1.2. Системи квітів в комп'ютерній графіці
-
випромінюється і відбите світло в комп'ютерній графіці; формування колірних відтінків на екрані монітора; формування колірних відтінків при друку зображень.
Для опису колірних відтінків, які можуть бути відтворені на екрані комп'ютера і на принтері, розроблені спеціальні засоби - колірні моделі (або системи кольорів). Щоб успішно застосовувати їх в комп'ютерній графіці, необхідно:
• розуміти особливості кожної колірної моделі
• вміти визначати той чи інший колір, використовуючи різні колірні моделі
• розуміти, як різні графічні програми вирішують питання кодування кольору
• розуміти, чому колірні відтінки, які відображаються на моніторі, досить складно точно відтворити при друку.
Ми бачимо предмети тому, що вони випромінюють або відбивають світло.
Світло - електромагнітне випромінювання.
Колір характеризує дію випромінювання на око людини. Таким чином, промені світла, потрапляючи на сітківку ока, виробляють відчуття кольору.
Випромінюється світло - це світло, що виходить з джерела, наприклад, Сонця, лампочки або екрану монітора.
Відбите світло - це світло, «що відскочив» від поверхні об'єкту. Саме його ми бачимо, коли дивимося на який-небудь предмет, який не є джерелом світла.
Випромінюється світло, що йде безпосередньо від джерела до ока, зберігає в собі всі кольори, з яких він створений. Але цей світ може змінитися при відображенні від об'єкта (рис. 1).
Мал. 1. Випромінювання, відображення і поглинання світла
Подібно до Сонця і іншими джерелами освітлення, монітор випромінює світло. Папір, на якому друкується зображення, відображає світло. Так як колір може вийти в процесі випромінювання і в процесі відображення, то існують два протилежних методу його опису: системи адитивних і субтрактивна х кольорів.
Система адитивних квітів
Якщо з близької відстані (а ще краще за допомогою лупи) подивитися на екран працює монітора або телевізора, то неважко побачити безліч дрібних точок червоного (Red), зеленого (Green) і синього (Blue) квітів. Справа в тому, що на поверхні екрану розташовані тисячі фосфоресцирующих колірних точок, які бомбардуються електронами з великою швидкістю. Кольорові точки випромінюють світло під впливом електронного променя. Так як розміри цих точок дуже малі (близько 0,3 мм в діаметрі), сусідні різнокольорові точки зливаються, формуючи всі інші кольори і відтінки, наприклад:
червоний + зелений = жовтий,
червоний + синій = пурпурний,
зелений + синій = блакитний,
червоний + зелений + синій = білий.
Комп'ютер може точно управляти кількістю світла, випромінюваного через кожну точку екрана. Тому, змінюючи інтенсивність свічення кольорових крапок, можна створити велике різноманіття відтінків.
Таким чином, адитивний (add - приєднувати) колір виходить при об'єднанні (підсумовуванні) променів трьох основних кольорів - червоного, зеленого і синього. Якщо інтенсивність кожного з них досягає 100%, то виходить білий колір. Відсутність всіх трьох кольорів дає чорний колір. Систему адитивних кольорів, використовувану в комп'ютерних моніторах, прийнято позначати абревіатурою RGB.
Мал. 2. Діалогове вікно програми CorelDraw для формування кольору в системі RGB
Мал. 3. Діалогове вікно для вибору кольору в програмі Adobe Photoshop
У більшості програм для створення і редагування зображень користувач має можливість сформувати свій власний колір (на додаток до пропонованих палітрами), використовуючи червону, зелену і синю компоненти. Як правило, графічні програми дозволяють комбінувати необхідний колір з 256 відтінків червоного, 256 відтінків зеленого і 256 відтінків синього. Як неважко підрахувати, 256 х 256 х 256 = 16,7 мільйонів кольорів. Вид діалогового вікна для завдання довільного колірного відтінку в різних програмах може бути різним (рис. 2,3,4).
