Цветовые системы
Глава 6 Цветовые системы
Из школьного курса физики каждый российский человек несомненно наслышан о природе и физических свойствах
света. Он распространяется, как вы помните, прямолинейно, скорость его в воздушной среде, в которой, хочется верить, мы с вами все еще пребываем, постоянна и в земной атмосфере не составляет трехсот тысяч километров в секунду, как в космическом вакууме, но все же — что-то около того.
Еще Ломоносов открыл двоякую природу света — корпускулярно-волновую. Это означает, что мельчайшая частица света — квант — ведет себя и как частица, и как волна одновременно.
Свойства частицы
проявляются хотя бы в том, что, если вы находитесь в потоке света, на вас оказывается материальное давление. Световые частицы (корпускулы, кванты) непрерывно бомбардируют наш организм, когда бы и где мы ни находились. Впрочем, этого давления мы, конечно, не замечаем. Но знаем о нем. Даже ночью, в темнице, в пространстве блуждают отдельные (и ощутимые, кстати, человеческим глазом) зазевавшиеся световые кванты. Еще до второй мировой войны советскими учеными было доказано, что человеческий глаз — настолько тонкий инструмент, что в силах реагировать и на эти отдельные кванты: на сетчатке глаза периодически возникают незначительные, но видимые всплески света длительностью в доли секунды.
Волновая природа света легче доказуема. Хотя бы тем обстоятельством, что мы имеем возможность различать цвета. Цвет — особенно различия в цвете — это есть способность организма реагировать на разные длины электромагнитных волн. А длина волны непосредственно связана с частотой колебаний (чаще всего имеется в виду количество колебаний в секунду). Так вот различная длина волны (или частота) определяет именно цвет направленного на вас света. Из семи основных цветов спектра — Красный, Оранжевый, Желтый, Зеленый, Голубой, Синий, Фиолетовый («Как Однажды Жак-Звонарь Городской Свалил Фонарь») — у красного наибольшая длина волны, у фиолетового — наименьшая. И наоборот, частота фиолетового — наибольшая, а красного — наименьшая.
Все остальные цвета по порядку располагаются между этими замечательными фиксированными цветами. Составив палитру из ста цветов, мы всегда будем вынуждены расположить их между этими крайними цветами спектра.
Белый цвет — это очень важно — содержит в своем составе все цвета спектра.
Сэр Исаак Ньютон при исследовании свойств света пропускал солнечный луч через малюсенькую дырочку в сплошном черном экране, а на установленном напротив белом экране наблюдал, как падающий в отверстие белый луч разлагается на семь основных составляющих и проецируется на экран как составное пятно, в котором есть и красный, и оранжевый, и желтый... и так далее. Великий физик использовал в этом своем блестящем опыте явление дифракции, свойственное свету, — преломляться на объектах, сопоставимых с длиной его волны. Причем, в зависимости от длины волны, коэффициент дифракции разный, потому и цвета выстраиваются в ряд. В случае с биноклем (часто при большом увеличении виден радужный ореол вокруг объектов) мы наблюдаем почти то же самое, но это называется уже рефракцией — свойством отражаться от шероховатостей (тоже сопоставимых) под разным углом.
Собственно, и от идеальной — с нашей, а не физической — точки зрения, зеркальной поверхности различные цвета света отражаются под разными углами, но их можно зафиксировать специальными приборами.
Как видите, мы уже настолько вдались в физический процесс распространения света, что теперь никак не можем обойти важнейшее из свойств света — свойство отражаться.
Учителям физики очень нравится, когда у вас от зубов отскакивает формула: угол отражения равен углу падения.
Заметили? Фраза звучит как-то неудобоваримо. Знаете почему?
А потому что причина и следствие были перепутаны: с нас требовали говорить кругло и неправильно: «Угол падения луча равен углу отражения», — будто луч падает на гладкую плоскую поверхность только потому, что затем отражается от нее...
Но это детали. Важно другое. Когда мы говорим о законе отражения света, мы говорим, имея в виду идеальную отражающую поверхность.
В природе она вовсе не встречается, а самая близкая к идеальной зеркальная поверхность обладает некоторыми свойствами, которые, строго говоря, тоже надо учитывать.
Возьмем наиболее близкое для нас — чистый белый лист бумаги. Он вроде бы идеально белый — так? На него падает свет от электрической лампочки (пусть не от солнца). Но попробуйте без боли взглянуть на электрическую лампочку незащищенным взглядом (при условии, что она горит)... Нет, у вас ничего не получится. Вы тут же прикроете глаза, да и то потом долго еще на вашей сетчатке будет реакция — след от воздействия на нее прямого попадания света нити накаливания. А на лист бумаги, освещенный этой самой лампочкой, вы смотрите нормально — не болят глаза, процесс может длиться почти сколь угодно долго.
Дело в том, что бумага не только отражает свет. Она его еще и рассеивает, и поглощает. А немного — и пропускает (взгляните сквозь этот лист на ту же электролампу). Кстати, именно благодаря этому весь наш мир наполнен цветами, пронизан мягким светом, сквозь который то и дело простреливают резкие играющие радугами лучи — то солнечный зайчик от ветрового стекла автомобиля, то заманчивая сетка отражений от играющей воды, то лунная дорожка... А часть света лампы (правда, вовсе незначительная) отражается, рассеивается и поглощается той толщиной воздушной прослойки, что находится между нею и листом бумаги. Все это в сумме и дает вам возможность безболезненно смотреть на окружающий вас мир, при этом радуясь тому, что умеете различать цвета и оттенки.
Счастливая возможность видеть мир цветным — дана нам законом, по которому все цвета по-разному отражаются, рассеиваются, пропускаются и поглощаются разными поверхностями предметов, окружающих нас.
А глаз устроен так, что видит мир как та самая камера-обскура, с помощью которой Ньютон разглядывал солнечный луч. Хрусталик — отверстие с линзой, а сетчатка — «белый» экран. Сигналы от различных по длине волны лучей распределяются по поверхности сетчатки, и каждая точка дает мозгу свой отдельный сигнал.
Специальные клетки, отвечающие за различение цветов — так называемые «палочки» и «колбочки», — говорят мозгу: в этой точке сетчатки отражение объекта, покрашенного в синий цвет. Или нечто иное.
Мозгу же ничего не остается делать, как, восприняв все сведения от всех точек сетчатки, сложить общую картину и любоваться ею, пока не зайдет солнце, а все окружающее не окрасится в темные и почти непроницаемые цвета.
Множество ученых, исследовавших природу света, в том числе и наш гениальный Михайло Васильевич Ломоносов, открыли всевозможные законы излучения, распространения, а потом и перераспределения, света, разработали очень близко согласующуюся с действительностью цветовую теорию, и мы с вами застали науку в тот момент, когда она почти все знает о свете и цвете. «Почти все» — конечно, лишь в том объеме, каким мы имеем возможность воспользоваться.
Ради удобства была изобретена цветовая модель, с помощью которой можно рассчитать и построить на бумаге любой цвет и оттенок (гениальный «локус», утвержденный Международной Осветительной Комиссией — МОК много десятков лет назад). Формулы, конечно, упрощены, но это упрощение уже почти не сказывается на точности расчетов. Принцип работы локуса: составлять любой цвет не из семи цветов радуги, а всего из трех — красного, зеленого и синего (КЗС).
Вы резонно спросите: откуда такая странность? Ведь наверняка во времена изобретения локуса еще не было не только цветного телевидения, но и цветного кино!..
Да, не было. Но ученые основывались на свойствах... биологического (человеческого) приемника света — глаза. Дело в том, что нам вполне достаточно трех этих основных цветов, чтобы из их сочетания увидеть любой другой цвет палитры. Так работает глаз — его «палочки» и «колбочки».
Если этого сочетания вполне достаточно такому сложному аппарату, как человеческое зрение, то науке — особенно прикладной, каковою является светотехника, — и подавно.
Так родилась система (модель) цветового решения, основанная на трех цветах — Красном, Зеленом и Синем.
Впрочем, по большому счету это не синий, а Голубой. Но даже не столь важно.
На этом принципе сконструированы многие и многие приборы, для которых цвет — очень важная характеристика. К примеру, тот же цветной телевизор.
... Время шло. Уже возникли телевизоры, они становились цветными...
А в громадной по важности отрасли — цветной полиграфии — никак не сводились концы с концами. Цветные книжки не желали передавать тот цвет, какой задумали авторы-иллюстраторы. Цветные журналы имитировали действительность, но очень приблизительно. В общем, с цветом — даже в самой развитой на то время технике цветной фотографии — накопились многие и многие проблемы. Передать с достаточной точностью все оттенки Рафаэлевой «Мадонны» полиграфия была не в силах.
Множество инженеров сразу многих фирм принялись за решение наболевших проблем. И пришли к выводу, что без калибровки дело не сдвинется. И придумали эрзац — замену техническому решению (хотя на то время, да и по сей день это решение тоже было полутехническим): ввести в оборот типографской деятельности цветовые атласы, — по ним «вручную» выбирается тот или иной оттенок того или иного цвета, а затем по таблицам отыскивается, какие краски накладывать друг на друга при печати или смешивать их в баке, а затем выкрашивать на чистый лист.
Полиграфисты, изощряясь, повели себя как художники, а художники, устав от проблем типографий, слегка сделались полиграфистами, приближая свои шедевры к тому виду, который удобен для средней руки типографии. Все это продолжалось до тех пор, пока...
Пока не объявились па мировом рынке новые технологии, основанные на компьютерных программах.
Вот так от Ломоносова мы пришли к тому, чтобы заявить о том, что для нас теперь вовсе не все равно, что существуют такие признанные мировые авторитеты, как фирмы «PANTONE», «Candela», «TruMatch», «Eastman Kodak» и, конечно, «Corel», с помощью которых мы сближаем разработанное, сочиненное нами изображение на экране компьютера (пусть на бумаге, как привыкли художники, или на фотобумаге, как фотографы...
перевести это в компьютерный вид сегодня не составляет никакого труда) — с тем, которое получится после выхода листка из печатного станка.
Постойте-постойте, спросите вы, поскольку забыли или постеснялись задать этот вопрос школьному учителю физики: «Если белый цвет — сумма всех цветов, то что же тогда есть черный цвет?»
Ах, какой замечательный вопрос! Я им тоже мучился, пока не отправился учиться на светотехника.
Черный цвет — это тоже сумма всех цветов. Только с нулевой интенсивностью. А это то же самое, что отсутствие всех цветов.
Вы меня, надеюсь, простите за экскурс в науку, но без короткого (очень короткого!) напоминания, заключенного здесь, невозможно было бы объяснить некоторые вещи из тех цветовых моделей или систем, которыми пользуемся мы. Теперь, восстановив в памяти давние школьные знания, пойдем дальше.
Два принципа формирования цвета
Разговор о лампочке (источнике света) и чистом листе бумаги (освещаемой поверхности) у нас возник хоть и спонтанно, но далеко не спроста.
Обратите внимание на ваш — пусть замечательный из распрекрасных — монитор. Это не просто аппарат для отражения вашего рабочего стола, мольберта. Прежде всего — он источник света.
Ваш монитор (как и телевизор) дает вам изображение, формируя его цвет при помощи трех составляющих это изображение цветов.
Модель, на основе которой осуществляется работа монитора, имеет в распоряжении только три составляющих — Красную, Зеленую и Синюю (Голубую). По-русски многие годы это называлось — КЗС.
RGB-модель
Вот вам точная английская ее транскрипция: RGB — Red (R), Green (G) и Blue (В). Без учета специфики работы монитора мы можем сказать о нем: монитор — это довольно сложный источник света, он в процессе работы создает различные оттенки цветов, складывая их из сочетания трех простых основных — красного, зеленого и синего. В зависимости от яркости (интенсивности) того, другого и третьего формируется сумма, включающая в себя довольно много вариантов — многие палитры, которые при хорошем обслуживании аппарата можно на нем получить и различить.
Кстати, для сведения, глаз простого человека в силах различить до 4000 оттенков. Желательно, чтобы монитор выдавал хотя бы такое количество возможностей по цвету. А глаз простого художника-ремесленника видит оттенков в десять раз больше. О гениальных художниках говорят, что они различают оттенков в десять раз больше по сравнению со средним художником... Способна ли на сегодняшний день на это наша техника?
Скажем откровенно: увы, нет, не способна.
Но в настоящую минуту компьютерная техника стоит на порядок выше, телевизионной по степени цветопередачи и степени разрешающей способности — в первую очередь мониторов. Поэтому не стоит, во-первых, удивляться тому, что хороший монитор по цене превышает цену телевизора (тоже вроде бы не совсем плохого) в несколько раз. И невозможно пояснить этого людям, которые по обывательски сетуют на то, что монитор, при такой-то цене, даже ни одной телепрограммы «не ловит». Он предназначен для других целей. Кстати, и для воспроизведения транслируемых телепрограмм тоже! — но для этого нужен соответствующе настроенный телеприемник или модем. В нашей действительности все подряд привыкли называть «декодером». Ну, значит, декодер.
Итак, RGB-модель является моделью цветопередачи «источниковой», то есть активной, генераторной, суммирующей.
Так ее и надо воспринимать, на это и ориентироваться, когда речь идет о RGB-модели.
Модель CMYK
Принтер, каким бы он ни был мощным, умным, разрешающеспособным и так далее, строит свое изображение по совершенно иному принципу. Ведь что такое цвет, выходящий из печати? Это цвет, видимый нами на бумаге.
А как мы сможем увидеть цвет, полученный на бумаге?
Только если этот лист бумаги — освещен. Либо сложным солнечным светом, в который входит весь непрерывный спектр (бесконечное множество оттенков почти одинаковой интенсивности), складывающийся в белый цвет, либо — упрощенным заменителем солнца (ну, пусть это будет не лампа накаливания — «свеча Яблочкова», а лампа дневного света — люминесцентная, изобретенная тоже русским ученым — Вавиловым).
Следовательно, цвет, видимый нами на листе бумаги — это цвет, возникающий при отражении, попадающем, в свою очередь, в наш глаз.
Система CMYK, строящая свое цветоформирование на отраженном свете, является, в отличие от модели RGB, вычитающей. Почему?
Да потому, что, если мы видим, что при освещении листа бумаги (условно неизвестного нам цвета) белым светом от листа отражается, допустим, только желтый, это значит, что лист полностью поглотил все остальные составляющие подаваемого на него белого цвета, а отразил без поглощения только желтый. Следовательно, видимый нами желтый цвет можно получить только одним путем — белый минус все остальные, кроме желтого.
Именно поэтому, из-за формулы вычитания, мы и назвали систему CMYK моделью вычитающей, приемниковой, пассивной. Можно добавить термин: «экранной». На системе CMYK построены замечательные цветовые атласы точного воспроизведения цветов для типографии.
Слово «экранная» применил я тоже не так уж спроста. Для того чтобы этот термин сработал в полную силу, представьте себе кинопроектор и киноэкран, а еще — обязательно темный кинозал (это немаловажно). Так строится специфика работы и типографии — в других измерениях, но именно так.
Кинопроектор — это источник света, работающий, условно говоря (хотя так оно и есть), по модели RGB. Экран (или лист бумаги), получая на свою поверхность освещение от кинопроектора, отражает в наш глаз цвета — уже по системе CMYK. To есть он отражает те цвета, которые не поглотил. Плюс... Плюс???
Да-да, именно плюс. Плюс — черный (не забудьте, пока не включился проектор, экран был столь же черным, как и мы сами, сидящие в темном кинозале).
А физически CMYK тоже пользуется как раз тремя основными красками -— плюс черным цветом. Поэтому в аббревиатуре этой модели не три, а четыре буквы. Правда, в сравнении с RGB ее цвета несколько смещены по спектру:
CMYK — Cyan (бирюзовый), Magenta (лиловый), Yellow (желтый) и Black (черный).
Догадайтесь, отчего же вместо В в аббревиатуре стоит К?
Чтобы не спутать с «В» от RGB, где под этой буквой давным-давно числится голубой цвет.
В CMYK взяли не первую букву из имени цвета, а последнюю. Вот такой хитрый народ эти разработчики цветомоделей.
Итак, мы ознакомились поближе с двумя противоположными по смыслу моделями цветоформирования — суммирующей (RGB) и вычитающей (CMYK).
Нам осталось сказать совсем немного. Поговорим о других цветовых моделях.
HSB и HLS
Вариантом, похожим на RGB, является цветовая модель HSB. Только ее три компонента, в отличие от Красного, Зеленого и Синего, совсем другие. Это: Hue (тон), Saturation (насыщенность) и Brightness (яркость).
Вместо смешивания чистых цветов ради получения истинных промежуточных эти промежуточные цвета представлены тремя названными составляющими.
Если вы думаете, что эта модель работает хуже RGB, то ошибетесь. Это две как бы равновеликие модели. А обе они по своей точности не уступают четырехкомпонентной CMYK.
Специфика применения компьютерной или прежней фотографической или телевизионной техники вызывала (а возможно, и вызывает) к жизни специфические или специальные, специализированные модели. Такие модели применяются, например, только в одной определенной отрасли промышленности (а возможно, и всего на нескольких специализированных предприятиях).
Такой моделью является модель HLS — (Hue, Lightness, Saturation), — использующая в своей принципиальной работе Тон, Светимость и Насыщенность.
Для того чтобы понять разницу между яркостью и светимостью — а в остальном модель не отличается от модели HSB, — мы должны просто знать, что в основной модели HSB имеется в виду собственная яркость объекта (как бы принимаем его за источник света), а в разновидности первой модели по имени HLS учитывается светимость объекта (яркость отраженного от него света). Иными словами, в HSB «источник» — Солнце, а в HLS — Луна...
Lab-модель
Авторы программ и интерпретаторы программ, рассказывая о цветовой модели Lab (LAB), любят повторять, что она является аппаратно-независимой. Что это значит?
Дело в том, что любая используемая нами модель зависит от того, на каком аппарате она воспроизводится.
Даже на принтерах одной и той же модели (номера серии, даты и часа выпуска) изображение с одного и того же файла может воспроизвестись с таким большим разбросом параметров, что это явно сказывается на цветовом решении. А оно для нас — самое основное: ведь мы издатели!
Взять усредненное значение аппаратных данных мы не можем: это невозможно охватить никакой статистикой. Поэтому расхождения столь велики, поэтому в цветной (особенно полноцветной) печати применяются различные способы калибровки, до калибровки, подгонки, проб и так далее.
Моделью, кок бы исключающей эти неудобства, является модель Lab. Она вбирает в себя модели RGB и CMYK, то есть соответственно равновнимательно относится .и к параметрам источника, и к параметрам приемника. Специфика же модели Lab состоит в том, что она больше подходит все-таки светотехникам, для которых важны параметры особого приемника — человеческого глаза.
В том состоит и сложность работы с такой моделью — и в компьютерной программе, и в полиграфии. Ведь, в конце концов, типография — это не кабинет офтальмолога. К тому же идеальный биологический приемник не работает от микросхем и заключен в систему человеческого организма, а не в компьютерную конфигурацию.
Вероятно, это модель для будущего, когда вместо знакомых нам дисплеев станут применяться технические повторители человеческого глаза (имитаторы). Впрочем, пути развития техники неисповедимы: кто ж мог предположить, что ПК займут вовсе не то место в нашей жизни, какое прочили им самые лучшие фантасты?
Человеческий глаз — тоже, как говорится, «величина переменная», не такая уж и стабильная.
Однако в рамках этой модели все-таки можно кое-что сделать. К примеру, ученые долго разводили полемику на тему: «Что такое насыщенность света?» Вопрос этот далеко не праздный: ведь наступала эра широкого использования технических расчетов светотехнического характера — хотя бы для безупречного проектирования концертных залов или дворцов спорта. Ведь телетрансляция, которую из-за плохой освещенности сцены или площадки невозможно было осуществить, требовала введения в обиход новых параметров, годных не только для зрителя в зале, но и для техники съемок.
И вот для того, чтобы остановиться на значениях насыщенности света и ввести эти показатели в математические формулы, которые учитывали бы насыщенность в связи с другими параметрами — светимостью, к примеру, — умные головы избрали очень простой и дешевый способ. Они выбрали большое число статистов (случайно, с улицы, не заходя в школы подводников или космонавтов) и каждому из них «прокручивали» на сцене освещенные объекты, меняя при этом те или иные параметры. А человек говорил — «насыщенно», «не совсем насыщенно», «наполовину насыщенно» и так далее.
Подведя итог, ученые вывели статистику и для определенных значений поставили показатель 100%, а для определенных — 50% (или 0%).
Так родилась замечательная характеристика Насыщенность Света, которой мы любим теперь пользоваться, и использование ее расширяет свои сферы приложения.
Будьте, пожалуйста, внимательны к модели Lab, ибо она поддерживается не всеми программами.
Так что ж она, в конце концов, представляет собой?
L — это светимость; показатель с условным именем А — варьируется от зеленого до красного и наоборот; показатель В — от желтого до синего.
YIQ-модель
Довольно похожа на предыдущую — модель YIQ, использующаяся в североамериканских телевизионных системах. Разница только в том, что светимость здесь использована черно-белая (для черно-белого телевидения это очень правильно: на экран не «лезут» цветные недостатки-глюки КЗС, как у нас), она заключена в параметре Y.
Два других параметра — I и Q — отвечают за сочетание цветов.
Вот здесь к нашим системам действительно необходимо завести декодер!
Multi-Ink-модель
Эта модель является одновременно, и наиболее простой, и наиболее сложной, поскольку использует суммы готовых цветов. Здесь имеются в виду уже цвета типографских красок, то есть те цвета, краски для которых произведены. Модель напрямую не связана с теорией формирования цвета, кроме локусной общедоступной,, причем упрощенной. Как правило, по этому методу формируется новый цвет из двух готовых красок, реже — трех.
Синтез цветов в этой модели происходит на основе цветов, которые могут быть созданы в разных цветовых моделях, но поскольку задача Multi-Ink-модели заключается лишь в производстве конкретной новой краски для печати, то никаких противоречий между цветами из разных систем и моделей не происходит.
* * *
При том, что фирма Pantone является законодателем и использует около 220 различных цветов и 3000 их сочетаний, при том, что она появилась на полиграфическом рынке задолго до того, как возникли компьютерные системы подготовки к печати, она прочно удерживает первенство в условиях жесточайшей конкуренции. Она же первая стала применять свою систему соответствия между экранным и типографским цветом. Цветовые атласы Pantone Coated самые распространенные в мире.
Кроме того существует еще несколько сильных фирм, использующих свои системы соответствия, в том числе цветовые атласы. Это фирмы и системы Focoltone, Pantone Uncoated, DIG, TOYO, Hexachrome Coated, Hexachrome Uncoated, Pantone Solid to Process, Pantone Process, Trumatch и др.
Самое интересное для того, кто радуется подобной обширной конкуренции, состоит в том, что, оказывается, большинство из названных систем соответствия разработаны... фирмой Pantone!.. А система Hexachrome — ее достаточно свежее нововведение. Эта система использует не четыре цвета, а шесть цветов. И из-за сложности сведения этих цветов при печати печать с использованием шести цветов вместо общепринятых четырех — очень удорожает производство. Это самая дорогая на сегодня цветная печать.
Мне кажется, мы все же немного отдохнули от меню и опций. Но придется возвращаться к ним. У нас впереди разговор о меню Вставка. Это четвертое меню. А всего их в Publisher — 10.
