Статья «Субтрактивные цветовые модели»

В отличие от экрана монитора, воспроизведение цветов которого основано на из­лучении света, печатная страница может только отражать цвет. Поэтому RGB-модель в данном случае неприемлема. Вместо нее для описания печатных цветов ис­пользуется модель CMY, базирующаяся на субтрактивных цветах (рис. 3.10).

Субтрактивные цвета в отличие от аддитивных цветов (той же RGB-модели) по­лучаются вычитанием вторичных цветов из общего луча света. В этой системе бе­лый цвет появляется как результат отсутствия всех цветов, тогда как их присут­ствие дает черный цвет (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Субтрактивная цветовая модель: CMY

В последнее время в качестве синонима термина «субтрактивная» иногда исполь­зуют термин "исключающая". Происхождение этого названия связано с явлением отражения света от покрытой красителем поверхности, а также с тем фактом, что при добавлении красителей интенсивность света уменьшается, поскольку свет поглощается тем больше, чем больше красителя нанесено на поверхность.

Нанесение на бумагу трех базовых цветов: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) в желтого (Yellow) позволяет создать множество субтрактивных цветов.

Физические процессы, лежащие в основе субтрактивного синтеза цвета, были рас­смотрены ранее в разделе «Излученный и отраженный цвет» главы 2, «Основы работы с цветом». Поэтому здесь мы коснемся только некоторых деталей, позво­ляющих уточнить практические нюансы использования этой модели.

Соотношения, связывающие аддитивные (красный, зе­леный, синий) и субтрактивные (голубой, желтый, пурпурный) цвета:

Зеленый + Синий = Голубой;

Зеленый + Красный = Желтый', Красный + Синий = Пурпурный;

Зеленый + Синий + Красный = Белый;

Голубой + Желтый + Пурпурный = Черный.

Что происходит, когда на лист бумаги с нанесенным на него красителем пропадает белый свет? Если краситель голубой (сине-зеленый), то он поглощает из спектра красный цвет и отражает голубой. Соответственно пурпурный краситель поглощает комплиментарный ему зеленый цвет, а желтый краситель — синий цвет. Если при печати наложить друг на друга пурпурный и желтый цвета, то получится красный цвет, поскольку пурпурный краситель устранит зеленую составляющую, а желтый — синюю составляющую падающего цвета. Соответственно при печати с на­ложением всех трех субтрактивных цветов результирующий цвет будет черным.

На базе выполненных рассуждений можно сформулировать правило коррекции цветового разбаланса при цветной печати: если изображение имеет излишне си­ний оттенок, то следует увеличить желтую составляющую, поскольку желтый по­глощает синие составляющие. Соответственно избыточность зеленого цвета мож­но скорректировать увеличением пурпурной составляющей, а избыточность красного цвета — увеличением голубой составляющей.

Красящие вещества

В полиграфии красящее вещество называют печатной краской. Краска состоит из жидкого связующего и твердых частиц пигмента. Такая краска обычно рассеивает свет и почти непрозрачна.

Существуют краски, в которых вместо твердых частиц пигмента используют кра­ситель, растворенный в связующем веществе или растворителе. Их обычно назы­вают чернилами, особенно если растворителем является вода. Если связующим является воск, то это твердые чернила. В электрофотографии (лазерные принте­ры, копиры) используют только пигменты, которые плавятся и образуют на по­верхности бумаги пленку, — тонеры.

Краски, чернила, тонеры, используемые для цветовоспроизведения, делятся на триадные и смесевые. Триадные краски обычно согласованы по спектральным ха­рактеристикам и регулируют излучение в основном в «своей» зоне спектра: жел­тая (Y) в синей (В), пурпурная (М) в зеленой (G), голубая (С) в красной (R).

Смесевые краски используются для получения отдельных цветов и как дополне­ние к краскам триадного синтеза.

CMY и CMYK

Существуют две наиболее распространенные версии субтрактивной модели: CMY и CMYK. Первая из них используется в том случае, если изображение или рису­нок будут выводиться на черно-белом принтере, позволяющем заменять черный картридж на цветной (color upgrade). В ее основе лежит использование трех субтрактивных (вторичных) цветов: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и жел­того (Yellow). Теоретически при смешивании этих цветов на белой бумаге в рав­ной пропорции получается черный цвет.