Таким чином, користувач може вибрати готовий колір з вбудованою палітри або створити свій власний відтінок, вказавши в полях введення значення яркостей R. G і В для червоного, зеленого і синього кольорів складових в діапазоні від 0 до 255 (рис. 2,3,4 ).
Далі новостворений колір може бути використаний для малювання і зафарбовування фрагментів зображення.
У програмі CorelDRAW колірна модель RGB додатково подається у вигляді тривимірної системи координат (рис. 2), в якій нульова точка відповідає чорному кольору. Осі координат відповідають основним кольорам, а кожна з трьох координат в діапазоні від 0 до 255 відображає «внесок» того чи іншого основного кольору в результуючий відтінок. Переміщення покажчиків ( «повзунків») по осях системи координат впливає на зміну значень в полях введення, і навпаки. На діагоналі, що з'єднує початок координат і точку, в якій всі складові мають максимальний рівень яскравості, розташовуються відтінки сірого кольору - від чорного до білого (відтінки сірого кольору виходять при рівних значеннях рівнів яскравості всіх трьох складових).
Так як папір не випромінює світло, колірна модель RGB не може бути використана для створення зображення на друкованої сторінці.
Система субтрактивна х кольорів
В процесі друку світло відбивається від аркуша паперу. Тому для друку графічних зображень використовується система кольорів, що працює з відбитим світлом - система субтрактівних квітів (subtract - віднімати).
Білий колір складається з усіх кольорів веселки. Якщо пропустити промінь світла через просту призму, він розкладеться в кольоровий спектр. Червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий кольори утворюють видимий спектр світла. Білий папір при висвітленні відображає всі кольори, пофарбована ж папір поглинає частину квітів, а решта - відображає. Наприклад, листок червоного паперу, освітлений білим світлом, виглядає червоним саме тому, що такий папір поглинає всі кольори, крім червоного. Та ж червона папір, освітлена синім кольором, буде виглядати чорною, так як синій колір вона поглинає.
В системі субтрактівних квітів основними є блакитний (Cyan). пурпурний (Magenta) і жовтий (Yellow). Кожен з них поглинає (віднімає) певні кольори з білого світла, що падає на друковану сторінку. Ось як три основних кольори можуть бути використані для отримання чорного, червоного, зеленого і синього кольорів:
блакитний + пурпурний + жовтий = чорний,
блакитний + пурпурний = синій,
жовтий + пурпурний = червоний,
жовтий + блакитний = зелений.
Змішуючи основні кольори в різних пропорціях на білому папері, можна створити велике різноманіття відтінків.
Систему субтрактивна и х кольорів позначають абревіатурою CMYK (щоб не виникла плутанина з Blue, для позначення Black використовується символ К).
Процес чотирьохкольорового друку можна розділити на два етапи.
1. Створення на базі вихідного малюнка чотирьох складових зображень блакитного, пурпурного, жовтого і чорного кольорів.
2. Друк кожного з цих зображень одного за іншим на одному і тому ж аркуші паперу.
Поділ кольорового малюнка на чотири компоненти виконує спеціальна програма кольороподілу. Якби принтери використовували систему CMY (без додавання чорної фарби), перетворення зображення з системи RGB в систему CMY було б дуже простим: значення квітів в системі CMY - це просто інвертовані значення системи RGB. На схемі «колірне коло» (рис. 5) показано взаємозв'язок основних кольорів моделей RGB і CMY. Суміш червоного і зеленого дає жовтий, жовтого і блакитного - зелений, червоний і синій - пурпурний і т. Д.
Мал. 5. Кольоровий круг показує взаємозв'язок моделей RGB і CMY
Таким чином, колір кожного трикутника на рис. 5 визначається як сума квітів суміжних до нього трикутників. Але через необхідність додавати чорну фарбу, процес перетворення стає значно складніше. Якщо колір точки визначався сумішшю кольорів RGB, то в новій системі він може визначатися сумішшю значень CMY плюс ще включати деяку кількість чорного кольору. Для перетворення даних системи RGB в систему CMYK програма кольороподілу застосовує ряд математичних операцій. Якщо піксель в системі RGB мав чистий червоний колір (100% R, 0% G, 0% У), то в системі CMYK він повинен мати рівні значення пурпурного і жовтого (0% З, 100% М, 100% Y, 0% К).
У наведеній тут таблиці для прикладу представлено опис декількох кольорів з використанням моделей RGB і CMYK (діапазон зміни складових кольору - від 0 до 255).
58С, 134М, 174 Y, 29К
Важливим є те, що замість суцільних кольорових областей програма кольороподілу створює растри з окремих точок (рис. 6), причому ці точкові растри злегка повернені один відносно одного так, щоб точки різних кольорів не накладалися одна поверх іншої, а розташовувалися поруч.
Маленькі точки різних кольорів, близько розташовані один до одного, здаються зливаються разом. Саме так наші очі сприймають результуючий колір.
Таким чином, система RGB працює з випромінюваним світлом, а CMYK - з відбитим. Якщо необхідно роздрукувати на принтері зображення, отримане на моніторі, спеціальна програма може конвертувати однієї системи квітів в іншу. Але в системах RGB і CMYK різна природа отримання квітів. Тому колір, який ми бачимо на моніторі, досить важко точно повторити при друку. Зазвичай на екрані колір виглядає дещо яскравіше в порівнянні з тим же самим кольором, виведеним на друк.
Мал. 6. Точкові растри для чотирьохкольорового друку
Всі безліч квітів, які можуть бути створені в колірній моделі, називається колірним діапазоном. Діапазон RGB ширше діапазону CMYK. Це означає, що кольори, створені на екрані, не завжди можна відтворити при друку. Тому в деяких графічних програмах передбачені діапазонні застережливі покажчики. Вони з'являються в тому випадку, якщо колір, створений в моделі RGB, виходить за рамки діапазону CMYK. В Adobe PhotoShop у вигляді попереджувального покажчика використовується маленький знак оклику (рис. 3). Коли з'являється подібне застереження, можна просто клацнути на ньому лівою кнопкою миші, тим самим змусивши Adobe PhotoShop замінити даний колір на найближчий по спектру колір з моделі CMYK.
Система «Тон - Насиченість - Яскравість»
Системи квітів RGB і CMYK базуються на обмеженнях, що накладаються апаратним забезпеченням (моніторами комп'ютерів і друкарськими фарбами). Більш інтуїтивним способом опису кольору є його представлення у вигляді тону (Hue), насиченості (Saturation) і яскравості (Brightness). Для такої системи кольорів використовується абревіатура HSB. Тон - конкретний відтінок кольору: червоний, жовтий, зелений, пурпурний і т. П. Насиченість характеризує «чистоту» кольору: зменшуючи насиченість, ми «розбавляємо» його білим кольором. Яскравість ж залежить від кількості чорної фарби, доданої до даного кольору: чим менше чорноти, тим більше яскравість кольору. Для відображення на моніторі комп'ютера система HSB перетворюється в RGB. а для друку на принтері - в систему CMYK. Можна створити довільний колір, вказавши в полях введення Н, S і В значення для тону, насиченості і яскравості з діапазону від 0 до 255 (рис. 3,4,7).
Мал. 7. Діалогове вікно програми CorelDraw для формування кольору в системі HSB
Крім того, користувач може вибрати колірний тон, клацнувши мишею у відповідній точці колірного поля (рис. 3, 4, 7).
1. У чому полягає відмінність випромінюваного і відбитого світла?
2. Які методи опису кольору вам відомі?
3. Як формується колір в системі кольорів RGB?
4. Як сформувати свій власний колір при роботі в будь-якому графічному пакеті?
5. Чому система кольорів RGB не може бути використана для створення зображень на друкованої сторінці?
6. Які базові кольори використовуються для формування кольору в системі кольорів CMYK?
7. У чому полягає процес чотирьохкольорового друку?
8. Чому кольору, створені на екрані, не завжди можна відтворити при друку?
9. Як описується колір в системі кольорів HSB?