Компьютерная графика в дизайне

Процесс сохранения семантики цвета

Если у системы управления цветом есть достаточно информации, например, о сканере, она может откорректировать построенную им информационную модель изображения, записав в ее дескрипторы цвета не то, что «увидел» сканер, а то, что на самом деле присутствовало в оригинале отсканированного изображения. Если у системы управления цветом есть доступ к цветовому профилю, например, монитора, то она сможет компенсировать неизбежное искажение цветов этим монитором при выводе, снова откорректировав соответствующим образом дескрипторы цвета так, чтобы на экране графическое изображение выглядело так же, как оригинал, подвергавшийся сканированию. Наконец, если у системы управления цветом есть доступ к цветовому профилю принтера, то перед выводом дескрипторы цвета корректируются так, чтобы компенсировать искажение цветов при печати.

Для работы системы управления цветом необходимы информационные модели изображения и цветовые профили устройств. Информационные модели представляются в виде графических файлов, в состав которых могут встраиваться и цветовые профили. В случае встраивания цветового профиля информационная модель изображения содержит в себе достаточно информации для построения цветового пространства и его однозначной интерпретации. Несколько упрощая можно сказать, что при наличии в составе графического файла цветового профиля система управления цветом точно «знает», каким цветам соответствуют цветовые формулы, содержащиеся в дескрипторах цвета этого графического файла.

На рис. 1.3.16 схематически представлено преобразование цветовых пространств, выполняющееся модулем управления цветом.

Рис. 1.3.16. Схема работы системы управления цветом

Смысл этого процесса состоит в том, чтобы обеспечить соответствие цвета на выходе графического проекта цвету на его входе. Для этого модулю управления цветом нужно знать, откуда появляется информационная модель изображения и куда ее следует отправить. Эти сведения пользователь предоставляет системе, задавая цветовые профили устройств ввода и вывода.

Назначение цветового профиля устройства ввода (иногда встроенного в графический файл) позволяет передать системе управления цветом: "в этой информационной модели цвета представлены аппаратно интерпретируемыми формулами RGB и получены с такого-то сканера, имеющего такие-то особенности восприятия цвета". Получив такие сведения, система управления цветом может однозначно преобразовать дескрипторы цвета информационной модели в эталонное цветовое пространство.

Назначение цветового профиля устройства вывода передает системе управления цветом: "требуется, чтобы в выходном варианте этой информационной модели цвета были представлены аппаратно интерпретируемыми формулами CMYK и соответствовали такому-то принтеру, имеющему такие-то особенности восприятия цвета". Получив такие сведения, система управления цветом может однозначно преобразовать дескрипторы цвета информационной модели из эталонного цветового пространства в цветовое пространство устройства графического вывода.

Модули управления цветом могут встраиваться в графические программы (например, встроенный модуль управления цветом фирмы Adobe), представлять собой автономные программные продукты (например, KDSCMS фирмы Kodak) или являться частью операционной системы (Microsoft ICM в ОС линейки Windows или ColorSync фирмы Apple в ОС линейки Mac OS).

1.3.12. Методы преобразования цветовых пространств

Упомянутая в предыдущем разделе процедура преобразования дескрипторов цвета информационной модели изображения из аппаратно-зависимого цветового пространства устройства ввода (исходного цветового пространства) в эталонное цветовое пространство системы управления цветом стандартна – значения для новых формул цвета вычисляются по сложным, но хорошо известным алгоритмам. Преобразование цветовых пространств получается однозначным, поскольку цветовой охват перцептивной модели, использующейся для построения эталонного цветового пространства, шире цветового охвата любой аппаратно-зависимой модели (см. разд. 1.3.5). Но при преобразовании дескрипторов цвета информационной модели в аппаратно-зависимое цветовое пространство устройства вывода (целевое цветовое пространство) возникает сложность – многие цвета перцептивной модели невозможно воспроизвести при печати, поскольку они лежат за границей цветового охвата устройства. Если некоторый цвет нельзя напечатать, то его приходится заменять каким-либо другим. Данная процедура называется преобразованием цветовых пространств.

