ЛекцииММ2 (Курс электронных лекций), страница 5

Модель CMYK

К отражаемым относятся цвета, которые сами не излучают, а используют .белый свет, вычитая из него определенные цвета. Такие цвета называются субтрактивными ("вычитательными"), поскольку они остаются после вычитания основных аддитивных. Понятно, что в таком случае и основных субтрактивных цветов будет три, тем более, что они уже упоминались: голубой, пурпурный, желтый.

Эти цвета составляют так называемую полиграфическую триаду. При печати этими цветами они поглощают красную, зеленую и синюю составляющие белого света таким образом, что большая часть видимого цветового спектра может быть репродуцирована на бумаге. Каждому пикселью в CMYK-изображении присваиваются значения, определяющие процентное содержание триадных красок.

При смешениях двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трех должен получиться черный цвет. При полном отсутствии краски остается белый цвет (белая бумага).

В итоге получается, что нулевые значения составляющих дают белый цвет, максимальные значения должны давать черный, их равные значения — оттенки серого, кроме того, имеются чистые субтрактивные цвета и их двойные сочетания. Это означает, что модель, в которой они описываются, похожа на модель RGB.

Но проблема заключается в том, что данная модель описывает реальные полиграфические краски, которые не так идеальны, как цветной луч. Они имеют примеси, поэтому не могут полностью перекрыть весь цветовой диапазон, а это приводит, в частности, к тому, что смешение трех основных красок, которое должно давать черный цвет, дает какой-то неопределенный ("грязный") темный цвет, но это скорее темно-коричневый, чем истинно черный цвет.

Для компенсации этого недостатка в число основных полиграфических красок была внесена черная краска. Именно она добавила последнюю букву в название модели CMYK, хотя и не совсем обычно: С — это Cyan (Голубой), М — это Magenta (Пурпурный), Y — Yellow (Желтый), а К — это blасК (Черный), т. е. от слова взята не первая, а последняя буква.

Таким образом, модели RGB и CMYK, хотя и связаны друг с другом, однако их взаимные переходы друг в друга (конвертирование) не происходят без потерь. Тем более, что цветовой охват у них разный. Яркие красные и оранжевые цвета, искрящиеся зелёные и голубые, успокаивающие фиолетовые – выходят за пределы CMYK. И речь идет лишь о том, чтобы уменьшить потери до приемлемого уровня. Это вызывает необходимость очень сложных калибровок всех аппаратных частей, составляющих работу с цветом, — сканера (он осуществляет ввод изображения), монитора (по нему судят о цвете и корректируют его), выводного устройства (оно создает оригиналы для печати), печатного станка (выполняющего конечную стадию).

Модель HSB

Если две вышеописанные модели представить в виде единой модели, то получится усеченный вариант цветового круга, в котором цвета располагаются в известном еще со школы порядке: красный (R), желтый (Y), зеленый (G), голубой (С), синий (В).дель HSB представляется в виде круга, по краю которого расположены спектральные цвета; в треугольнике: по вертикальному катету — насыщенность, а по гипотенузе — яркость. На цветовом круге основные цвета моделей RGB и CMYK находятся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплементарного) цвета; при этом он находится между цветами, с помощью которых он получен. Например, сложение зеленого и красного цветов дает желтый. Чтобы усилить какой-либо цвет, нужно ослабить дополняющий его цвет (расположенный напротив него на цветовом круге). Например, чтобы изменить общее цветовое решение в сторону голубых тонов, следует снизить в нем содержание красного цвета.

По краю этого цветового круга располагаются так называемые спектральные цвета или цветовые тона (Hue), которые определяются длиной световой волны, отраженной от непрозрачного объекта или прошедшей через прозрачный объект. Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов. Эти цвета обладают максимальной насыщенностью, т. е. синий цвет синее быть уже не может.

Насыщенность (Saturation) — это параметр цвета, определяющий его чистоту. Уменьшение насыщенности цвета означает его разбеливание. Цвет с уменьшением насыщенности становится пастельным, блеклым, размытым. На модели все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентрических окружностях, т. е. можно говорить об одинаковой насыщенности, например, зеленого и пурпурного цветов, и чем ближе к центру круга, тем все более получаются разбеленные цвета. В самом центре любой цвет максимально разбеливается, проще говоря, становится белым цветом.

