какие цветовые модели существуют
Какие цветовые модели существуют
Цвет – один из факторов нашего восприятия светового излучения. Считалось, что белый свет – самый простой. Опыты Ньютона это опровергли. Ньютон пропустил белый свет через призму, в результате чего тот разложился на 7 составляющих (7 цветов радуги). При обратном процессе (т.е. пропускании набора различных цветов через другую призму) снова получался белый цвет.
Белый цвет можно представить смесью всех цветов радуги. Иными словами, спектр белого является непрерывным и равномерным – в нем присутствуют излучения всех длин волн видимого диапазона. Можно предположить, что, если измерить интенсивность света, испускаемого или отраженного от объекта, во всех видимых длинах волн, то мы полностью определим цвет этого объекта.
Однако в реальности такое измерение не предсказывает визуальное представление объекта. Таким образом, можно определить только те оптические свойства, которые влияют на наблюдаемый цвет:
В модели RGB цвет можно представить в виде вектора в трехмерной системе координат с началом отсчета в точке (0,0,0). Внутри полученного куба и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство.
Цветовая модель CMY(K)
Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).
Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S, а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V. Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали.
О цветовых пространствах
Я по образованию программист, но по работе мне пришлось столкнуться с обработкой изображений. И тут для меня открылся удивительный и неизведанный мир цветовых пространств. Не думаю, что дизайнеры и фотографы узнают для себя что-то новое, но, возможно, кому-нибудь это знание окажется, как минимум полезно, а в лучшем случае интересно.
Основная задача цветовых моделей – сделать возможным задание цветов унифицированным образом. По сути цветовые модели задают определённые системы координат, которые позволяют однозначно определить цвет.
Наиболее популярными на сегодняшний день являются следующие цветовые модели: RGB (используется в основном в мониторах и камерах), CMY(K) (используется в полиграфии), HSI (широко используется в машинном зрении и дизайне). Существует множество других моделей. Например, CIE XYZ (стандартные модели), YCbCr и др. Далее дан краткий обзор этих цветовых моделей.
Цветовой куб RGB
Из закона Грассмана возникает идея аддитивной (т.е. основанной на смешении цветов от непосредственно излучающих объектов) модели цветовоспроизведения. Впервые подобная модель была предложена Джеймсом Максвеллом в 1861 году, но наибольшее распространение она получила значительно позже.
В модели RGB (от англ. red – красный, green – зелёный, blue – голубой) все цвета получаются путём смешения трёх базовых (красного, зелёного и синего) цветов в различных пропорциях. Доля каждого базового цвета в итоговом может восприниматься, как координата в соответствующем трёхмерном пространстве, поэтому данную модель часто называют цветовым кубом. На Рис. 1 представлена модель цветового куба.
Чаще всего модель строится так, чтобы куб был единичным. Точки, соответствующие базовым цветам, расположены в вершинах куба, лежащих на осях: красный – (1;0;0), зелёный – (0;1;0), синий – (0;0;1). При этом вторичные цвета (полученные смешением двух базовых) расположены в других вершинах куба: голубой — (0;1;1), пурпурный — (1;0;1) и жёлтый – (1;1;0). Чёрный и белые цвета расположены в начале координат (0;0;0) и наиболее удалённой от начала координат точке (1;1;1). Рис. показывает только вершины куба.
Цветные изображения в модели RGB строятся из трёх отдельных изображений-каналов. В Табл. показано разложение исходного изображения на цветовые каналы.
В модели RGB для каждой составляющей цвета отводится определённое количество бит, например, если для кодирования каждой составляющей отводить 1 байт, то с помощью этой модели можно закодировать 2^(3*8)≈16 млн. цветов. На практике такое кодирование избыточно, т.к. большинство людей не способно различить такое количество цветов. Часто ограничиваются т.н. режимом «High Color» в котором на кодирование каждой компоненты отводится 5 бит. В некоторых приложениях используют 16-битный режим в котором на кодирование R и B составляющих отводится по 5 бит, а на кодирование G составляющей 6 бит. Этот режим, во-первых, учитывает более высокую чувствительность человека к зелёному цвету, а во-вторых, позволяет более эффективно использовать особенности архитектуры ЭВМ. Количество бит, отводимых на кодирование одного пиксела называется глубиной цвета. В Табл. приведены примеры кодирования одного и того же изображения с разной глубиной цвета.
