Рассмотрим основные модели представления (или описания) цвета. Компьютер, обрабатывая изображение, должен оперировать с описывающими его последовательностями чисел. Данная последовательность, как правило, задает положение точки изображения (пиксела) в области изображения, а сами числа – присвоенный этой точке цвет. В старых компьютерных системах число цветов ограничивалось двумя (например, черный и белый), четырьмя, шестнадцатью, а в первых продвинутых видеоадаптерах VGA —256. При таком разнообразии для выбора цвета было достаточно указать его номер в записанной в памяти видеокарты палитре. О задании для каждого пиксела уникального (заданного исключительно для этой точки экрана) цвета не могло идти и речи.
ПРИМЕЧАНИЕ. Возможность изменения цветов, записанных в палитре, существовала в некоторых режимах работы видеоадаптера, но так как палитра описывала оттенки для всего изображения, а не для конкретного пиксела, изменение оттенка немедленно сказывалось на всех пикселах изображения, имеющих такой же номер цвета.
По мере развития систем вывода изображений росло и число отображаемых оттенков. Задавать их просто номером стало неудобно, поэтому разработчики аппаратуры и программного обеспечения перешли к другой системе. Для каждого пиксела стали записывать его собственный код цвета, не связанный с цветом остальных пикселов. Для точного задания цвета изначально применяли три основных компонента, используемых для воспроизведения оттенков на экране монитора или обычного телевизора, – красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue).
Так появилась система описания цветов, чаще называемая по первым буквам английских названий основных цветов – RGB. Эти цвета так и называют – основные цвета модели, или просто основные цвета. С этим термином, правда, применительно к традиционным краскам, знакомо большинство читателей.
Такая система, или, как ее чаще называют, модель описаний цветов, наиболее точно подходит к принципам вывода изображения на экран монитора – три числа задают яркость свечения зерен красного, зеленого и синего люминофора в заданной точке экрана. Поэтому данная модель получила наиболее широкое распространение в области компьютерной графики, ориентированной на просмотр изображений на экране монитора. Светочувствительные матрицы цифровых фотокамер также воспринимают изображение, разделяя его на три компонента – красный, зеленый и синий каналы. Поэтому там также применяется модель представления цвета RGB.
ПРИМЕЧАНИЕ. Некоторые модели цифровых камер регистрируют (воспринимают) изображение не в основных цветах модели, а в дополнительных к ним цветах. Возможно использование дополнительных цветовых каналов—производители стремится достичь наилучшего качества цветопередачи. Но конечный результат все равно записывается в виде последовательности чисел, задающих яркость для красного, зеленого и синего каналов в заданной точке изображения.
Итак, как мы видим, цветовая модель RGB хорошо подходит для описания изображений, формируемых источниками света – экранами мониторов и плазменных панелей, мультимедиа-проекторами и др. Эта же цветовая модель используется при выводе изображения на фотопленку и фотобумагу в цифровых печатающих машинах.
ПРИМЕЧАНИЕ. Использование цветовой модели RGB – отличительная особенность фотографических печатающих машин. Печатные машины, используемые в полиграфии, работают с другим набором основных цветов или со специально приготовленными красителями.
Так как при задании определенного оттенка в рамках модели RGB цвет формируется в результате сложения света трех источников – красного, зеленого и синего, эту модель часто называют аддитивной (суммирующей). Таким образом, для задания белого цвета необходимо указать для всех трех компонентов максимальные значенияяркости, а для задания черного – полностью погасить все источники (например, точки люминофора), задающие цвет в нужной точке изображения, – указать для них нулевую яркость. Можно задать любую яркость при нейтральном цвете, указав одинаковые значения для всех трех цветовых компонентов.
Так как модель RGB возникла благодаря появлению компьютеров и других цифровых устройств, яркость ее компонентов задается числами от 0 до 255 (максимальное число, которое можно записать, используя один байт информации).
Существуют профессиональные устройства (например, сканеры), позволяющие получать изображения, в которых каждый пиксел описывается не тремя, а шестью (16 бит на каждую цветовую составляющую) или даже восемью байтами. Adobe Photoshop CS 2 позволяет работать в таких цветовых режимах, однако современные мониторы не в состоянии воспроизвести все множество оттенков, доступное при таком задании цвета. Подобные режимы используются для наилучшей передачи оттенков и, что самое главное, яркости точек изображения. Это позволяет наиболее достоверно воспроизводить изображения таких сложных с технической точки зрения сюжетов, как, например, вечерние или рассветные пейзажи.
ПРИМЕЧАНИЕ. Цветовую модель, или модель описания цвета, часто называют цветовым пространством. Координатами в этом пространстве служат значения цветовых компонентов. Например, для модели RGB цветовое пространство является трехмерным.
Еще одна распространенная модель задания цвета – субтрактивная (вычитающая) модель. Она основана не на смешении в каждой точке света от источников базовых цветов, а на вычитании базовых цветов из исходного белого цвета при помощи светофильтров. Светофильтры могут быть самыми различными – они используются в прожекторах архитектурной и театральной подсветки; светофильтрами в некотором роде являются наносимые на бумагу красители. Именно использование смешивания базовых красок для получения полноцветных изображений при печати дало основу для развития этой модели задания цвета.
В субтрактивной модели применяются следующие базовые цвета – голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow) и черный (blacK). В англоязычной литературе и программах такую модель часто называют CMYK (по буквам, обозначающим основные цвета).
ПРИМЕЧАНИЕ. Собственно, для задания оттенканеобходимо только три красителя – голубой, пурпурный и желтый, но при их использовании невозможно качественно передать черный и другие темные цвета. Поэтому дополнительно применяется черный краситель для регулировки яркости получаемого цвета.
Так как цвет в рамках этой цветовой модели получается путем не добавления, а вычитания каких-либо оттенков из белого цвета, для уменьшения яркости необходимо добавить больше красителя, а для получения чистого белого цвета —задать нулевое содержание всех компонентов в краске. В модели CMYK, как и при составлении реальных красок, принято задавать массовую долю (насыщенность) тех или иных компонентов в процентах – от 0 (отсутствие красителя) до 100 % (максимально возможная концентрация).
ПРИМЕЧАНИЕ. При печати чистой черной краской на бумаге получается несколько блеклое изображение, поэтому для получения густого черного цвета черную краску часто задают как смесь черного и голубого красителей (содержание черного может составлять 100 %, а голубого – около 80 % ) . Для получения насыщенного черного цвета могут использоваться и другие красители в смеси с черным. Смесь всехкрасителей часто называется цветом совмещения (registration) и используется для проверки совмещения печатных форм при печати, обеспечения бесшовного соприкосновения черных и полноцветных объектов или для получения суперчерного цвета.
Описанные модели хорошо подходят для изображений, предназначенных к выводу на экран монитора или на печать, но они не вполне соответствуют тому, что воспринимает человеческий глаз.