÷¬≈“ »  ќћѕ№ё“≈–

ћќƒ≈Ћ» ÷¬≈“ј: " ќћѕ№ё“≈–Ќјя" –≈јЋ»«ј÷»я

ћатематические модели цвета, которыми мы пользуемс€ сегодн€, были разработаны в докомпьютерную эпоху. RGB в качестве стандарта существует с 1931 года.  ак уже говорилось, компьютер реализует цветовые модели практически напр€мую. Ёто означает, что любой цвет в компьютерном представлении выражаетс€ тройкой чисел. ј интерпретаци€ этих чисел как некоего цвета производитс€ на основе цветовой модели, котора€ либо €вл€етс€ стандартной дл€ операционной системы, либо (более продвинутый вариант) описание которой "прикреплено" к файлу, содержащему изображение.

ƒе-факто базовой "компьютерной" цветовой моделью стала RGB. ¬едь задача, которую непременно решает любой компьютер, даже очень далекий от задач обработки изображений - это вывод картинки на экран монитора. Ќу, а RGB - "родна€" дл€ монитора система. ≈сли он выполнен на основе электронно-лучевой трубки, каждый из компонентов вектора (r, g, b) (т.е. каждое из тройки чисел, описывающих цвет) просто-напросто управл€ет интенсивностью излучени€ своей электронной пушки. Ёто простое и очевидное решение, вполне приемлемое, если мы не рассматриваем компьютер как инструмент дл€ работы с графикой. ќднако, по мере роста требований к качеству выводимой картинки это "простое" решение породило целый р€д проблем, о чем будет сказано в дальнейшем.

ќднако здесь сразу вы€вл€етс€ несколько важных нюансов.  омпьютер - дискретна€ вычислительна€ машина (в отличие от логарифмической линейки), поэтому весь доступный интервал интенсивности базовых стимулов надо разбить на конечное число дискретных значений. ƒл€ вывода полутоновых изображений минимально приемлемое число уровней €ркости - около 100. ≈сли сделать еще меньше, при некоторых услови€х будет проступать ступенчатость изображени€, по€в€тс€ ложные контуры (любители просмотра фильмов в формате MPEG-4 могут насладитьс€ этим €влением в полной мере). —тандарт де-факто - 256 уровней €ркости. Ёто 2 в 8 степени, а значит, дл€ кодировани€ 256 уровней €ркости понадобитс€ 8 бит или ровно один байт. »так, кодиру€ изображение, мы тратим по 8 бит на каждую цветовую составл€ющую точки, по 24 бита (3 байта) на каждую точку (пиксель). “акой режим кодировани€ цвета (дл€ краткости просто "цвет") называют 24-битным или 8-битным. Ёто одно и то же, только имеетс€ в виду либо число бит на пиксель, либо число бит на один из трех каналов. ќднако, существует и "цвет", который называют 16-битным или 48-битным. 16 бит на канал обеспечивают 216=65536 уровней €ркости дл€ каждой составл€ющей цвета. Ёто число €вно избыточно (хватило бы 10-12 бит, что дало бы нам 1024 или 4096 уровней €ркости, однако 16 бит (=2 байта) лучше вписываетс€ в струкуру операционной системы, в которой байт - основна€ единица). — 16-битными файлами могут работать далеко не все приложени€, однако серьезные графические редакторы - могут.

 роме того, шаг этой дискретной шкалы не €вл€етс€ линейным. „то имеетс€ в виду? Ћюба€ точка экрана, как самосвет€щегос€ тела, может быть охарактеризована такой физической величиной, как €ркость. ≈сли компьютер выводит на экран какое-то изображение, то €ркость каждой точки экрана в пределах этого изображени€ определ€етс€ неким числом, записанным в файле или в коде программы. (—ейчас дл€ простоты мы ничего не говорим о кодировании цветности). яркость данной точки экрана св€зана с этим числом (которое мен€етс€ в пределах от 0 до 255 при 8-битном кодировании цвета) некоей функцией (будем дл€ называть ее функцией квантовани€ €ркости 1, име€ в виду, что речь идет о зависимости между дискретным численным кодом €ркости и ее физическим значением).  акова же эта функци€? »сторически сложилось так, что - степенна€. “ак называема€ "гамма" - как раз показатель этой степени. ќт величины "гаммы" зависит мера нелинейности €ркостной функции. «десь этот вопрос освещаетс€ несколько подробнее.

