Глава 2
Теория цвета

• Цветовая модель RGB

• Цветовая модель CMYK

• Цветовая модель L*a*b

• Цветовая модель HSB

• Цветовой режим Grayscale (Оттенки серого)

• Индексированный цветовой режим

• Цветовой режим Monochrome (Монохромный)

Как мы уже говорили, растровый рисунок состоит из отдельных пикселов, а каждый пиксел хранит только одно значение: свой цвет. Поэтому не будет преувеличением, если мы скажем, что принципы и способы хранения цветов составляют самую суть растровой графики.

Применительно к компьютерной графике слово «цвет» означает не совсем то, что мы привыкли подразумевать в обычной речи. В компьютерной графике черный – это цвет, и белый – это цвет, и серый – такой же цвет, как и зеленый с красным.

Для записи цвета пиксела используются, разумеется, цифровые значения – в компьютере все в итоге сводится к цифрам. Соответственно, существуют и разные системы исчисления цвета, которые различаются принципами и формой записи информации. Видимый цвет разлагается на отдельные «составляющие», информация о которых и записывается. Если необходимо отобразить цвет, производится обратная операция: из отдельных компонентов «синтезируется» нужный оттенок цвета.

В зависимости от принципа, по которому информация о цвете превращается в набор цифр, принято различать цветовые модели, то есть некие алгоритмы, согласно которым можно записать оттенок цвета в виде чисел, или наоборот – превратить цепочку цифр в цвет. Разные цветовые модели, как мы увидим чуть позже, обладают разными возможностями и в разной степени приспособлены для решения тех или иных задач.

Основными цветовыми моделями являются:

• RGB, «основная» в компьютерной графике, поскольку согласно этой модели работают цветные мониторы, сканеры – да и большинство компьютерных программ тоже «опираются» на эту систему;

• CMYK, «основная» в цветной печати: струйные и лазерные принтеры и даже настоящие типографии работают с этой системой исчисления цвета (или с ее более совершенными производными);

• HSB (и ее варианты) применяется для каталогизации и описания цветов;

• L*a*b, наиболее сложная и наиболее «научная» из цветовых моделей, используется преимущественно в технических целях.

Эти четыре цветовые модели называются полноцветными, поскольку могут описать очень большое количество цветов – десятки миллионов оттенков. Человеческий глаз обычно не в состоянии различить «соседние» цвета в полноцветных цветовых моделях: если цвета будут отличаться на одну или две цифры, то нам они будут казаться одинаковыми.

Таким образом, можно считать, что с помощью этих цветовых моделей можно воспроизвести непрерывный диапазон цветов, а не отдельные четко различимые оттенки.

Большое количество оттенков цвета требует большого объема информации, и размер графических файлов, созданных или сохраненных с использованием полноцветных цветовых моделей, будет очень большим. Существуют и более простые варианты записи цвета, которые требуют меньших объемов информации, пусть даже ценой ограниченных возможностей и качества. Такие цветовые режимы широко используются, к примеру, в Интернете, где очень важно добиться минимального размера файлов. Цветовые режимы с «усеченными» возможностями называются неполноцветными.

Основными неполноцветными цветовыми режимами являются:

• Grayscale (Оттенки серого), в котором сохраняется только информация о яркости пикселов, а цвет игнорируется;

• Indexed Color (Индексированный цвет), в котором количество цветов колеблется от 2 до 256 в зависимости от потребностей изображения и баланса между «экономией» и качеством;

• Monochrome (Монохромный), в котором используются только два цвета – например, черный и белый, даже без промежуточных серых оттенков.

В зависимости от графического редактора, с которым мы работаем, названия цветовых режимов могут различаться, или они могут быть представлены не в полном ассортименте, либо даже могут вводиться новые виды (например, режим 16 цветов – один из «стандартов» в веб-дизайне). Однако принципы построения и работы цветовых моделей и режимов незыблемы и не зависят от прихоти разработчика конкретной программы.

