|
Учение — свет, а неученье приятный полумрак.
Жизненная сентенция
Чего вы не понимаете, то не принадлежит вам.
И. Гёте
Все разнообразие природы можно выразить геометрическими фигурами (формы объектов природы), числами (соотношение и взаимодействие между объектами природы) и нотами (звуки природе).
Все известные на сегодняшний день базовые цветовые пространства, применяемые в полиграфии и дизайна, можно вместит в равностороннем треугольнике. Треугольник — всего лишь схема, отражающая связь между пространствами цвета, цветовые контрасты и их связь с эмоциями человека. В треугольнике можно проследить и гармонию цвета в природе.
Для большей ясности определимся с некоторыми понятиями.
Цветовые пространства
Яблоки красные, небо голубое, а трава зеленая.
Однако существует огромное количество сортов яблок, отличающихся и по цвету. Цвет неба меняется в зависимости от времени дня. Цвет травы может приблизиться к коричневому или желтому цвету в зависимости от времени года, разновидности травы или от погоды. Все мы наблюдаем, что даже в объектах природы наблюдаются непостоянство цветового тона и огромные цветовые различия.
Как же в таком случае можно точно передать цвет?
Эти примеры показывают, насколько сложной может быть задача описания цвета в точных и универсальных терминах.
Сканирование, редактирование тона и цвета, вывод изображений на фотопленку, формную пластину и печать на бумаге были бы невозможны без универсальных «языков» цвета, без способа точного описания цвета в стандартизованных цифровых и математических выражениях.
Цветовые пространства (модели описания цвета) являются средствами количественного описания цвета и различия между оттенками цвета.
Независимо от того, что лежит в основе создания модели, любая цветовая модель, ее пространство цвета должны удовлетворять трем требованиям:
- цвет в модели должен быть определен способом, не зависящим от возможностей какого-то конкретного устройства;
- модель должна точно и однозначно определять гамму (диапазон, цветовой охват) задаваемых цветов;
- в модели должно учитываться, что эта гамма определяется особенностями восприятия, пропускания или отражения света.
Существует много различных моделей описания цвета, но все они принадлежат к одному из трех типов:
- психологические (основанные на восприятие цвета человеком и связанные с особенностями его зрительной системы);
- аддитивные (основанные на сложении излучений отдельных зон спектра света и связанные с источниками света);
- субтрактивные (основанные на вычитании отдельных зон спектра света при отражении или пропускании света и связанные окрашенными поверхностями и средами – чернилами, красками, пигментами и красителями).
Модели математического описания цвета.
Для описания цвета могут быть использованы различные модели.
При обработке изображений в процессе подготовки оригиналов издания к печати имеют дело с тремя цветовыми моделями цвета:
- CIE Lab — психологическое цветовое пространство;
- RGB — аддитивное цветовое пространство;
- CMYK — субтрактивное цветовое пространство.
В каком бы пространстве не проводилась работа с цветом всегда необходимо помнить, что любое преобразование цвета из одного пространства в другое влечет за собой потерю или искажение данных о цвете в изображении.
Аддитивное цветовое пространство и аддитивный синтез цвета
Цветовая модель RGB является «естественным языком» цвета для электронных устройств ввода, преобразования и воспроизведения изображения, таких как сканеры, цифровые камеры и мониторы компьютеров, в которых синтез цвета при создании изображения основан на излучении или пропускании света, а не на его отражении от подложки.
Цветовая модель RGB называется аддитивной моделью цвета, потому что цвета в ней генерируются суммированием световых потоков. Таким образом, вторичные (синтезированные) цвета всегда имеют большую яркость, чем использованные для их получения основные цвета RGB — красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), так как энергия отдельных зон спектра суммируется. В модели RGB сумма красного, зеленого и синего цветов максимальной одинаковой интенсивности дает белый цвет. Сумма одинаковых значений красного, зеленого и синего дает нейтральные оттенки серого цвета, причем малые яркости основных цветов дают более темные серые тона цвета, а большие — более светлые разбеленные.