Субтрактивные модели CMY и CMYK
Субтрактивная модель CMY (от англ. cyan — голубой, magenta — пурпурный, yellow — жёлтый) используется для получения твёрдых копий (печати) изображений, и в некотором роде является антиподом цветового RGB-куба. Если в RGB модели базовые цвета – это цвета источников света, то модель CMY – это модель поглощения цветов.
Например, бумага, покрытая жёлтым красителем не отражает синий свет, т.е. можно сказать, что жёлтый краситель вычитает из отражённого белого света синий. Аналогично голубой краситель вычитает из отражённого света красный, а пурпурный краситель вычитает зелёный. Именно поэтому данную модель принято называть субтрактивной. Алгоритм перевода из модели RGB в модель CMY очень прост:
При этом предполагается, что цвета RGB находятся в интервале [0;1]. Легко заметить, что для получения чёрного цвета в модели CMY необходимо смешать голубой, пурпурный и жёлтый в равных пропорциях. Этот метод имеет два серьёзных недостатка: во-первых, полученный в результате смешения чёрный цвет будет выглядеть светлее «настоящего» чёрного, во-вторых, это приводит к существенным затратам красителя. Поэтому на практике модель СMY расширяют до модели CMYK, добавляя к трём цветам чёрный (англ. black).
Цветовое пространство тон, насыщенность, интенсивность (HSI)
Рассмотренные ранее цветовые модели RGB и CMY(K) весьма просты в плане аппаратной реализации, но у них есть один существенный недостаток. Человеку очень тяжело оперировать цветами, заданными в этих моделях, т.к. человек, описывая цвета, пользуется не содержанием в описываемом цвете базовых составляющих, а несколько иными категориями.
Чаще всего люди оперируют следующими понятиями: цветовой тон, насыщенность и светлота. При этом, говоря о цветовом тоне, обычно имеют в виду именно цвет. Насыщенность показывает насколько описываемый цвет разбавлен белым (розовый, например, это смесь красного и белого). Понятие светлоты наиболее сложно для описания, и с некоторыми допущениями под светлотой можно понимать интенсивность света.
Если рассмотреть проекцию RGB-куба в направлении диагонали белый-чёрный, то получится шестиугольник:
Все серые цвета (лежащие на диагонали куба) при этом проецируются в центральную точку. Чтобы с помощью этой модели можно было закодировать все цвета, доступные в RGB-модели, необходимо добавить вертикальную ось светлоты (или интенсивности) (I). В итоге получается шестигранный конус:
При этом тон (H) задаётся углом относительно оси красного цвета, насыщенность (S) характеризует чистоту цвета (1 означает совершенно чистый цвет, а 0 соответствует оттенку серого). Важно понимать, что тон и насыщенность не определены при нулевой интенсивности.
Алгоритм перевода из RGB в HSI можно выполнить, воспользовавшись следующими формулами:
Цветовая модель HSI очень популярна среди дизайнеров и художников, т.к. в этой системе обеспечивается непосредственный контроль тона, насыщенности и яркости. Эти же свойства делают эту модель очень популярной в системах машинного зрения. В Табл. показано изменение изображения при увеличении и уменьшении интенсивности, тона (выполняется поворот на ±50°) и насыщенности.
Модель CIE XYZ
С целью унификации была разработана международная стандартная цветовая модель. В результате серии экспериментов международная комиссия по освещению (CIE) определила кривые сложения основных (красного, зелёного и синего) цветов. В этой системе каждому видимому цвету соответствует определённое соотношение основных цветов. При этом, для того, чтобы разработанная модель могла отражать все видимые человеком цвета пришлось ввести отрицательное количество базовых цветов. Чтобы уйти от отрицательных значений CIE, ввела т.н. нереальные или мнимые основные цвета: X (мнимый красный), Y (мнимый зелёный), Z (мнимый синий).
