Колір і кольоровідтворення в поліграфії

Стефан Стефанов

Введення

Нас оточує природа зі своєю пишнотою фарб. Навколо нас зелена трава і блакитне небо. Світ повний яскравих квітів, комах і птахів. У житті людини роль кольору велике і різноманітне. Незаперечна і здатність емоційного впливу кольору на психіку людини.

Колір і кольорові оригінали в поліграфії

Основну завдання, яке вирішують поліграфічні технології це високоякісна друк кольорових зображень максимально наближених по відтворенню кольору до оригіналу. Досконалості немає межі, особливо коли мова йде про предмет, пов'язаних зі сприйняттям кольору.

Почала будь-якого видання це його оригінали і від них багато в чому залежить і якість видання і його суспільна значущість. Кольорові оригінали - кольорові зображення на площині (фотографії, малюнки, слайди, графіка, в тому числі, і комп'ютерна) відіграють особливу роль у структурі будь-якого видання, особливо у видання, що несуть крім інформаційної та естетичної, також і емоційного навантаження, наприклад, у рекламних та політичних виданнях. Кольоровідтворення в поліграфії -- відтворення (репродукування) кольорових оригіналів на відтисненні, це одна з основних завдань для поліграфії. Вся історія розвитку поліграфічних технологій і створення різних способів друкування безпосередньо пов'язані саме з вирішенням цієї задачі.

Процес кольорового репродукування в поліграфії складається з чотирьох стадій:

1. Зчитування з оригіналу інформації про колір кожного мікроелемента зображення і її подання у вигляді трьох величин, що відповідають пропускалися (відбиває) світловим потокам у трьох зонах видимого спектру - червоної, зеленої і синьої. Ця стадія називається аналітичною.

2. Перетворення зображення у форму, придатну для подальшого відтворення на відтисненні. Ця стадія включає в себе перетворення колірного простору (з RGB в CMYK, Pantone, Hexachrome чи іншу модель), відображення колірного простору оригіналу в простір відбитка з градаційний колірним перетворенням, що забезпечує психологічно точне відтворення кольору. Ця стадія носить назву градаційній і колірної корекції та перетворення.

3. Реєстрація (запис) виділених складових (кольороподілених зображень). Запис виробляється на фотографічному матеріалі, на магнітних носіях, на формних матеріалах (пластинах) або на формних циліндрах (у глибокого друку, при цифрового друку, в DI-технології). Сюди ж відносяться необхідні технологічні перетворення: растрування, корекція нелінійності пристрої записи і т.д. Ця стадія носить назву перехідний, або стадії виготовлення друкованих форм.

4. Власне друкування зображення на матеріальному носії (папері, пластику і пр.) та отримання відбитка (репродукції). Тут виробляється накладання та суміщення кольороподілених зображень, пофарбованих у відповідні кольори застосовуваного синтезу і формування зображення на відтисненні. Ця стадія визначена як синтез кольорового зображення на відтисненні або друкування.

кольоровідтворення в поліграфії базується на загальних принципах синтезу кольору. Якщо на-віч діє суміш випромінювань, то реакції рецепторів на кожне з них складаються. Змішання забарвлених світлових променів дає промінь нового кольору. Суміш фарб має також інший колір. Такий ефект отримання нового кольору отримав назву "синтез кольору.

Розрізняють два основних види синтезу кольору - адитивний (змішання випромінювань, світлових променів) і субтрактівним синтез кольору (змішання речових середовищ, фарб, розчинів).

Аддитивний синтез кольору - відтворення кольору в результаті оптичного змішування випромінювань базових квітів (червоного, зеленого і синього - R, G, B). Використовується при створенні кольорових зображень на екрані в телебаченні, в моніторах комп'ютерів видавничих систем, виникає на окремих ділянках растрових зображень відбитка (у світлі зображення, де накладення різнокольорових растрових елементів внаслідок малих розмірів менш імовірно) при автотіпном синтезі кольору в поліграфії.

субтрактівним синтез кольору - отримання кольору в результаті віднімання окремих спектральних складових з білого світу. Такий синтез спостерігається при освітленні білим світлом, кольорового відбитка. Світло падає на кольоровий ділянку; при цьому частина його поглинається (віднімається) барвистим шаром, а інша частина відбиваючись, у вигляді пофарбованого потоку потрапляє в око спостерігача. Цей синтез використовується в поліграфії при змішуванні забарвлених середовищ, наприклад, фарб поза машиною, для отримання потрібних кольорів або відтінків на ділянках зображення при накладенні растрових елементів різних фарб на відтисненні (на ділянках кольорового зображення, де растрові елементи різних фарб перекриваються в офсетного і високої способи друку). У способі традиційної глибокого друку синтез кольору на відтисненні по всьому зображенню є субтрактівним.

