Синтез цвета



Синтез цвета

18/11/2003 / Стефан Стефанов

Процесс получения различных цветов с помощью нескольких основных (первичных) излучений или красок называется цветовым синтезом. Существует два принципиально различных метода цветового синтеза: аддитивный и субтрактивный синтезы.
В аддитивном синтезе смешиваются первичные излучения. В качестве первичных могут быть использованы два, три и более различных по цвету излучений, но наиболее распространен трехцветный аддитивный синтез. Первичные цвета и создающие их излучения называются основными. Основные излучения аддитивного синтеза - синие, зеленые и красные, т.е. излучения трех основных зон спектра. Аддитивный синтез цвета - воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего - R, G, B). Используется в мониторах издательских систем при создании цветных изображений на экране, а также на экране телевизора.
Последовательное смешение или образование различных цветов при быстрой смене излучений вне глаза, например, на диске типа волчка или на экране цветного телевизора. При быстром вращении окрашенного в разные цвета диска цвета суммируются вследствие рассмотренных выше явлений инерционности зрения.
Пространственное смешение - это разновидность аддитивного способа. Пространственное смешение основано на том, что глаз не различает очень близко расположенные друг к другу мелкие разноцветные участки, а воспринимает их слитно, как одно целое. Если эти мелкие участки имеют различную окраску, то мы видим только их обобщенный цвет - цвет аддитивной смеси.
Если ряд очень мелких разноцветных пятнышек, лежащих близко одно от другого, рассматривать на достаточно большом удалении, то эти пятнышки в отдельности зрительно не различаются. Вместо разноцветных мелких пятнышек мы видим одинаковые по цвету участки. Например, отдельные песчинки на берегу мы различаем лишь на близком расстоянии. Листы бумаги, слегка покрытые угольной пылью, на удалении мы видим серыми, не различая на них отдельных пылинок и просвечивающую между ними бумагу.
Смешение цветов мелких разноокрашенных участков с образованием единого для них цвета происходит по правилам аддитивного синтеза, т. е. оптическим смешением излучений. Это объясняется тем, что при взгляде на какой- либо предмет его изображение непрерывно перемещается по сетчатке глаза. Если отдельные цветные элементы малы в сравнении с непрерывными колебаниями глаза, то на одни и те же рецепторы попадают последовательные излучения от рядом расположенных разноцветных элементов. Пространственное смешение разноцветных мелких окрашенных участков имеет место при синтезе цвета на оттисках высокой и офсетной (плоской) печати, на картинах живописи, особенно, направление "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 в глазу зрителя, в отличие от механического смешения красок на палитре. Изобрел пуантилизм французский живописец Жорж Сёра на основе теории дополнительных цветов. Было замечено, что оптическое смешение трех чистых основных цветов (красный, синий, желтый) и пар дополнительных цветов (красный - зеленый, синий - оранжевый, желтый - фиолетовый) дает значительно большую яркость, чем механическая смесь красок. Пуантилистическая техника помогла создать яркие, контрастные по колориту пейзажи П. Синьяку и тонко передающие нюансы цвета полотна Ж. Сёра, а также повысить декоративность картин многим их последователям, например итальянскому живописцу Дж. Балла.)
В субтрактивном синтезе новый цвет получают наложением одного на другой красочных слоев - желтого, пурпурного и голубого. Синие, зеленые и красные излучения поглощаются этими красками (т.е. последовательно вычитаются из белого света). Поэтому цвет окрашенного участка определяется теми излучениями, которые проходят через все три слоя и попадают в глаз наблюдателя. Желтая, пурпурная и голубая краски - основные (первичные) для субтрактивного синтеза. Субтрактивный синтез цвета - получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого. Такой синтез наблюдается при освещении белым светом цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть, отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя. Этот синтез используется при смешении окрашенных сред, например, красок вне машины, для получения нужных цветов или оттенков на оттиске при печати дополнительной краской, при наложении слоев разных красок на оттиске в глубокой печати, а также при наложении разнокрасочных растровых элементов на оттиске в высокой и плоской печати.
Само название цветового синтеза указывает на принцип образования различных цветов. Слово "аддитивный" - слагательный. Субтрактивный способ - вычитательный. При аддитивном синтезе цвета меняются от изменения соотношения интенсивности основных излучений, а при субтрактивном синтезе - от толщины слоев или концентрации в них красящих веществ. Поэтому помимо понятия о первичных цветах и красках для характеристики синтеза вводят понятие о количестве первичных излучений или красок. Эти величины, которые характеризуют количества первичных излучений или основных красок, называют аддитивными или субтрактивными координатами цвета.
Аддитивные координаты цвета указывают на относительные мощности смешиваемых (слагаемых) излучений при аддитивном синтезе. Субтрактивные координаты цвета указывают на относительные количества желтой, пурпурной и голубой красок, которыми воспроизводятся все другие цвета на оттиске.
Как и в аддитивном, в субтрактивном синтезе новый цвет может быть образован меньшим или большим, чем три, числом основных красок. На практике для субтрактивного синтеза часто используют большее число красок. Например, к трем цветным добавляют четвертую - черную.
В цветных репродукциях, изготовленных способом высокой и плоской печати, образование цветов происходит путем изменения относительной площади мелких, не видимых невооруженным глазом растровых элементов, закрашенных желтой, пурпурной и голубой красками.
Цветовой синтез, при котором разные цвета на запечатанных поверхностях образуются изменением относительной площади закрашенных растровых элементов, называется автотипным (растровым) синтезом.
Автотипный синтез может быть однокрасочным, когда печать ведется с одной растровой печатной формы и на бумагу переносится только одна краска. Черно-белые иллюстрации, изготовленные способами высокой и плоской печати, - это однокрасочные изображения, полученные автотипным синтезом. Для изготовления цветных иллюстраций применяется иногда двухкрасочный автотипный синтез (дуплекс). Чаще применяется трехкрасочный и четырехкрасочный синтез. Наиболее распространен четырехкрасочный автотипный синтез, когда, помимо трех основных однокрасочных изображений, на бумагу наносится еще черно-белое изображение. В некоторых случаях печать ведется и большим числом красок. (В последнее время после 1995 г. практическое применение находит технология Hi - Fi.) Однако в основе всех видов автотипного синтеза лежит принцип смешения излучений, отраженных от мелких разноокрашенных участков. Поэтому для выяснения закономерности автотипного синтеза необходимо рассматривать процесс наложения красок с трех растровых изображений. При трехкрасочном автотипном синтезе на бумагу последовательно накладываются слои желтой, пурпурной и голубой красок. Допустим, что первой печатается желтая краска. При нанесении пурпурной краски на бумаге запечатываются не только неокрашенные, но и уже окрашенные первой краской участки. Таким образом, на единице площади, ограниченной рядом расположенными линиями растровой решетки, получаются не только желтые и пурпурные однокрасочные участки, но также и двухкрасочные, полученные вследствие перекрывания некоторых из разноокрашенных растровых элементов. В рассмотренном примере двухкрасочные участки в результате наложения на желтый слой пурпурной краски имеют красный цвет. При наложении третьего растрового изображения голубая краска ложится на желтые, пурпурные и красные участки, в результате образуются новые двухкрасочные участки синего и зеленого цвета, а также трехкрасочные черного цвета. Таким образом, цвета двухкрасочных и трехкрасочных участков образуются субтрактивным синтезом. Краски для автотипного синтеза выбирают с тем расчетом, чтобы цвета при автотипном синтезе получались не только насыщенными, но и достаточно светлыми, яркими.
Таким образом, автотипный синтез цвета - это воспроизведение цвета в полиграфии на оттисках высокой и плоской печати. При автотипном синтезе цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами). Растровые элементы отдельных печатных красок на оттиске имеют одинаковую светлоту, но различные размеры, частоты и формы, а также разный характер наложения (смешанный аддитивно-субтрактивный синтез цвета).