«абудем на врем€, что у нас есть така€ штука, как "управление цветом". ћы имеем три основных цвета: синий, зеленый и красный. ‘ормула красного цвета: R255 G0 B0. ¬ыведем этот цвет на п€ть разных мониторов? Ѕудет ли это один и тот же цвет? –азумеетс€, нет. ѕочему? ѕотому что 1) в силу разных настроек интенсивность свечени€ у всех мониторов разна€; 2) люминфор (дл€ ЁЋ“-монитора) или светофильтр и лампа подсветки (дл€ ∆ -монитора) тоже разные, поэтому не только интенсивность, но и спектр, а, стало быть, и цветность свечени€ у всех мониторов будет различатьс€. —о всеми остальными цветами наблюдаетс€ та же картина. Ѕолее того, если рассматривать цвета, в которых хот€ бы один из трех цветовых компонентов отличен как от 0, так и от 255 (т.е. имеет некоторое промежуточное значение), то добавл€етс€ еще один источник расхождени€ между разными мониторами. Ќи из чего не следует, что реальна€ функци€ передачи (о которой было сказано чуть выше), присуща€ конкретному монитору, выражена гладкой кривой и может быть однозначно охарактеризована единственным числом - "гаммой". ¬ действительности как раз эта функци€ (а точнее, представл€юща€ ее крива€) всегда имеет р€д "волн" и "зазубрин". » даже если приблизитнльно выразить ее числом "гаммы", это число дл€ реального монитора не совпадет с тем номинальным значением "гаммы", которое было заложено в графический файл при кодировании цвета.

аким образом, получаетс€, что цветова€ модель RGB, кодирующа€ цвет довольно очевидным способом, совершенно не обеспечивает однозначного соответстви€ между кодом цвета и самим цветом (как физической величиной). “о есть, с точки зрени€ колориметрии, така€ RGB - это, своего рода, недо-модель. ≈е еще называют по-английски "untagged RGB", что означает "RGB, не имеюща€ тега" (имеетс€ в виду - тега, в котором находитс€ сам цветовой профиль или название стандартного цветового пространства). Ѕез потери смысла мы могли бы перевести это выражение как "неразмеченна€ RGB". „то мы разумеем под этим? ѕредставьте, что у нас есть линейка, на которую нанесены делени€. –ассто€ни€ между ними различны. » вот мы мер€ем длину объектов этой линейкой, и говорим: "ширина стола - 39 делений, а высота - 25". ћожно ли это назвать измерением длины?

легко ли измер€ть длину такой линейкой?
Ћегко ли измер€ть длину такой линейкой?

ƒа, можно, если сравнить эту странную линейку с эталоном и составить таблицу соответствий между этими делени€ми и нормальными сантиметрами. Ёто и значит - разметить линейку. ѕрив€зка "компьютерных" значений цвета (от 0 до 255 дл€ каждого цветового канала) к физическим и €вл€етс€ той самой разметкой. (≈ще более простой образ.  огда-то давно купцы отмер€ли ткань локтем. ƒлина отреза ткани выражалась в локт€х. [“еперь мы измер€ем "в локт€х" цвет.] ќднако, локоть у одного купца большой, у другого маленький. „тобы добитьс€ хоть какой-то торговой справедливости, нужно локоть каждого купца выразить в некой единой дл€ всех единице... ну, скажем, в королевских ногт€х. 2) ѕосле проведени€ такой разметки "неопределенна€ RGB" превращаетс€... во что же она превращаетс€? в данную конкретную RGB. “о, что мы получим в итоге такого нормировани€, называетс€ цветовым пространством. »так, нормиру€ данное конкретное устройство (предположим, что оно работает в модели RGB), мы превращаем его "untagged RGB" в цветовое пространство 3. Ћегко догадатьс€, что это пространство накрепко прив€зано к данному конкретному устройству со всеми присущими ему особенност€ми передачи цвета. “акое цветовое пространство называют аппаратно-зависимым. ќднако, мы можем вз€ть некое идеализированное устройство (реально не существующее) и, нормировав его, получить стандартное цветовое пространство. “акое пространство уже будет аппаратно-независимым. —уществует несколько стандартных цветовых пространств в модели RGB. Ќаиболее известны, пожалуй, 4 из них: sRGB, Adobe RGB, Apple RGB, ColorMatch RGB.

ѕо сравнению с нормированием "локтей" ситуаци€ с цветом сложнее, и параметров нормировани€ больше.  ак минимум, мы должны зафиксировать цветность трех основных цветов, характер функциональной зависимости между кодом €ркости и самой €ркостью, количественный параметр этой зависимости (ту самую "гамму") и цветность точки белого (на практике задаетс€ через ее цветовую температуру). Ёто как минимум, реально же в стандартных цветовых пространствах учитывают и другие параметры (вплоть до уровн€ окружающего освещени€).