Однако следует заметить, что цвета, генерированные одним устройством, могут существенно отличаться от цветов, которые воспроизведет другое устройство и это во многом зависит от цвета базовых источников света. Точное описание цвета источника излучение можно провести через спектр излучения. Спектр индивидуален и уникален для излучателя как и отпечатки пальцев для человека.
Субтрактивное цветовое пространство и субтрактивный синтез цвета
Если вычесть один из основных цветов RGB из белого, то получится цвет, дополнительный к красному, зеленому или синему. Если вычесть красный, то зеленый и синий дадут голубой цвет (Cyan); если вычесть зеленый, то красный и синий дадут пурпур (Maqenta), а если вычесть синий, то красный и зеленый дадут желтый цвет (Yellow). Мы получили модель CMY, три из четырех компонентов модели CMYK (по одной версии черный цвет как ключевой цвет — Key color, по другой версии черный цвет blacK), которая является основой синтеза цвета на полиграфическом оттиске.
В субтрактивной модели цвета, или, как ее чаще называют, модели CMYK, при смешивании двух или более базовых печатных красок дополнительные цвета на оттиске получаются посредством поглощения одних световых волн спектра белого света и отражения других. Так, голубая краска поглощает красный цвет и пропускают (отражает) зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и пропускает (отражает) красный и синий; желтая краска поглощает синий цвет и пропускает (отражает) красный и зеленый.
В аддитивной модели цвета RGB световые потоки суммируются, производя более яркие цвета (в максимуме — белый), а в субтрактивной модели CMYK световые потоки вычитаются, генерируя более темные цвета (в максимуме — черный). Если учесть светонепроницаемость бумаги, которая скорее отражает свет, чем пропускает его, то становится понятно, почему такие яркие цвета в изображении на мониторе становятся темными и тусклыми в отпечатанной иллюстрации на полиграфическом оттиске.
Работая при подготовке цветного изображения к печати в модели RGB, следует просмотреть изображения в цветовой модели CMYK, чтобы точно спрогнозировать и откорректировать цвета CMYK (конечно, если это возможно в используемом пакете редактирования изображений).
Как связаны между собой модели RGB и CMYK?
Цветовые модели RGB и CMYK теоретически являются дополнительными друг к другу, а их пространства частично перекрываются, — по крайней мере, в первом приближении. Смесь одинакового количества краски голубого, пурпурного и желтого цветов должна давать нейтральные серые тона. При максимальном и одинаковом количестве базовых красок в одном участке изображения на оттиске должен получаться черный цвет. Необходимо заметить, что черный цвет это цвет дополнительный к белому в цветовой модели RGB — «максимальное излучение — отсутствие излучения как носителя цвета», а, следовательно, и цвет — черный. При отсутствии света все предметы, хотя и окрашены, видятся черными.
Однако смесь максимально интенсивных по цвету базовых триадных красок CMY при смешении в одинаковых количествах дает не черный цвет, а грязно-коричневый, и связано это с наличием примесей в реальных печатных красках.
Так как печатные краски реальные, а не идеальные, то голубая краска обычно имеет избыток синего, а пурпурная и желтая — избыток красного цвета. В результате серое полутоновое изображение, непосредственно преобразованное из RGB в CMY, после печати на оттиске приобретает красный или пурпурный оттенок.
Для решения этой проблемы при синтезе серого (черного) цвета на оттиске к трем цветным краскам триады добавляют четвертую — черную краску.
Черный цвет является ключевым цветом (К), который добавляют к голубому, пурпурному и желтому для получения более четких, глубоких черных тонов и оттенков. Отсюда и буква «К» в аббревиатуре CMYK от английского слова «Key» — ключ (как уже было отмечено).
Конечно, добавление четвертого, черного, цвета искажает уравнение преобразования RGB в CMYK, усложняя процесс достижения цветового соответствия между RGB и CMYK.
В любом случае, на какие бы ухищрения и уточнения мы не шли, как бы не старались и как бы страстно этого не желали, однозначного соответствия между этими двумя цветовыми пространствами не существует.
Многие приятные для глаза цвета, которые видны на мониторе, не могут быть воспроизведены красками на оттиске по указанным выше фундаментальным отличиям между цветом источников и окрашенных поверхностей и сред.
