В Уикипедия можем да прочетем съвсем ясното и точно определение на това, какво е цветовият модел – математически модел за описание на представянето на цветовете във формата на поредици от числа (обикновено от три, по-рядко – четири стойности), наречени цветови компоненти или цветови координати. Всички възможни стойности на цветовете, задавани чрез модела, определят цветово пространство. Цветовият модел задава съответствието между възприеманите от човека цветове, съхранени в паметта му, и цветовете, формирани на изходното устройство – от екрана на смартфона до най-съвременните дисплеи, предназначени за професионалните фотографи и дизайнери.
Но по какъв начин се създават тези цветови модели и какво са SRGB и Adobe RGB? Нека се спрем малко по-подробно.
По принцип възприемането на цветовете е много субективно. Някои хора предпочитат по-наситени и контрастни цветове, а други харесват по-сдържани отенъци. Но въпреки твърде индивидуалното възприемане на цветовете, създадена е цялостна строга наука за използването на цветови модели, които до някаква степен удовлетворяват нуждите на потребителите.
Цветово пространство и цветови обхват
Човекът е трихромат – в ретината окото има рецептори, отговорни за цветното зрение. Може да се счита, че всеки вид рецептор (конус или колбичка) реагира на определена дължина на вълната от видимия спектър: S, M, L (от английски short, medium, long). Тук S рецепторите реагират на синия цвят, M – възприемат зеления цвят и L – червения.
Това всъщност означава, че чрез смесването на различни пропорции на тези основни цветове можем да получим всякакви отенъци. Това е и основната причина пикселите в съвременните дисплеи да са съставени от три базови цвята – зелен, син и червен.
Тоест, ако имаме три източника на светлина с еталонен за целия свят син, зелен и червен цвят, то смесвайки ги в различни пропорции ние можем да получим произволен цветови отенък. Важно е да отбележим, че този начин за формиране на цветовете се нарича адитивен цветови модел, понеже цветовите отенъци се образуват чрез добавяне.
Използва се и субртактивен цветови модел, при който различни цветове се образуват чрез изваждане. Той навярно е познат на всички още от детството при смесването на различните боички. Този модел масово се използва в полиграфията, където е известен под името CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK).
Тук ще се спрем основно на RGB моделите.
Цветовият модел CIE 1931
Ясно е, че три базови цвята са достатъчни за формирането на произволен отенък. Само че както вече казахме, всеки човек възприема цветовете по свой индивидуален начин и за всеки от нас еталонните зелен, червен и син цветове леко се различават. Възниква съвсем резонният въпрос, кои всъщност базови цветове да бъдат възприети като основни? С този въпрос се занимава Международната комисия по осветлението, известна като CIE (от френски – Commission internationale de l’éclairage).
През 1931 година тази комисия утвърждава цветовия модел CIE XYZ. Това е едно от многобройните цветови пространства. Базира се на мащабни серии от експерименти, проведени върху човешкото око, за да се определят какви точно трябва да бъдат трите основни цвята. И така, през 1931 година е приет първият стандарт (CIE 1931), при който за основните цветове са определени следните дължини на вълните:
Червен (R): 700 nm
Зелен (G): 546.1 nm
Син (B): 435,8 nm
Получава се следната хроматична диаграма на цветността, в която са изобразени всички физически реализируеми цветове от видимия спектър – тоест от 380 до 700 нанометра.
Това всъщност е математически съставената диаграма на всички възприемани от ретината цветове, със съответните корекции за човешкото око, която дава възможност само с помощта на две координати (X и Y) да бъде избран абсолютно всеки цветови отенък, който теоретично може да бъде възприет от човешкото око. На пръв поглед изглежда странно, но тази диаграма дава възможност за работа с цветовете с помощта на двойки числа, което е удобно в математиката.
Остава да добавим и третата координата Z, с която CIE е обозначила яркостта, и ще получим CIE RGB модела. Математическата диаграма на това XYZ цветово пространство е сложен триизмерен обект, в центъра на който се намира белият цвят:
Този начин за описване и задаване на всички цветове си има своите недостатъци, но е изключително удобен за описване на различните цветови пространства, които всъщност са негови подмножества. А програмистите масово използват именно този модел и го считат са възможно най-лесния и най-логичен начин за задаване на цветовете.
SRGB цветовото пространство
Да започнем със SRGB. Към днешен ден това е най-популярното цветово пространство, и стандарт за интернет графиката.
Този стандарт съвсем не е нов. Той е създаден още през 1996 година от HP и Microsoft. Базира се на стандарта BT.709 за HDTV телевизията. Ето защо цветовите пространства sRGB и BT.709 са идентични по своя цветови обхват.
Виждаме, че sRGB не е особено голямо цветово пространство и обхваща около 36% от видимите за човешкото око цветове. Тук зеленият цвят не е много наситен, а червеният цвят клони малко към кафяво. Но най-голям е проблемът с виолетовия цвят, който се намира доста близко до бялото. За сметка на това синият цвят е отличен и е подбрана умерена точка на бялото в триизмерната диаграма на sRGB пространството. Тази точка носи името D65 и има цветова температура 6500 К, което е типично за разсеяната дневна светлина.