Однако в реальном технологическом процессе получение черного цвета путем сме­шивания трех основных цветов для бумаги неэффективно по трем причинам.

·        Невозможно произвести идеально чистые пурпурные, синие и желтые краски. Поэтому цвет получается не чисто черным, а грязно-коричневым.

·        На создание черного цвета с помощью модели CMY тратится в три раза больше краски.

·        Любые цветные краски дороже обычных черных.

В силу перечисленных факторов при печати чистого черного цвета используется добавка дополнительной черной компоненты цвета. Эта технология приводит также к улучшению качества теней и серых оттенков. Интенсивность каждой из четырех компонент цвета может изменяться в диапазоне от 0 до 100 %. В аббревиатуре модели CMYK используется буква «К» (последняя буква слова Black) для того, чтобы избежать путаницы, поскольку в английском языке с буквы «В» начинается не только слово Black (черный), но и слово Blue (синий). Встреча­ется еще один вариант трактовки использования этой буквы как аббревиатуры термина Key color (ключевой, цвет).

Различие в механизмах формирования цветов в RGB- и CMY-моделях

Кто-то может удивиться, что с помощью всего четырех красок можно синтезиро­вать на бумаге миллионы цветов. Другие, проведя аналогию с рассмотренным в предыдущем разделе механизмом аддитивного синтеза цветов с помощью RGB-модели, наоборот, не увидят здесь ничего необычного. Прежде чем попытаться разобраться с практической реализацией механизма субтрактивного синтеза цве­тов, давайте сначала познакомимся со структурой цветного отпечатка. Для этого вооружитесь лупой и посмотрите увеличенный фрагмент напечатанного изобра­жения (рис. 3.11,2). Вы увидите, что он состоит из мельчайших прозрачных точек голубого, пурпурного, желтого и черного цветов, наложенных друг на друга. Одна­ко в отличие от RGB-пикселов (напомним, что пиксел имеет фиксированный раз­мер, но каждая цветовая компонента аддитивной модели может принимать до 256 цветовых градаций) точки, полученные с помощью CMYK-модели, могут быть окрашены только в один из четырех цветов (но размер отдельных точек может из­меняться); Для получения светлых и темных тонов субтрактивных цветов исполь­зуются соответственно точки маленьких или больших размеров.

Рис. 3.11. Увеличенные фрагменты изображения букета цветов при воспроизведении на экране монитора с помощью RGB-модели (1) и печати на бумаге в CMYK-модели (2)

Черно-белые фотографии известны как изображения с непрерывным тоном (continuous tone), потому что они обеспечивают плавные и непрерывные переходы оттенков серого (рис. 3.12, 1). В чернобелых принтерах для печати изображения можно использовать только черные и белые цвета. Поэтому здесь для воспроизводства изменяющегося диапазона тонов используется полутоновый растр, технология реализации которого состоит в варьировании размеров печатных точек (сравните рис. 3.12, 1 с непрерывным тоном и его имитацию на рис. 3.12, 2 с помощью набора точек разных размеров).

Эту процедуру еще называют растрированием. Она позволяет представить диапа­зон градаций серого с помощью набора точек разной величины. Более темные тона задаются точками большего размера, а более светлые — точками меньшего разме­ра (более подробно эта технология рассмотрена в главе 5).

Рис. 3.12. Способы передачи цветовых переходов в черно-белом изображении: 1) непрерывный тон (contiuous tone) в фотографиях; 2) традиционный полутоновый растр (screened halftone), используемый в печати; 3) стохастическое растрирование (mezzotint) с использованием случайных значений размеров печатных точек

Альтернативой традиционному растрированию является метод стохастического растрирования (mezzotint), в основе которого лежит механизм генерации случай­ных наборов точек. Этот метод обеспечивает более гладкие переходы (рис. 3.12,3),но требует для реализации более сложного алгоритма и большего времени. Для создания полноцветного изображения используются четыре отдельные печат­ные формы (плашки) — по одной на каждый цвет.