Поэтому в ходе преобразования производится автоматический пересчет, позволяющий учесть то обстоятельство, что (опять-таки из-за примесей в красках) для получения нейтрального серого цвета голубая краска должна наноситься на оттиск в большем количестве, чем пурпурная и желтая. Это и есть знаменитый контрольный параметр печати «баланс по серому» в полиграфических технологиях.
Поэтому при преобразовании цифрового изображения из модели RGB в CMYK отмечается сдвиг цвета к голубому. Точное значение сдвига зависит от используемых при печатании триад красок и типа бумаги, а также от технологии печати (листовая, рулонная, печать «по сухому» или «по сырому», если речь идет об офсетной печати).
Наконец, последняя проблема, которую следует учитывать при преобразовании реального цвета из модели RGB в модель CMYK. Она связана с тем, что цветовое пространство является зависимым от индивидуальных особенностей устройства, в котором оно воспроизведено и в котором синтезируется цвет — RGB от монитора как устройства и от материалов (люминофоров), создающий цвет и CMYK от печатной машины, красок и запечатываемого материала.
Как каждый монитор и сканер воспроизводит цвет RGB немного по-своему, точно так каждый тип цветного принтера, станка для печати пробных оттисков или печатной машины, печатающей тираж издания, воспроизводит цвет, немного отличающийся от других аналогичных устройств, работающих в модели CMYK.
Аппаратная зависимость для устройств, работающих на основе моделей RGB и CMYK, отчасти объясняет и то, почему калибровка и управление цветом столь важны для профессионалов в области полиграфических технологий, работающих с цветными изображениями.
Как мы уже показали, модели RGB и CMYK связаны друг с другом. Однако при каждом переходе из одной модели в другую конвертирование данных сопровождается потерями, так как цветовой охват у двух моделей разный. Снижение этих потерь требует выполнения сложных калибровок всех аппаратных средств издательских компьютерных систем перед работой с цветными изображениями. Калибровать необходимо сканеры (они осуществляют ввод изображения), мониторы (по ним судят о цвете и корректируют его) и выводное устройство (оно создает, цветопробу, фотоформы или печатные формы при подготовке издания к печати). Необходима также отладка (калибровка) полиграфического оборудования для процесса печатания — рамы экспонирования, процессора обработки формных пластин и самой печатной машины, выполняющей печатание.
Модель цветового пространства CIE L* a* b* (CIE LAB)
Модель описания цвета CIE LAB была создана Международной комиссией по освещению (CIE) с целью преодоления существенных недостатков вышеизложенных моделей. Она призвана стать аппаратно независимой моделью и определять цвета без учета индивидуальных особенностей (профиля) устройства (монитора, принтера, печатной машины и др.). В этой модели любой цвет определяется светлотой (Luminance) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного, и параметром в, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Геометрический образ модели CIE Lab — шар.
Модель CIE Lab не идеальна и не лишена недостатков, как и модели RGB или CMYK, но ее нужно освоить, поскольку программа Adobe PhotoShop использует ее в качестве модели-посредника при любом конвертировании. Модель CIE Lab принята фирмой Adobe для языка PostScript Level 2.
Почему в полиграфии для синтеза цвета на оттиске не используют краски цветов модели RGB?
Один из наиболее каверзных вопросов для студентов-полиграфистов: почему для синтеза цвета на оттиске не используют краски цветов модели RGB, несмотря на явное превосходство охвата и на то, что глаз человека воспринимает красный, зеленый и синий как первичные цвета?
Прежде всего, потому, что, если на оттиске имеются только красная, зеленая и синяя краски, то, как получить желтый цвет? А оранжевый?
Наши глаза реагируют на красный, зеленый и синий цвет. Краска на бумаге используется только для того, чтобы управлять светом. Пурпурная краска на оттиске, например, используется для управления количеством зеленого света, отражающегося от белой бумаги. Чем больше пурпурной краски на оттиске, тем меньше зеленого света, В то же время пурпурная краска на оттиске мало влияет (или вообще не влияет) на красный или синий свет, пропуская их почти полностью.
