Теория цвета. Цвет. Теория цвета Цвет
 Скачать 1.01 Mb.
|
|
Y 100 80 40 20 0 60 y x E 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Рис. 1.4-7 Цветовое тело CIE [1.4-8] Координаты L*, a*, b* можно вычислить из цвето- вых координат XYZ, как представлено на рис. 1.4-9. В результате преобразования цветового пространства CIELAB оказалось невозможным представить цвето- вой тон и насыщенность двухмерной диаграммой цветности (по аналогии с цветовым треугольником CIE). На рис. 1.4-10 изображено цветовое тело LAB, а на рис. 1.4-11 – плоскость его сечения для определен- ного значения светлоты L. В цветовом круге CIELAB (рис. 1.4-9) насыщенность (chroma), а не чистота цве- та (saturation) как параметр изменяется от центра к краю круга. Это приводит к тому, что в цветовом кру- ге (в противоположность u’, v’-диаграмме или цвето- вому треугольнику) невозможно рационально изо- бразить локус (границы) спектральных цветов. Из цветового круга CIELAB простым преобразова- нием получается популярная форма отображения цве- та, так называемая LCH. При этом насыщенность С* (Chroma) и цветовой тон h*(hue) определяют из значе- ний a* и b* соответственно рис. 1.4-9 и 1.4-12. На рис. 1.4-12 указаны координаты синего и зеле- ного, соответствующие цветам на рис. 1.4-13. Расче- ты выполнены на основе спектральных кривых, пока- занных на том же рисунке. Спектральные кривые отражают физический состав – «отпечаток пальца» этих цветов. По этим данным методами колоримет- рии можно вычислить цветовые координаты, корре- лирующие со зрительным восприятием. При использовании колориметрически управляе- мой репродукционной системы (системы управления цветом) для неопытного пользователя значительно проще описать и отредактировать данные LAB в ко- ординатах LCH. Поэтому сегодня информация хра- нится преимущественно как данные LAB, а редакти- рование осуществляется в пространстве LCH. На рис. 1.4-14 в обобщенном виде представлено, каким образом осуществляется восприятие цвета че- ловеком и каким образом с учетом зрительного вос- приятия строится физическая модель метрологиче- ски правильной оценки измерения и математиче- ского описания. Здесь же приведены ссылки на раз- личные колориметрические системы. В целом можно заметить, что идеальной равно- контрастной колориметрической системы на сегод- няшний день не существует. Были предприняты мно- гочисленные попытки показать основные преимуще- 1 Основы 76 y 0,7 0,0 x 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 = = L* = 116 (Y/Y n ) 1/3 –16 u* = 13 L* (u' – u' n ) v* = 13 L* (v' – v' n ) u' = v' = 4X X +15Y + 3Z 4x –2x +12y + 3 9Y X +15Y + 3Z 4y –2x +12y + 3 Рис. 1.4-8 Цветовое пространство CIELUV [1.4-1] 77 1.4 Качество печати ства CIELAB по сравнению с CIELUV, и наоборот. В связи с соответствующей «фактической» стандарти- зацией, возникшей на основе постановлений Между- народного консорциума по цвету (International Color Consortium – ICC), в настоящее время можно считать, что цветовое пространство CIELAB, по-видимому, яв- ляется важнейшей системой колориметрической классификации. Дальнейшая оптимизация визуальной равноконтра- стности последовала с введением новой формулы цве- тового различия CIE94, которая основывается на пара- метрах LCH – варианта представления цветового про- странства CIELAB [1.4-6]. Актуальным объектом исследований в области цвета является, прежде всего, включение эффектов цветовых различий (например, одновременного кон- траста) в систематическое описание цвета. В так на- зываемых перцептуальных моделях описания цвета предпринимается попытка определить систематиче- скую связь между значениями цветовых стимулов и цветовосприятием. Обобщенные итоги дискуссий приведены в [1.4-7]. Среди особых форм классификации цвета следу- ет упомянуть каталоги образцов