Об управлении цветом "на пальцах"

Предисловие

В этой статье мы попытаемся просто и понятно рассказать о системе управления цветом при печати фотокниг.  Ради доступности информации мы будем вынуждены прибегать к упрощениям. Если вам хочется "академически точных" данных о системах управления цветом можно обратиться например сюда.  

Что такое "цвет"?

Для человека "цвет" это ощущение, которое порождается в мозгу при пападании на сетчатку глаза видимого излучения. Человек ощущает разом светлоту объекта и его цветовой тон. Для дальнейшего объяснения  мы будем использовать термин цветовой тон как одновременное количество света и его оттенок, иными словами интенсивность света и его длину волны . Еще одно важное замечание: все стандарты учитывают среднестатистического наблюдателя без цветовых аномалий. Такими наблюдателями один цветовой тон будет восприниматься одинаково.  

Цифры в графическом файле это не цветовой тон. И это очень важно. Например мы имеем в файле значение R=255, G=0, B=0. Это предельно возможный красный. Вот только какой "красный"?  Этот красный в исполнении монитора и принтера Epson показан на рисунке ниже.

reds

Цифры остались прежними, но наше восприятие изменилось. Для того чтобы при переходе с устройства на устройство оставалось постоянным восприятие цветового тона и нужно "управление цветом".

Что такое "управление цветом"?

Управление цветом это способ максимально возможного точного воспроизведения цветового тона созданного на одном устройстве (фотоаппарат, сканер) на другом (экран монитора, принтер, офсетная машина). Возможности этих устройств почти всегда различаются и абсолютно точное восроизведение цветового тона невозможно. Самый простой пример воспроизведение цветной фотографии на черно-белом принтере. Здесь максимально точным воспроизведеним будет такое, что яркости объектов будут в правильном соотношении (небо светлее деревьев, а снег светлее неба).

Системы управления цветом опираются на цветовые профили устройств и цветовое пространство CIE Lab. В этом пространстве может быть представлен любой цветовой тон, который в состоянии увидеть человек.

Что такое "цветовой профиль"?

Цветовой профиль устройства описывает доступный устройству тональный (цветовой) диапазон. Он содержит информацию о том какой цветовой тон увидит наблюдатель если в файле будет конкретное значение RGB или CMYK.  Проще всего представить информацию можно в форме таблицы где каждому числу ("цвету") из файла сопоставлен цветовой тон, воспринимаемый человеком. В случае с профилями построенными согласно стандартов ICC значение тона определяется значением в пространстве Lab.  Цветовой тон в этом пространстве представлен светлотой L и цветовыми координатами a и b

Два красных прямоугольника выше имели одно значение RGB, но на разных устройствах дали два разных оттенка Lab:  L: 54, a:81, b: 70  и  L:51, a:77, b:51.  

Как сохранить цветовой тон при переносе с одного устройства на другое? 

Чтобы сохранить тон, например при печати, нужно произвести преобразование с использованием профиля исходного устройства в пространство Lab. То есть получить исходные цветовые тона. А затем, используя профиль устройства печати, подобрать по оттенку новые значения RGB (или CMYK). 

Звучит в принципе не сложно, но есть проблема. Первое преобразование выполняется всегда, так как пространство Lab содержит в себе все возможные цветовые тона. Сложности возникают если требуемый тон не входит в число воспроизводимых на печатном устройстве. То есть практически всегда.  Ниже показаны цветовые охваты монитора (красный) и принтера Epson (белый) в прострастве Lab.

Видно, что огромный диапазон оттенков воспроизводимых монитором недоступен принтеру. Нет никакого способа заставить устройство выдать цвет лежащий за границами охвата его профиля. Чтобы воспрозвести всю картинку на принтере, нужно решить как поступить с цветовыми тонами за пределами охвата. На помощь приходят методы преобразования, известные как Intents.  

Методы преобразования между профилями

Perceptual

Наиболее популярным у фотографов является метод Perceptual (по восприятию). В его основе лежит сжатие насыщенности цветовых тонов. Сильно упрощенно это можно представить так:

Допустим, что входной и выходной профиля шарики в пространстве Lab, причем выходной профиль в 2 раза меньше в диаметре. Тогда коэффициент сжатия K=0.5. Возьмем все цветовые значения Lab ( a, b - значения)  исходного профиля и умножим на коэффициент K и вуаля! Получившиеся значения уже входят в выходной профиль и мы получим воспроизводимые принтером оттенки правильного тона, правда в 2 раза менее насыщенные. Посмотрим, во что превратился бы наш красный мониторный на принтере при таком преобразовании.  

Исходное значение цветового тона  L: 54, a:81, b: 70. Принтер вывел бы правильный оттенок, но меньшей насыщенности L: 56, a: 70 b: 58. В большинстве случаев метод Perceptual дает хороший результат. Но есть одно но: в нашем примере насыщенность упадет в 2 раза и у ненасыщенных оттенков тоже. Они посереют.  Даже если сама картинка не содержала внеохватных цветов, при расчете коэффициента сжатия она не учитывалась, только данные входного и выходного профилей. 

Relative Colorimetric

Метод Relative Colorimetric (Относительный цветометрический) ведет себя иначе. Все общие для обоих профилей цветовые тона будут воспроизведены без сжатия, а все что не войдет в выходной профиль будет сжато в последний возможный по насыщенности цветовой тон правильного оттенка. Это позволяет сохранять слабонасыщенные оттенки, о приведет к "слипанию" всех внеохватных оттенков.    

Saturation

Метод Saturation (Насыщенность) работает как противоположность метода Perceptual. Если выходной профиль шире входного, то произойдет растяжение (усиление) насыщенности. Посмотрите на охваты профилей выше. Не смотря на то что, что охват принтера в целом меньше, есть сине-зеленая область, где охват больше мониторного. При печати в режиме Saturation насыщенность оттенков этой области будет увеличена по сравнению с оригиналом. Этот метод пересчета рекомендован для бизнес графики и редко применяется при печати фотоизображений.