При описании цвета значения X,Y,Z называют стандартными основными возбуждениями, а полученные на их основе координаты – стандартными цветовыми координатами. Стандартные кривые сложения X(λ),Y(λ),Z(λ) (см. Рис.) описывают чувствительность среднестатистического наблюдателя к стандартным возбуждениям:
Помимо стандартных цветовых координат часто используют понятие относительных цветовых координат, которые можно вычислить по следующим формулам:
Легко заметить, что x+y+z=1, а это значит, что для однозначного задания относительных координат достаточно любой пары значений, а соответствующее цветовое пространство может быть представлено в виде двумерного графика:
Множество цветов, задаваемое таким способом, называют треугольником CIE.
Легко заметить, что треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точку с координатами (1/3;1/3) (т.н. точку белого). В результате получают цветовое тело CIE (см. Рис.):
Это тело содержит все цвета, видимые среднестатистическим наблюдателем. Основным недостатком этой системы является то, что используя её, мы можем констатировать только совпадение или различие двух цветов, но расстояние между двумя точками этого цветового пространства не соответствует зрительному восприятию различия цветов.
Модель CIELAB
Основной целью при разработке CIELAB было устранение нелинейности системы CIE XYZ с точки зрения человеческого восприятия. Под аббревиатурой LAB обычно понимается цветовое пространство CIE L*a*b*, которое на данный момент является международным стандартом.
В системе CIE L*a*b координата L означает светлоту (в диапазоне от 0 до 100), а координаты a,b – означают позицию между зелёным-пурпурным, и синим-жёлтым цветами. Формулы для перевода координат из CIE XYZ в CIE L*a*b* приведены ниже:
где (Xn,Yn,Zn) – координаты точки белого в пространстве CIE XYZ, а
На Рис. представлены срезы цветового тела CIE L*a*b* для двух значений светлоты:
По сравнению с системой CIE XYZ Евклидово расстояние (√((L1-L2 )^2+(a1^*-a2^* )^2+(b1^*-b2^* )^2 )) в системе CIE L*a*b* значительно лучше соответствует цветовому различию, воспринимаемому человеком, тем не менее, стандартной формулой цветового различия является чрезвычайно сложная CIEDE2000.
Телевизионные цветоразностные цветовые системы
В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно).
Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения. Т.к. компонента Y по сути содержит исходное изображение в градациях серого, сигнал в системе YIQ мог быть принят и корректно отображён как на старых чёрно-белых телевизорах, так и на новых цветных.
Вторым, возможно более важным плюсом, этих пространств является разделение информации о цвете и яркости изображения. Дело в том, что человеческий глаз весьма чувствителен к изменению яркости, и значительно менее чувствителен к изменению цветности. Это позволяет передавать и хранить информацию о цветности с пониженной глубиной. Именно на этой особенности человеческого глаза построены самые популярные на сегодняшний день алгоритмы сжатия изображений (в т.ч. jpeg). Для перевода из пространства RGB в YIQ можно воспользоваться следующими формулами:
Какие цветовые модели существуют в компьютерной графике и для чего они нужны?
Доброго вам дня, дорогие читатели моего блога. Очень рад вас видеть на страницах моего блога. Сегодня я хотел бы пройтись немного по теории, а именно рассказать про цветовые модели в компьютерной графике. Не бойтесь, ничего страшного здесь нет, но знать это нужно, так как в скором времени нам это пригодится. Я не буду вам рассказывать научное определение цветовой модели, так как это слишком заумно.
Выбор цветовой модели зависит в основном от того для чего нам нужно то или иное изображение, для каких целей. Ладно, не буду вас мучать. Давайте рассмотрим несколько цветовых моделей, которые встретятся вам в различных графических редакторах.
Битовый режим
В этом режиме нам доступно всего 2 цвета, а именно черный и белый. Ну и что мы здесь забыли? Правильно! Ничего. Поэтому сразу говорю — этим режимом мы пользоваться не будем.