Стефан Стефанов, к.т.н главный эксперт компании "Аквалон"

Аддитивный синтез цвета - способ получения цвета с помощью трех основных цветов.

Субтрактивный синтез цвета - способ получения цветов вычитанием из белого света отдельных его спектральных составляющих. Обычно спектральными составляющими являются синий, зеленый и красный цвета. Аддитивный синтез цвета - воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зеленого и синего - R, G, В). Используется в мониторах издательских систем при создании цветных изображений на экране, а также при автотипном синтезе цвета в полиграфии.

Управление цветом : Физическая сущность света и цвета

19/11/2003 / Самарин Юрий Николаевич, Синяк Максим Александрович

Светом или световым излучением называются видимые электромагнитные колебания. Световые излучения подразделяются на сложные и простые. Белый солнечный свет - сложное излучение, которое состоит из простых цветных составляющих - монохроматических (одноцветных) излучений. Цвета монохроматических излучений называют спектральными.
Если луч белого цвета разложить с помощью призмы в спектр, то можно увидеть ряд непрерывно изменяющихся цветов: темно-синий, синий, голубой, сине-зеленый, желто-зеленый, желтый, оранжевый, красный. Цвет излучения определяется длиной волны. Весь видимый спектр излучений расположен в диапазоне длин волн от 380 до 720 нм (1 нм = 10-9 м, т.е. одной миллиардной доли метра). На рис. 1. показаны цвета излучений видимой части спектра и соответствующие им длины волн. Всю видимую часть спектра можно разделить на три зоны. Излучением длиной волны от 380 до 490 нм называется синей зоной спектра; от 490 до 570 нм - зеленой; от 580 до 720 нм - красной.
 