цвета, такие, как Pantone, HKS или RAL, которые, однако, не служат для систематического описания всех цветов, разли- чимых среднестатистическим наблюдателем. В этих случаях применяют лишь наборы отдельных красок и используют их для визуального сравнения цветов. Например, некоторый цвет Pantone поставляется производителем на определенном запечатываемом материале в опорной таблице с тем, чтобы сделать возможным его воспроизведение красками устрой- ства вывода. При этом вполне возможно, что для этого цвета Pantone нельзя будет подобрать пару в цветовом пространстве CMYK реального полиграфи- ческого синтеза. Наилучшее приближение обычно достигают методом проб и ошибок или с помощью системы управления цветом. Для измерения цвета наиболее часто используют спектральные измерительные приборы (спектрофо- тометры) и приборы (колориметры) измерения цвета по трем каналам, моделирующим кривые сложения (раздел 1.4.4 и рис. 1.4-48–1.4-50). С помощью ден- ситометра (рис. 1.4-17) измерить цвет невозможно. Это можно объяснить на примере двух цветов – сине- го и зеленого, представленных на рис. 1.4-13. При денситометрических измерениях за светофильтром, который дает максимальное значение плотности, для обоих цветов они одинаковы: D=1,38. С другой сторо- ны, измерения, основанные на использовании мето- дов колориметрии, показывают цветовое различие +b* –b* –a* +a* –20 +20 +40 +60 +80 –20 +20 +40 +60 +80 –40 –60 –80 –40 –80 –60 h* C* Угол цветового тона Желтый Красный Синий Зеленый L* = 116 (Y/Y n ) 1/3 –16 a* = 500 [(X/X n ) 1/3 –(Y/Y n ) 1/3 ] b* = 200 [(Y/Y n ) 1/3 –(Z/Z n ) 1/3 ] C* ab = [a* 2 + b* 2 ] 1/2 h* ab = arctan (b*/a*) Насыщенность Рис. 1.4-9 Цветовой круг CIELAB [1.4-1] 1 Основы 78 на уровне ∆E ab =39, которое реально отражает боль- шую разницу между синим и зеленым цветами. На рис. 1.4-12 дополнительно изображены положения обоих цветов в цветовом круге CIELAB. Модель цветного зрения и система колориметри- ческих измерений в соответствии с рис. 1.4-14 вобра- ли в себя оба описанных ранее способа измерения цвета: спектрофотометрию и методы, основанные на трехкомпонентных возбуждениях. Основное различие между методами заключается в том, что при спектро- фотометрических измерениях спектр интенсивности цвета обрабатывается посредством цифровой фильт- рации, моделирующей кривые сложения. При спосо- бе измерения с помощью фотоприемников для моде- лирования кривых сложения фильтрация осуществ- ляется подбором спектральных характеристик опти- ческих светофильтров [1.4-8]. В основу спектрофотометрических измерений по- ложен принцип, в соответствии с которым каждый цвет можно описать посредством аддитивного смешения спектральных цветов. Видимый спектр (рис. 1.4-15) разделяют на малые интервалы, а интенсивность света измеряется отдельно в каждом интервале длин волн (также рис. 1.4-50). Большинство спектрофотометров, применяемых на практике, работает в интервалах 10 или 20 нм, так что в видимой части спектра измеря- ются около 30 значений интенсивности света (видимый диапазон от 380 до 730 нм). При проведении специаль- Рис. 1.4-10 Цветовое тело CIELAB [1.4-2] - 150 -50 -50 0 50 -a* -100 50 -100 150 a* 100 b* -b* L* = 50 Рис. 1.4-11 Цветовое пространство (поперечное се- чение цветового тела) CIELAB [1.4-1] 79 1.4 Качество печати ных исследований с помощью уникальных технических систем можно осуществить измерения со значительно меньшим шагом (до 1 нм). Данные спектрофотометрических измерений за- тем, как правило, подлежат обработке с использовани- ем методов математического моделирования трех ре- цепторов стандартного наблюдателя CIE при заданном источнике света и определенном угле зрения. Таким образом, например, 30-канальный сигнал преобразу- ется в соответствии с правилами колориметрического анализа с целью определения значений