1.1.2. Цветовые модели

←Предыдущий раздел

К оглавлению↑

Следующий раздел→

Цветовые модели в дизайне

Цвет - это результат восприятия части светового излучения зрительным аппаратом человека. Наука, изучающая цвет, называется Цветоведением. Среди ученых прошлого, занимающихся исследованием цвета, можно назвать таких художников эпохи Возрождения, как Леонардо да Винчи, Леона Батиста Альберти, Вазари, Дюрера. Цвет изучали ученые эпохи Просвещения и нового времени: Ломоносов, Ньютон, Гельмгольц и другие.

Основные характеристики, которыми обладает цвет:

• цветовой тон (оттенок цвета)
• насыщенность (степень яркости цвета; менее насыщенные цвета близки к серому)
• яркость или светлота (количество цвета не единицу освещаемой поверхности).

Все цветовые тона представлены в спектре радуги: от вишневого до фиолетового. Крайние цвета спектра (вишнево-красный и сине-фиолетовый) немного схожи, потому, что в первом есть фиолетовость, в последнем –- красноватость.

Рис. 1. Спектр радуги

Если их смешать, мы получим промежуточные цветовые тона – называемые пурпурные. Поместив их между вишнево-красными и сине-фиолетовыми, спектр можно замкнуть в виде круга, называемого цветовым кругом. Его можно условно разделить на две части, чтобы в одну часть вошли красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые цвета, а в другую – зеленые, голубые, синие, фиолетовые.

Рис. 2. Цветовой круг

Первые называют теплыми цветами, а вторые – холодными. Относят их к теплым и холодным потому, что эти первые напоминают огонь, солнечный свет, раскаленные предметы, а вторые – воду, воздух, лед. Однако, эти понятие относительны. Любой теплый цвет по сравнению с более теплым окажется холодным и наоборот. Теплые и холодные цвета играют в дизайне большую роль.

Все цвета можно упорядочить по трем основным признакам:

а) ряд серых ахроматических (не цветных) тонов от белого до черного цвета с промежуточными серыми разной степени яркости

б) хроматический ряд (цвета спектра) разделяющий цвета по признакам:

• теплая гамма: желтый, оранжевый, красный и их промежуточные состояния
• холодная гамма: зеленый, синий, фиолетовый и их промежуточные состояния
• дополнительные цвета: синий, оранжевый, зеленый - красный, фиолетовый – желтый (дополнительные цвета располагаются в круге спектральных цветов (или цветовом круге) диаметрально против друг друга)

в) ряды, идущие от хроматических (спектральных) цветов к ахроматическим, например: от синего к черному, от синего к серому, от синего к белому

Равномерное изменение цветов по перечисленным признакам создает их бесконечное разнообразие.

Цветовые модели и палитры 

Цветовая модель – способ представление цвета путем его разложения на базовые компоненты. Для каждого оттенка цветовой гаммы в модели задается доля цветовых компонентов, характеризующих этот оттенок в выбранной модели.

Самыми распространенные цветовые моделями: 

• RGB, где Red – красный, Green – зеленый, Вlue – синий
• CMYK, где Cyan – голубой, Magenta – алый, Yellow – желтый, Black – черный
• HSB, где Hue – цветовой оттенок, Saturation – насыщенность цвета, Brightness – яркость

Модель RGB используется при воспроизведении цветов в фото- и киносъемке, на экране телевизора, монитора и при сканировании. Модель CMYK применяется в полиграфическом деле и при печати на цветном принтере.

Цветовая модель RGB

Рис. 3. Цветовая модель RGB

Человеческий глаз воспринимает длины световых волн в диапазоне 400–700 нм. Волны длиной 430–470 нм глаз воспринимает как синий, 500–540 нм – как зеленый, а 620–700 нм – как красный цвет. Эти цвета называют первичными цветами. Почти все цветовые оттенки, различающиеся человеческим глазом, можно создать, смешивая свет этих цветов, варьируя их интенсивности.

Смесь, состоящая из 100% цветов RGB, дает белый цвет. Смесь 0% от каждого цвета (отсутствие света) дает черный цвет.

Модель воспроизведения цвета путем сложения в различных пропорциях трех первичных RGB цветов называется аддитивной.

Проецируя три цвета – красный, зеленый и синий на белый экран мы получить большинство цветов видимой части спектра, например, пурпурный, желтый и голубой. Этот принцип используется для воспроизведения цвета в видео и в компьютерных мониторах. Именно это, а также то, что природа создала человеческое зрения, используя тот же принцип, цветовая модель RGB является наиболее распространенной и популярной.