Цвет, воспроизводимый при печати с помощью модели CMYK, в значительной степени определяется качеством бумаги. Так, мелованная бумага обеспечивает воспроизведение более широкого спектра цветов по сравнению с немелованной бумагой — на обычной бумаге цвета получаются более темными и приглушенны­ми. Это обусловлено тем, что обычная бумага имеет более шероховатую поверх­ность, что приводит к дополнительному рассеиванию света.

Ограничения модели CMYK

CMYK-модель имеет те же два типа ограничений, что и RGB-модель: аппаратная зависимость; ограниченный цветовой диапазон.

В CMYK-модели также нельзя точно предсказать результирующий цвет только на базе численных значений ее отдельных компонентов. В этом смысле она явля­ется даже более аппаратно-зависимой моделью, чем RGB. Это связано с тем, что в ней имеется большее количество дестабилизирующих факторов, чем в RGB-моде­ли. К ним в первую очередь можно отнести вариацию состава цветных красителей, используемых для создания печатных цветов. Цветовое ощущение определяется еще и типом применяемой бумаги, способом печати и, не в последнюю очередь, внешним освещением. Последнее неудивительно — ведь никакой объект не может отразить цвет, отсутствующий в источнике излучения.

В силу того что цветные красители имеют худшие характеристики по сравнению с люминофорами, цветовая модель CMYK имеет более узкий цветовой диапазон по сравнению с RGB-моделью (рис. 3.13). В частности, она не может воспроизво­дить яркие насыщенные цвета, а также ряд специфических цветов, таких, напри­мер, как металлический или золотистый.

Рис. 3.13. Сопоставление цветовых охватов RGB- и CMYK-моделей

Об экранных цветах, которые невозможно точно воссоздать при печати, говорят, что они лежат вне цветового охвата (gamut alarm) модели CMYK (рис. 3.13). В боль­шинстве графических пакетов под такими цветами понимаются цвета, которые могут быть представлены в формате RGB или HSB, но при этом не имеют печат­ных аналогов в цветовом пространстве CMYK (рис. 3.14,3.15).

Рис. 3.14. Несовпадение цветов, отображаемых на экране монитора, с печатаемыми на принтере: яркие и живые синий (сверху) и зеленый (снизу) цвета, отображаемые на экране монитора, при распечатке превращаются в темные и приглушенные

Несоответствие цветовых диапазонов RGB- и CMYK-моделей представляет серьез­ную проблему. Судите сами: полученная вами на экране монитора в результате напряженной работы прекрасная картинка при распечатке вдруг превращается в уны­лое и блеклое подобие оригинала. Для предотвращения подобной ситуации разра­ботчиками графических программ предусмотрен комплекс специальных средств.

·        Наиболее простые основаны на выявлении и коррекции несоответствующих цветов непосредственно в процессе редактирования.

·        Более кардинальные предназначены для расширения цветового пространства CMYK-модели.

·        И наконец самый «продвинутый» — использование систем управления цве­том — CMS (color management systems).

Рис. 3.15. Отображение в цветовом поле RGB-модели программы Corel PHOTO-PAINT подмножества цветов, лежащих вне цветового охвата модели CMYK

К первой группе средств, используемых при подготовке изображения для печати, можно отнести следующие.

·        Редактирование изображения в формате CMYK-модели. Хотя относительно целесообразности применения этого способа существуют прямо противопо­ложные мнения, не вдаваясь в физические аспекты дискуссии, отметим, что по­лученное в этом случае при печати изображение будет соответствовать наблю­даемому на мониторе.

·        Использование CMYK-ориентированных палитр, таких, например, как Pantone или Trumatch. Содержащиеся в них цвета описываются в компонентах CMYK-модели и поэтому адекватно отображаются при печати. Более подробно назна­чение таких палитр и работа с ними будут рассмотрены далее в разделе «Систе­мы соответствия цветов и палитры».