X, Y и Z в сис- теме XYZ, а также для конвертирования цветовых ко- ординат при последующих переходах в другие колори- метрические системы (рис. 1.4-14). Программное обес- печение спектрального колориметрического прибора обычно позволяет производить прямой перевод спект- ральных данных в данные, используемой в работе, ко- лориметрической системы и учитывает при этом урав- нения соответствующего стандарта (например, CIE). При преобразовании спектральных данных в данные колориметрической системы среди других факторов учитывается источник света. Поэтому пос- ледующий переход к другим условиям освещения (например, от D50 на D65 или наоборот) становится невозможным или, в лучшем случае, может быть осуществлен только посредством математической аппроксимации. Базовый принцип, положенный в систему изме- рения цвета по трем цветовым стимулам (кривым сложения), основан на хорошем описании CIE спек- тральной чувствительности трех цветовых рецепто- ров глаза. Соответственно цвет можно также изме- рять с использованием трех фотоприемников, ход кривых спектральной чувствительности которых со- ответствует кривым чувствительности глаза. Анало- гичным образом можно представить три цветных светофильтра, которые отвечают соответствующим стандартным кривым сложения при условии, что и фотоприемник, и источник света имеют идеально выровненную спектральную характеристику во всем видимом диапазоне (рис. 1.4-49). Идея измерения цвета в соответствии с кривыми сложения кажется особенно привлекательной потому, что нужно изме- рить только три величины, а затем на основе полу- +20 +40 +60 +80 -80 -60 -40 -20 -20 -40 -60 -80 +20 +40 +60 +80 a* -a* -b* b* Квадрант II Квадрант I Квадрант III Квадрант IV L* 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 90° 180° 0° 270° 0 act. C* = a* 2 + b* 2 h* = arctan ( ) b* a* ∆E ab = ∆a* 2 + ∆b* 2 h* C* act. B A B A Рис. 1.4-12 Цветовой круг CIELAB с насыщенностью C*, углом цветового тона h* (координаты цветности A и B – в соответствии с рис. 1.4-13) [1.4-2] (Примечание: перед изображениями на рис. 1.4-12 и 1.4-13 не ставилась цель точной передачи цвета, они должны показать лишь принципиальную проблематику) ченных значений непосредственно перейти к стан- дартным значениям CIE. До настоящего времени в практике существуют тру- дности получения светофильтров, характеристики ко- торых точно соответствовали бы стандартным кривым сложения. Подробная схема прибора дана в [1.4-2]. Спектральное распределение излучения исполь- зуемого источника освещения является в особенно- сти критическим параметром, так как оно должно со- ответствовать тому или иному стандартному источ- нику. Колориметры лишь тогда действительно совер- шенны, когда все условия в приборе (источник излу- чения, цветные светофильтры, фотоприемник, геометрия изображения) идеально отвечают стан- дартным условиям измерений. Только в этом случае критерии упрощения прямых преобразований стан- дартных цветовых координат CIE окажутся достаточ- но приемлемыми. С целью дальнейшего более полного описания свойств колориметра следует упомянуть, что цветовые величины, полученные в результате измерений, досто- верны только в определенных исходных условиях (ис- точник света и угол наблюдения обычно D50 и 2 0 ). Учи- тывается только интегральная мощность света по спек- тру. В спектрофотометре, напротив, интенсивность све- та измеряется в малых интервалах и, следовательно, может быть преобразована применительно к другим основным условиям, установленным CIE. По данным спектрофотометрических измерений можно рассчитать координаты CIE для различных источников света и уг- лов наблюдения. На практике использование спектрофотометра имеет ряд дополнительных преимуществ, так как на основе данных спектральных измерений часто можно определить некоторые