Градации серого (Grayscale)
Как видно из названия, в этом режимы используются лишь оттенки серого. Всего таких оттенков серого 256. Т.е. идет постоянное увеличение яркости, начиная с черного цвета, и пока он не станет полностью белым. Конечно, если вы хотите работать с черно-белым изображением, то пожалуйста, ведь и занимать места это изображение будет гораздо меньше. Но, скажу вам по секрету, этот режим тоже мы использовать не будем. Вы рады?
RGB (Красный Зеленый Синий)
Ну вот мы и перешли к основной цветовой модели. Именно ей мы и будем в основном пользоваться в фотошопе. Эта модель используется для отображения цветов именно на экране. Все цвета и оттенки получаются при смешивании трех основных цветов, т.е. красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Вы спросите: «А где же желтый цвет? Ведь его невозможно получить, смешивая эти цвета». Как раз таки получается, но не на бумаге, а на экране монитора. Желтый цвет мы можем получить смешивая красный и зеленый цвета. Вот такая вот хитрость.
Цветов в этой модели целая уйма! В 8-битном представлении их аж 16 миллионов! Вы представьте сколько их будет в 16 и 32-х битах? Поэтому сразу заклинаю вас — выбирайте только 8-битное представление RGB, так как в остальных смысла нет, по крайней мере в обычной жизни. Будем считать, что договорились.
CMYK (Cyan Magenta Yellow Black)
Данная цветовая модель произошла от букв четырех цветов Cyan Magenta Yellow Key color — Голубой, Пурпурный, Желтый, Ключевой-черный. Хотя в некоторых источниках я читал, что буква K образована не от Key color, а от черного цвета black, только ей решили не присваивать букву B, так как она уже использовалась в цветовой модели RGB как синий, поэтому и дали ей последнюю букву от слова blacK. Но сути это не меняет.
Эта модель используется как правило в полиграфии и подготовке к печати, то есть для отображения на бумаге. Опять же сразу скажу, что в наших уроках мы ей практически пользоваться не будем. Но мы ее рассмотрим. Просто хочу рассказать, почему в этой модели используется 4 цвета вместе с черным? Потому что если в модели RGB смешать все цвета, то получится черный цвет, а если все цвета смешать в модели CMY, то черного цвета не получится, максимум темнокоричневый. Кроме того, полное смешивание всех цветов может привести к деформации бумаги. Поэтому и добавили ключевой черный цвет K.
Ну и раз уж мы говорим о цветовых моделях, то я не могу не рассказать о такой мvдели как LAB. Состоит эта модель из трех параметров:
Как видите первые буквы параметров и составляют данную аббревиатуру. То есть данная модель предполагает смешивание двух цветов с определенной степенью освещенности. Чем примечательна эта модель, что она содержит в себе как цвета RGB, так и CMYK, да еще и градации серого, о которых мы говорили выше.
И если модель RGB отображает цвета так, как мы видим его на экране, а CMYK как на бумаге, то модель LAB соответствует человеческому зрению, т.е. как это видит обычный человек.
HSB или HSV
И напоследок зацепим еще одну модель, которая может вам повстречаться. Данная модель состоит из трёх параметров: Hue (Цветовой тон), Saturation (Насыщенность) и Brightness (Яркость)/Value (значение) цвета. В основе данной модели лежит ранее рассмотрнная RGB, но в отличие от RGB (16 млн цветов), HSB может содержать всего лишь порядка 2,5 миллионов цветов.
Часто такая модель изображается в виде цветового круга и дополнительного вертикального столбика яркости. Может вы где-то встречали? Но кроме этого в разных программах может встречаться разное представление.
В общем на этом свой обзорчик цветовых моделей я завершаю. Сразу вам скажу, что когда мы будем проходить фотошоп, то пользоваться в основном будем моделью RGB. И кстати я вам не зря дал эту информацию, так как скоро мы действительно перейдем к изучению графического редактора Adobe Photoshop. Так что не расслабляйтесь.
А на этом наше теоретическое занятие закончено. Надеюсь, что вам всё более менее было понятно. В случае чего, вы всегда можете задать вопрос в комментариях или в форме обратной связи. И не забудьте подписаться на обновления статей моего блога и тогда вы всегда будете в курсе всего интересного самые первые! Удачи вам, готовьтесь новым урокам. Пока-пока!