Для преобразования цветовых пространств стандарт ICC предусматривает возможность выбора одного из четырех методов:

• перцептивного;

• с сохранением цветовой насыщенности;

• абсолютного колориметрического;

• относительного колориметрического.

Перцептивный метод преобразования цветовых пространств

Преобразование по этому методу «втискивает» исходное цветовое пространство в целевое, масштабируя его с уменьшением цветовых расстояний. При этом сохраняется соотношение цветов, и общий вид изображения при визуальном восприятии меняется мало. Но это приводит к тому, что в общем случае меняются цвета и насыщенности всех графических объектов изображения, даже те, которые могли быть с достаточной точностью представлены в целевом цветовом пространстве.

Применение перцептивного метода рекомендуется для изображений, в составе которых имеется много цветов, отсутствующих в целевом цветовом пространстве.

Преобразование цветовых пространств с сохранением насыщенности цвета

При преобразовании по этому методу выходящие за пределы целевого цветового пространства цвета заменяются на цвета такой же насыщенности, но другой цветности и светлоты. Сохраняется только цветовой контраст, но не более. Применение метода с сохранением насыщенности цвета рекомендуется для схем, диаграмм и других объектов деловой графики.

Относительный колориметрический метод преобразования цветовых пространств

При использовании этого метода исходное и целевое цветовые пространства сначала совмещаются по белой точке. Затем все цвета исходного цветового пространства, лежащие в пределах целевого пространства, воспроизводятся точно, а выходящие за него заменяются на ближайший по цветовому расстоянию цвет с той же цветностью. Достоинство этого метода состоит в максимально возможном сохранении исходных цветов, что дает хорошие результаты при небольшом числе цветов, выходящих за пределы целевого пространства.

Однако при этом белый цвет изображения будет уже не белым цветом исходного цветового пространства, а, например, цветом бумаги, заправленной в печатающее устройство, что далеко не всегда одно и то же.

Абсолютный колориметрический метод преобразования цветовых пространств

Этот метод совпадает с предыдущим во всем, за исключением совмещения белых точек. Если в исходном цветовом пространстве белому соответствовал слегка голубоватый оттенок, а печать будет выполняться на слегка желтоватой бумаге, при абсолютном колориметрическом методе преобразования цветовых пространств в местах, белых на исходном изображении, принтер нанесет некоторое количество бирюзовой краски, имитируя таким образом на цвет оригинала.

Как правило, абсолютный колориметрический метод преобразования цветовых пространств применяют только для выполнения цветовых проб – контрольных отпечатков, полученных не на том устройстве, на котором будут печатать тираж.

Преобразование цветовых пространств и потеря визуальной информации

Не следует упускать из виду, что даже самые совершенные системы управления цветом при преобразовании исходного цветового пространства в целевое неизбежно утрачивают некоторую часть визуальной информации. Причина – погрешности округления и квантования, без которых в вычислительной математике не обойтись. Из-за этих погрешностей следует стремиться к минимизации числа преобразований цветовых пространств в работе над графическим проектом.

В этом аспекте конкурентоспособной альтернативой системе управления цветом оказывается применение стандартного цветового пространства RGB, в частности, Wide Gamut RGB.

1.3.13. Профили ICC и калибрование устройств графического ввода и вывода

Большинство современных программных средств компьютерной графики ориентировано на работу с цветовыми профилями, построенными в соответствии со спецификациями, разработанными международным консорциумом по цвету ICC – профилями ICC. На момент написания учебника действует международный стандарт ISO 15076, в котором регламентируется четвертая версия спецификаций цветового профиля (он опубликован на сайте ICC по адресу www.color.org (http://www.color.org/)).

Цветовым профилем графического устройства называется представленный в стандартном формате массив данных, необходимых системе управления цветом для преобразования цвета между аппаратно-зависимым цветовым пространством графического устройства и аппаратно-независимым эталонным цветовым пространством. Спецификации ICC условно разделяют цветные устройства на устройства ввода, мониторы и устройства вывода. В них описаны алгоритмические модели, согласно которым выполняется преобразование цветовых пространств для каждой группы устройств.

Цветовой профиль состоит из нескольких разделов. Он может существовать в виде автономного файла или встраиваться в графические файлы различных форматов. В первом разделе – заголовке – указывается категория графического устройства (ввода, вывода на экран, вывода на печать), модули управления цветом, которые могут работать с данным цветовым профилем, исходное и целевое цветовые пространства, источник освещения, служебная информация о профиле.

Последующие разделы профиля представляют собой таблицы, в которых содержатся данные, необходимые для настройки системы управления цветом и выполнения преобразования цветовых пространств. Номенклатура таких таблиц для разных устройств различна. В варианте цветового RGB-профиля для сканера приводятся цветовые координаты базовых цветов аппаратно-зависимой модели RGB в цветовом пространстве XYZ или Lab, цветовая температура или цветовые координаты белой точки, градационные таблицы для базовых цветов, связывающие их цветность с яркостью свечения люминофоров.

Цветовые профили устройств печати содержат больше данных. Это обусловлено необходимостью учета взаимного влияния базовых красок. Краска при печати наносится как на чистый носитель, так и поверх ранее нанесенных красок. Из-за этого в роли хроматических базовых цветов выступают не только бирюзовый, пурпурный и желтый, но и их попарные комбинации. Это, в свою очередь, усложняет процедуру преобразования цветовых пространств, и описывающие ее прямая и обратная матрицы преобразований становятся более громоздкими.

Примечание

Взаимное влияние базовых красок приводит к тому, что добавление малого количества базовой краски в область насыщенного оттенка цвета визуально гораздо менее заметно, чем добавление того же количества той же краски в область слабо насыщенного цвета. Это явление делает операцию преобразования цветовых пространств нелинейной.

Отметим, что одному устройству печати могут соответствовать много цветовых профилей для различных сочетаний бумаги, красок и используемого программного обеспечения.

Согласно стандарту ISO 15076 цветовые профили не связаны ни с какими-либо программными средствами, ни с аппаратными платформами. Как правило, разработчики графических устройств включают цветовые профили в комплект поставки, но они не всегда точно соответствуют фактическим особенностям каждого экземпляра. Рассогласование вызывается погрешностями изготовления, старением устройства, изменением условий эксплуатации и еще многими причинами. Поэтому при работе с системой управления цветом целесообразно достаточно регулярно проводить профилирование – процедуру составления актуального цветового профиля графического устройства.

Профилирование представляет собой важную часть более общей процедуры – калибрования – согласования цветовых пространств устройств, используемых в графическом проекте для повышения эффективности работы системы управления цветом.

Примечание

К сожалению, в литературе по компьютерной графике имеет место некоторая терминологическая путаница, в силу которой профилирование иногда обозначается терминами "калибровка" или "калибрование".

Профилирование устройств графического ввода

Профилирование сканеров выполняется с помощью программных и аппаратных средств по схеме, представленной на рис. 1.3.17.

Рис. 1.3.17. Построение цветового профиля сканера

В основе процедуры лежит сканирование эталонного изображения, для которого существует достоверный файл эталонных значений цвета. При этом строится файл измеренных значений цвета – информационная модель изображения, полученного в результате сканирования. Сравнение измеренных цветов с тем, что должно было получиться при их измерении, позволяет программе построения цветового профиля правильно составить все матрицы преобразования цветовых пространств.

Эталонное изображение чаще всего представляет собой специальную карту для калибровки сканера, изготовленную в соответствии со стандартом ANSI: IT8.7/1-1993 (прозрачный оригинал) или IT8.7/2-1993 (непрозрачный оригинал). На этой карте имеются образцы хроматических и шкала ахроматических цветов.

Процедура профилирования позволяет получить актуальный профиль, соответствующий текущим настройкам сканера и условиям сканирования. В процессе эксплуатации адекватность профиля может утрачиваться из-за деградации осветительного устройства сканера, старения светочувствительных элементов и даже изменения питающего напряжения. При профессиональной работе со сканерами (например, в фотолабораториях) профилирование выполняется, как минимум, раз в сутки.

Профилирование мониторов