Цветовая модель RGB

Основная идея цветовой модели RGB заложена уже в ее названии, которое образовано из первых букв английских названий цветов: Red, Green и Blue (красный, зеленый и синий). Любой цвет может быть «разложен» на эти три базовых компонента и получен заново «смешиванием» базовых цветов в разных комбинациях и с разной интенсивностью.

В качестве «практической» иллюстрации принципа можно привести аналогию с разноцветными фонарями или лампами, которые освещают белый фон. Без освещения фон будет темным (черным), а в зависимости от того, каким из цветов его осветить, фон может казаться красным, зеленым или синим. При освещении двумя «фонарями» одновременно будут появляться новые цвета, а если яркость фонарей неодинакова, то образуются промежуточные оттенки. Наконец, если включить все три фонаря, то фон станет белым (когда смешаются все три основных цвета).

На рис. 2.1 приведены схемы смешения цветов в цветовой модели RGB – цветной (дублируется на цветной вклейке книги) и схематический вариант.

Рис. 2.1. Схема цветовой модели RGB

При записи информации о цвете в модели RGB цвет разделяется на три составляющих и сохраняется яркость, или интенсивность, каждой составляющей, то есть каждого из основных цветов. Обычно интенсивность каждого цвета исчисляется от 0 до 255 (256 градаций), но иногда это число еще увеличивают.

Используя стандартный вариант модели RGB, мы можем записать какой-нибудь цвет примерно в таком виде: R:255 G:150 B:0. Это значит, что для получения записанного нами цвета необходимо использовать красный цвет с максимальной интенсивностью, зеленый – чуть больше половины, а синий не требуется вообще. Из рис. 2.1 мы знаем, что смешение красного и зеленого даст нам желтый цвет; а поскольку зеленый компонент представлен в нашем цвете с меньшей интенсивностью, то это будет не чистый желтый цвет, а с заметным красным оттенком. Наверное, уже все читатели догадались, что приведенные нами цифры соответствуют какому-то оранжевому оттенку. Подобным образом (только, конечно же, более сложным и точным) получаются в модели RGB и все остальные цвета.

Процесс смешения основных цветов и отображения промежуточных оттенков показан в видеоуроке «Цветовая модель RGB», в котором вы можете увидеть не только как взаимодействуют цвета, но и как изображение «составляется» из отдельных цветовых каналов.

Цветовая модель RGB повсеместно используется в компьютерной графике по той причине, что основное устройство вывода информации (монитор) работает именно в этой системе. Изображение на мониторе образуется из отдельных светящихся точек красного, зеленого и синего цветов. Посмотрев на экран работающего монитора через увеличительное стекло, можно разглядеть отдельные цветные точки – а еще проще это увидеть на экране телевизора, поскольку его точки значительно крупнее.

Цветовая модель CMYK

Прочитав предыдущий раздел и познакомившись с законами цветовой модели RGB, читатели могут удивиться: сколько раз в детстве смешивали все краски вместе, а белого не получалось. И не случайно мы приводили в пример фонари, освещающие белый фон. Цветовая модель RGB может использоваться только тогда, когда при смешивании цвета осветляют друг друга – так, как это происходит со светящимися точками на мониторе или потоками света из фонарей.

При печати или при рисовании краски затемняют друг друга. Поэтому, придерживаясь принципа деления цвета на три составляющих, используют другие основные цвета – яркие и светлые. В названии цветовой модели CMYK первые три буквы означают цвета Cyan, Magenta и Yellow (голубой, лиловый и желтый).

Примечание

В отличие от цветов модели RGB, цвета модели CMYK часто называют английскими названиями, а не переводят. Причина этому проста: слово «лиловый» может означать достаточно много разных оттенков, в то время как слово «magenta» означает совершенно конкретный, «типографский» оттенок цвета. Поэтому в русскоязычной литературе можно увидеть английские написания цветов или их транслитерированные варианты – «циан» и «маджента» (желтый так и остается желтым, тут ничего не придумаешь). Типографские работники старой закалки называют цвета по-русски: красный, желтый и голубой (хотя под красным имеют в виду, конечно же, цвет magenta).