Цветовая модель CMY

Рис. 4. Цветовая модель CMYK

Аппаратные средства, которые использует человек, влияют на процесс работы с цветом. Но модель RGB весьма зависит от устройств. Проблемы возникают при воспроизведении цвета в цепочке «сканер – принтер – монитор». Эта аддитивная цветовая модель не годится для печати и раскраски, потому что устройства печати используют цветовую модель CMYK, другой набор первичных цветов: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow). Три цвета CMY при смешивании создают черный цвет. Задание цвета вычитанием из белого света его компонент называется субтрактивной моделью.

Краски создают цвет субтрактивно, то есть, когда краситель поглощает красный и отражает зеленый и синий свет, то мы видим голубой. А если краситель поглощает зеленый и отражает синий и красный, то мы видим пурпурный. Голубой, пурпурный и желтый – базовые цвета в субтрактивном смешении.

Цвета в таких светоизлучающих устройствах таких, как как телевизоры и мониторы задаются смешиванием первичных цветов RGB, а, например, типографское оборудование и принтеры работают с красками по принципу поглощении одних длин волн и отражение других, используя три вторичных цвета CMY.

Реальные краски и чернила CMY не создают чисто черного цвета. Он получается темно коричневым, темно-синим или темно-серым. При создании просто черного цвета с помощью модели CMY тратится втрое больше красок. Поэтому к трем цветам CMY отдельно добавляется черный цвет (blacК).

Такая модель называется и модель называется CMYK.

Диапазон представления цветов CMYK уже, чем в RGB, поэтому при конвертировании изображения из RGB в CMYK (этот процесс называется цветоделением) цвета получаются более приглушенными и темными, а оттенки немного меняются.

Для улучшения цветового охвата применяют цветоделение на шесть и более красок. Так существует модель HexaChom , в которой кроме CMYK используются дополнительные - Green (зеленый) и Orange (оранжевый). Имеются современные модели цифровой, широкоформатной и офсетной печати высококачественных изображений, в которых применяется система из 12цветов.

Цветовые модели CIE

Эти модели разработаны Международной комиссией по освещению и основаны на реакции глаза человека на RGB. Они спроектированы так, чтобы точно представлять восприятие цвета человеком. Эти модели используются для того, чтобы определять аппаратно-независимые цвета, которые могут воспроизводиться правильно оборудованием любого типа. Данные модели широко применяются, потому что их легко использовать на компьютерах – они описывают широкий диапазон цветов.

Системы цветов HSB и HSL

Рис. 5. Цветовая модель HSB

Модели RGB и CMYK основаны на аппаратных ограничениях (возможности мониторов в случае RGB и типографского процесса в случае CMYK). Модель HSB является интуитивно более понятным способом для работы с цветом.

Эта модель известна также как HSL (тон, насыщенность, освещенность). Тон (Н) представляет собой конкретный оттенок цвета, отличный от других, к примеру, зеленый, красный, голубой и тому подобное. Визуально легко контролировать, как меняются цвета и оттенки, к примеру, фотографии при изменении у нее цветового тона.

Насыщенность цвета (S) характеризует его относительную интенсивность. Изменяя насыщенность фотографии, мы делаем цвета более пастельными при увеличении насыщенности или блеклым и размытым при ее уменьшении. Излишнее увеличение насыщенности даст на фотографии яркие ядовитые цвета.

Яркость цвета (L) позволяет менять степень темноты изображения. При нулевом значении яркости вместо изображения мы получим черны прямоугольник. Модель HSL хорошо согласуется с системой восприятия цвета человеком. Тон является эквивалентом длины световой волны, насыщенность – ее интенсивности, а яркость – эквивалентом общего количества света. Такая модель имеет важное преимущество, так как больше соответствует физической природе цвета.

Недостатком использования этой модели является то, что для работы на мониторах компьютеров ее необходимо преобразовывать в RGB, а для полиграфии – в CMYK. При каждом преобразовании изображения из одной модели в другую происходит потеря качества изображения за счет искажения и снижения насыщенности цветов и оттенков. Поэтому, если такое преобразование необходимо, его надо делать как можно реже – перед сдачей работы в типографию или загрузке на сайт. О полном цикле подготовки фото для сайта или полиграфии мы поговорим позднее в соответствующем разделе.

Цветовая модель Lab

К началу XX в. очень острым стал вопрос стандартизации цвета. По инициативе Международной комиссии по освещению (Commission Internationale de l'Eclairage — CIE), которая занимается фотометрическими стандартами, были проведены исследования и в 1931 г. комиссия разработала CIE XYZ — первое цветовое пространство, зафиксированное математически, и прототип современной модели Lab. В 1960 была предложена модель CIE UVW, в 1964 — CIE U*V*W*, в 1966 — Hunter Lab. Пройдя несколько ступеней эволюции, в 1976 появилась — CIE L*a*b*, признанная международным стандартом. Звёздочки в ее официальном названии ставятся для отличия от предшественницы Hunter Lab. Lab — неофициальное название, но обычно подразумевается именно версия CIE L*a*b*.