Различные предметы человек видит окрашенными в разные цвета потому, что монохроматические излучения отражаются от них по-разному, в разных соотношениях.
Все цвета делятся на ахроматические и хроматические. Ахроматические (бесцветные) - это серые цвета различной светлоты, белый и черный цвета. Ахроматические цвета характеризуются светлотой. Все остальные цвета - хроматические (цветные): синий, зеленый, красный, желтый и т.д. Хроматические цвета характеризуются цветовым тоном, светлотой и насыщенностью. Цветовой тон - это субъективная характеристика цвета, которая зависит не только от спектрального состава излучений, попавших в глаз наблюдателя, но и от психологических особенностей индивидуального восприятия.
Светлота субъективно характеризует яркость цвета. Яркость определяет силу света, излучаемую или отражаемую с единицы поверхности в перпендикулярном к ней направлении (единица яркости - кандела на м, кд/м). Насыщенность субъективно характеризует интенсивность ощущения цветового тона.
Поскольку в возникновении зрительного ощущения цвета участвует не только источник излучения и окрашенный предмет, но и глаз и мозг наблюдателя, то следует рассмотреть некоторые основные сведения о физической сущности процесса цветового зрения (рис. 2).


Известно, что глаз по устройству представляет собой фотоаппарат, в котором сетчатка играет роль светочувствительного слоя. Излучения различного спектрального состава регистрируются нервными клетками сетчатки, которые называются рецепторами. Рецепторы, обеспечивающие цветовое зрение, подразделяются на три типа. Каждый тип рецепторов по-разному поглощает излучение трех основных зон спектра - синей, зеленой и красной, т.е. обладает различной спектральной чувствительностью. Если на сетчатку глаза попадает излучение синей зоны, то оно будет воспринято только одним типом рецепторов, которые и передадут информацию о мощности этого излучения в мозг наблюдателя. В результате возникнет ощущение синего цвета. Аналогично будет протекать процесс и в случае попадания на сетчатку глаза излучений зеленой и красной зон спектра. При одновременном возбуждении рецепторов двух или трех типов будет возникать цветовое ощущение, зависящее от соотношения мощностей излучения различных зон спектра.
При одновременном возбуждении рецепторов, регистрирующих излучения, например, синей и зеленой зон спектра, может возникнуть световое ощущение, от темно-синего до желто-зеленого. Ощущение в большей степени синих оттенков цвета будет возникать в случае большей мощности излучений синей зоны, а зеленых оттенков - в случае большей мощности излучения зеленой зоне спектра. Равные по мощности излучения синей и зеленой зон вызовут ощущение голубого цвета, зеленый и красной зон - ощущение желтого цвета, красной и синей зон - ощущение пурпурного цвета. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются в связи с этим двухзональными. Равные по мощности излучения всех трех зон спектра вызывают ощущение серого цвета различной светлоты, который превращается в белый цвет при достаточной мощности излучений.


Управление цветом : Аддитивный синтез цвета

19/11/2003 / Самарин Юрий Николаевич, Синяк Максим Александрович

Это процесс получения различных цветов за счет смешивания (сложения) излучений трех основных зон спектра - синего, зеленого и красного (рис. 3). Эти цвета называются основными или первичными излучениями адаптивного синтеза. Различные цвета могут быть получены этим способом, например, на белом экране с помощью трех проекторов со светофильтрами синего (Blue), зеленого (Green) и красного (Red) цветов. На участках экрана, освещаемых одновременно из разных проекторов, могут быть получены любые цвета.

Изменение цвета достигается при этом изменением соотношения мощности основных излучений. Ранее такая возможность была показана при объяснении цветового зрения. В данном случае процесс аналогичен. Отличие состоит в том, что сложение излучений происходит вне глаза наблюдателя. Это одна из разновидностей аддитивного синтеза.
Еще одна разновидность аддитивного синтеза - пространственное смещение. Пространственное смещение основано на том, что глаз не различает отдельно расположенных мелких разноцветных элементов изображения. Таких, например, как растровые точки. Но вместе с тем мелкие элементы изображения перемещаются по сетчатке глаза, поэтому на одни и те же рецепторы последовательно воздействует различное излучение соседних разноокрашенных растровых точек. В связи с тем, что глаз не различает быстрой смены излучений, он воспринимает их как цвет смеси.

 

Управление цветом : Субтрактивный синтез цвета

19/11/2003 / Самарин Юрий Николаевич, Синяк Максим Александрович

Это процесс получения цветов за счет поглощения (вычитания) излучений из белого цвета. В субтрактивном синтезе новый цвет получают с помощью красочных слоев: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow) (рис. 4). Это основные или первичные цвета субтрактивного синтеза. Голубая краска поглощает (вычитает из белого) красные излучения, пурпурная - зеленые, а зеленая - синие.


Для того, чтобы субтрактивным способом получить, например, красный цвет, нужно на пути белого излучения поместить желтый и пурпурный светофильтры. Они будут поглощать (вычитать) соответственно синие и зеленые излучения. Такой же результат будет получен, если на белую бумагу нанести желтую и пурпурные краски. Тогда до белой бумаги дойдет только красное излучение, которое отражается от нее и попадает в глаз наблюдателя.
Основные цвета аддитивного синтеза - синий, зеленый и красный и основные цвета субтрактивного синтеза - желтый, пурпурный и голубой образуют пары дополнительных цветов. Дополнительными называют цвета двух излучений или двух красок, которые в смеси делают ахроматический цвет: Ж + С, П + З, Г + К. При аддитивном синтезе дополнительные цвета дают серый и белый цвета, так как в сумме представляют излучение всей видимой части спектра, а при субтрактивном синтезе смесь указанных красок дает серый и черный цвета, в виде того, что слои этих красок поглощают излучения всех зон спектра.
Рассмотренные принципы образования цвета лежат и в основе получения цветных изображений в полиграфии. Для получения полиграфических цветных изображений используют так называемые триадные печатные краски: голубую, пурпурную и желтую. Эти краски прозрачны и каждая из них, как уже было указано, вычитает излучение одной из зон спектра. Схема образования основных цветов при запечатывании бумаги триадными красками представлена на рис. 5. Однако из-за неидеальности компонентов субтрактивного синтеза при изготовлении печатной продукции используют четвертую дополнительную краску.