Автотіпний синтез кольору - відтворення кольору в поліграфії, при якому кольорове напівтонове зображення формується різнобарвними растровими елементами (точками або мікроштріхамі) з однаковою світлин (насиченістю) окремих друкарських фарб, але різних розмірів і форм. При цьому ефект півтонів зберігається завдяки тому, що темні ділянки оригіналу відтворюються більш великими растровими елементами, а світлі - більш дрібними. При накладенні растрових елементів на відтисненні в процесі друкування синтез кольору носить змішані адитивно - субтрактівним характер.

Закони синтезу кольору, які сформулював Г. Грассман в 1853 р., є базою наукової теорії про синтез кольору. Ці три закони визначені як:

1. Закон тривимірності. Будь-який колір однозначно виражається трьома кольорами, якщо вони лінійно незалежні (лінійна незалежність полягає в тому, що не можна отримати жодної із зазначених трьох кольорів додаванням двох інших).

2. Закон безперервності. При безперервному зміну випромінювання колір змінюється також безперервно (не існує такого кольору, до якого неможливо було б підібрати нескінченно близький).

3. Закон адитивності. Колір суміші випромінювань залежить тільки від їх кольорів, але не від спектрального складу.

Всі три закони наочно виявляються в процесі синтезу кольорових напівтонових зображень на відтисненні.

Відомо, що трьохкомпонентна теорія зору є теоретичною базою кольорового синтезу при багатоколірному репродукування кольорових оригіналів засобами поліграфічної технології, де використовують тріаду кольорових фарб - жовта (ж), пурпурова (п), і блакитна (г). Застосування четвертої чорної (ч) фарби не суперечить принципу трехкрасочного відтворення кольорів, так як чорну фарбу теоретично і практично можна розглядати як суміш трьох кольорових фарб. Чорна фарба одночасно замінює три кольорові і разом з тим збільшує їх загальна кількість за один краскопрогон в друкованій машині.

В поліграфії при відтворенні кольорових оригіналів способами офсетного та високої друку зважаючи растрового побудови багатобарвної репродукції має місце синтез кольорів, що містить ознаки як аддитивного, так і субтрактивной синтезів, де у створенні колірних відтінків на кольорової репродукції беруть участь 16 разноокрашенних растрових елементів - незапечатаний папір, три одинарні (основні кольорові друковані фарби ж, п, г) і чорна ч, три бінарні (парні) накладення триколірних друкарських фарб - ж + п, ж + г, п + г, подвійні накладення кольорова + Чорна - ж + ч, п + ч, г + ч, потрійні накладення основних друкованих (кольорові і чорна - Ж + п + ч, ж + г + ч, п + г + ч, ж + п + г) фарб і їх чотириразове накладення один на друга за участю чорної ж + п + г + ч. Вісім з них утворені за участю чорної фарби. Як вже було підкреслено цей синтез названий автотіпним, а способи друку, в яких використовується цей синтез кольору, визначають як способи автотіпной друку. У традиційному способі глибокого друку синтез кольору на відтисненні є класичним субтрактівним синтезом.

Колір у природі

Світ - Це колір і все, що ми бачимо, ми бачимо за допомогою кольору і завдяки кольору. Колір має не тільки інформаційну, але й емоційну складову. Людське око - дуже тонкий інструмент, але, на жаль, сприйняття кольору суб'єктивно. Дуже важко переказати іншій людині своє відчуття кольору. Колір можна тільки бачити. Всі ми, хоч один раз в житті бачили, милувалися і відчували особливі почуття і хвилювання перед таким явищем природи як веселкою. Ці почуття, які ми відчуваємо, не можна ні переказати, ні передати іншому людині. Всі ми визначаємо, одним словом: "Дивись!".

Однак що таке колір? Звідки він з'являється, з чого складається? У чому полягає особливість кольору як одного з найбільш сильних засобів інформаційного, емоційного і естетичного впливу? Чи існують і якщо існують, то які закономірності сприйняття кольору?

Природа кольору (Колір як предмет науки)

Проблемами кольору з сивої давнини і до наших днів займаються цілий ряд наукових дисциплін, кожна з яких вивчає колір з цікавить її боку. Фізику, перш за все, цікавить енергетична природа кольору, фізіологію - процес сприйняття кольору людиною і перетворення його в колір, психологію - проблема сприйняття кольору і його впливу на психіку, здатність викликати різні емоції, біологію - значення і роль кольору в життєдіяльності живих організмів і рослин.

В сучасній науці про колір важлива роль належить і математики, за допомогою якої розробляються методи опису і виміру відтінків кольору. Є ще ряд наукових дисциплін, що вивчають роль кольору в більш вузьких сферах людської діяльності, наприклад, такі як поліграфія, хімія лаків і фарб, криміналістика та ін Сукупність усіх цих наук, що вивчають колір визначають як галузь науки про колір або кольорознавство.

Параметри опису кольору

Дія на органи зору випромінювань, довжини хвиль яких знаходяться в діапазоні 400-700 нм, призводить до виникнення зорових відчуттів. Ці відчуття розрізняються, кількісно і якісно. Фізичні властивості випромінювання - потужність і довжина хвилі - тісно пов'язані з властивостями збуджуваного їм відчуття. Проте, хоча випромінювання та відчуття взаємозалежні, цей зв'язок складна і підкоряється законам суб'єктивного візуального сприйняття світлового випромінювання. Звідси і поділ параметрів, що характеризують колір, на об'єктивні і суб'єктивні.

Об'єктивні характеристики кольору

Кольори всіх спектральних випромінювань спектру видимого світла розташовуються в досить короткому інтервалі довжин хвиль випромінювання: від точки синьо-фіолетового випромінювання з довжиною хвилі 400 нм (нанометрів) до точки го випромінювання з довжиною хвилі 700 нм.

Якщо розглядати світло по хвильової теорії, то хвиля крім довжини має і другий характеристику - потужність (амплітуда). Отже, з об'єктивних характеристик кольору можна виділити його довжини хвилі випромінювання і потужності випромінювання. Випромінювання, що мають тільки одну довжину хвилі, називають монохроматичного випромінювання. У інтервалі довжин хвиль видимого спектру монохроматичні випромінювання визначають як спектральні кольору. Кольори двох монохроматичні випромінювань видимого спектру, утворюють білий світ, називають додатковими кольорами.

Графік кольоровості з локусом - лінією спектральних квітів монохроматичні випромінювань однакової потужності та лініями додаткових кольорів монохроматичні випромінювань: жовтого (560 їм) і синьо-фіолетового (450 їм); блакитного (490 їм) і червоного (615 їм); помаранчевого (575 їм) і синьо-блакитного (480 їм) наведено на малюнку 1. Всередині локусу розташовуються кольору реальних випромінювань На пунктирною прямої лінії, що з'єднує дві крайні точки локусу, розташовуються найбільш насичені пурпурові кольори, які можна одержати лише змішуванням крайніх спектральних випромінювань червоного і синьо-фіолетового кольору. Додаткові кольори розташовуються в колірному колі на прямій лінії, що проходить через ахроматичні вісь (чорний -- сірий - білий колір). Так, жовті випромінювання є додатковими до синім, а блакитні (синьо-зелені) - додатковими до червоних. До помаранчевого кольору додатковим є синьо-блакитний. Слід пам'ятати, що суміш двох випромінювань додаткового кольору утворює біле випромінювання, а суміш фарб додаткового кольору утворює чорну або близьку до неї фарбу.

Потужність випромінювання для кольору визначається поняттям "яскравість". Потужність випромінювання можна розглядати в двох площинах: 1) потужність випромінювання безпосередньо від джерела випромінювання і, 2) потужність випромінювання від об'єкту що відображає або пропускає випромінювання іншого джерела. Поверхня і речовина об'єкта, як правило, змінює потужність і довжину хвилі випромінювання. Отже, яскравість - поняття об'єктивне (фізична) і воно характеризується кількістю світла, що потрапляє в око спостерігача від об'єкта випромінюючого, що пропускає крізь себе або що відбиває світло.

Білі поверхні

В Як еталон білої поверхні використовують баритові пластини, поверхню яких покрита сульфатом барію. Сировина платівка майже без втрат і практично рівномірно по спектру відбиває падаючі на неї монохроматичні (одноколірні) випромінювання. Близькі до неї за відбивної здатності платівки магнію, а також поверхні, покриті цинковими або титановими білилом. Інші фарби і предмети мають меншу відбивної здатністю. Навіть невелика різниця в коефіцієнтах відображення білих поверхонь візуально дуже помітна. Якщо на баритові платівці розмістити шматочків самої білої крейдованого паперу, то вони будуть виглядати в порівнянні з цим еталоном як сірі. Деякі види папери в порівнянні з еталоном білого кольору візуально сприймаються не тільки темними, але ще і з деяким кольоровим відтінком. Кількісна характеристика білизни паперу має в поліграфії велике значення. Чим більше білизна паперу, тим більше і ступенів градації (насиченості) кольорового зображення на відтисненні і вище його контраст.

Чорні поверхні

Якщо від поверхні відбивається менше 1,5% кожного з монохроматичні випромінювань видимого спектру, то візуально ця поверхня сприймається як чорна. Однак для практичних цілей як еталон чорного кольору при розгляді у відбитому світлі використовують поверхні, покриті чорним оксамитом, а при розгляді в світлі, що проходить - зразки виявленої чорно-білої фотоплівки. Колір чорних фарб залежить від поглинаючої здатності пігменту - сажі. Чим більше світла поглинає пігмент і чим менше в фарбі сполучного речовини, тим вона чорніше. Практично немає фарб, які б рівномірно поглинали все монохроматичні випромінювання. Зазвичай чорні фарби мають коричневий або синій відтінок. На колір чорній поверхні впливає також і її шорсткість. Від чорних матових поверхонь падаючі промені відбиваються неуважно, а від глянцевих -- направлено. Гладкі чорні поверхні ми бачимо більше чорними, ніж шорсткі, матові. Тому на глянцевих паперах контраст однокрасочного чорно-білого зображення більше і насиченість чорного глибше, сильніше.

Серед випромінювань складного спектрального складу видимого світла велике значення мають ті, які утворюють білий світ денного освітлення. Білий світ - сумарне випромінювання з однаковим по потужності всіх монохроматичні випромінювань видимого спектру.

Між білими і чорними поверхнями лежить безліч поверхонь, що відображають білий світло неповно від 99% до 1% падаючого. Це безліч утворює ряд сірих (ахроматичні) кольорів. Ряд ахроматичні квітів є сіра ступінчаста шкала, яку використовують у поліграфії для контролю репродукційного процесів. Поля такої шкали, отриманої на чорно-білій фотопапері, розрізняються тільки по світлин. Світлини - один з суб'єктивних характеристик видимого світла.

Суб'єктивні характеристики кольору

Характер відчуття кольору залежить як від сумарної реакції чутливих до кольору рецепторів очі (людини), так і від співвідношення реакцій кожного з трьох типів рецепторів. Сумарна реакція чутливих до кольору рецепторів очі визначає світлин кольору, а співвідношення її часткою - колірний тон. Зі зміною потужності змінюється світлин, а зі зміною довжини хвилі - візуально сприйманий колірний тон і насиченість кольору. Перше уявлення про світлин і тон кольору можна проіллюстріровать, помістивши забарвлену поверхню частково на пряме сонячне світло, а частково - у тінь. Обидві частини її мають однаковий колірний тон, але різну світлин. Сукупність цих характеристик позначається одним терміном "колір". З наведеного прикладу можна зробити висновок, що якісні суб'єктивні характеристики кольору це колірний тон і насиченість, а суб'єктивна кількісна характеристика -- світлини.

Колірний тон, насиченість і світлини - це три суб'єктивно сприймаються очі ознаки хроматичних квітів.

Колірний тон - це суб'єктивний ознака кольору, який пізнається через відчуття і визначається словами - синій, зелений, червоний, жовтий і т. д. Тон кольору предметів, які не є джерелами випромінювання, залежить від виборчого спектрального пропускання прозорих предметів і виборчого спектрального відображення непрозорих предметів, що розглядаються у відбитому світлі. Кольоровий тон джерела випромінювання у видимій області спектра визначається складом видимого спектру випромінювання. У нашій свідомості колірний тон асоціюється з забарвленням добре знайомих предметів. Багато найменування квітів відбулися прямо від об'єктів з характерним пам'ятним кольором. Наприклад, такі як малиновий, помаранчевий (апельсиновий), вишневий, болотний, бузковий, рожевий, криваво -- червоний і т. д. Наші відчуття суб'єктивні і вони залежать не тільки від спектрального випромінювання, відображення або пропускання, а також від тонкощі сприйняття, емоційного стану, професіоналізму, тренованості, національності і багатьох інших факторів.

Насиченість кольору - це другий суб'єктивний ознака кольору, що характеризує силу, інтенсивність відчуття тон кольору. Серед ряду квітів одного тону, наприклад серед синіх квітів, Можо виділити ті, у яких сильніше виражений синій тон, і які сприймаються як яскраво синіми. Насиченість кольору асоціюється в нашій свідомості з кількістю барвника, наприклад, з його концентрацією у фарбі, а також з його чистотою. Наприклад, збільшуючи концентрацію барвника або, інакше кажучи, насичуючи їм розчин, ми тим самим збільшуємо насиченість кольори цього розчину. Збільшуючи зміст пігменту у фарбі, ми також збільшуємо її насиченість.

Насиченість кольору предметів проявляє себе максимально, якщо предмети освітлені світлом цього кольору. Натренований спостерігач при денному освітленні розрізняє до 180 колірних тонів і до 16 ступенів (градацій) насиченості. (Таким чином, простір колірного охоплення людини складається з 1880 відтінків чистих кольорів, а відтінки змішаних квітів представляють дуже велике, але кінцеве безліч квітів.) При зниженому освітленні число помітних кольорів помітно скорочується. Крім того, різко змінюється уявлення про колірному тоні якщо освітлення кольорове. Вночі (при блакитному місячному світлі) всі кішки чорні.

Відчуття кольоровості і насиченості можна наближено виразити об'єктивними характеристиками випромінювань. Так, колірний тон висловлюють довжиною хвилі монохроматичного випромінювання, який в суміші з білим світом дає таке ж зорове відчуття кольору, як характеризується об'єкт. Довжина хвилі цього монохроматичного випромінювання називається домінуючою довжиною хвилі. Насиченість при цьому кількісно виражається чистотою кольору, що являє собою частку монохроматичного потоку в суміші його з білим світом. Коротше кажучи, чистоту кольору визначають відношенням потужності монохроматичного випромінювання до потужності сумарних випромінювань видимого спектру, які створюють заданий колір. Чим більше потужність монохроматичного випромінювання в суміші і чим менше потужність білого світла, тим вище чистота кольору. Спектральні кольори мають максимальну чистоту, що дорівнює одиниці. У спектральних кольорах потужність білого світла дорівнює нулю.

світлин - Третій суб'єктивний ознака, що характеризує відчуття об'єктивної величини яскравості кольору. Коли одночасно розглядаються разноокрашенние предмети, ми чітко бачимо, які з них світліші, які темніше, хоча вони й різні за колірному тону. Зіставляючи кольору в світлі і тінях окремих предметів, ми бачимо відмінності в освітленості і кольору різних ділянок розглянутого об'єкта. Наприклад, пофарбовані в жовті кольори предмети більш світлі, а пофарбовані в фіолетові кольори - темніші.

Хроматичні і ахроматичні кольори

Коли випромінювання дратує всі рецептори однаково (одиниця інтенсивності подразнення - "Частка участі в білому"), колір такого випромінювання сприймається як білий, сірий або як чорний. Білий, сірий та чорний кольори називаються ахроматичними. Ці кольори не розрізняються якісно. Різниця в зорових відчуттях при дії на-віч ахроматичні випромінюванні залежить тільки від рівня подразнення рецепторів. Тому ахроматичні кольори можуть бути задані однієї психологічної величиною - світлини. Якщо рецептори різних типів роздратовані неоднаково, виникає відчуття хроматичного кольору. Для його опису потрібні вже три величини - світлини, насиченість і колірний тон. Якісні характеристики зорового відчуття, визначаються насиченістю і кольоровим тоном. Ахроматичні кольору, тобто сірі, білі і чорні, характеризуються тільки світлини. Будь-який хроматичний колір може бути сопоставлен по світлин з ахроматичні кольором. Чим менше насиченість хроматичного кольору, тим ближче він до ахроматичними кольором, і тим легше знайти відповідний йому по світлин ахроматичний колір. Початок і кінець ахроматичні ряду - це біле і чорне.

В повсякденній розумінні різниця між яскравістю і світлин зазвичай не помічається, і обидва поняття розглядаються майже як еквівалентні. Однак можна помітити певна різниця у вживанні цих термінів, що відбиває і відмінність цих двох феноменів. Як правило, слово "яскравість" вживають для характеристики особливо світлих поверхонь, сильно освітлених і відображають велика кількість світла. Так, наприклад, про освітленому сонцем аркуші паперу або снігу говорять як про яскраві поверхнях, а про стінах кімнати як, про світлі. Термін "яскравість" також нерідко служить для характеристики кольору, причому маються на увазі такі якості останнього, як насиченість чи чистота. Нарешті, термін "яскравість" переважно використовується для оцінки джерел світла. У природничо-наукової теорії кольору відмінність між термінами "яскравість" і "світлин" досить виразно. Світлини це відчуття яскравості, в якому важливу роль відіграють конкретні умови індивідуального сприйняття. Це поняття, що відноситься, перш за все до компетенції психології. Одна і та ж фізична, об'єктивна яскравість може викликати різні відчуття світлини, і, навпаки, одна й та сама світлин може відповідати різним ступенях яскравості.

Метамерні кольори

Випромінювання, які мають однаковий колір, але різний спектральний склад, називаються метамерними. Метамерія квітів це здатність нашого зору бачити різні за спектрального складу випромінювання однаковими за кольором. Випромінювання, що викликають однакові відчуття кольору в одних умовах сприйняття, створюють однакові відчуття кольору і в інших умовах. Але саме відчуття кольору може помітно мінятися від умов розглядання та освітлення. Ми постійно бачимо метамерні кольору. Більш того, отримання будь-яких кольорових зображень, зокрема й на відтисненні, засноване на метамерії. Наприклад, оранжевий колір можна отримати на папері помаранчевої фарбою або ж накладенням шарів двох фарб: пурпурової і жовтої (останньої у більшій кількості).

Найбільшою метамерії, тобто найбільшим розмаїтістю по спектрального складу, мають білі випромінювання джерел світла. Зі збільшенням насиченості метамерія квітів зменшується. Спектральні кольори не мають метамерів, тому що кожний з них створюється одним - єдиним монохроматичним випромінюванням. Серед фарб найбільшою метамерії, тобто найбільшим розмаїтістю по спектрального складу, володіють темні, темна кольору.

Зменшення метамерії кольору зі збільшенням насиченості має велике практичне значення в поліграфії, особливо при виборі друкарських фарб і цветоделітельних світлофільтрів, а також при розробці алгоритмів кольороподілу.

На метамерії кольору засновані всі колориметричні методи, в яких для випромінювання складного складу підбирається така суміш деякого монохроматичного випромінювання з білим світом, яка візуально відрізнити від нього за кольором.

Всі репродукційні процеси в поліграфії засновані на тому, що всілякі кольори зображення на відтисненні ми відтворюємо змішуванням кількох цілком певних друкарських фарб. Це можливо тому, що ми бачимо однаковими за кольором різні по спектрального складу випромінювання.

Порогова чутливість сприйняття кольору

Передача светлотного і колірного контрасту багато в чому залежить від чутливості очі, яка непостійна і здатна змінюватися під дією зовнішніх і внутрішніх стимулів. Око реагує не на всяке роздратування, а тільки на таке, що досягло певної величини. Цю мінімальну різницю між двома ступенями яскравості, яку здатен помічати очей, психологи називають порогом чутливості. Для того щоб помітити в натурі і висловити потім найтонші зміни світла і кольору, очей спостерігача повинен мати високу чутливістю, яка дається від природи і розвивається в процесі навчання. Порогова чутливість сприйняття кольору і покладено в основі визначення кольору, запропоноване відомим фізиком Шредінгер (1920 р.). За Шредінгера, колір є властивість спектральних складів випромінювань, не розрізняються людиною візуально.

Систематизація відтінків кольору

Потреба у систематизації та класифікації квітів виникла давно. Продиктована вона була як потребами практики, так і науки, і, зокрема, таких областей наукового знання, як хімія, біологія, мінералогія, медицина. Не менш важливе значення має вона і для теорії живопису і для практики поліграфії. Різноманіття, що спостерігаються в природі квітів художники і вчені здавна прагнули привести у будь-яку систему - розташувати всі кольори в певному порядку, виділити серед них основні і похідні.

Самою простий систематикою було розташування кольорів в тому порядку, в якому вони знаходяться в радуге. Така спроба і була зроблена Ньютоном після того, як він отримав видимий кольоровий спектр шляхом розкладання білого світла. Ці кольори Ньютон поділяв на однорідні, первинні, прості, які викликаються променями однаковою преломляемості, і неоднорідні або похідні, відчуття яких викликається променями різної преломляемості.

Радуга послужили також основою для систематики квітів у вигляді кола і трикутника. Ідея графічного вираження системи квітів у вигляді замкнутої фігури була підказана тим, що кінці спектру мають тенденції замкнутися - синій край через фіолетовий переходить в пурпурний, а червоний також наближається до пурпурного. У принципі розташування кольорів у трикутнику нічим не відрізняється від розташування їх по колу. У вершинах трикутника розташовуються так звані основні, або "первинні", чисті кольори: червоний, синій, жовтий. Змішуючи їх попарно, можна отримати "вторинні", або змішані, кольори: оранжевий, зелений, фіолетовий. Змішання можна продовжувати і далі і отримати таким чином, в остаточному підсумку, колірне коло. Якщо в трикутнику провести бісектриси, а в колі діаметри, то на їх протилежних кінцях будуть лежати додаткові кольори.

Кольорові круг і трикутник володіють і ще однією властивістю: оптичне змішування трьох основних кольорів дає в підсумку білий (адитивний синтез кольору), а при змішуванні відповідних фарб - чорний або темно-сірий колір (субтрактівним синтез кольору). Розташування квітів у вигляді кола дуже зручно і наочно. Воно широко застосовується для пояснення багатьох закономірностей теорії кольору.

В суті, до системи квітів у вигляді кола, можливо, несподівано для самого себе прийшов і Гете. Розглядаючи світ через призму, він зауважив кольорові смуги на кордоні чорного і білого. Це дало йому підставу зробити висновок про те, що жовтий і синій відповідають світлого і темного і є первинними, тому що виникли з протилежностей. Червоний колір він розглядав як посилення жовтого, фіолетовий - синій, а зелений як результат змішування. Пурпурний колір, на його думку, виникає шляхом подальшого посилення червоного та фіолетового. У підсумку в Гете також кілька своєрідним шляхом виникає колірне коло, в принципі не відрізняється від кола Ньютона.

Колірний круг і трикутник, однак, систематизували лише чисті, тобто спектральні, кольору. Оскільки кожен спектральний колір може змінюватися також по світлин і насиченості, то це вимагало створення такої моделі, яка давала б можливість оцінки зміни кольорів і за цими параметрами.

В 1772 німецьким вченим Ламбертом була запропонована систематизація квітів у вигляді подвійної піраміди, приблизно відбиває зміни кольору не тільки по колірному тону, але також і по світлин і насиченості.

Кількісне опис кольору і помітне окремих відтінків кольору

Для багатьох галузей виробництва, у тому числі для поліграфії і комп'ютерних технологій, необхідні більш точні кількісні методи опису кольору і помітне окремих його відтінків. Наукові теорії опису кольору досить складні для сприйняття і розуміння, а також важко формалiзуються,. Отже, метою систематизації кольору є створенням математичних моделей кількісного опису помітне відтінків кольору.

В 1931 міжнародна комісія зі стандартизації, відома як Міжнародна освітлювальна комісія (Commission International de l'Eclerage), скорочено звана МОК (СIЕ), запропонувала систему вимірі кольору, що і застосовується з тих пір з невеликими змінами. Ця система має ряд переваг: одне з них, найбільш важливе, полягає в тому, що в математичних моделях кольору відсутні негативні члени. Це значно зменшує кількість помилок при запису рівнянь. Позбутися негативних членів можна тільки підбором гіпотетичних, нереальних основних кольорів. Це, звичайно, дуже часто на початку знайомства викликає невеликі утруднення. Щоб легше зрозуміти цей момент, слід звернути увагу на те, що хоча гіпотетичних квітів насправді реально не існують, то на кольоровій діаграмі (простір локусу) ім відповідають цілком конкретні точки.

І що це дає на практиці? Дуже багато зручностей. Всі вимірювання проводять на реальних основних кольорах, а потім результати за допомогою обчислень перетворять в відповідні коефіцієнти для гіпотетичних квітів. Суть систем CIE наступна: вибравши як трьох основних базових квітів будь-які три лінійно незалежних кольори спектру (див. перший закон Грассман на початку статті) і з'єднавши їх прямими лініями, отримаємо трикутник. (Математична модель системи CIE лінійна, отже, проста, але і з обмеженою точністю.) Через кривизни ліній локусу, на яких лежать спектральні кольори, деякі кольори завжди будуть випадати з цього трикутника і у відповідних колірних рівняннях позначатися негативними величинами. З цієї причини СIЕ вибрала в якості основних гіпотетичні кольору і розмістила їх по осях X, Y і Z таким чином, щоб вся область між бічними сторонами і "пурпурової" прямий лежала всередині трикутника XYZ.

Вимірювання проводять на існуючих основних кольорах, а потім шляхом нескладних перетворень їх перераховують. Основна перевага такої системи полягає в те, що вимірювання можна проводити з використанням будь-яких основних кольорів, але якщо потім перетворити їх в систему стандартних кольорів, то вимірювання, проведені в різних лабораторіях, можна зіставляти один з одним. Вибір основних кольорів системи СIЕ XYZ призводить до отримання стандартної діаграми кольоровості СIЕ. Насправді всю систему кількісного вимірювання кольору СIЕ можна графічно представити як набір величин трьох параметрів - колірний тон, насиченість і яскравість (світлин), які визначають і реальні кольору.

Базою побудови системи CIE XYZ послужило колірне тіло, побудоване художником Манселлом і його колірної атлас, який зіграв величезну роль у вивченні, описі та систематизації відтінків кольору.

Моделі опису відмінності колірних відтінків

Ц?? ета і колірні розходження можуть бути виражені за допомогою різних математичних моделей. Найбільш часто на практиці використовуються чотири моделі опису кольору: RGB, CMYK, Lab, HSV (HSL, HSB).

Модель RGB

Всі відтінки кольору видимого спектру можна отримати зі сполучення трьох основних монохроматичні випромінювань - червоного, синього і зеленого. При змішуванні двох основних кольорів, а також при змішуванні двох основних з додаванням третього основного кольору результат освітлюється: зі змішання червоного і зеленого виходить жовтий, зі змішання зеленого і синього виходить блакитний, синій і червоний дають пурпурний. Якщо змішуються однакові по кількості випромінювання всіх трьох кольорів, то в результаті виходить білий світ. Тому такі кольори називаються адитивними (сумарними), а синтез кольору аддитивним. Ця модель застосовна для опису кольору синтезованого в проходить або прямому (випромінювача) світлі. Візуальне сприйняття кольору з деякими теоріями теж засновано на моделі RGB. Модель RGB позначена за першими літерами англійських слів Red (Червоний), Green (Зелений), Blue (Синій). Ця модель представляється у вигляді тривимірної системи координат. Кожна координата відображає внесок кожної складової у результуючий колір в діапазоні від нуля до максимального значення. У результаті виходить куб, всередині якого і "перебувають" всі кольори, утворюючи колірний простір RGB.

Важливо відзначити особливі точки та лінії цієї моделі. Початок координат: у цій точці всі складові дорівнюють нулю, випромінювання відсутнє, а це рівнозначно темряві, тобто це точка чорного кольору. І друга точка, де всі складові мають максимальне значення, що, як уже з'ясували, дає білий колір. На лінії, з'єднує ці точки (по діагоналі), розташовуються ахроматичні кольору (сірі відтінки): від чорного кольору до білого. Це відбувається тому, що всі три складові однакові і розташовуються в діапазоні від нуля до максимального значення. Такий діапазон інакше називають сіркою або ахроматичний віссю. У комп'ютерних технологіях зараз найчастіше використовуються 256 градацій (відтінків) сірого. Хоча деякі сканери мають можливість розпізнавати і кодувати при скануванні зображення до 1024 відтінки сірого.

Три вершини куба дають чисті вихідні колірні випромінювання, інші три відображають подвійні змішування вихідних випромінювань. Саме в цій моделі кодує зображення сканер і відображає малюнок екран монітора. На базі цієї моделі працює телебачення.

Модель СМУК

Всі відтінки кольору видимого спектру можна отримати і при змішуванні НЕ випромінювань, а речовин - фарб, лаків, розчинів. У поліграфії для створення кольорового зображення на відтисненні наносять на білий папір фарби різного кольору. Білий світ, падаючий на відбиток, проходить крізь барвистий шар, відбивається від поверхні паперу і знову проходить крізь барвистий шар вже певного кольору, який візуально сприймається. Цей колір називають відбивається. Відбиті кольору виникають не шляхом випромінювання, а виходять з білого світу, шляхом вирахування з