6.1 Цветовой куб cmyk

Эта модель представляется в виде трёхмерной системы координат. Каждая координата представляет вклад каждой составляющей в результирующий цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. В результате получается куб, внутри которого "находятся" все цвета, образуя цветовое пространство CMY.

Рисунок 81– Цветовой куб CMYK

Система цветов CMYK была широко известна задолго до того, как компьютеры стали использоваться для создания графических изображений. Триада основных печатных цветов: голубой, пурпурный и желтый (CMY, без черного) является, по сути, наследником трех основных цветов живописи (синего, красного и желтого). Изменение оттенка первых двух связано с отличным от художественных химическим составом печатных красок, но принцип смешения тот же самый. И художественные, и печатные краски, несмотря на провозглашаемую самодостаточность, не могут дать очень многих оттенков. Поэтому художники используют дополнительные краски на основе чистых пигментов, а печатники добавляют, как минимум, черную краску.

Система CMYK создана и используется для печати. Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть конвертированы в CMYK. Этот процесс называется цветоделением.

Большинство окружающих нас объектов источниками не являются. Они не излучают, а поглощают и отражают в разных пропорциях падающий свет. Как возникает цветность подобных объектов? Все пассивные объекты мы видим в отраженном цвете. Если яблоко имеет красный цвет, то это значит, что оно отражает длинные волны и поглощает короткие. Для описания таких явлений используется цветовая модель, которая объясняет порождение цветов не как результат сложения, а как результат вычитания базовых цветов. Эта модель называется CMYK по первым буквам названий цветовых координат: Cyan (Голубой), Magenta (Пурпурный), Yellow (Желтый), Black (Черный). Черный цвет представлен в названии последней буквой своего названия для того, чтобы не путать его в сокращениях и аббревиатурах с синим (Blue).

Почему некоторый предмет окрашен в синий цвет? Это происходит потому, что ой поглощает красную и зеленую составляющие и отражает только синюю. Или как при отражении получается голубой цвет? Голубой представляет собой смешение синего и зеленого. Следовательно, поверхность голубого цвета отражает синий и зеленый цвета и поглощает красную составляющую. Пурпурный краситель поглощает зеленый и отражает красный и синий. Если смешать голубой краситель и пурпурный, то цвет новой краски можно предсказать. Пурпурная составляющая поглотит зеленую, голубая - красную, остается только синяя компонента, поэтому результирующий цвет будет синим. Рисунок ниже демонстрирует поведение световых волн различной длины на примере бумажного листа с нанесенными красителями.

6.2 Поглощение и отражение световых волн

Смешивая попарно пурпурный, желтый и голубой красители, можно получить в отраженном свете оттенки основных цветов красного, зеленого и синего. Сочетания основных цветов позволяют синтезировать множество производных цветов, поэтому пурпурный, желтый и голубой могут быть приняты в качестве базиса субтрактивной (вычитательной) цветовой модели. Субтрактивная модель, в которой цвета получаются смешением голубой, пурпурной и желтой красок, называется CMY

Если нанести на белый лист красители пурпурного, желтого и голубого цвета, то они поглотят все три составляющие падающего света, и такой лист должен выглядеть черным. В это теоретически правильное заключение практика вносит свои поправки. Существующие красители по своим химическим свойствам далеки от идеала и часто содержат примеси. Смешение таких красителей дает не черный цвет, а грязно-коричневый темного оттенка. Свой вклад вносит и бумага, поверхность и цвет которой никогда не бывают идеальными. Для повышения контрастности печати применяется специальный черный краситель, который позволяет получить ровный и глубокий черный цвет. Большинство современных репродуцирующих устройств (принтеров и типографских машин) печатают, используя четыре краски, и только самые дешевые струйные принтеры используют три краски.

Система CMY с дополнительной черной составляющей называется CMYK. Эта система служит теоретической основой цифровой печати. Цветовые координаты рассматриваются как интенсивность красителей, которые наносятся на поверхность бумаги, поэтому интенсивность каждой координаты измеряется в процентах от 0 (отсутствие краски) до 100 (максимальная интенсивность краски). В системе RGB и HSB световые потоки суммируются, и результирующие цвета получаются яркими. В субтрактивной системе световые потоки вычитаются, производя более темные и менее насыщенные оттенки. Этим отчасти объясняется тот эффект, когда яркие и живые цвета картинки, представленной на экране монитора, становятся выцветшими и тусклыми после вывода ее на печать.