·        Средства индикации, имеющиеся в программах. В ряде пакетов, например в Adobe Photoshop или Corel PHOTO-PAINT, заложены возможности получе­ния на экране информации, сигнализирующей о наличии в изображении цве­тов, не поддерживаемых триадой CMYK. Способ ее отображения зависит от вида используемых инструментальных средств:

·        Так, при работе в Photoshop с палитрой «Color» или окном диалога «Color Picker» после установки указателя в точке, окрашенной в недоступный для печати цвет, в них появится небольшая треугольная кнопка, рядом с кото­рой вам будет предложен ближайший CMYK-аналог выбранного цвета. Для принятия предложенной замены достаточно нажать мышью на кнопке или в цветовом поле. В противном случае придется выбрать другой цвет.

·        В Corel PHOTO-PAINT при выборе цвета с помощью окон диалога преду­смотрена возможность отображения на экране информации о наличии в ис­пользуемой цветовой модели всех недоступных для печати цветов. На приве­денном в качестве иллюстрации фрагменте окна диалога «Paint Color» (Цвет краски) (рис. 3.15) это реализовано с помощью выбора из раскрывающегося меню команды Options > Gamut Alarm (Параметры > Отмечать цвета вне CMYK).

·         Для проверки на соответствие всех цветов созданного вами RGB-изображе­ния цветам CMYK-модели в Photoshop предусмотрена возможность исполь­зования команды Просмотр > Просмотр в режиме CMYK. Здесь же для опре­деления всех недоступных для печати цветов RGB-изображения вы можете набрать команду Просмотр > Определить цвета вне CMYK (View > Gamut Warning).

Возможности расширения цветового охвата CMYK

И профессионалы в области полиграфии, занимающиеся подготовкой и изданием красочных буклетов по живописи, и специалисты в области рекламы, чьи доходы на­прямую связаны с воздействием цветных публикаций на покупателя, уже давно име­ют претензии к стандартной CMYK-модели из-за относительно узкого диапазона вос­производимых ею цветов. С помощью четырехцветной печати можно воспроизвести достаточно реалистичные красные цвета, но невозможно добиться ярких розовых, синих, фиолетовых и многих других цветов. Но даже те цвета, которые хорошо вос­производятся с помощью этой модели, часто оказываются недостаточно насыщенны­ми. По этой причине на базе CMYK-модели разработан ряд новых технологий.

Технология HiFi Color

К настоящему времени создано несколько вариантов HiFi Color. Их общей чертой является расширение используемых при цветовой печати гаммы цветов за счет добавления новых цветов к четырем базовым цветам CMYK.

Одна из таких цветовых систем разработана фирмой Pantone. Ее компьютерный вариант PANTONE® HEXACHROME ^(тм) Colors впервые введен в интегрирован­ный пакет CorelDRAW 7. Палитра базируется на цветовой модели CMYK, допол­нительно к четырем цветам которой добавлены два новых цвета: зеленый (G) и оранжевый (О). Это позволяет существенно расширить диапазон воспроизводи­мых цветов при офсетной печати и заметно поднять качество цветопередачи.

В настоящее время наряду с шестицветной цветовой системой фирмы Pantone ре­ализованы и другие системы. Так, в системе HiFi Color 3000 фирмы LinoTipe-Hell для получения ярких красных, зеленых и синих цветов используется семь цветов (три аддитивных RGB-модели и четыре субтрактивных цвета CMYK-модели).

Использование плашечных цветов

Плашечными (простыми, смесовыми) цветами называются цвета, которые воспро­изводятся на бумаге готовыми смесовыми красками, созданными с помощью специальной технологии, базирующейся на использовании для каждого цвета соответ­ствующего ему уникального красителя (чернил). Поскольку они в отличие от триадных (CMYK) цветов не прозрачны, то отражают свет поверхностным слоем. Это позволяет добиться воспроизведения очень ярких тонов и специальных эффек­тов типа металлизации и иризации (перелива оттенков при разных углах зрения).

Плашечные краски используют вместо триадных (CMYK) красок или в добавление к ним. Несколько фирм занимаются производством таких цветов. Это в первую очередь Pantone, TRUMATCH и Focoltone. Более подробно плашечные цвета будут рассмотрены далее в разделе «Системы соответствия цветов и палитры».

На рис. 3.16 приведен пример сопоставления цветового охвата модели CMYK с цветами Pantone.

Рис. 3.16. Варианты расширение цветового охвата CMYK-модели путем использования

технологии HiFi Color и плашечных цветов фирмы Pantone