Различия цветовых моделей RGB, CMYK, HSB
Очень часто у людей, напрямую не связанных с полиграфией, возникают вопросы: «Что такое CMYK?», и «Почему нельзя использовать ничего, кроме CMYK?». В этой статье постараемся разобраться, что такое цветовые пространства CMYK, RGB и HSB и почему один и тот же фирменный цвет в макете на экране компьютера и на бумаге выглядит по-разному.
Системы цветопередачи RGB, CMYK и HSB
Загадочные RGB и CMYK относятся к базовым знаниям графического дизайна. Мы поговорим о различиях цветопередачи для того, чтобы стало понятно, почему один и тот же цвет в макете на экране компьютера и на бумаге будет выглядеть по-разному. Возможно, вы уже сталкивались с чем-то подобным при заказе полиграфии.
Цветовая модель — это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. Под цветовой моделью обычно подразумевают термин, который обозначает абстрактную модель описания представления цветов в виде трех- или четырехзначных чисел, называемых цветовыми компонентами (иногда — цветовыми координатами). Цветовая модель используется для описания излучаемого и отраженного цветов. Вместе с методом интерпретации этих данных множество цветов цветовой модели и определяет цветовое пространство.
Что такое RGB
Начнём с цифр. 16,7 миллионов оттенков отображает современный монитор компьютера или хорошее печатающее устройство. Такая большая палитра получается смешением всего трёх цветов в разных пропорциях — красного, синего и зелёного. В графических редакторах каждый из них представлен 256 оттенками (256х256х256=16,7 миллионов).
RGB — цветовая модель, названная так по трём заглавным буквам названий цветов, лежащих в ее основе: Red, Green, Blue, или красный, зелёный, синий. Эти же цвета образуют и все промежуточные. Научное название — аддитивная модель (от англ.слова add — «добавлять»). Служит для вывода изображения на экраны мониторов и другие электронные устройства. Обладает большим цветовым охватом.
Цветовая модель RGB
Как выглядит цветовая модель RGB?
Что такое CMY(K)
Цветовая модель CMYK
Что такое HSB?
Перед тем, как подвести итог, подчеркнём: модели RGB и CMYK не так хорошо соответствуют понятию собственно цвета, как цветовая модель HSB. Это аббревиатура с английских слов: Hue, Saturation, Brightness — тон, насыщенность, яркость. HSB основана на модели RGB, но у неё другая система координат: каждый цвет в этой модели получается путем добавления к основному спектру черной или белой краски. При этом тон — это собственно цвет и есть, насыщенность — процент добавленной к цвету белой краски, а яркость — процент добавленной чёрной краски.
Цветовая модель HSB
В чем отличие RGB от CMYK?
Разница между CMYK и RGB заключается в том, что RGB-цвет по сути лишь излучаемый цвет (или свет), а CMYK-цвет — цвет отражаемый (краска). Первый образуется за счёт интенсивности свечения, а второй получается как результат наложения красок в полиграфии. Соответственно, любые изображения в электронном виде — рисунки на мониторе компьютера, фотографии на экране телефона — основываются на RGB-модели. Модель CMYK применяется для полноцветной печати. А чтобы цвета не потерялись, изображение перед печатью выводят из аддитивной модели в субстрактивную. Говоря на языке дизайнеров и специалистов подготовки макетов, модель CMYK — рабочий инструмент офсетной типографии, который выводит цвета на бумагу.
Отличие систем цветопередачи RGB и CMYK
CMYK и RGB: применение на практике
Насколько публикация полезна?
Средняя оценка 4.6 / 5. Количество оценок: 17
Цветовые пространства: большой разбор
Всё, что нужно знать о CMYK, RGB, HSL, HSB, LAB и чистых градиентах.
Для работы с цветом необходимо хорошо понимать, как он устроен. Есть системы представления цвета, с которыми дизайнер сталкивается каждый день. Но есть и другие, не столь популярные модели. Разберёмся, как они устроены, чем отличаются и как эти знания можно применить на практике.