цветовые эффекты, искажаю- щие результаты измерений (например, метамерия – два цвета при одних условиях освещения могут ка- заться одинаковыми, при других условиях освещения различными; флуоресценция – в зависимости от ос- вещения цвет может обнаруживать особый эффект сияния), или же можно оценить недостатки измери- тельной оптики. Отклонения могут быть устранены соответствующими компенсирующими пересчетами перед переводом цветовых значений в стандартные CIE. Кроме того, с помощью спектрофотометра воз- можно вычислить оптические плотности; при этом пропускание оптических фильтров денситометра (си- ний, зеленый, желтый светофильтры, фильтр видно- сти) моделируется цифровым методом. При простом сравнении оказывается, что колори- метр лучше подходит для определения цветовых раз- личий, чем для полного измерения цвета. На практи- ке спектрофотометры всегда рекомендуются для вы- полнения точных и более гибких измерений цвета. 1.4.2 Синтез цветного изображения Воспроизведение цвета В общих словах, технология цветовоспроизведения в полиграфии представляет собой такое преобразова- ние сюжета или объекта в печати, при котором они остаются по возможности близкими к оригиналу. Ча- сто в качестве промежуточного носителя информа- ции используется фотография (на фотобумаге или на позитивной/негативной фотопленке). В общей техно- логической цепочке полиграфического воспроизве- дения свою роль играют фотографические процессы, а также всевозможные преобразования изображения, 1 Основы 80 D = 1.38 D = 1.38 ∆E ab = 39 100% 0% 300 400 500 600 700 nm A B Рис. 1.4-13 Спектральные кривые интенсивности в виде «отпечатка пальца» на примере двух цветов A и B (при одинаковой оптической плотности) [1.4-2] (Примечание: перед изображениями на рис. 1.4-12 и 1.4-13 не ставилась цель точной передачи цвета, они должны показать лишь принципы) процесс растрирования, материалы, передаточные характеристики и многие другие параметры. Что оз- начает выражение «идеальное воспроизведение цве- та» и по каким критериям можно оценить качество в технологии репродукционных процессов? Параметры качества в современной технологии зависят, прежде всего, от целей репродуцирования, т.е. от того, продукцию какого качества желает ви- деть заказчик. Например, при печати объявлений в газетах и журналах основное правило – чтобы напе- чатанное объявление точно соответствовало образ- цу, который предоставлен рекламным агентством. В этом случае можно говорить о точном воспроизведе- нии оригинала. В источнике [1.4-1] в сжатой форме описывается физически точное воспроизведение оригинала, при котором возможно идентичное воспроизведение даже его спектрального состава. В этом редко достижимом на практике случае гарантируется, что при всех услови- ях освещения оттиск выглядит одинаково с оригина- лом. Это условие является очень важным в отношении приемлемости цветопробы для печати. В противоположность физически точному вос- произведению в редакциях газет и журналов часто преследуют цель воспроизвести изображения так, чтобы сделать их привлекательными. В этом случае принято говорить о редакционном воспроизведении (по желанию или по замыслу). В связи с этим поня- тие качества репродукции по замыслу можно пони- мать различным образом. Предоставляемые фото- агентствами диапозитивы часто имеют значительно больший цветовой охват, чем это обеспечивает ис- пользуемый способ печати. Отсюда следует необхо- димость в компромиссе, который должен быть най- ден в преобразовании изобразительной информации на оттиске (рис. 1.4-16). Оператор сканера решает (при необходимости по- сле переговоров с заказчиком), где находятся участки с сюжетно важной изобразительной информацией (например, рисунок), воспроизведением чего можно пренебречь, а какую часть, если необходимо, даже выделить. Особенно