Работу с насыщенностью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски.

Яркость (Brightness) — это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение.

Работу с яркостью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски.

В общем случае, любой цвет получается из спектрального цвета добавлением определенного процента белой и черной красок, т. е. фактически серой краски.

Эта модель уже гораздо ближе к традиционному пониманию работы с цветом. Можно определять сначала цветовой тон (Hue), а затем насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness). Такая модель получила название по первым буквам приведенных выше английских слов — HSB.

Модель HSB неплохо согласуется с восприятием человека: цветовой тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность — интенсивности волны, а яркость — количества света.

Недостатком этой модели является необходимость преобразовывать ее в модель RGB для отображения на экране монитора или в модель CMYK для получения полиграфического оттиска.

Плашечные цвета.

Плашечные – независимые цвета, которые можно либо добавлять к четырём основным триадным цветам, либо использовать вместо любого из них. Если не удаётся, используя триадные цвета, выполнить работу, четырёхкрасочную печать можно сделать плашечными цветами. При этом стоимость работы возрастает. Для каждого дополнительного плашечного цвета требуются дополнительные расходы на краску и печатную форму, на дополнительный прогон бумаги. Даже очень состоятельные компании не позволяют себе использовать более шести цветов на странице (4 CMYK и два дополнительные).

Некоторые производители выделяют отдельные семейства "фотографических" струйных принтеров. Это принтеры, в которых во главу угла ставится именно качество печати, пусть даже в ущерб скорости и экономичности. Лидером в этой области, пожалуй, является Seiko EPSON Corporation. Здесь также используется печать не в 4, а в 6 цветов. Для того, чтобы напечатать светло - голубой цвет принтер разбрасывает голубые точки настолько редко так, что они "разбавляются" белым цветом бумаги до нужного оттенка. При передаче светлых тонов зерно особенно заметно - точки расположены редко и не сливаются, как в участках с интенсивными цветами. Чтобы улучшить передачу светлых участков, в большинстве новых струйных принтеров введены два дополнительных цвета – светло - голубой и светло - пурпурный. Светлые точки гораздо менее заметны на белой бумаге и с их использованием переходы цветов стали более плавными. Струйные принтеры фотографического качества выпускают также фирмы CANON, HEWLETT PACKARD и LEXMARK. Менее распространенный тип принтера - термосублимационный принтер. Совсем недавно цены на сублимационные принтеры измерялись десятками тысяч долларов и позволить их себе могли только полиграфические фирмы для изготовления цветопроб. Сегодня цены на них резко упали, как и на другие компоненты цифровой фотолаборатории. В отличие от струйных принтеров, где краска наносится на лист отдельными цветными точками, в сублимационных принтерах краски действительно смешиваются и дают натуральные фотографические переходы цветов. Процесс печати основан на переходе красителей из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую стадию (сублимация).

Форматы графических файлов.

Разные программные пакеты для работы с графикой ориентированы на создание или редактирование графических файлов нескольких типов. Из всего множества разнообразных форматов можно выделить несколько наиболее популярных, поддерживаемых большим число пакетов. К таким форматам относятся:

BMP - растровый формат, разработанный фирмой Microsoft в качестве способа хранения и обмена данными. Этот формат может отображать изображения с глубиной до 24 бит. Созданные в этом формате файлы могут передавать очень качественные и реалистичные изображения.

Структура файла BMP

Заголовок файла растровой

графики (14 байт)

Сигнатура файла BMP (2 байт)

Размер файла (4 байт)

Не используется (2 байт)

Не используется (2 байт)

Местонахождение данных растрового

массива (4 байт)

Информационный заголовок

растрового массива (40 байт)

Длина этого заголовка (4 байт)

Ширина изображения (4 байт)

Высота изображения (4 байт)

Число цветовых плоскостей (2 байт)

Бит/пиксель (2 байт)

Метод сжатия (4 байт)

Длина растрового массива (4 байт)

Горизонтальное разрешение (4 байт)

Вертикальное разрешение (4 байт)

Число цветов изображения (4 байт)

Число основных цветов (4 байт)

Таблица цветов (длина изменяется

от 8 до 1024 байт)

Собственно данные растрового

массива

EPS - формат Encapsulated PostScript, основанный на языке описания страниц PostScript, разработан фирмой Adobe в 1985 г. Эти файлы используются в программах настольных издательств. Файлы EPS могут использоваться в качестве средства обмена между векторной информацией и растровыми изображениями. Этот формат основан на модели изображения, которая становится стандартным способом передачи графической информации между аппаратными средствами (принтерами) и программными пакетами.

GIF - Graphic Interchange Format. Поддерживает 24 - битный цвет и может создавать высококачественные изображения. Среди особенностей – последовательность или перекрытие множества изображений, отображение с чередованием строк и перекрывающийся текст. Широко используется для создания изображений, помещаемых в сети Интернет. Может иметь "прозрачный" фон, что также привлекательно для разработчиков Web - страниц. Формат использует сжатие данных (LZW), которое может уменьшить 8-битовое изображение примерно на 40%. Может изменяться множеством способов. Может быть задано

1. Множественные изображения.

2. Размер палитры и количество цветов.

3. Размеры в пикселях логического экрана (размер изображения, касающийся всех последующих изображений).

4. Соотношение горизонтального и вертикального числа точек логического экрана.

5. Существование, размер и размещение перекрывающегося текста.

PCX - использовался в программе Paintbrush, которая стала входить в пакеты фирмы Microsoft. Этот формат может поддерживать изображения вплоть до 24-битового цвета. Файлы могут сжиматься в случае 16-цветого изображения на 40-70%, а 256-цветовое изображение может быть уменьшено на 10-30%.

TIFF - широко используется в издательских системах. Удобен для широкого класса приложений, независим от архитектуры вычислительной системы, операционной системы и графических аппаратных средств. Допускает цветовое разрешение вплоть до 48 бит. Формат может поддерживать несколько различных алгоритмов сжатия данных. Нередко возникает ситуация, когда некоторый конкретный пакет не поддерживает используемый в файле TIFF метод сжатия, и могут возникать ошибки типа "Неподдерживаемый тип сжатия". Иногда проблемы возникают из-за того, что пакет может читать только черно-белые TIFF - файлы, а изображение является цветным. Известны случаи, когда поставщики позволяют себе формирование собственных полей данных.

WMF - метафайл Windows, созданный фирмой Microsoft для хранения векторной и растровой графики. Формат может создавать и хранить изображения вплоть до 24 бит на пиксельь, передавая высококачественные изображения. Изображения в этом формате хорошо масштабируются.

JPG - формат, разработанный Объединенной группой экспертов по фотографии. Использует основанный на аппаратуре стандартный алгоритм сжатия. Коэффициент сжатия может достигать 100:1. В силу этих особенностей широко используется для представления графических (фотографических) материалов в сети Интернет. Отличается от остальных оригинальной схемой кодирования (с потерями или без потерь).

Классы изображений

Для того, чтобы корректнее оценивать степень сжатия, нужно ввести понятие класса изображений. Под классом будет пониматься некая совокупность изображений, применение к которым алгоритма архивации дает качественно одинаковые результаты. Например, для одного класса алгоритм дает очень высокую степень сжатия, для другого - почти не сжимает, для третьего - увеличивает файл в размере. Известно, что многие алгоритмы в худшем случае увеличивают файл. Рассмотрим следующие примеры неформального определения классов изображений:

изображения с небольшим количеством цветов (4-16) и большими областями, заполненными одним цветом (примеры: деловая графика - гистограммы, диаграммы, графики и т.п.);

изображения, с использованием плавных переходов, построенные на компьютере (примеры: графика презентаций, эскизные модели в САПР, изображения построенные по методу закраски Гуро);

фотореалистичные изображения (пример: отсканированные фотографии);

фотореалистичные изображения с наложением деловой графики.

В качестве отдельных классов могут быть предложены некачественно отсканированные в 256 градаций серого цвета страницы журналов или растровые изображения топографических карт. Формально являясь 8 или 24-битными, они несут даже не растровую, а векторную информацию. Отдельные классы могут образовывать и совсем специфичные изображения: рентгеновские снимки или фотографии в профиль и фас из электронного досье.

Достаточно сложной и интересной задачей является поиск наилучшего алгоритма для конкретного класса изображений.