Общие сведения о свете и цвете
Цветовоспроизведение в полиграфии основано на общих принципах синтеза цвета. Если на глаз действует смесь излучений, то реакции рецепторов на каждое из них складываются. Смешение окрашенных световых лучей дает луч нового цвета. Смесь красок имеет также иной цвет. Такой эффект получения нового цвета получил название синтез цвета.
Различают два основных вида синтеза цвета — аддитивный (смешение излучений, световых лучей) и субтрактивный синтез цвета (смешение вещественных сред, красок, растворов).
Аддитивный синтез цвета — воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего — R, G, B). Используется при создании цветных изображений на экране в телевидении, в мониторах компьютеров издательских систем, возникает на отдельных участках растровых изображений оттиска (в светах изображения, где наложения разноцветных растровых элементов вследствие малых размеров менее вероятно) при автотипном синтезе цвета в полиграфии.
Субтрактивный синтез цвета — получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого света. Такой синтез наблюдается при освещении белым светом, цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть, отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя. Этот синтез используется в полиграфии при смешении окрашенных сред, например, красок вне машины, для получения нужных цветов или оттенков на участках изображения при наложении растровых элементов разных красок на оттиске (на участках цветного изображения, где растровые элементы разных красок перекрываются в офсетной и высокой способах печати). В способе традиционной глубокой печати синтез цвета на оттиске по всему изображению является субтрактивным.
Автотипный синтез цвета — воспроизведение цвета в полиграфии, при котором цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами) с одинаковой светлотой (насыщенностью) отдельных печатных красок, но различных размеров и форм. При этом эффект полутонов сохраняется благодаря тому, что тёмные участки оригинала воспроизводятся более крупными растровыми элементами, а светлые — более мелкими. При наложении растровых элементов на оттиске в процессе печатания синтез цвета носит смешенный аддитивно — субтрактивный характер.
Известно, что трехкомпонентная теория зрения является теоретической базой цветного синтеза при многокрасочном репродуцировании цветных оригиналов средствами полиграфической технологии, где используют триаду цветных красок — желтая (ж), пурпурная (п), и голубая (г). Применение четвертой черной (ч) краски не противоречит принципу трехкрасочного воспроизведения цветов, так как черную краску теоретически и практически можно рассматривать как смесь трех цветных красок. Черная краска одновременно заменяет три цветные и вместе с тем увеличивает их общее количество за один краскопрогон в печатной машине.
В полиграфии при воспроизведении цветных оригиналов способами офсетной и высокой печати ввиду растрового построения многокрасочной репродукции имеет место синтез цветов, содержащий признаки как аддитивного, так и субтрактивного синтезов, где в создании цветовых оттенков на цветной репродукции участвуют 16 разноокрашенных растровых элементов — незапечатанная бумага, три одинарные (основные цветные печатные краски ж, п, г) и черная ч, три бинарные (парные) наложения трехцветных печатных красок — ж+п, ж+г, п+г, двойные наложения цветная + черная — ж+ч, п+ч, г+ч, тройные наложения основных печатных (цветные и черная — ж+п+ч, ж+г+ч, п+г+ч, ж+п+г) красок и их четырехкратное наложение друг на друга с участием черной ж+п+г+ч. Восемь из них образованы с участием черной краски. Как уже было подчеркнуто, этот синтез назван автотипным, а способы печати, в которых используется этот синтез цвета, определяют как способы автотипной печати. В традиционном способе глубокой печати синтез цвета на оттиске является классическим субтрактивным синтезом.
Основные цветовые системы
Цвета и цветовые различия могут быть выражены с помощью различных математических моделей. Наиболее часто на практике используются три модели описания цвета: RGB, CMYK, Lab.
Модель RGB. Все оттенки цвета видимого спектра можно получить из сочетания трех основных монохроматических излучений — красного, синего и зеленого. При смешении двух основных цветов, а также при смешении двух основных с добавлением третьего основного цвета результат осветляется: из смешения красного и зеленого получается желтый, из смешения зеленого и синего получается голубой, синий и красный дают пурпурный. Если смешиваются одинаковые по количеству излучения всех трех цветов, то в результате получается белый свет. Поэтому такие цвета называются аддитивными (суммарными), а синтез цвета аддитивным. Эта модель применима для описания цвета синтезированного в проходящем или прямом (излучаемом) свете. Визуальное восприятие цвета по некоторым теориям тоже основано на модели RGB. Модель RGB обозначена по первым буквам английских слов Red (Красный), Green (Зеленый), Blue (Синий). Эта модель представляется в виде трехмерной системы координат. Каждая координата отражает вклад каждой составляющей в результирующий цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. В результате получается куб, внутри которого и "находятся" все цвета, образуя цветовое пространство RGB.
Важно отметить особенные точки и линии этой модели. Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует, а это равносильно темноте, то есть это точка черного цвета. И вторая точка, где все составляющие имеют максимальное значение, что, как уже выяснили, дает белый цвет. На линии, соединяющей эти точки (по диагонали), располагаются ахроматические цвета (серые оттенки): от черного цвета до белого. Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения. Такой диапазон иначе называют серой или ахроматической осью. В компьютерных технологиях сейчас чаще всего используются 256 градаций (оттенков) серого. Хотя некоторые сканеры имеют возможность распознавать и кодировать при сканировании изображения до 1024 оттенка серого.