Ведущий интерфейсный дизайнер в K&K TEAM, увлечён дизайном, технологиями и людьми. В свободное время ведёт Telegram-канал «Karoza Ҩ»
Воспроизводимые представления цвета
Цветовые модели RGB и CMYK соответствуют физическому представлению цвета на носителе. RGB отвечает за то, с какой интенсивностью светятся диоды красного, зелёного и синего цветов внутри пикселя монитора. CMYK задает пропорции смешиваемой краски на листе бумаги.
Цветовое пространство CMYK — субтрактивное: если сложить все цветовые компоненты, то итоговый цвет будет чёрным. По этому же принципу работают обычные краски, а потому пространство CMYK используется в полиграфии. Через процентные соотношения в нём записаны пропорции смешения четырёх красок: бирюзовой ( Cian), пурпурной ( Magenta), жёлтой ( Yellow) и чёрной ( Key color, blac K). Интенсивность каждого цвета задаётся в процентах от 0 до 100.
Дизайнеры, работающие с печатью, знают, что не все видимые на экране цвета возможно воспроизвести в CMYK. Связано это с тем, что модель RGB ― с ней работает монитор ― построена на излучении света, а CMYK ― на поглощении.
Для более точного отображения цветов при печати требуется допечатная подготовка. Во время неё экранные цвета пространства RGB переводятся в CMYK, чтобы получаемые оттенки на экране и бумаге были максимально приближены друг к другу.
Pantone — американская компания, основанная в 50-е годы в Нью-Йорке и занимающаяся производством пигментов и продажей чернил. Компания разработала систему стандартизации цветов Pantone Matching System (PMS), в которой каждому цвету присваивается специальный код.
Поскольку не все цвета можно воспроизвести в CMYK наложением четырёх стандартных красок во время печати, в полиграфии существует дополнительная палитра Pantone. Например, серый и жёлтый, которые Pantone выбрала в качестве цветов 2021 года, получить наложением палитры CMYK на листе невозможно.
Выбор цветов Pantone шире, потому что его на бумагу наносят одной краской, тон которой получен смешением пигментов ещё на фабрике. Также цвета Pantone используют при печати больших тиражей в один-три цвета.
PMS — Pantone Matching System — система подбора цвета, но не цветовое пространство, так как у цветов есть код, но нет значений цветовых координат.
CMYK используется в полиграфии для печати фотографий и цветных иллюстраций, небольших тиражей, а также в домашних и офисных принтерах.
RGB ― это цветовое пространство, здесь каждый цвет задаётся в виде трёх координат. Смешение цвета происходит по аддитивному принципу ― если сложить все три основных цвета, то результат будет не чёрным, а белым. Поэтому RGB используется в системах, построенных на излучении света, что делает её самой распространённой ― с ней работают все экраны.
Цветовой оттенок в RGB создаётся смешиванием красного ( Red), зелёного ( Green) и синего ( Blue) каналов с разной интенсивностью излучения. Яркость каждого из трёх основных цветов закодирована числом от 0 до 255, то есть занимает 256 бит или 32 байта.
Например, RGB (90, 0, 157) соответствует фиолетовому, а RGB (255, 223, 0) — жёлтому.
Для удобства записи придуманы HEX-коды обозначения цветов, в которых интенсивность каждого из трёх цветов задаётся через двузначное число в шестнадцатеричной системе, что даёт те же 256 комбинаций или 32 байта, ведь
16 × 16 = 256.
В шестнадцатеричной системе цифры обозначаются от 0 до F, в результате
HEX-коды выглядят вот так: #5A009D — фиолетовый, #FFDF00 — жёлтый. Преимущество такой записи ― стандартизация и удобство копирования короткого цветового значения.
Иногда HEX-код в CSS или графических редакторах содержит только три знака, в таком случае каждый второй символ в записи с овпадает с первым. То есть #F45 интерпретируется как #FF4455, #000 — #00000.
Поскольку с цветовым пространством RGB работают все экраны, то применяется оно практически везде ― от разработки макетов для печати (цвета переводятся в CMYK в самом финале) до разработки сайтов и интерфейсов.