Рисунок 82– Соотношение цветов в системах RGB и CMYK

При печати изображений на принтерах используется палитра цветов в системе CMY. Основными красками в ней являются Cyan - голубая, Magenta - пурпурная и Yellow - желтая. Цвета в палитре CMY формируются путем наложения красок базовых цветов. Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы: Color = С + M + Y Интенсивность каждой краски задается в процентах: 0% ≤ С ≤ 100%, 0% ≤ М ≤ 100%, 0% ≤ Y ≤ 100% Смешивая попарно краски системы CMY, мы получим базовые цвета в системе цветопередачи RGB:

Рисунок 83– Формирование цветов в зависимости от соотношений составляющих

Если нанести на бумагу пурпурную и желтую краски, то будет поглощаться зеленый и синий свет, и мы увидим красный цвет. Если нанести на бумагу голубую и желтую краски, то будет поглощаться красный и синий свет, и мы увидим зеленый цвет. Если нанести на бумагу пурпурную и голубую краски, то будет поглощаться зеленый и красный свет, и мы увидим синий цвет.

Рисунок 84– Составляющие цвета и их процентное соотношение

Процесс четырёхцветной печати можно разделить на два этапа: 1. Создание на базе исходного рисунка четырёх составляющих изображений голубого, пурпурного, жёлтого и чёрного цветов. 2. Печать каждого из этих изображений одного за другим на одном и том же листе бумаги.

Разделение цветного рисунка на четыре компоненты выполняет специальная программа цветоделения. Если бы принтеры использовали систему CMY (без добавления чёрной краски), преобразование изображения из системы RGB в систему CMY было бы очень простым: значения цветов в системе CMY - это просто инвертированные значения системы RGB. На схеме "цветовой круг" (рисунок ниже) показана взаимосвязь основных цветов моделей RGB и CMY. Смесь красного и зелёного даёт жёлтый, жёлтого и голубого - зелёный, красного и синего - пурпурный и т. д.

Рисунок 85– Цветовой круг показывает взаимосвязь моделей RGB и CMY

Таким образом, цвет каждого треугольника на рисунке выше определяется как сумма цветов смежных к нему треугольников. Но из-за необходимости добавлять чёрную краску, процесс преобразования становится значительно сложнее. Если цвет точки определялся смесью цветов RGB, то в новой системе он может определяться смесью значений CMY плюс ещё включать некоторое количество чёрного цвета. Для преобразования данных системы RGB в систему CMYK программа цветоделения применяет ряд математических операций. Если пиксель в системе RGB имел чистый красный цвет (100% R, 0% G, 0% В), то в системе CMYK он должен иметь равные значения пурпурного и жёлтого (0% С, 100% М, 100% Y, 0% К).

В приведённой здесь таблице для примера представлено описание нескольких цветов с использованием моделей RGB и CMYK (диапазон изменения составляющих цвета - от 0 до 255).

Рисунок 86 – Формирование не основных цветов с помощью основных цветов

Важно то, что вместо сплошных цветных областей программа цветоделения создаёт растры из отдельных точек (рисунок ниже), причём эти точечные растры слегка повёрнуты друг относительно друга так, чтобы точки разных цветов не накладывались одна поверх другой, а располагались рядом.

Рисунок 87– Формирование не основных цветов с помощью основных цветов

Рисунок 88– Растрирование эквивалентных плотностей

Маленькие точки различных цветов, близко расположенные друг к другу, кажутся сливающимися вместе. Именно так наши глаза воспринимают результирующий цвет.

Таким образом, система RGB работает с излучаемым светом, а CMYK - с отражённым. Если необходимо распечатать на принтере изображение, полученное на мониторе, специальная программа выполняет преобразование одной системы цветов в другую. Но в системах RGB и CMYK различна природа получения цветов. Поэтому цвет, который мы видим на мониторе, достаточно трудно точно повторить при печати. Обычно на экране цвет выглядит несколько ярче по сравнению с тем же самым цветом, выведенным на печать.

Рисунок 89 – Цветоделение в системах RGB, CMY и CMYK

Всё множество цветов, которые могут быть созданы в цветовой модели, называется цветовым диапазоном. Диапазон RGB шире диапазона CMYK . Это означает, что цвета, созданные на экране, не всегда можно воспроизвести при печати. Поэтому в некоторых графических программах предусмотрены диапазонные предостерегающие указатели. Они появляются в том случае, если цвет, созданный в модели RGB, выходит за рамки диапазона CMYK. В Adobe PhotoShop в виде предупреждающего указателя используется маленький восклицательный знак (рисунок ниже). Когда появляется подобное предостережение, можно просто щёлкнуть на нём левой кнопкой мыши, тем самым заставив Adobe PhotoShop заменить данный цвет на ближайший по спектру цвет из модели CMYK.

Рисунок 90 – Цветоделение в системах RGB, CMY и CMYK

Существуют программы (например, CorelDraw и Adobe PhotoShop), которые позволяют создавать на экране рисунки не только в системе RGB, но и в цветах CMYK . Для создания произвольного цвета в системе CMYK необходимо указать процентное содержание каждого основного цвета аналогично тому, как это делается при работе с RGB-моделью. Тогда, глядя на экран, пользователь сможет увидеть, как рисунок будет выглядеть при печати.