Таким образом, каждая краска печатного процесса используется для управления одной из первичных составляющих света. Проблема использования, например, красной краски в печати в том, что она управляет двумя составляющими. Красная краска поглощает как синий, так и зеленый свет. Ее использование сделало бы невозможным воспроизведение цветов, образующихся при отсутствии одной составляющей. Мы видим, например, желтый цвет, когда от бумаги оттиска отражается красный и зеленый свет.
Короче говоря, ответ таков: для синтеза цвета на оттиске используют голубую, пурпурную и желтую краски, поскольку с их помощью можно получить красный, зеленый и синий цвета, тогда как с помощью красной, зеленой и синей красок нельзя получить голубой, пурпурный или желтый цвет.
Автотипный синтез цвета
В полиграфии при воспроизведении цветных полутоновых изображений оригиналов способами офсетной и высокой печати ввиду растрового построения цветного изображения на оттиске (цветной репродукции) имеет место синтез цветов, содержащий признаки как аддитивного, так и субтрактивного синтезов, и описание цвета на оттиске только одной из моделей (RGB или CMYK) всегда будет неполным.
Автотипный синтез цвета — получение оттенков цвета на оттиске путем совмещения растровых или штриховых изображений отпечатанных красками разных цветов, например, желтой, пурпурной, голубой и черной (CMYK). Изображения состоят из микроэлементов или штрихов, имеющих одинаковую толщину красочного слоя. Микроэлементы могут иметь одинаковую площадь и разную частоту расположения (частотная, стохастическая растровая структура) или разную площадь и постоянную частоту (регулярная растровая структура), а также и разную площадь, и разную частоту (нерегулярные, корешковые, зернистые растровые структуры). При этом суммарное цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами) При наложении растровых элементов изображения на оттиске в процессе печатания автотипный синтез цвета носит смешанный аддитивно — субтрактивный характер.
Рассмотрим более подробно, из каких цветных микроэлементов состоит цветное изображение на полиграфическом оттиске.
На оттиске в создании цветовых оттенков изображения при триадной печати участвуют 17 разноокрашенных растровых печатных элементов + незапечатанная бумага:
- незапечатанная бумага;
- четыре одинарные краски (основные цветные печатные краски — желтая Ж, пурпурная П, голубая Г и черная Ч);
- три бинарных (парных) наложения цветных печатных красок (Ж+П, Ж+Г, П+Г);
- три двойных наложения красок «цветная + черная» (Ж+Ч, П+Ч, Г+Ч);
- четыре тройных наложения основных печатных красок (цветные + черная - Ж+П+Ч, Ж+Г+Ч, П+Г+Ч, Ж+П+Ч);
- тройное наложение трех цветных красок триады (Ж+П+Г);
- наложение всех четырех красок триады (Ж+П+Г+Ч).
Такое разнообразие участников синтеза цвета на оттиске может привести в замешательство людей даже неробкого десятка. Однако сложность только кажущаяся. Всю предельно просто: при освещении оттиска излучение частично поглащается слоями красок (субтрактивный синтез), а после отражения от запечатываемого материала (бумаги) воспринимается глазом интегрально, т.е. излучения после отражения складываются (аддитивный синтез).
Это приводит к восприятию одного оттенка цвета в пределах достаточно малой, но конечной площадки оттиска.
Пуантилизм
Французские художники изобрели в живописи подобный автотипному синтезу художественный прием, назвав его пуантилизмом. Он был изобретен для создания ярких и чистых цветов на полотне. Суть приема состоит в нанесении на холст четких раздельных мазков (в виде точек или мелких прямоугольников) чистых красок в расчете на их оптическое смешение на сетчатке глаза зрителя, в отличие от механического смешения красок на палитре. Изобрел пуантилизм французский живописец Жорж Сера на основе теории дополнительных цветов.
Было замечено, что оптическое смешение трех чистых основных цветов (красного, синего, желтого) и пар дополнительных цветов (красный — зеленый, синий — оранжевый, желтый — фиолетовый) дает значительно большую насыщенность и яркость цвета, чем цвет механической смеси красок на палитре или полотне картины.
Пуантилистическая техника помогла создать яркие, контрастные по колориту пейзажи П.Синьяку и тонко передающие нюансы цвета полотна Ж. Сера, а также повысить декоративность картин многим их последователям, например итальянскому живописцу Дж. Балла.