Но защо това цветово пространство е толкова малко и някак тясно? Нима не са могли да изберат по-нормални точки за червения цвят и за бялото?
През 1996 година това не е било възможно. Нещо повече, този избор е съвсем логичен. При sRGB основните цветове са цветовете на масовите луминофори на кинескопите от това време. И всъщност това е причината старите CRT монитори отлично да възпроизвеждат цветовете на sRGB цветовото пространство без каквито и да било допълнителни калибрирания.
Само че за съвременните LCD монитори задачата за калибрирането на тези цветове изобщо не е тривиална. Ето защо към днешен ден коректното изобразяване на цветовете от sRGB цветовото пространство вече е рядкост и се среща само при много скъпите монитори. С някои изключения…
Какво е ΔE?
Често можем да чуем фразата „коректно изобразяване на цветовото пространство“. Какво точно означава това?
В идеалния случай, цветовете, които показва мониторът, трябва напълно да съвпадат с цветовете, описани в работното цветово пространство. И още, ако се измери спектърът на светене на базовите син, зелен и червен цветове плюс бялото, и те да бъдат поставени в хроматичната диаграма, то тези точки трябва напълно да съвпаднат с координатите отбелязани в това цветово пространство.
За съжаление, в реалността това е невъзможно да бъде направено с абсолютна точност. Винаги има някаква погрешност, която в цветовите пространства, както и в много други места, се отбелязва чрез ΔE .
Може да се каже, че ΔE е средното разстояние между еталонните координати на цветовото пространство и реалните цветове, които показва мониторът. За показания по-горе монитор производителят заявява, че неговата погрешност е ΔE<2. Много ли е това или малко?
Счита се, че погрешността от нивото на ΔE<3 е незабележима за средно взетия потребител. При професионалната техника е прието ΔE<2, като в този случай грешките са съвсем незначителни, но тренираното и опитно око на професионалиста ги забелязва. А ако имаме ΔE<1, то тази погрешност е абсолютно невидима за човешкото око.
Професионалният монитор, показан по-горе е заводски калибриран и в комплекта с документи, които идват с него, е включен CalMAN Verified сертификатът, който съдържа подробен отчет за резултатите от извършеното калибриране.
Конкретно за този екземпляр на професионалния монитор имаме заводско калибриране с ΔE само 0,6, което е съществено по-малко от написаното на неговата опаковка. Това означава, че това устройство е идеално за работа с графика и видео в цветовите пространства sRGB и REC.709. Тоест, в 99% от графичното съдържание на Глобалната мрежа.
Adobe RGB цветовото пространство
Ясно е, че дори и този висококачествен монитор с цялостното покритие на sRGB цветовото пространство не е достатъчно добър за някои дейности, каквато е например полиграфията.
Стандартът на четирицветния печат е SWOP CMYK цветовото пространство. То не е особено голямо, но съществено излиза извън зоната на sRGB в областта на зелените, сините и виолетовите отенъци. За да могат да бъдат коректно изобразени CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, BlacK) цветовете с помощта на RGB монитор е необходимо нещо друго и това е Adobe RGB цветовото пространство.
На практика това е същото sRGB с преместена доста нагоре точка на зеления цвят, за да може да бъде поместено SWOP CMYK пространството.
С това цветово пространство работят изключително скъпите професионални монитори. Те са идеални за полиграфия и професионална работа със снимки.
DCI-P3 цветовото пространство
Напълно логично, има замяна на sRGB плюс част от Adobe RGB, като е обединено най-същественото и това е DCI-P3 цветовото пространство.
DCI-P3 има по-голям цветови обхват – 130,2% от sRGB цветовото пространство или 45,5% от целия видим за човешкото око спектър. Това е конкретен пример как изглежда обхватът от над 100% за дадено цветово пространство.
Тук имаме по-правилни и по-реални цветове в областта на червеното и зеленото, а синият цвят е същият като при sRGB и Adobe RGB. Но има лек недостиг в областта на виолетовите и синьозелените отенъци.
Този стандарт е много по-интересен от SRGB. Първоначално е разработен за проекторите в цифровите киносалони, но след това е адаптиран и за мониторите. През 2015 година Apple започва да използва DCI-P3, което е едно много високо ниво по отношение качеството на цветовете. Да добавим, че всичката техника на Apple работи с DCI-P3, но има и много Android смартфони, които покриват това цветово пространство.
Само че Windows не може да работи коректно с DCI-P3. Дори и вашият качествен монитор изцяло да покрива DCI-P3 цветовото пространство, вие не можете да видите всички фини отенъци, понеже липсва съвместимост. Има известни нестандартни методи за заобикаляне на това ограничение на ОС Windows – така например, в браузъра Chrome на Google може да активирате DCI-P3:
За тази цел е необходимо да се влезе в експерименталните функции с флаговете на браузъра и да се активира профила Display P3 D65. Има и сайтове, които нагледно показват каква е разликата между sRGB и DCI-P3 – например webkit.org/blog-files/color-gamut/comparison.html и wide-gamut.com/test
Като цяло цветовите пространства и теорията на светлината са огромни, но и интересни теми. Тук не се спряхме на гама корекциите и супер широкото цветово пространство BT.2020. Това ще направим следващия път.