А в 1981 г. американцы Дэвид Хьюбл и Торстен Вайзел обнаружили соответствие между этой цветовой моделью и цветовосприятием человека, за что получили Нобелевскую премию.

Цветовая модель CMYK с нешироким цветовым диапазоном создана для печати, RGB с диапазоном чуть шире — для устройств с подсветкой, HSB хоть и содержит полноценную палитру для удобства, но не соответствует обозримому глазом спектру.

Нам ближе восприятие цвета на контрастах тёмное-светлое, красное-зелёное, синее-желтое, так как при отсутствии контраста у человека происходит хроматическая адаптация — теряется чувствительность к конкретному цвету или тону. То есть, если на фотографии в помещении освещение выглядит тусклым и желтоватым, а мы помним, что оно было нормальным, значит камера зафиксировала, как было на самом деле, а наше зрение незаметно для нас адаптировалось к нему. Лишь изредка фотокамера фиксирует именно то, что нам видится, потому что ни одно устройство не сравнится с цветовым охватом человеческого зрения.

Рис. 6. Как было в реальности

Рис. 7. Как снято

Рис. 9. Как усилили с помощью Lab

На это и направлена модель Lab с самым широким цветовым спектром из всех моделей. Её цветовой охват наиболее близок к восприятию человека с нормальным зрением. Кроме того, с её помощью можно подправлять соотношение цветовых контрастов до желаемого или даже более интересного, чем в реальности.

Lab представлена тремя параметрами:

L (Lightness) — устанавливает координаты света (100) и тени (0)

a — спектр от зеленого (-128) до пурпурного (127)

b — спектр от голубого (-128) до желтого (127)

Рис. 10. Цветовое пространство модели L*a*b

Lab представим трёхмерным пространством, в котором отрицательные значения a и bсодержат холодные цвета, положительные — тёплые. Ось параметра L определяет светлость, причем значение 100 соответствует белому. Изменение L не влияет на насыщенность цвета. Он сохраняет естественные свойства, как и в реальности цвет не становится менее насыщенным от того, что на него падает тень. Монохромная (черно-белая) гамма изображения получается при нулевых значениях параметров a и b.

Какую практическую пользу приносит Lab?

ретуширование и улучшение выразительности изображений

позволяет качественно переводить изображения из одной цветовой модели в другую с минимальной потерей качества, поскольку ее цветовой диапазон шире, чем у в других моделях

позволяет использовать как палитру для выбора цвета при рисовании

Существует много способов цветокоррекции изображений, из которых трудно выделить один оптимальный для всех случаев практики, но Lab позволяет проводить довольно интересные настройки изображения.

На тусклой, будто пылью притрушенной фотографии можно углубить тёмные участки (параметр Lightness) и частично усилить какой-либо оттенок (параметры a и b), которого на ней явно не хватает.

Lab помогает усилить уже существующие оттенки на изображениях, даже те, которые не уловить невооруженным глазом. Чувствительность регулировки настроек изображения в модели Lab сильнее, чем в CMYK и RGB. Главное не переусердствовать, иначе изображение может получиться неестественным.

Рис. 11. Как дополнительно усилили предыдущий снимок при помощи Lab

Вопросы для самоконтроля

1. Какую роль играет цвет в дизайне?
2. Назовите основные характеристики цвета
3. Перечислите основные признаки систематизации цвета
4. Что такое "Цветовая модель"?
5. В каких диапазонах световых волн воспринимается синий цвет, зеленый и красные цвета?
6. В цветовой модели RGB какого цвета будет 100-процентная смесь основных цветов? А если их интенсивность равна 0%?
7. Что такое RGB и CMY? В каких ситуациях применимы эти модели?
8. Что означают буквы RGB и CMY в соответствующих цветовых моделях?
9. В каких пропорциях надо смешивать краски в цветовой модели CMY, чтобы получить черный цвет? А зеленый?
10. Почему в практике применяют не цветовую модель CMY, а модель CMYК?
11. Поясните особенности цветовых моделей HSB и HSL?
12. Что изменяется, если на цифровом фото мы будем менять H, S или L в цветовой модели HSL?
13. Какими недостатками обладает цветовая модель HSB/HSL?
14. Когда появился цветовой стандарт Lab?
15. На что направлена цветовая модель Lab&
16. Какие параметры цвета имеет стандарт Lab?
17. Какую практическую пользу приносит Lab?
18. Как можно усилить изображение в цветовой модели Lab?

←Предыдущий раздел

К оглавлению↑

Следующий раздел→