Цветовые пространства треугольника
Треугольник — базовая фигура геометрии. На ней построена все геометрия. Треугольник, о котором пойдет далее речь — равносторонний. Этот треугольник был хорошим помощником студентов-технологов полиграфического института моего поколения. Нам разрешали даже на экзаменах его использовать, когда мы должны были отвечать на вопросы по цветоделению, о светофильтрах цветоделения, о бинарных цветах и триадных (CMY) красках.
Читая лекции по полиграфии студентам-дизайнерам по цвету, я понял, что этот треугольник может стать хорошим помощником дизайнерам, колористам и менеджерам по рекламе. Я его дополнил графически и добавил комментарии, найдя в нем все базовые пространства цвета, используемые в полиграфии, контраст цветов и эмоциональную составляющую восприятия контраста, взаимосвязь оттенков и цветов, контраст в природе и в искусственно созданных человеком средах. Я был удивлен, увидев какой потенциал содержится в двух равносторонних треугольниках, когда один вписан в другой.
По вершинам большого треугольника расположены двухзональные цвета: желтое = зеленое + красное, голубое = зеленое + синее и пурпурное = синее + красное. Второй треугольник вписан в первый и по его вершинам расположены однозональные цвета: синее, зеленое и красное. Пунктирам даны высоты обеих треугольников. Они совпадают и одновременно являются медианами и биссектрисами (треугольники равносторонние). Точка пересечения высот — черно-белый кружек. В надписях в скобках даны первые буквы английского названия цветов, в такой записи как они даются в пакете программ Photoshop. Цвета относятся как к цветам источников излучения, так и цветам красок (чернил, пигментов, красящих веществ) и окрашенных поверхностей.
Что нам дают эти два треугольника?
- Большой треугольник – субтрактивное пространство CMY (CMYK);
- Малый треугольник – аддитивное пространство RGB;
- Оба треугольника в таком сочетании – пространство автотипного синтеза (цвета триадных красок CMY, цвета бинаров RGB, где R=M+Y, G=C+Y и B=C+M, цвет черной краски К и цвет белой бумаги W);
- Пересечение прямых линий YB и RG, включая точку WK – психологическое цветовое пространство CIE LAB;
- Крайние точки высот (середина сторон) большого треугольника – дополнительные цвета: желтое-синее (Y-B), голубое-красное (C-R) и пурпурное-зеленое (M-G);
- Точки в середине сторон большого треугольника – цвета светофильтров, применяемых при цветоделении в полиграфии для печати с использованием триадных красок (CMY); для желтой краски (Y) используют синий светофильтр (B), для пурпурной (M) – зеленый (G), для голубой (C) – красный (R). «Краска – светофильтр» являются крайними точками высот треугольников;
- В центре треугольников – белое, если цвета созданы источником излучения – Y+M+C=W или R+G+B=W; черное, если это цвета красок - Y+M+C=К или R+G+B=К, хотя достаточно две краски разных цветов из малого треугольника, чтобы получить черное (серое) - R+B=К, G+B=К или R+G=К;
- Три внешних треугольника – YGR, GCB и BMR, подсказывают из каких цветов излучения (из каких зон спектра) созданы двухзональные цвета Y=G+R, C=G+B и M=B+R;
- Кружок в центре треугольников WK подсказывает самый сильный нераздражаемый контраст нейтрального (ахроматического) цвета – это черное на белом фоне (в русском языке говорят «написано черным по белому»). Чуть слабее контраст без раздражения – белое на черном фоне. В полиграфии такое сочетание определяют термином «выворотка». В учебном процессе – написанное мел по черной доске в классе. Сегодня все чаще применяют черный фломастер и белый фон доски. Остальные контрасты создаются между серым и белым и серым и черным. И их сила зависит от разности по яркости;
- Прямая CR – самый сильный раздражающий цветной контраст: красное на голубом фоне или голубое на красном фоне;
- Прямая MG – сильный раздражающий цветной контраст: зеленое на пурпурном фоне или пурпурное на зеленом фоне;
- Прямая YB – самый сильный нераздражающий цветной контраст: желтое на синем фоне или синее на желтом фоне (это сочетание встречается в знаменах многих стран и организаций);