ќбратим внимание на следующий, довольно важный, нюанс. "ѕросто RGB", "неопределенна€ RGB", "неразмеченна€ (untagged) RGB", о которой мы говорили выше - это, с точки зрени€ колориметрии, "недо-модель". ќднако на жаргоне профессионалов, работающих с цветом на компьютере, именно это и называют цветовой моделью! ј "размеченна€" модель - это уже цветовое пространство 2. ќднако, с точки зрени€ науки о цвете, только "размеченную" цветовую модель можно воообще назвать цветовой моделью. ѕоэтому в колориметрии выражени€ "цветова€ модель" и "цветовое пространство" означают одно и то же (или же оборот "цветовое пространство" используетс€ как синоним "пространства цветовых координат" - важнейшей составной части любой цветовой модели).   сожалению, в этой области исторически сложилась некотора€ терминологическа€ путаница, затрудн€юща€ воспри€тие темы. ћы, однако, будучи компьютерными практиками :) и адресу€сь к таким практикам, во всех материалах сайта используем общеприн€тую "компьютерную" терминологию.

¬ернемс€ еще раз к нашему образу "плохой" линейки. ѕользоватьс€ ей дл€ измерений можно, если у нас есть таблица соответствий между "кривыми" ("аппаратно-зависимыми") числами, выражающими количество штрихов, и стандартными единицами длины (например, сантиметрами). “ак вот, така€ таблица дл€ цвета - это и есть ICC-профиль!

теоретической точки зрени€ важно, что ICC-профиль позвол€ет дать однозначную колориметрическую интерпретацию любому "компьютерному" цвету. Ќапример, R=255 G=0 B=0 (максимально красный) дл€ монитора, на котором пишутс€ эти строки - это X=0,48618 Y=0,26988 Z=0,00816 в колориметрической цветовой модели XYZ. ќднако пон€тно, что мы можем осуществить и обратную процедуру - перевести цвет в какие-либо "локти". “ак вот, с практической точки зрени€ ICC-профиль - это инструмент преобразовани€ цветовых пространств. ќн позвол€ет преобразовывать цвет:
     1) из одного аппаратно-зависимого цветового пространства в другое (пример: вывод на экран монитора отсканированного слайда; и монитор и сканер снабжены профил€ми);
     2) из аппаратно-зависимого цветового пространства в аппаратно-независимое (пример: мы сканируем слайд и получаем графический файл в цветовом пространстве sRGB, а не в том, которое присуще сканеру);
     3) наоборот: из аппаратно-независимого цветового пространства в аппаратно-зависимое (примеры: распечатка файла, сохраненного в sRGB, на принтере; вывод того же файла на монитор);
     4) из одного аппаратно-независимого пространства в другое (пример: преобразование графического файла из sRGB в Lab, осуществл€емое в ‘отошопе с целью его обработки).

ѕроцесс получени€ ICC-профил€ данного устройства называетс€ его профилированием. ѕрофилирование - важнейша€ составна€ часть процедуры калибровки.



1    -  английские эквиваленты - transfer function, transfer curve, gamma curve. ћы вз€ли на себ€ риск воспользоватьс€ необщеприн€тым термином "функци€ квантовани€ €ркости", поскольку выражени€ "функци€ передачи" или "крива€ передачи" слишком неопределенны (что куда передаетс€?). "√амма-крива€" же нам не кажетс€ удобным термином, потому что 1) в математике существует гамма-функци€ Ћеонарда Ёйлера, не имеюща€ к обсуждаемым вопросам ни малейшего отношени€; 2) присуща€ реальному устройству функци€ квантовани€ €ркости не может быть охарактеризована единственным числом - "гамма".  Ќазад к тексту

2    -  ќграниченность приведенной аналогии в том, что длина любого отрезка, выраженна€ в любых единицах, пропорциональна длине того же отрезка в любых других единицах, так что дл€ пересчета из одной единицы в другую достаточно знать одно-единственное число - отношение этих единиц. ƒл€ измерений же цвета это неверно, поскольку "компьютерные" шкалы неравномерны.  Ќазад к тексту

3    -  Ќеобходимо подчеркнуть, что дл€ превращени€ "неопределенной" (untagged) RGB в цветовое пространство недостаточно только нормировани€ шкал по координатным ос€м, но необходимо еще определить цветность основных (дл€ данной модели) стимулов, т.е. дать ответ на вопрос: красный, зеленый и синий в данной модели - какие именно красный, зеленый и синий? ÷ветность основных стимулов в аппаратно-зависимом цветовом пространстве определ€етс€ техническими особенност€ми устройства. ¬ частности, ни один монитор не может воспроизвести монохроматическое излучение, поэтому R, G и B в его цветовом пространстве будут иметь насыщенность менее 100%.  Ќазад к тексту

пњљпњљпњљпњљ пњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљ пњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљ пњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљпњљ