Jaká barva se získá smícháním tří základních barev?

Jak víme ze školního kurzu fyziky, bílá barva je směsí sedmi základních barev: červené, oranžové, žluté, zelené, azurové, modré a fialové. Černá barva je tedy absencí kterékoli z těchto barev.

Obr. C.01. Základní barvy duhy.

Každá z těchto barev má určitou frekvenci elektromagnetických kmitů a vlnovou délku. To ale není důležité. Hlavní je, že oko rozpoznává tyto vlnové délky pomocí čípkových receptorů, citlivých na tři barvy: červenou, zelenou a modrou. V tomto případě je maximální citlivost pozorována u zelené (550 nm). Na této selektivní citlivosti oka na barvu je založen tzv. fenomén míchání barev.

Vysvětleme si tento jev na následujícím příkladu. Vezměme si kruh a natřeme ho dvanácti barvami (viz obrázek 1). Jedná se o tzv. barevné kolo, jehož význam v designu je těžké přeceňovat. Pro nás je v tuto chvíli důležité, že jakýkoli barevný sektor lze získat smícháním barev (laků) ze dvou sousedních sektorů. Červená se tedy získá smícháním purpurové a žluté, žlutá – zelené a červené, modrá – světle modré a fialové atd.

Pro definování jakékoli barvy tedy stačí použít pouze tři základní barvy umístěné na třech protilehlých koncích barevného kruhu (viz obrázek B.03.). Volba barevného modelu je založena na volbě těchto tří základních barev.

Kromě těchto tří základních barev je důležitá jejich intenzita. I čistě zelená tedy může mít odstíny od tmavě zelené až po jasně zelenou (limetkovou). Při tvorbě palety je třeba zohlednit i jas barvy.

Obr. C.02 Triáda modelu RGB.

V CRT trubicích, LCD a plazmových panelech se pro tvorbu barev používá model RGB. Každý obrazový bod (nebo pixel) obsahuje tři body zářící červeně, zeleně a modře. Aniž bychom zacházeli do popisu konstrukce monitoru a panelu, poznamenáváme, že mohou samostatně regulovat jas a poměr barev v každém pixelu obrazu. V závislosti na konstrukci a provozním režimu monitoru může přenášet různé barevné hloubky. Barevná hloubka je určena počtem gradací (kroků) jasu barvy každého pixelu. U tzv. plnobarevných palet se rozlišuje 16bitová (High Color), 24bitová (True Color), 32bitová a 48bitová barevná hloubka. Porovnání těchto barevných hloubek je uvedeno v tabulce I. Níže je uvažována pouze paleta True Color.

S barevnou hloubkou 24 bitů je každé barvě přiděleno 8 bitů (hodnoty v rozsahu 0-255). Hodnota 0 odpovídá absenci záře dané barvy pixelu a hodnota 255 odpovídá jeho maximálnímu jasu. „Černý“ pixel tedy odpovídá hodnotě (0, 0, 0) modelu RGB a bílý pixel odpovídá hodnotě (255, 255, 255). Souvislost primárních barev modelu RGB je uvedena v tabulce II.

Všimněte si, že model RGB je jediný model, který nepoužívá koncept barevného „jasu“. Každá barva je jednoznačně určena „jasem“ každého ze tří pixelů. To je třeba vzít v úvahu při převodu barvy z modelu RGB nebo do modelu RGB.

Obr. C.03 Tetraedrický model CMYK.

Zvláštností typografického tisku je, že se tiskne na bílý papír. Jakákoli barva se v bílé jakoby „rozpouští“. To se bere v úvahu při vytváření obrazu. Například pro získání světle žluté barvy stačí vyplnit 50 % plochy obrazu čistě žlutou a 50 % nechat prázdných. Proto se v „čistém“ modelu CMYK barva měří v procentech.

Čtyři základní barvy v paletě CMYK jsou azurová, purpurová a žlutá. Tyto barvy se nacházejí na opačných koncích barevného kruhu a po smíchání vytvářejí černou (klíčovou barvu).

Ve své „čisté“ podobě je jakákoli barva v modelu CMYK definována čtyřmi číslicemi od 0 do 100, které určují množství každé barvy (v procentech) na ploše listu. Pro uživatele počítačů byl vyvinut tzv. model „CMYK255“. Jeho zvláštností je, že množství barvy se měří v krocích nikoli od 0 do 100, ale od 0 do 255, což usnadňuje přepočet barev v modelu RGB.

Klíč („key“), černá barva, hraje v modelu CMYK důležitou roli. S její pomocí lze získat „tmavé“ odstíny jakékoli barvy. Takže přidáním „černé“ barvy ke žluté lze získat hnědou, béžovou a další barvy s určitým poměrem. Změnou poměru „bílé“ a „černé“ barvy v barvě lze tedy získat celou škálu odstínů světla, od světlé po tmavou.

Korespondence primárních barev s hodnotami modelu CMYK255 je uvedena v tabulce III.

Poznámka: Převod standardního barevného modelu RGB na model CMYK se nazývá „separace barev“. Tento postup se provádí při tisku digitální publikace a lze jej provést automaticky nebo poloautomaticky.

Obr. C.04 Tvorba barev v modelu HSL.

Nyní se podívejme na model, který není založen na míchání základních barev, ale na jiných „základních“ pojmech: odstínu, sytosti a světlosti. Pojďme si tyto pojmy vyjasnit.

„Odstín“ určuje míru, do jaké se daná barva liší od ostatních. Fialová a žlutá jsou různé barvy. Barvy s nižšími hodnotami odstínu se posouvají směrem k „červené“ straně. A vyšší hodnoty odstínu se posouvají směrem k modré a fialové.

„Sytost“ je mírou intenzity barvy. Čím vyšší je sytost, tím živější se barva jeví. Při nízké sytosti se barva jeví matně a v závislosti na hodnotě „světla“ tmavě nebo bledě. Jednoduše řečeno, „sytost“ barvy je kontrast aplikovaný pouze na danou barvu (neovlivňuje klíčovou barvu). Sytost se měří od 0 do 100 %.

„Jas“ („světlost“) barvy se obvykle nazývá stupeň podobnosti dané barvy bílé nebo černé. Tuto vlastnost má jakákoli barva. Žlutá je tedy blíže bílé a různé odstíny modré jsou blíže černé. Barvy k sobě dobře ladí, pokud jsou si buď blízké jasem, nebo se v něm výrazně liší.

Číselné hodnoty odstínu, sytosti a jasu jsou definovány následovně:

1. Odstín se měří ve stupních natočení barvy kolem barevného kruhu tvořeného duhou. Začátek se počítá od nejčervenější barvy (0 stupňů neboli 360 stupňů). Na tomto kruhu by například žlutá měla odstín 60 stupňů, zelená by měla odstín 120 stupňů a fialová by měla odstín 300 stupňů.
2. Sytost a světlost lze měřit v procentech (0 % až 100 %) nebo v krocích (0 až 255). Jakýkoli odstín s 0 % světlosti bude černý, s 0 % sytosti a 100 % světlosti bude bílý a barva se 100 % světlosti a sytosti bude odpovídat čistému odstínu. Ostatní barvy mají střední hodnoty světlosti a sytosti.
3. Snížením sytosti barev na přibližně 0 % a ponecháním jasu na místě získáme nejjednodušší způsob, jak převést obrázek na černobílý.

Obr. C.05. Výsledky screeningu.

Rastrování je založeno na změně jasu, což spočívá v obměně podílu černé v čistém tónu. Například červená barva obsahující 15 % černé se jeví dvakrát jasnější než stejná červená, ale s 30 % černé (viz obrázek C.05). Jas se měří od 0 (černá) a má proměnnou horní hranici v závislosti na odstínu.

Kombinací různých odstínů a změnou jejich jasu a sytosti můžete dosáhnout celé řady efektů s použitím jen několika barev.

Důležitými barevnými parametry jsou teplota barev a gama. Pojďme se na tyto parametry podívat podrobněji.

Jak je známo, bílá barva vzniká smícháním elektromagnetických vln různých frekvencí. Nejjednodušší způsob, jak získat „bílou“ barvu, je zahřát fyzické těleso (například vlákno v žárovce, plyn v zářivce) na vysokou teplotu. Z ústavního kurzu fyziky je však známo, že spektrální složení záření tělesa zahřátého na „bílé teplo“ se bude při různých teplotách lišit. Těleso zahřáté na 6400 stupňů Celsia bude mít tedy velkou červenou složku a těleso zahřáté na 9300 stupňů Celsia bude mít modrou složku. A oko je schopno tento rozdíl v „bílém“ světle rozlišit.

Stejně tak má jakákoli „bílá“ barva, ať už je to barva slunce nebo list papíru, svou vlastní teplotu chromatičnosti. Proto „superpozicí“ stejných barev na bílou o různých teplotách dosáhneme různých výsledků: při vysokých teplotách chromatičnosti posun do modré části spektra a při nízkých teplotách do červené.

To vysvětluje důležitost výběru teploty barev. Naštěstí monitory umožňují teplotu barev změnit. Můžete si vybrat standardní hodnoty teploty barev (6400 a 9300 stupňů Celsia) nebo si můžete nastavit vlastní teplotu. Teplota je regulována poměrem maximálního jasu červené, modré a zelené barvy pixelu. Při tisku a skenování taková korekce není k dispozici a uživatel musí „důvěřovat“ továrnímu nastavení. Ještě jednou je třeba poznamenat – teplota barev je nastavena hardwarem.

Na rozdíl od teploty barev lze barevný gamut upravit programově. Barevný gamut je změna hodnoty „kroků“ při přenosu barev pomocí základních barev. Výchozí hodnota gama je 1.0 (všechny kroky jsou proporcionální a rovnoměrně rozložené od 0 do 255). Když se hodnota gama zvýší, barvy se stanou „světlejšími“ a „šťavnatějšími“. Toho se dosáhne zpomalením růstu tmavé barvy (klíče) a zároveň snížením hodnoty jasu barev. Při snížení hodnoty gama se pozoruje opačný efekt. Upozorňujeme, že různé programy mohou používat vlastní hodnotu gama, a to je třeba vzít v úvahu při práci s barevnými obrázky.

Při vkládání, úpravách a výstupu barevných obrázků je často nutné provádět barevné korekce. Hlavní způsoby, jak „zavést“ chyby do barevného podání, jsou následující:

1. Teploty barev zdroje a přijímače obrazu jsou nesprávně zvoleny.
2. Během procesu přípravy obrázků byly vybrány různé barevné gamuty.
3. Při skenování byly nesprávně nastaveny kontrast a jas obrazu.
4. Originál (fotografie, film) má zpočátku barevnou nerovnováhu.
5. Během skenování se odstíny barev „posunuly“ (například se skener nezahřál).
6. Střelba probíhala za nepříznivých podmínek. To je nejobtížněji napravitelná chyba.
7. Focení bylo provedeno na film s nízkou/vysokou citlivostí světla. V tomto případě je pozorováno „ztmavnutí“ (/„zesvětlení“) barev. Takové zkreslení je také obtížné korigovat.
8. Při přípravě publikace nebo úpravě obrázku nebyly správně použity speciální efekty (například speciální filtry Photoshopu). Tyto vady nelze opravit.

Korekce barev prochází následujícími fázemi:

1. Nastaví se správné hodnoty jasu a kontrastu fotografie. Pro co nejpřesnější úpravu lze obrázek převést do kresby s 256 odstíny šedi, zobrazit na ní skutečné hodnoty jasu a kontrastu a poté stejná nastavení použít na barevný obrázek. Obnovení správného kontrastu a jasu fotografií může vyřešit většinu problémů s podáním barev.
2. Pak je potřeba správně nastavit vyvážení základních barev. Tuto operaci lze provést společně s třetí operací a vyžaduje velkou opatrnost. Před touto operací si vytvořte záložní kopii obrazu. V důsledku této operace můžete například oslabit červenou složku filmu AGFA nebo modrou složku filmu Konica (tyto vady jsou výše zmíněným filmům vlastní).
3. Chcete-li opravit celkové vyvážení barev, upravte odstíny v modelu HSL. Snížením hodnoty odstínu přidáte do obrazu červené odstíny a jejím zvýšením modré odstíny. Tím lze opravit i ty nejhrubší odstíny v podání barev.
4. Dále přichází nejdůležitější moment – změna jasu, sytosti a barevného rozsahu. Neexistují zde žádné hotové recepty – vše závisí na vašem uměleckém vkusu. Poznamenejme jen, že zvýšení hodnot gama, jasu a sytosti obraz zesvětlí a naopak snížení jejich hodnoty obraz ztmaví. Obraz na filmu s nízkou citlivostí lze tedy korigovat zvýšením hodnoty jasu a barevného rozsahu.

Při korekci obrázků autor nedoporučuje používat „výchozí“ korekci, která často obraz kazí. Slouží hlavně jako nápověda, která naznačuje „cestu“ barevné korekce.

Někdy, když jsou parametry fotografie nastaveny nesprávně, se změna teploty barev neprojeví na celé fotografii, ale pouze ve stínech, světlých mezerách nebo v jednotlivých částech obrazu. Takové zkreslení lze opravit pomocí Photoshopu a řady dalších grafických editorů, stejně jako pomocí speciálních doplňků (Plug-inů). Photoshop tak umožňuje barevné korekce: na celém poli, pouze ve stínech, pouze ve světlech, pouze ve vybraných oblastech. Využijte této příležitosti při přípravě fotografií k tisku!

Kromě tří hlavních barevných modelů (RGB, CMYK, HSL) existují i další modely. Pojďme se na ně krátce podívat.

CMY (azurová, purpurová, žlutá). Tento model je podobný modelu CMYK, ale chybí mu černá, klíčová barva. Faktem je, že černá není ve skutečnosti potřeba – vzniká smícháním žluté, fialové a modré. Klíčová barva se používá k úspoře inkoustu (místo tří průchodů třemi barvami se tiskne černou barvou). V důsledku toho jsou hodnoty barev v modelu CMY vyšší než v CMYK (o hodnotu černé). Model CMY je lépe kompatibilní s modelem RGB než CMYK.

Obr. C.06 Primární barvy modelu CcMmYK.

Obr. C.07 CCD matice.
a) Běžný (RGGB), b) SONY (RGTB)

• V digitálních fotoaparátech neexistuje žádná alternativa k použití „čtvercového“ pixelu: „trojúhelníkový“ pixel by vyžadoval složitější optiku fotoaparátu.
• Vyšší citlivost oka, a zejména fotografického filmu, na zelenou než na červenou vyžaduje další senzor pro zelenou. Proto je zavedení další zelené, nebo ještě lépe akvamarínové (citlivé na zelenou a modrou) do pixelu zcela oprávněné.

Data z modelů RGGB a RGTB jsou procesorem digitálního fotoaparátu převedena do standardního modelu RGB a v této podobě zapsána do paměti.

Poznámky k formátu souborů RAW v digitální fotografii. V digitální fotografii se data získaná přímo z CCD matice a zpracovaná pouze analogově-digitálním převodníkem (ADC) zapisují přímo na paměťovou kartu. Tím se přeskakuje operace převodu do barevného modelu RGB a zápisu souborů ve formátu JPEG. Protože ADC digitálních fotoaparátů má bitovou hloubku 16 bitů (oproti 8 bitům modelu RGB) a umožňuje uložit 65536 odstínů na kanál nekomprimovaného obrazu (oproti 256 odstínům na kanál komprimovaného obrazu JPEG), soubory RAW jsou díky tomu schopny ukládat informace o 2.81474976711*10^14 barvách! Soubory ve formátu RAW proto lze podrobit větší hloubce zpracování v grafických editorech, aniž byste se museli obávat ztráty kvality obrazu v důsledku artefaktů a částečné ztráty informací při úpravě obrazu.

Většina moderních grafických editorů dokáže zpracovávat soubory RAW (i když některé z nich vyžadují speciální doplňky). Formáty RAW se liší pro různé fotoaparáty a různé výrobce.

Aplikace:

HSL model pro 12 základních barev barevného kruhu (soubor obrázku HUE-12.JPG, 73412 bajtů)

30.03.2008, Verze 0.1.00 Beta

08.04.2006/0.01/1, verze XNUMXa sestavení XNUMX