Из схемы видно, что если наносить на белую бумагу триадные краски в различном сочетании, то можно получить все основные (первичные) цвета как для аддитивного синтеза, так и для субтрактивного. Это обстоятельство доказывает возможность получения цветов необходимых характеристик при изготовлении цветной полиграфической продукции триадными красками.
Изменение характеристик воспроизводимого цвета происходит по-разному, в зависимости от способа печати. В глубокой печати переход от светлых участков изображения к темным осуществляется благодаря изменению толщины красочного слоя, что и позволяет регулировать основные характеристики воспроизводимого цвета. В глубокой печати образование цветов происходит субтрактивно.
В высокой и офсетной печати цвета различных участков изображения передаются растровыми элементами различной площади. Здесь характеристики воспроизводимого цвета регулируются размерами растровых элементов различного цвета. Ранее уже отмечалось, что цвета в этом случае образуются аддитивным синтезом - пространственным смешиванием цветов мелких элементов. Однако там, где растровые точки различных цветов совпадают друг с другом и краски накладываются одна на другую, новый цвет точек образуется субтрактивным синтезом.

Оценка цвета

19/11/2003 / Самарин Юрий Николаевич, Синяк Максим Александрович

Для измерения, передачи и хранения информации о цвете необходима стандартная система измерений. Человеческое зрение может считаться одним из наиболее точных измерительных приборов, но оно не в состоянии ни присваивать цветам определенные числовые значения, ни в точности их запоминать. Большинство людей не осознает, насколько значительно воздействие цвета на их повседневную жизнь. Однако в полиграфии цвет становится серьезным объектом работы. Когда дело доходит до многократного воспроизведения, цвет, кажущийся одному человеку ¦красным¦, другим воспринимается как "красновато-оранжевый". Именно поэтому возникла необходимость разработки числовых стандартов наряду с систематизацией способов передачи цвета.
Методы, которыми осуществляется объективная количественная характеристика цвета и цветовых различий, называют колориметрическими методами.
Трехцветная теория зрения позволяет объяснить возникновение ощущений различного цветового тона, светлоты и насыщенности. Кривые спектральной чувствительности трех нервных центров цветового зрения используются при выборе светофильтров для репродукционных процессов и красок для печати.
Количество измеряемого цвета характеризуется тремя числами, показывающими относительные количества смешиваемых излучений. Эти числа называются цветовыми координатами. Все колориметрические методы основаны на трехмерности, т.е. на своего рода объемности цвета.
Эти методы дают столь же надежную количественную характеристику цвета, как, например, измерение температуры или влажности. Отличие состоит лишь в количестве характеризующих значений и их взаимосвязи. Эта взаимосвязь трех основных цветных координат выражается в согласованном изменении при изменении цвета освещения. Поэтому ¦трехцветные¦ измерения проводятся в строго определенных условиях при стандартизованном белом освещении.
Таким образом, цвет в колориметрическом понимании однозначно определяется спектральным составом измеряемого излучения, цветовое же ощущение не однозначно определяется спектральным составом излучения, а зависит от условий наблюдения и, в частности, от цвета освещения.
Современное полиграфическое производство предусматривает работу с системой физических цветовых эталонов. Роль подобного эталона может играть печатный оттиск, выкраски или цветовая система Pantone, с успехом применяющаяся во многих случаях. Однако, когда участки производства отдалены друг от друга на значительные расстояния, то систему физических цветовых эталонов применять затруднительно. Заказчик, дизайнер, художник, оператор сканера, печатник и т.д. - всем им будет сложно обрабатывать и передавать друг другу физические цветовые эталоны. На каждом этапе будут приниматься субъективные решения, зависящие от индивидуального восприятия и допусков для определенных цветов. По этой причине предприятия, выпускающие цветную продукцию, уже давно осознали потребность в разработке более объективного метода оценки визуального восприятия цвета.
Сочетание длин волн, исходящих от объекта, - это спектральные данные, которые получаются в ходе проведения анализа длин всех отражаемых от предмета волн. В ходе этого анализа определяется процентное содержание каждой из длин волн. Измерения такого типа могут проводиться только с помощью спектрофотометра, который в свою очередь должен манипулировать объективными показателями.