Соответственно изменившимся принципам и схема цветовой модели будет выглядеть по-другому: вместо темного неосвещенного фона мы возьмем белую «бумагу» и будем наносить на нее краски, которые, затемняя друг друга, в конце образуют черный цвет.

На рис. 2.2 приведены схемы смешения цветов в цветовой модели CMYK – цветной (дублируется на цветной вклейке книги) и схематический вариант.

Рис. 2.2. Схема цветовой модели CMY

В подписи к рис. 2.2 не случайно цветовая модель названа CMY, поскольку пока что мы использовали всего три цвета. Хотя, в принципе, все цвета могут быть образованы смешиванием трех базовых красок, на практике используется дополнительная, четвертая краска – черная. Причин этому несколько, и мы не будем освещать их подробно (эта тема скорее подходит для специализированных полиграфических статей и инструкций). Упомянем только, что печать в три краски оказывается дорогостоящей (очень большой расход красок для текста или графики черного цвета) и сложной (требуется точный баланс трех красок, иначе черный и серый цвета не получатся «чистыми», а будут иметь оттенок одного из основных цветов).

Итак, при печати используются четыре краски, а в названии цветовой модели появляется буква «K» – она означает черный цвет (black), который обозначается буквой «K», а не «B», чтобы не путать с обозначением цвета blue (синий).

Примечание

Существует по крайней мере два популярных объяснения, почему черный цвет обозначается буквой «K». По одной из версий, это последняя буква в слове «black» (первая буква «В» не используется по уже упомянутым причинам). По другой версии, буква «K» – начальная буква слова «key». «Key color» означает «ключевой цвет» – ведь без черного цвета практически невозможно достичь правильного отображения цветов на печати.

При записи цвета в модели CMYK обычно используется диапазон значений от 0 до 100 (хотя программы и устройства обычно считают все так же от 0 до 255). Это связано с тем, что цветовая модель CMYK на много десятилетий старше, чем компьютерная графика, и баланс красок в ней традиционно измеряется в процентах. Запись цвета в модели CMYK может выглядеть так: C:100 M:0 Y:50 K:20. Соответственно, для получения цвета нужнs максимум голубой краски, половинная норма желтой и одна пятая – черной. Обратившись к рис. 2.2, мы можем догадаться, что смешение голубого и желтого даст зеленый (в нашем случае – зелено-голубой, так как желтой краски меньше), ну а добавление черного сделает конечный цвет более темным.

Образование промежуточных цветов из основных и роль черного цвета при печати можно наглядно увидеть в видеоуроке «Цветовая модель CMYK».

Цветовая модель CMYK используется при печати – от простейших принтеров до настоящих типографий. В некоторых случаях задействуется большее количество цветов (например, существуют высококачественные шести– и даже восьмицветные принтеры), но все цветовые системы с дополнительными цветами строятся как бы «на основе» модели CMYK.

Цветовая модель L*a*b

Цветовая модель L*a*b редко применяется в дизайне, хотя постоянно используется программами и устройствами в технических целях. Для человека она неудобна, так как ее трудно представить наглядно; для компьютеров же этого ограничения не существует, и они легко используют эту модель при различных вычислениях.

Особенность цветовой модели L*a*b – достаточно сложное построение: в ней отдельно записывается яркость цвета и отдельно – собственно цветовая информация. Буква «L» в названии модели означает «luminance» (свечение), а «*a» и «*b» – так называемые хроматические координаты, которые определяют оттенок цвета. Поскольку у этой модели нет «основных» цветов, то отдельные значения в ней называются координатами – они как бы указывают положение цвета в воображаемом трехмерном пространстве.