Три вершины куба дают чистые исходные цветовые излучения, остальные три отражают двойные смешения исходных излучений. Именно в этой модели кодирует изображение сканер и отображает рисунок экран монитора. На базе этой модели работает телевидение.
Модель СМУК. Все оттенки цвета видимого спектра можно получить и при смешении не излучений, а веществ — красок, лаков, растворов. В полиграфии для создания цветного изображения на оттиске наносят на белую бумагу краски различного цвета. Белый свет, падающий на оттиск, проходит сквозь красочный слой, отражается от поверхности бумаги и снова проходит сквозь красочный слой уже определенного цвета, который визуально воспринимается. Этот цвет называют отражаемым. Отраженные цвета возникают не путем излучения, а получаются из белого света, путем вычитания из него определенных цветов. Отраженные цвета называются также субтрактивными («вычитательными»), поскольку они остаются после вычитания основных аддитивных, а синтез цвета субтрактивным. Понятно, что в таком случае и основных субтрактивных цветов будет три: голубой, пурпурный и желтый. Эти цвета составляют так называемую полиграфическую триаду печатных красок. При печати с использованием красок этих цветов они поглощают красную, зеленую и синюю зоны спектра белого света и, таким образом, большая часть видимого цветового спектра может быть воспроизведена (репродуцирована) на бумаге при печатании многокрасочного оттиска с использованием трех печатных красок — желтой, пурпурной и голубой.
При смешениях двух субтрактивных цветов (красок) результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трех должен получиться черный цвет. При полном отсутствии краски, надо полагать, получится белый цвет (цвет белой бумаги). В итоге получается, что нулевые значения составляющих дают белый цвет, максимальные их значения должны давать черный цвет, их равные значения — оттенки серого, кроме того, имеются чистые субтрактивные цвета и их двойные сочетания. Это означает, что модель, в которой они описываются, похожа на модель RGB. Геометрический образ модели CMYK это тот же "куб", в котором переместилось начало координат. Если абстрактно, и для более легкого запоминания по аналогии с моделью RGB, то это так.
Проблема заключается в другом, в реальности и чистоте цвета реальных красок. Данная модель описывает реальные полиграфические печатные краски, которые, увы, далеко не так идеальны, как цветные излучения. Они имеют примеси, растворители, связующие и поэтому не могут полностью перекрыть весь видимый цветовой диапазон спектра белого света, а это приводит, в частности, к тому, что смешение трех основных красок, которое должно давать черный цвет, дает какой-то неопределенный темный цвет, точнее темно-коричневый, чем истинно черный цвет. Для компенсации этого недостатка в число основных полиграфических красок была введена черная краска. Именно она добавила последнюю букву в название модели СМУК, хотя и не совсем обычно: C — Cyan; M — Magenta; Y — Yellow и K — Key color (по одной версии) или blacK (по другой версии).
Таким образом, модели RGB и СМУК, хотя и связаны друг с другом, однако, их взаимные переходы друг в друга (конвертирование) не происходят без потерь. Тем более что цветовой охват у CMYK меньше вследствие более низкой чистоты основных красок по сравнению с основных излучений RGB. Это вызывает необходимость выполнения сложных калибровок всех аппаратных средств издательских компьютерных систем, требующихся для работы с цветом: 1) сканера (он осуществляет ввод изображения); 2) монитора (по нему судят о цвете и корректируют его); 3) выводного устройства (оно создает фотоформы или печатные формы при подготовке издания к печати). Так же необходима калибровка (нормализация процесса печатания) полиграфического оборудования — печатной машины (выполняющей конечную стадию — печать).
Модель CIE Lab. Есть еще одна цветовая модель, которая называется Lab. Она была создана Международной комиссией по освещению (CIE) с целью преодоления существенных недостатков вышеизложенных моделей, в частности, она призвана стать аппаратно независимой моделью и определять цвета без учета индивидуальных особенностей (профиля) устройства (монитора, принтера, печатной машины и пр.). В этой модели любой цвет определяется светлотой (Luminance) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного, и параметром в, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого.
В этой модели цвет определяется одной количественной (мощностью излучения, яркостью, светлотой) и двумя качественными характеристиками, но не в виде отдельных монохроматических излучений, а половинками интервала спектра излучений видимого света. Программа Adobe PhotoShop использует эту модель в качестве посредника при любом конвертировании из модели в модель. Модель CIE Lab принята фирмой Adobe для языка PostScript Level 2.
Кроме названных выше цветовых моделей и других, не рассматриваемых нами, есть еще одна, часто используемая, — Pantone. В отличие от рассмотренных ранее Panton содержит ряд фиксированных цветов. Эти цвета применяются в печати либо как дополнительные к четырем цветам — C, M, Y, K, либо для печати некоторых оттенков, которые недостижимы при системе CMYK, например, — яркий синий. Часто Panton-цвета используются в качестве плашечных цветов.