велики компромиссы в газетном производстве, так как в нем, с одной стороны, доступ- ным является очень маленький цветовой охват, а с другой стороны, данные об изображении часто поста- вляются (например, агентствами) записанными в не- адекватной цветовой метрике (чаще всего в неопре- деленной системе RGB). В этом примере, когда по 81 1.4 Качество печати k ⋅ X Y Z x y λ λ S ( λ ) { { Y x y β (λ) ϕ (λ) k ⋅ k ⋅ L* a* b* L* C* h* , , z λ Восприятие цвета (качественное) цветовой тон, яркость, чистота цвета мозг глаз = функция x отражение излучения излучения [S( λ)] [β(λ)] Функция цветового раздражения Оригинал Освещение Стандартные кривые сложения Оптика Модель Измерительный прибор наблюдателя Трехкомпонентные цветовые значения координаты цветности яркость, Выражение цвета (количественное) Преобразование цветового пространства Рис. 1.4-14 Модель восприятия и колориметрического описания цветов [1.4-2] 1 Основы 82 корректным данным о цвете необходимо получить «красивое изображение», критерий оптимизации в значительной степени субъективен. При направленно оптимальном или точном вос- произведении оригинала необходимо добиться, что- бы представленные в каталогах или объявлениях ма- териалы точно соответствовали свойствам, заявлен- ным изготовителем. С целью удовлетворения требо- ваний, возникающих при воспроизведении дизай- нерских оригиналов, часто проводят визуальный подбор по цветным образцам специальных каталогов (например, Pantone, HKS). Если, например, дизайнер- ские цвета (специальные цвета) не могут быть вос- произведены в достаточной степени удовлетвори- тельно основными красками полиграфического син- теза, то добавляют дополнительные краски, которые еще называют внетриадными. Внетриадная краска, как правило, не учитывается при цветоделении и применяется исключительно для оформления отдельных элементов. В случае точного цветовоспроизведения оригина- ла сегодня широко применяются процессы автомати- ческой обработки (раздел 3.2.10). При получении ре- продукции, оптимизированной по желанию, чаще всего неизбежно ручное вмешательство квалифици- рованных специалистов по обработке изображений. Методы автоматического анализа и оптимизации изо- бражения развиваются лишь в течение нескольких последних лет и, как правило, еще не могут заменить ручную корректировку. Другие факторы, которые определяют качество цветной репродукции, зависят, прежде всего, от свойств печатных красок, запечатываемого материа- ла, применяемого способа печати, условий проведе- ния печатного процесса, вида оригинала и параметров цветоделения. Колориметрические характеристики используемых печатных красок и запечатываемого материала оказывают значительное влияние на вос- производимый цветовой охват. Так, например, боль- шое значение имеет то, какой пурпурный пигмент при- меняется в краске. Относительно дорогой родамин пурпурный расширяет цветовое пространство, прежде всего, в области синих и пурпурных цветов. Запечатываемый материал также является суще- ственным фактором, определяющим максимально воспроизводимый интервал плотностей, и поэтому также влияет на цветовой контраст. Обычный интер- вал плотностей для немелованных бумаг при нало- жении основных красок составляет около 1,5 ед., а для мелованных – около 2,0 ед. В дополнение к пояснениям по измерениям цвета (раздел 1.4.1), где было описано применение спект- ральных методов, основанных на колориметрии, на рис. 1.4-17 кратко дается денситометрия. В сущности, здесь происходит измерение толщины красочного слоя посредством оценки оптического поглощения Рентгеновское УФ ИК Радио Гамма- излучение Микроволны Радары ТВ Радиовещание UKW KW MW LW 1 пм 1 нм 1 мкм 1 мм 1 м 1 км Длина волны нм Видимый диапазон 400 500 600 700 Рис. 1.4-15 Видимый диапазон спектра электромаг- нитных волн [1.4-8] |