Что такое субтрактивная цветовая модель

Субтрактивная цветовая модель.

Субтрактивная цветовая модель.

В субтрактивной модели при смешивании двух или более цветов дополнительные цвета получаются посредством поглощения одних световых волн и отражения других. Голубая краска, например, поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и отражает красный и синий; а желтая краска поглощает синий цвет и отражает красный и зеленый. При смешивании основных составляющих субтрактивной модели молено получить различные цвета, которые описаны в табл. 1.

Смешиваемые цвета

Результирующий цвет

Пурпурный + Голубой +Желтый

Так как каждый цвет при лазерной печати составляется из четырех цветовых компонентов, для цветного лазерного принтера очень важно правильное сведение всех цветов. Компоненты цвета формируются в цветовые пиксели по принципу, который очень похож на офсетную печать. Поэтому изображение, отпечатанное на цветном лазерном принтере, состоит как бы из маленьких точек, которые можно рассмотреть при очень сильном увеличении.

Можно точнее смешивать цвета в пределах пикселя на бумаге. Компания HP называет этот процесс «тонер на тонере» ( toner — on — toner ). В одной точке изображения можно наложить не только «чистые картриджные» цвета, но и их оттенки, что позволяет получить миллионы вариантов, абсолютно не зависящие от какой-либо предустановленной цветовой схемы (т.е. набора цветов, допустимых для заливки цветного изображения). Например, для получения насыщенной темно-оранжевой точки нужно взять немного пурпурного ( magenta ), много желтого ( yellow ) и чуточку черного ( black ) тонера. В результате на бумаге получается фотореалистичное изображение. Без использования Image REt цветные точки накладываются не друг на друга, а рядом друг с другом, что на расстоянии взгляда дает нужный цветовой оттенок. В лазерных принтерах HP Image REt цвета накладываются в пределах одного пикселя (т.е. друг на друга), поэтому улучшается не только разрешение (как в монохромных принтерах), но и цветопередача (в цветных устройствах вывода на печать).

Решать сложные задачи растрирования, автоматической настройки цвета и плотности тонера, калибровки и печати изображений под силу мощным принтерам, оснащенным значительными вычислительными ресурсами.

Источник

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

Источник

О цветовых пространствах

Я по образованию программист, но по работе мне пришлось столкнуться с обработкой изображений. И тут для меня открылся удивительный и неизведанный мир цветовых пространств. Не думаю, что дизайнеры и фотографы узнают для себя что-то новое, но, возможно, кому-нибудь это знание окажется, как минимум полезно, а в лучшем случае интересно.

Основная задача цветовых моделей – сделать возможным задание цветов унифицированным образом. По сути цветовые модели задают определённые системы координат, которые позволяют однозначно определить цвет.

Наиболее популярными на сегодняшний день являются следующие цветовые модели: RGB (используется в основном в мониторах и камерах), CMY(K) (используется в полиграфии), HSI (широко используется в машинном зрении и дизайне). Существует множество других моделей. Например, CIE XYZ (стандартные модели), YCbCr и др. Далее дан краткий обзор этих цветовых моделей.

Цветовой куб RGB

Из закона Грассмана возникает идея аддитивной (т.е. основанной на смешении цветов от непосредственно излучающих объектов) модели цветовоспроизведения. Впервые подобная модель была предложена Джеймсом Максвеллом в 1861 году, но наибольшее распространение она получила значительно позже.

В модели RGB (от англ. red – красный, green – зелёный, blue – голубой) все цвета получаются путём смешения трёх базовых (красного, зелёного и синего) цветов в различных пропорциях. Доля каждого базового цвета в итоговом может восприниматься, как координата в соответствующем трёхмерном пространстве, поэтому данную модель часто называют цветовым кубом. На Рис. 1 представлена модель цветового куба.

Чаще всего модель строится так, чтобы куб был единичным. Точки, соответствующие базовым цветам, расположены в вершинах куба, лежащих на осях: красный – (1;0;0), зелёный – (0;1;0), синий – (0;0;1). При этом вторичные цвета (полученные смешением двух базовых) расположены в других вершинах куба: голубой — (0;1;1), пурпурный — (1;0;1) и жёлтый – (1;1;0). Чёрный и белые цвета расположены в начале координат (0;0;0) и наиболее удалённой от начала координат точке (1;1;1). Рис. показывает только вершины куба.

