Свет и цвет

Глубина (разрешение) цвета

Каждая точка (пиксел) изображения несет в себе определенную цветовую информацию. Чем большим количеством бит описывается такой пиксел, тем больше информации он может в себе нести. Подобный подход позволяет определить битовую глубину цвета. Битовую глубину изображения иногда также называют цветовой разрешающей способностью. Она измеряется в битах на пиксел (bit per pixel). Поясним сказанное на примере.

Для того, чтобы увидеть глубину цвета для вашего монитора, щелкните на рабочем столе правой кнопкой мыши, а затем выполните команду Свойства Параметры. Появится окно Свойства: Экран, изображенное на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Окно Свойства: Экран

Как видно из этой иллюстрации, на мониторе установлена глубина цвета 32 бита. Чем больше цветовая глубина (цветовое разрешение), тем больше цветов воспроизводится устройством (монитором, сканером, принтером) и тем качественнее смотрится изображение.

В первых персональных компьютерах, использовались палитры из 2⁴=16 цветов. Сегодня на современном мониторе можно установить глубину цвета величиной:

• 2⁴=16 цветов - 4 бита;
• 2⁸=256 цветов - 8 бит (Index Color);
• 2²⁴=16,7 млн. цветов - 24 бита (High Color):
• 2³² цветов - 32 бита (True Color).

Цветовая модель CMYK

Цветовая RGB-модель^{1R - красный (Red), G - зеленый (Green), B - синий (Blue).} , применяемая в сканерах, цифровых фотокамерах и мониторах, неприемлема для цветной печати, поскольку обыкновенные краски не излучают.

Если посмотреть на отпечатанную фотографию, то информацию о цвете мы получаем из отраженного света. Следовательно, естественным способом окрашивания при цветной печати на бумаге является нанесение на поверхность позитива покрытия, которое бы задерживало световые волны, соответствующие одному цвету, и пропускало другие. Этот процесс лежит в основе цветовой модели, именуемой CMY (Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый). Если нанести на бумагу краски этих трех цветов в равных пропорциях, то вместе они будут задерживать свет во всем видимом диапазоне, что соответствует черному цвету.

Однако эта идеальная математически точная картина не учитывает существующих проблем с чистотой оттенков красителей (чистые красители очень дороги). В результате чистого черного цвета не получается, поэтому дополнительно приходится использовать отдельный черный краситель. Отсюда появилась буква "К" в названии субтрактивной модели CMYK (K - blacK, т.е. черный).

Если вновь посмотреть на цветовой круг, то нетрудно догадаться, что если краситель голубой, то он поглощает из спектра красный цвет и отражает голубой. Пурпурный краситель поглощает комплементарный (противоположный) ему на цветовом круге зеленый цвет, а желтый - фиолетовый и так далее. Отсюда следует, что если при печати наложить друг на друга пурпурный и желтый цвета, то получится красный цвет, поскольку пурпурный краситель устранит зеленую составляющую, а желтый - синюю составляющую падающего цвета. Аналогично наложение при печати наложением красного и зеленого получим желтый цвет. Соответственно при печати с наложением всех трех субтрактивных цветов результирующий цвет будет черным.

Цветовые системы СIЕ

Международная комиссия по излучению (Commission Internationale de L'Eclairage, сокращенно - CIE) утвердила несколько стандартных цветовых пространств, описывающих весь видимый цветовой спектр. При помощи этих систем мы можем сравнивать между собой цветовые пространства отдельных наблюдателей и компьютерных устройств.

CIE провела множество экспериментов с огромным количеством людей, предлагая им сравнивать различные цвета, а затем с помощью совокупных данных этих экспериментов построила так называемые функции соответствия цветов и универсальное цветовое пространство, в котором был представлен диапазон видимых цветов, характерный для среднестатистического человека.

Универсальное цветовое пространство CIE XYZ построено на основе зрительных возможностей так называемого Стандартного Наблюдателя, то есть условного зрителя, возможности которого были тщательно изучены и зафиксированы в ходе проведенных комиссией CIE длительных исследований человеческого зрения.

Красной, зеленой и синей составляющим были поставлены в соответствие координаты X, Y и Z. Полученная при этом Диаграмма Цветности XYZ определила видимый человеком и компьютером спектр как трехмерное цветовое пространство и показала цветовой охват глаза человека, охват цветов в модели RGB и цветовой охват модели CMYK.

При этом был получен вывод о том, что цветовые пространства RGB (монитора) и CMYK (принтера) существенно ограничены по сравнению с возможностями глаз человека.

Другим важным выводом является тот факт, что модели RGB и CMYK не являются эквивалентными – цветовой охват модели RGB шире, чем цветовой охват модели CMYK и поэтому проблема соответствия цветов на экране монитора и на листе принтера и по сей день является актуальной.

Цветовые режимы

Цветовые режимы представляют собой практическую реализацию рассмотренных выше цветовых моделей. Например, если в программе Adobe Photoshop выполнить команду Image(Изображение) Mode(Режим), то вы получите доступ к следующим цветовым режимам:

• Bitmap (1-bit) - Черно-белый (1 разряд);
• Grayscale (8-bit) - Градации серого (8 разрядов);
• Duotone (8-bit) - Дуплекс (8 разрядов);
• Indexed Color (8-bit) - Индексный (8 разрядов);
• RGB Color (24-bit) - RGB (24 разряда);
• CMYK Color (32-bit) - CMYK (32 разряда);
• Lab Color (24-bit) - Lab (24 разряда);
• Multichannel - (Многоканальный).

Рассмотрим некоторые из этих режимов на примерах.

Режим черно-белой графики

Bitmap называют режимом черно-белой графики. Для отображения черно-белого изображения используются только два цвета - черный и белый (рис. 1.4).

увеличить изображение
Рис. 1.4. Bitmap (1-bit)

Режим можно использовать для работы с черно-белыми изображениями, полученными, например, сканированием черно-белых фотографий, а также при выводе цветных цифровых изображений на контрастную черно-белую печать.

Режим Grayscale (Градации серого)

Режим Grayscale (Градации серого) несет гораздо больше информации об изображении, чем Bitmap за счет возможности оперировать с комбинацией из 256 (два в восьмой степени) оттенками серого тона (рис. 1.5).

увеличить изображение
Рис. 1.5. Grayscale (8-bit)

Растровые редакторы воспринимают полученное в этом режиме цифровое изображение в виде одноцветного, содержащего 256 различных уровней яркости.

Режим Duotone (Дуплекс)

Дуплекс - это 8-разрядный цветовой режим, использующий 256 оттенков из не более чем четырех цветовых тонов (рис. 1.6).

увеличить изображение
Рис. 1.6. Duotone (8-bit)

В дуплексном цветовом режиме изображение состоит из 256 оттенков одной (Monotone), двух (Duotone), трех (Tritone) или четырех (Quadtone) красок.