Управление цветом : Цветовые пространства

19/11/2003 / Самарин Юрий Николаевич, Синяк Максим Александрович

В 1931 г. Международная комиссия по освещению - CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) предложила математически рассчитанное цветовое пространство XYZ, в котором весь видимый человеческим глазом спектр лежал внутри. В качестве базовых была выбрана система реальных цветов (красного, зеленого и синего), а свободный пересчет одних координат в другие позволял проводить различного рода измерения.
Недостатком нового пространства была его неравноконтрастность. Понимая это, ученые проводили дальнейшие исследования, и в 1960 г. Мак-Адам внес некоторые дополнения и изменения в существовавшее цветовое пространство, назвав его UVW (или CIE-60). Затем в 1964 г. по предложению Г. Вышецкого было введено пространство U*V*W* (CIE-64).
Вопреки ожиданию специалистов предложенная система оказалась недостаточно совершенной. В одних случаях используемые при расчете цветовых координат формулы давали удовлетворительные результаты (в основном при аддитивном синтезе), в других (при субтрактивном синтезе) погрешности оказывались чрезмерными.
Это заставило CIE принять новую равноконтрастную систему. В 1976 г. были устранены все разногласия и на свет появились пространства Luv и Lab, базирующиеся на том же XYZ.
Эти цветовые пространства принимают за основу самостоятельных колориметрических систем CIELuv и CIELab. Считается, что первая система в большей мере отвечает условиям аддитивного синтеза, а вторая - субтрактивного.
В настоящее время цветовое пространство CIELab (CIE-76) служит международным стандартом работы с цветом. Основное преимущество пространства - независимость как от устройств воспроизведения цвета на мониторах, так и от устройств ввода и вывода информации. Это несомненно является важным фактором в полиграфической деятельности, так как дает возможность оценивать цветовые различия не только единичных цветов, но и цветов произвольной яркости. С помощью стандартов CIE могут быть описаны все цвета, которые воспринимает человеческий глаз.
На рис. 6 показано представление этого пространства. Координаты цвета обозначены буквами:
L (Lightness) - яркость цвета измеряется от 0 до 100%;
a - диапазон цвета по цветовому кругу от зеленого -120 до красного значения +120;
b - диапазон цвета от синего -120 до желтого +120.
В настольно-издательских системах, в частности, на стадии сканирования и обработки изображения, принято работать с цветовыми координатами LCH, которые получаются из Lab следующим образом:
C (Chroma) = (a2+b2)1/2 - насыщенность цвета;
H (Hue) = arctg(b/a) - цветовой тон;
L - координата яркости.


В некоторых случаях наиболее критическими элементами изображения является цвет логотипа или точное воспроизведение памятных цветов. Человеческий глаз замечает изменения цвета только в случае превышения так называемого цветового порога (минимального изменения цвета, заметного глазом). Применяемые в современных спектрофотометрах технологии, позволяют учитывают данный фактор и определять величину отклонения цвета от оригинала, названную показателем цветовых различий DE.


где L, a, b - цветовые координаты оригинала, а L', a', b' - реально полученные при измерении цветопробного, печатного оттиска и т.д. Это измерение позволяет оперативно и точно определить возможные корректировки технологических режимов печати, например, подачу краски, увлажняющего раствора, давления в печатной паре или внести предискажения еще на стадии допечатной подготовки, например цветокоррекции.
В современной практике спектрофотометрические измерения в большей части опираются на измерения в цветовом пространстве Lab. В случае грамотно построенного производственного процесса и контроля качества на всех его участках для допечатной стадии используют координаты Lch, так как они позволяют оператору при сканировании и обработке изображения более наглядно производить цветокоррекцию.
Понять, как работает интерфейс LCH, можно по упрощенной модели цветового пространства CIELab, представленной на рис. 7, 8 и 9. Яркость изменяется снизу вверх, т.е. возрастает от основания к верхней части цилиндра (рис. 7). Это означает, что можно корректировать яркость, не изменяя другие параметры - насыщенность и тон. Насыщенность возрастает при движении от центра к окружности (рис. 8). Значение тона изменяется по кругу (рис. 9).
 

В сфере компьютерных издательских технологий поддержка пространства CIELab реализована через формат TIFF Lab, разработанный фирмой Aldus Corporation (ныне не существующей).
С помощью CIELab можно построить систему управления цветом (Color Management System - CMS) для всех устройств, независимо от того, являются они устройствами ввода или вывода (рис. 10).


В сентябре 1992 г. компания Linotype-Hell одной из первых выпустила на рынок системные решения ColorPilot, предназначенные для сканирования и цветного репродуцирования. Конфигурация системы состояла из сканера ChromaGraph S2000 и программы LinoColor 3.0, работающей на платформе Macintosh. ColorPilot дополнялась высокоразрешающей выводной системой с PostScript RIP и ФНА Linotronic (рис. 11).
В качестве программы, которая целиком основана на модели CIELab, можно назвать LinoColor. Она использует в качестве внутреннего цветового пространства. LinoColor получает RGB-данные со сканера и трансформирует их в CIELab. Для представления на экране монитора LinoColor трансформирует CIELab в пространство монитора RGB. Для вывода на фотонаборный автомат или цифровую цветопробу выполняется трансформация в пространство CMYK печатного процесса (рис. 12).
В некоторых случаях одной трансформации недостаточно. Чтобы создать экранную цветопробу на мониторе, LinoColor сначала трансформирует данные в пространство CMYK выбранного печатного процесса, а уже из CMYK в RGB монитора (рис. 13).