Свойства цвета
Перед тем как перейти к следующему разделу, нужно разобраться в некоторых определениях колористики — науки, изучающей свойства цвета.
Важные понятия
Цветовой тон (Hue) — положение цвета в видимом спектре. Человеческий глаз различает цвета от красного до фиолетового, цветовой тон ― это место цвета в спектре. Красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый — всё это цветовые тона.
Насыщенность (Saturation) — интенсивность цвета, красочность, степень отличия цвета от равного по светлоте серого. Чем ближе цвет к серому, тем он менее насыщенный.
Яркость (Brightness) — приближённость цвета к чёрному. Чем ниже яркость, тем цвет темнее. Нередко яркость путают с насыщенностью, но это разные характеристики.
Цилиндрические цветовые пространства
Модель RGB технически подходит для компьютеров и экранов, но в этом пространстве сложно работать, если нужно изменить что-то одно ― яркость, насыщенность или цветовой тон.
Допустим, мы используем синий цвет RGB (63, 42, 255), но для второго макета нам нужен более тёмный синий того же тона или же зелёный той же яркости и насыщенности. При изменении одной характеристики изменились сразу три параметра: синий теперь имеет значения RGB (18, 12, 77), а зелёный —
RGB (67, 255, 42).
Поэтому в программах для дизайнеров цветовой тон настраивается полоской, а яркость и насыщенность ― через цветовое поле.
Координаты цвета существуют в кубической системе RGB, но в графических редакторах управление цветом реализовано с использованием другой модели ― цилиндрической версии RGB, которая называется HSB или HSV.
В HSB цветовой тон ( Hue) задаётся в градусах на цветовом круге от 0° до 360°, а насыщенность ( Saturation) и яркость ( Brightness) в процентах от 0% до 100%.
Чтобы получить в HSB чёрный, надо уменьшить яркость до 0%, а тон и насыщенность не важны. Для получения белого нужно понизить насыщенность до 0% — то есть приблизить цвет к серому, а яркость повысить до 100%. Для получения чистых цветов яркость и насыщенность должны быть 100%.
Иногда цветовое пространство HSB называют HSV ( H ue — цветовой тон, S aturation — насыщенность, V alue — значение). Не стоит путаться — это альтернативное название, а не другое цветовое пространство.
В CSS помимо HEX-кодов RGB применяют цилиндрическое цветовое пространство HSL, где вместо яркости ( Вrightness) используется светлота ( Lightness). HSB и HSL очень похожи, но не идентичны.
Главное отличие HSL в том, что при любых значениях тона и насыщенности светлота в 0% даст чёрный, а светлота в 100% — белый. В HSB 100% последнего параметра ― яркости — даёт наиболее яркий цвет, а белый возможен, только если насыщенность равна нулю.
То есть светлота в HSL отвечает за примесь чёрного или белого, освещённость. При конвертации цвета из системы HSL в HSB изменение параметра L будет влиять на два параметра сразу — S и B, неизменным сохранится только цветовой тон — H.
Цилиндрические цветовые пространства полезны в ситуациях, когда нужно управлять только одним из параметров цвета. Например, для создания палитры, где изменение основного цвета приводит к изменению цветового тона, насыщенности или светлоте дополнительных. В этом случае дополнительные цвета необходимо задавать через отклонения от основного в цилиндрической цветовой системе.
В новой философии дизайна Material You компании Google цвета интерфейса подстраиваются под цвет обоев рабочего стола. Вполне возможно, что для такой автоматической подстройки применяют алгоритмы, использующие цилиндрическое цветовое пространство.
Дано: пользователи двух статусов.
Задача: автоматически создавать аватары пользователям с учётом их статуса. У одних пользователей должны быть светлые буквы на тёмном фоне, а у других — тёмные буквы на светлом.
Для изменения цветового тона необходимо изменить параметр Hue, а остальные параметры сохранить. Для светлого фона используем значения HSL: [0–360°], 100%, 78%, а для тёмного — HSL: [0–360°], 100%, 30%.