Цветные изображения в модели RGB строятся из трёх отдельных изображений-каналов. В Табл. показано разложение исходного изображения на цветовые каналы.

В модели RGB для каждой составляющей цвета отводится определённое количество бит, например, если для кодирования каждой составляющей отводить 1 байт, то с помощью этой модели можно закодировать 2^(3*8)≈16 млн. цветов. На практике такое кодирование избыточно, т.к. большинство людей не способно различить такое количество цветов. Часто ограничиваются т.н. режимом «High Color» в котором на кодирование каждой компоненты отводится 5 бит. В некоторых приложениях используют 16-битный режим в котором на кодирование R и B составляющих отводится по 5 бит, а на кодирование G составляющей 6 бит. Этот режим, во-первых, учитывает более высокую чувствительность человека к зелёному цвету, а во-вторых, позволяет более эффективно использовать особенности архитектуры ЭВМ. Количество бит, отводимых на кодирование одного пиксела называется глубиной цвета. В Табл. приведены примеры кодирования одного и того же изображения с разной глубиной цвета.

Субтрактивные модели CMY и CMYK

Субтрактивная модель CMY (от англ. cyan — голубой, magenta — пурпурный, yellow — жёлтый) используется для получения твёрдых копий (печати) изображений, и в некотором роде является антиподом цветового RGB-куба. Если в RGB модели базовые цвета – это цвета источников света, то модель CMY – это модель поглощения цветов.

Например, бумага, покрытая жёлтым красителем не отражает синий свет, т.е. можно сказать, что жёлтый краситель вычитает из отражённого белого света синий. Аналогично голубой краситель вычитает из отражённого света красный, а пурпурный краситель вычитает зелёный. Именно поэтому данную модель принято называть субтрактивной. Алгоритм перевода из модели RGB в модель CMY очень прост:

При этом предполагается, что цвета RGB находятся в интервале [0;1]. Легко заметить, что для получения чёрного цвета в модели CMY необходимо смешать голубой, пурпурный и жёлтый в равных пропорциях. Этот метод имеет два серьёзных недостатка: во-первых, полученный в результате смешения чёрный цвет будет выглядеть светлее «настоящего» чёрного, во-вторых, это приводит к существенным затратам красителя. Поэтому на практике модель СMY расширяют до модели CMYK, добавляя к трём цветам чёрный (англ. black).

Цветовое пространство тон, насыщенность, интенсивность (HSI)

Рассмотренные ранее цветовые модели RGB и CMY(K) весьма просты в плане аппаратной реализации, но у них есть один существенный недостаток. Человеку очень тяжело оперировать цветами, заданными в этих моделях, т.к. человек, описывая цвета, пользуется не содержанием в описываемом цвете базовых составляющих, а несколько иными категориями.

Чаще всего люди оперируют следующими понятиями: цветовой тон, насыщенность и светлота. При этом, говоря о цветовом тоне, обычно имеют в виду именно цвет. Насыщенность показывает насколько описываемый цвет разбавлен белым (розовый, например, это смесь красного и белого). Понятие светлоты наиболее сложно для описания, и с некоторыми допущениями под светлотой можно понимать интенсивность света.

Если рассмотреть проекцию RGB-куба в направлении диагонали белый-чёрный, то получится шестиугольник:

Все серые цвета (лежащие на диагонали куба) при этом проецируются в центральную точку. Чтобы с помощью этой модели можно было закодировать все цвета, доступные в RGB-модели, необходимо добавить вертикальную ось светлоты (или интенсивности) (I). В итоге получается шестигранный конус:

При этом тон (H) задаётся углом относительно оси красного цвета, насыщенность (S) характеризует чистоту цвета (1 означает совершенно чистый цвет, а 0 соответствует оттенку серого). Важно понимать, что тон и насыщенность не определены при нулевой интенсивности.