Тот же принцип используется для вывода цифровой цветопробы. В этом случае для того чтобы на цветопробном принтере оказалась возможной имитация печатного оттиска, используется сочетание двух разных печатных таблиц CMYK (рис. 14).


В начале 1993 г. фирма Adobe представила свои новые продукты, среди которых в качестве опции было представлено системное расширение ColorSync. В обзорах, напечатанных в профессиональных журналах, указывалось, что ColorSync - это новая система управления цветом от фирмы Apple. Это не совсем справедливо. ColorSync - это целый пакет систем управления цветом (или Color Matching Methods (CMM) - методов цветового согласования, как их называет Apple).
ColorSync работает на операционном уровне, что означает поддержку управления цветом для всех программ независимо от того, ориентированы они на растровую либо векторную графику или верстку.

Дополнительно в пакете присутствует так называемый Plug-In port (порт для самонастраиваемых модулей), предназначенный для профилей устройств. По терминологии Apple профиль (profile) - это файл, описывающий цветовые характеристики устройства. С помощью ColorSync обеспечивается цветовая трансформация для всех устройств. Например, приложение может запросить выполнить процедуру трансформации цветов, полученных на сканере ¦x¦, в цвета монитора ¦y¦ и, наконец, в цвета принтера ¦z¦.
Поскольку расширение ColorSync способно трансформировать цвета на основе имеющихся профилей конкретных устройств, оно использует для этого соответствующий метод цветового согласования. Если метод недоступен, то выполняется подстановка - используется обычный алгоритм XYZ. Трансформация при этом не будет отличаться исключительно высоким качеством, но тем не менее будет выполнена.
Процесс согласования цветов в ColorSync не зависит от типа приложения и доступен для всех производителей программно-аппаратного обеспечения.
Пользователи получают в свое распоряжение инструменты для создания и модифицирования профилей устройств или таблиц цветовой трансформации вместе с инструментами для калибровки сканеров и мониторов.