В результате цветовой тон аватарок генерируется автоматически с заданной светлотой, а буквы на них хорошо читаются.
LAB и LCh
Одна из проблем пространств RGB и CMYK состоит в том, что это просто
набор значений, которыми должно оперировать устройство вывода ― принтер или экран. Реальное отображение цвета, заданного в RGB и CMYK, зависит от множества факторов. При печати ― от качества краски и печатного оборудования, плотности бумаги, влажности воздуха. На экранах — от качества монитора и его калибровки. Не говоря уже о том, что освещение также влияет на фактическое восприятие цвета глазом.
Создатели CIELAB, также известно как LAB, преследовали цель спроектировать такое цветовое пространство, которое не будет привязано к конкретному устройству и покроет весь видимый спектр. Также было важно, чтобы изменение значений координат было нелинейным и приводило к изменению цвета по логике, близкой к осознанию цвета человеком.
Значения цвета в LAB задаются через светлоту ( Lightness) и две координаты, отвечающие за хроматическую составляющую: тон и насыщенность.
A — положение цвета в диапазоне от зелёного до красного, B — от синего до жёлтого.
Параметр L варьируется от 0 до 100, а параметры A и B в большинстве сервисов для работы с LAB имеют значения от −128 до 128, поскольку координаты A и B обозначают не просто интенсивность какого-то цвета, а спектр между двумя цветами.
Система достаточно сложная, но можно попытаться представить её как смешение четырёх цветов — зелёного, красного, синего и жёлтого. На самом насыщенном срезе цветового пространства со светлотой 100 по углам находятся: зелёный — LAB (100, −128, 128), красный — LAB (100, 128, 128), фиолетовый — LAB (100, 128, −128), бирюзовый — LAB (100, −128, −128), а в самом центре белый —
LAB (100, 0, 0). Как и в случае с RGB, настраивать цветовой тон удобнее в цилиндрической версии LAB — LCh.
Цилиндрическая версия LAB называется LCh, вместо прямоугольных в ней используются полярные координаты. Параметр C ( Chroma — хроматическая составляющая, насыщенность) отвечает за длину радиуса и удалённость от центра цветового круга, а h ( Hue) за угол поворота в градусах — то есть цветовой тон.
LAB используют как промежуточное цветовое пространство для конвертирования RGB в CMYK и наоборот, поскольку оно не привязано к конкретному носителю.
В цветокоррекции его применяют, чтобы быстро убрать желтизну или усилить естественные цвета фотографии. Некоторые цветокорректоры предпочитают LAB, если с его помощью внести изменения будет проще, нежели через корректирующие слои.
Также ранее LAB использовали для удаления шума на цифровых фотографиях. Для этого достаточно было размыть цветовые каналы A или B, а поскольку цифровой шум состоит из бледных разноцветных точек, такой подход делал их менее насыщенными.
Отдельное преимущество LAB — возможности для создания чистых градиентов между насыщенными цветами. Красивые градиенты важны не только в проектировании интерфейсов и дизайн-макетов, но и в информационном дизайне.
Задача: создать чистый градиент между насыщенными цветами.
Проблема: из-за технических нюансов RGB между некоторыми насыщенными цветами при построении градиента возникает странный сероватый оттенок.
Пояснение: в кубической визуализации RGB самые насыщенные цвета расположены на углах куба, а центр занят ненасыщенными сероватыми тонами. Если создавать градиент из цветов, которые находятся на противоположных углах или гранях куба, прямая пройдет через ненасыщенную середину. Так произойдёт, например, с градиентами от фиолетового к зелёному или от жёлтого к синему.
Решение: использовать LAB-градиент.
Открываем Lch and Lab colour and gradient picker, выбираем два цвета, между которыми надо сделать переход, и вводим желаемое количество ступеней.
Копируем цвета из колонки Lab и переносим в редактор, делая линейный градиент из выбранного количества шагов.
Если в качестве редактора вы используете Figma, то нужно установить плагин Chromatic Figma, который автоматически исправляет градиенты через LAB. Результат будет немного отличаться от инструмента Дэвида Джонстона.