Алгоритм перевода из RGB в HSI можно выполнить, воспользовавшись следующими формулами:

Цветовая модель HSI очень популярна среди дизайнеров и художников, т.к. в этой системе обеспечивается непосредственный контроль тона, насыщенности и яркости. Эти же свойства делают эту модель очень популярной в системах машинного зрения. В Табл. показано изменение изображения при увеличении и уменьшении интенсивности, тона (выполняется поворот на ±50°) и насыщенности.

Модель CIE XYZ

С целью унификации была разработана международная стандартная цветовая модель. В результате серии экспериментов международная комиссия по освещению (CIE) определила кривые сложения основных (красного, зелёного и синего) цветов. В этой системе каждому видимому цвету соответствует определённое соотношение основных цветов. При этом, для того, чтобы разработанная модель могла отражать все видимые человеком цвета пришлось ввести отрицательное количество базовых цветов. Чтобы уйти от отрицательных значений CIE, ввела т.н. нереальные или мнимые основные цвета: X (мнимый красный), Y (мнимый зелёный), Z (мнимый синий).

При описании цвета значения X,Y,Z называют стандартными основными возбуждениями, а полученные на их основе координаты – стандартными цветовыми координатами. Стандартные кривые сложения X(λ),Y(λ),Z(λ) (см. Рис.) описывают чувствительность среднестатистического наблюдателя к стандартным возбуждениям:

Помимо стандартных цветовых координат часто используют понятие относительных цветовых координат, которые можно вычислить по следующим формулам:

Легко заметить, что x+y+z=1, а это значит, что для однозначного задания относительных координат достаточно любой пары значений, а соответствующее цветовое пространство может быть представлено в виде двумерного графика:

Множество цветов, задаваемое таким способом, называют треугольником CIE.
Легко заметить, что треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точку с координатами (1/3;1/3) (т.н. точку белого). В результате получают цветовое тело CIE (см. Рис.):

Это тело содержит все цвета, видимые среднестатистическим наблюдателем. Основным недостатком этой системы является то, что используя её, мы можем констатировать только совпадение или различие двух цветов, но расстояние между двумя точками этого цветового пространства не соответствует зрительному восприятию различия цветов.

Модель CIELAB

Основной целью при разработке CIELAB было устранение нелинейности системы CIE XYZ с точки зрения человеческого восприятия. Под аббревиатурой LAB обычно понимается цветовое пространство CIE L*a*b*, которое на данный момент является международным стандартом.

В системе CIE L*a*b координата L означает светлоту (в диапазоне от 0 до 100), а координаты a,b – означают позицию между зелёным-пурпурным, и синим-жёлтым цветами. Формулы для перевода координат из CIE XYZ в CIE L*a*b* приведены ниже:

где (Xn,Yn,Zn) – координаты точки белого в пространстве CIE XYZ, а

На Рис. представлены срезы цветового тела CIE L*a*b* для двух значений светлоты:

По сравнению с системой CIE XYZ Евклидово расстояние (√((L1-L2 )^2+(a1^*-a2^* )^2+(b1^*-b2^* )^2 )) в системе CIE L*a*b* значительно лучше соответствует цветовому различию, воспринимаемому человеком, тем не менее, стандартной формулой цветового различия является чрезвычайно сложная CIEDE2000.

Телевизионные цветоразностные цветовые системы

В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно).

Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения. Т.к. компонента Y по сути содержит исходное изображение в градациях серого, сигнал в системе YIQ мог быть принят и корректно отображён как на старых чёрно-белых телевизорах, так и на новых цветных.

Вторым, возможно более важным плюсом, этих пространств является разделение информации о цвете и яркости изображения. Дело в том, что человеческий глаз весьма чувствителен к изменению яркости, и значительно менее чувствителен к изменению цветности. Это позволяет передавать и хранить информацию о цветности с пониженной глубиной. Именно на этой особенности человеческого глаза построены самые популярные на сегодняшний день алгоритмы сжатия изображений (в т.ч. jpeg). Для перевода из пространства RGB в YIQ можно воспользоваться следующими формулами:

Источник