Управление цветом : Понятие

19/11/2003 / Самарин Юрий Николаевич, Синяк Максим Александрович

Понятие ¦управление цветом¦ (color management) охватывает достаточно обширную область, в которой далеко не все вопросы являются определенными окончательно.
В прошлом в закрытых системах допечатной подготовки изображения компании-производители тщательно подходили к технологическому совмещению аппаратных и программных компонентов, и пользователи подобных систем не могли по своему выбору указать в каталоге нужные им сканеры, мониторы или выводные устройства и включить их в систему. В закрытости были свои преимущества: и производители, и пользователи прекрасно знали, чего следует ожидать от оборудования на каждом этапе технологического процесса.
В настоящее время в мире доминируют открытые системы, а на рынке предлагается огромное количество аппаратных и программных продуктов. Получив возможность выбирать нужное оборудование, компании-производители и пользователи оказались перед необходимостью решать весьма серьезную проблему обеспечения совместимости компонентов и, по меньшей мере, такой же надежности и предсказуемости производственного процесса, какими отличались закрытые системы.
Пользователь допечатных систем, не будучи профессионалом в области полиграфии, изначально ориентирован на работу по принципу WYSIWYG - What you see is what you get (¦что вижу, то и получаю¦), и, как ему кажется, не нуждается ни в каком управлении цветом. Он уверен: все, что показывает ему дисплей монитора, будет в точности воспроизведено устройством вывода. Это действительно так, но только для текста и верстки.
К сожалению, о качественной цветопередаче при таком подходе речь не идет. С помощью обычной издательской программы невозможно обеспечить правильную трансформацию цветов в соответствии с тем цветовым охватом, который присущ конкретному устройству. В итоге на каждом устройстве цветное изображение выглядит по-разному.
В сфере допечатных технологий существует устойчивая тенденция к росту объема цветной печати, в том числе и с использованием современных технологий компьютер-печатная форма и компьютер-печатная машина. Пользователи хотят вкладывать средства в открытые системы, которые легко подключаются к сетям и серверам на основе единого формата данных, имеют модульную структуру и легко подвергаются модернизации, т.е. обладают всеми необходимыми возможностями для быстрой и надежной связи с клиентами.
Качественная репродукция - конечный результат, который базируется на контроле индивидуальных компонентов системы в процессе производства, и которые оказывают воздействие на информацию о цвете. На сегодняшний день присутствие полностью цифровых систем цветового анализа и новые возможности обмена данными делают необходимым поиск новых стратегий, гарантирующих согласованность процесса обработки цвета.
Современные тенденции в допечатных системах направлены на минимизацию человеческого труда и переход к полностью цифровым системам модульного построения открытого типа управления. В процессе обработки оригинал проходит ряд устройств, которые, в свою очередь, применяют различные способы отображения цвета. Такими устройствами являются: сканеры, мониторы, цифровые камеры, принтеры, печатные машины. Каждое из этих устройств работает в своей системе, как правило, RGB или CMYK, и это обстоятельство вызывает большие трудности при обработке цветного изображения. Основная трудность заключается в том, что системы RGB и CMYK работают по совершенно различным принципам.
Поскольку RGB-система является аддитивной, то все оттенки получаются путем сложения трех основных монохроматических излучений: красного, зеленого, синего, заданных с разными уровнями яркости. Сумма трех основных цветов R, G, B при максимальной насыщенности дает белый цвет, а при нулевой - черный. RGB-система адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, поэтому она наиболее применима при воспроизведении изображения мониторами, сканерами и цифровыми камерами. Воспроизведение изображения при печатании, где осуществляется нанесение красок на запечатываемый материал, основано на принципе вычитания (субтрактивный синтез). То есть происходит смешение не излучений, а сред (красок или окрашенных сред). Голубой, пурпурный и желтый - основные цвета субтрактивной системы. В этой системе любые оттенки цветов могут быть получены вычитанием световых потоков, поглощенных желтым, голубым и пурпурным красочными слоями из белого света.
Каждая из красок поглощает определенную часть спектра видимого света, пропуская две составляющие. Если вычесть все цветовые компоненты (т.е. наложить друг на друга все три краски), то получится черный цвет. Как известно, цветовой охват, который в свою очередь является количественной оценкой воспроизводимости цветного изображения, сканера существенно превышает цветовой охват печатного устройства. Поэтому при переходе из RGB-системы сканера в CMY-систему печатного устройства возможна потеря информации о цвете.
Необходимо отметить, что обе применяемые системы - RGB и CMYK - не являются стандартизированными системами описания цвета, поэтому один и тот же цвет не может одинаково отображаться на различных устройствах. Два монитора отобразят один и тот же цвет по-разному, т.е. каждый монитор, имеет свои присущие только ему характеристики (электронную трубку, люминофоры, гамму, цветовую температуру), которые к тому же непостоянны и с течением времени изменяются.
Различные сканеры также воспринимают один и тот же цвет по-разному, это связано с различиями в их сканирующих системах. Различия создаются источником излучения, зональными светофильтрами, фотоприемником. При печатании одного и того же цветного изображения на различных печатных устройствах, будь то печатная машина или принтер, в результате получается несколько оттисков, которые не только не совпадут по цвету между собой, но будут отличаться от изображения на экране. Это объясняется отклонениями в спектральном составе используемых при печатании красок, типом применяемых бумаг, различием в характеристиках печатного процесса.
До сих пор отсутствует общий принцип, на основе которого оказалось бы возможным связать воедино все отдельные этапы обработки цветовой информации. Главной причиной этого является полное отсутствие стандартизации цветовых моделей и систем, которые традиционно используются в репродуцировании. RGB-сигналы, с которыми работает сканер, отличаются от RGB-сигналов монитора, которые в свою очередь отличаются от значений системы CMYK (рис. 15).

Кроме того, даже мониторы одного модельного ряда воспроизводят цвет по разному. Обе системы, RGB и CMYK, являются исключительно аппаратно-зависимыми и охватывают только часть видимого спектра цветов.
Каждый тип монитора отличается один от другого, каждый сканер обладает специфическими характеристиками. На использование печати существуют свои стандарты ISO - в Европе, SWOP - в США и т.д. Проблема стандартизации еще более усложняется, если к офсетной добавить глубокую, флексографскую, шести- и семикрасочную печать.
Цветовые модели определены различным образом и не только с точки зрения системы координат. Значительно отличается их цветовой охват. В целом аппаратно-зависимая система CMYK гораздо меньше аппаратно-зависимой системы RGB.
Естественным требованием, которое предъявляется к процедуре трансформации изображения из одной цветовой системы в другую, является отсутствие потери информации во время преобразования. Цвета, лежащие за пределами цветового охвата, воспроизводимого устройством назначения, нужно трансформировать таким образом, чтобы они вошли в пределы этого охвата, и при этом насколько возможно сохранить цвета оригинала.
Хотя система RGB обладает более широким цветовым охватом, чем CMYK, тем не менее в CMYK имеются области, не представленные в RGB. Другими словами, существуют некоторые печатаемые цвета, не воспроизводимые на экране монитора (например, чистый синий). Таких цветов нет в устройствах, работающих на основе сигналов RGB (рис. 16).


Для того, чтобы добиться правильной передачи цвета, начиная с оригинала и далее от устройства к устройству до достижения конечного результата нужен некий переводчик, который производил бы обмен данными между устройствами. И такой переводчик был найден и назван Color Management System (Система Управления Цветом), сокращенно - CMS.
Эта система обеспечивает управление цветом на протяжении всей цепочки создания цветной печатной продукции. Существует много мнений о том, насколько целесообразно и полезно применение системы управления цветом. Можно привести множество как положительных, так и отрицательных примеров ее работы. Но эти результаты зависят, прежде всего, от понимания пользователем сущности управления цветом, а также от надежности функционирования отдельных компонентов всей системы.

 

Задачи управления цветом

19/11/2003 / Самарин Юрий Николаевич, Синяк Максим Александрович

Основная задача Color Management System - обеспечение координации цветовых охватов между различными колориметрическими системами (RGB-система сканера, RGB-система монитора, CMYK-система печатного устройства), которые используются при воспроизведении цвета в технологическом процессе, через какое-либо цветовое пространство. Если конкретизировать основные цели CMS, то они будут выглядеть следующим образом:
* все цвета оригинального изображения должны быть точно воспроизведены на мониторе;
* все цвета оригинального изображения должны походить на цвета, полученные на печатном оттиске, или, если производилась коррекция этих цветов, то цвета оттиска должны максимально совпадать с цветами мониторного изображения;
* цвета экранной цветопробы или цветопробного оттиска должны быть максимально близкими к получаемым на печатной машине.
Не менее важным требованием, предъявляемым к управлению цветом, является ¦обслуживание¦ всех видов пробной печати, включая создание экранных цветопроб.
Разница между цветной печатью и цветной пробной печатью заключается в том, что для цветной печати цвета трансформируются один раз, тогда как для пробной печати цвета преобразуются в два этапа: сначала в соответствии с цветовым охватом устройства окончательного вывода, а затем для имитации этого окончательного вывода в соответствии с цветовым охватом пробопечатного устройства. Сказанное справедливо и для создания экранных цветопроб.
Трансформация цвета осуществляется по принципу ¦от устройства к устройству¦, например, устройств ввода и вывода, сканеров, принтеров, рекордеров, печатных машин, которыми необходимо управлять с помощью color management, равнозначна прямому подключению каждого устройства ввода к каждому устройству вывода, при этом количество трансформаций неизмеримо возрастает (рис. 17).


Выходом из этого положения является использование промежуточного цветового пространства, в которое и из которого можно выполнять все трансформации. Пространство-посредник должно обладать определенным набором обязательных характеристик. Во-первых, оно должно быть аппаратно-независимым, чтобы с ним могли работать устройства всех типов. Во-вторых, пространство должно быть стандартизовано на международном уровне. И, наконец, пространство должно иметь максимально возможный цветовой охват. Этим требованиям в полной мере соответствует пространство CIELab.
CMS базируется на четырех составляющих. Основным компонентом CMS, во-первых, является специальное программное обеспечение для создания ICC-профилей и соответствующая технология колориметрических измерений. Управлять цветом возможно, лишь опираясь на колориметрические данные, так как основная задача заключается в пересчете различных цветовых систем из одной в другую (из RGB-сканера в RGB-монитора или CMYK-печатного устройства и т.д.) через стандартное промежуточное пространство CIELab. Следовательно, реализация данной задачи невозможна без применения специальной измерительной техники - спектрофотометров. Координаты цвета играют здесь первостепенное значение, и важно, чтобы эта информация была максимально точной и надежной. Возможность правильно измерить цвет - это основной фактор в осуществлении работы CMS.
Второй не маловажный компонент - Система Цветового пересчета (CMM - Color Manager Module). Данная система производит точный пересчет информации о цвете из одного цветового пространства в другое с поддержкой цветовых профилей. Сегодня множество модулей управления цветом (CMM) выпускается различными производителями для использования с операционными системами MacOS, Windows и UNIX. Microsoft Windows 98/2000/XP предлагает систему управления цветом ICM (Image Color Management), полностью согласованную с требованиями к ICC-профилями. Одним из наиболее известных модулей управления цветом в операционной системе MacOS остается модуль ColorSync.
Третьей составляющей CMS является программное обеспечение (например, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, QuarkXPress), которое способно использовать различные функции пересчета цвета.
Четвертый компонент CMS - ICC цветовые профили, которые колориметрически описывают характеристики вводных и выводных устройств.
Все операции по трансформации цвета осуществляются с помощью стандартных ICC-профилей. Инициатива по созданию стандарта на описание профилей различных устройств принадлежала группе из восьми основных производителей операционных систем, прикладных программ и аппаратуры во главе с FOGRA Printing Research Society, которые образовали в 1993 году Международный консорциум по цвету (International Color Consortium - ICC). Цель этой организации была в развитии и стандартизации открытого процесса для системы управления цветом, которая была бы независимой от специфики производителей и платформ. Идея была в том, чтобы все цветовые данные, созданные в соответствии с ICC соглашением, могли бы автоматически задаваться как определенный цвет в любой системной среде.
ICC-профиль описывает на базе стандартных колориметрических систем характеристики воспроизведения цветового охвата конкретного устройства, например сканера, монитора и печатной системы. ICC-профиль (соответствуя спецификации ICC) содержит в себе такие параметры, как: градационные кривые, матрицы и таблицы, которые описывают взаимоотношение между двумя цветовыми пространствами (исходным и конечным). Существуют три основных типа ICC-профилей, отражающих всевозможные взаимодействия между различными моделями индивидуальных цветовых пространств:
1. ICC-профили вводных устройств.
2. ICC- профили выводных устройств.
3. ICC- профили мониторов.


 



Синтез цвета