- Точка WK (белое, серое, черное) соединяет все цвета треугольников (Y, R, M, B, C, G, и Y) и сочетаются без раздражения, создавая хороший контраст с серым, черным (K) и белым (W);
- Все цвета хорошо сочетаются между собой, если взяты парами соседных цветов двух треугольников раздельно, даже с максимальным контрастом при самой высокой насыщенности (чистоте) каждого из них. Например, голубое с желтым и пурпурным, красное с зеленым и синим, пурпурное с голубым и желтым, зеленое с красным и синим;
- Соседние цвета на большом треугольнике (вершины треугольника и середины его сторон) плохо сочетаются между собой. На полиграфическом оттиске контраст очень низкий и плохой (слабо различимый) между синим и голубым, синим и пурпурным, и пурпурным и красным. Полиграфические голубая и пурпурная краска сильно загрязнены желтым цветом (голубая близка к синей, а пурпурная - к красной, поэтому в полиграфии так их иногда и называют);
- Самый гармоничный контраст имеют цвета четырехугольника RYGC – парные, тройные или сочетание всех четырех цветов излучений или красок;
- На пересечение высот большого треугольника со сторонами малого треугольника получаем точки серого, если речь идет только о красках, чернилах и пигментах. Эти три точки ограничивают область, вне которой находятся реальные природные (не созданные человеком) цвета красящих веществ и источников излучения, воспринимаемые человеком как чистые цвета, оттенки этих цветов и их разбеленные и зачерненные варианты, а также серые цвета с цветным оттенком. В природе нет нейтрально белых, серых или черных тонов. Даже снег, мел и сажа имеют цветные оттенки, так как содержат примеси. Человек выделил чистые вещества, например, окис титана как эталон белого, создал модель абсолютно черного тела, изобрел когерентных источников излучения – лазеров со светом одной длиной волны. Область внутри этих трех точек серого цвета, содержит искусственно созданные цвета – белое, серое и черное;
- Если необходимо расширить названия оттенков цвета, то на сторонах большого треугольника между названными уже цветами можем указать (на рисунке они не отмечены): между желтым и красным – оранжевый, между красным и пурпурным – клюквенный, между пурпурным и синим – фиолетовый, между синим и голубым – гиацинтовый, между голубым и зеленым – бирюзовый, между зеленым и желтым – салатовый.
Знание и видение цвета
Скорее всего, мы сначала знаем цвет, а потом его видим. Это хорошо подтверждается при поиске грибов — лисички спрятаны в желтой свежеупавшей листве, а чернушки — в прошлогодней, почерневшей. Однако достаточно увидеть один гриб, и все остальные сразу видны, потому что мы уже выделили оттенок гриба, мы уже его знаем и, поэтому быстро находим.
И хотелось бы закончит наше путешествие в мире цвета высказыванием двух мудрецов нашей эпохи — поэта Поля Валери и ученого Карлоса Кастанеды, хотя и тот и другой мистики.
Поль Валери: «Мир беспорядочно усеян упорядоченными формами. Таковы кристаллы, цветы и листья, разнообразные узоры из полос и пятен на мехах, крыльях и чешуе животных, следы ветра на песке и воде и т. д. Порою эти эффекты зависят от характера перспективы, от неустойчивости сочетаний. Удаленность создает их или их искажает. Время их обнаруживает или скрадывает.»
Карлос Кастанеда: «Когда человек не имеет отношения к видению, вещи выглядят в основном одними и теми же в то время, когда он смотрит на мир. С другой стороны, когда он научится видеть, ничто не будет выглядеть тем же самым все то время, что он видит эту вещь, хотя она остается той же самой.»
Полиграфический мир заполнен цветом и красками. И это еще не предел. Появятся новые краски, бумаги и лаки. Появятся новые технологии.
Однако одно останется постоянным и неизменным — разнообразие.
Таковы законы развития, которые диктует рынок печатной продукции.
Стефан Стефанов. к.т.н.,
Профессор Московского гуманитарного университета,
Директор департамента технологической поддержки компании
«Полиграфические системы»
|
