Obraz może wyglądać poprawnie na monitorze projektanta, blado na ekranie klienta i jeszcze inaczej na wydrukowanym arkuszu, nawet gdy każdy plik zawiera te same wartości liczbowe kolorów. Przyczyna jest taka, że RGB i CMYK opisują kolor w dwóch różnych językach. Żaden z tych modeli nie jest bezwzględną skalą fizyczną. Oba są powiązane z urządzeniem, które wytwarza kolor, więc te same dane dają inny wynik wizualny na każdym skanerze, monitorze, urządzeniu proofingowym i maszynie drukującej.
Co opisuje przestrzeń barw
Przestrzeń barw to podzbiór światła widzialnego, który dany model może przedstawić. RGB zachowuje się jak sześcian jednostkowy w trójwymiarowym układzie współrzędnych, a każda oś odpowiada jednej barwie podstawowej. Ponieważ każda przestrzeń barw jest tylko wycinkiem tego, co widzi oko, żaden pojedynczy model nie obejmuje całego światła widzialnego. Trzy niezależne atrybuty określają położenie w tej przestrzeni, a wybór różnych atrybutów daje różne przestrzenie. Opisywany obiekt się nie zmienia, przestrzeń jest tylko ramą służącą do jego pomiaru. Przestrzenie barw dzielą się na dwie główne rodziny: typ oparty na barwach podstawowych, taki jak RGB, CMY i CMYK, oraz typy oddzielające kolor od jasności, takie jak YCC, YUV i Lab.
Model RGB i mieszanie addytywne
Czerwony, zielony i niebieski to trzy barwy podstawowe światła. Oko odbiera kolor za pomocą trzech rodzajów czopków, które reagują najsilniej w okolicach 630 nm, 530 nm i 450 nm. Większość widma widzialnego można odwzorować, mieszając te trzy światła w różnych proporcjach. W reprodukcji obrazu każdy kanał zwykle przenosi 256 poziomów, gdzie 0 oznacza brak światła, a 255 najsilniejsze światło. Równe wartości wszystkich trzech kanałów dają biel, natomiast czerwony na poziomie 255 przy zielonym i niebieskim na poziomie 0 daje czystą czerwień. RGB to model addytywny: światło dodaje się do światła, więc mieszanie większej jego ilości zwiększa jasność i energię. Równe wartości czerwonego i zielonego dają żółty, równe zielonego i niebieskiego dają cyjan, równe czerwonego i niebieskiego dają magenta, a wszystkie trzy razem dają biel. Przekątna od czerni do bieli to oś szarości, a każdy piksel obrazu w skali szarości leży na tej linii.
Model CMYK i mieszanie subtraktywne
Druk wykorzystuje barwniki i pigmenty, które pochłaniają światło zamiast je emitować. Cyjan, magenta i żółty to subtraktywne barwy podstawowe, więc wartość CMY można obliczyć ze wzoru CMY = 1 - RGB. Teoretycznie trzy farby razem odtwarzają pełny zakres sześcianu RGB, a 100 procent każdej z nich powinno dać czerń. Rzeczywiste farby nie spełniają tego warunku. Farba żółta powinna odbijać całe światło od 500 nm do 700 nm i pochłaniać od 400 nm do 500 nm, jednak farba na maszynie odbija zbyt mało w górnym zakresie i pochłania zbyt mało w dolnym, więc drukuje z lekkim odcieniem magenta i cyjan. Cyjan i magenta zachowują się podobnie. Bez czerni 100 procent wszystkich trzech farb daje mętny brąz zamiast prawdziwej czerni. Dodanie płytki czarnej przywraca gęstość i utrzymuje szarości w neutralności, dlatego CMYK stosuje się do farb, tonerów i lakierów, podczas gdy sam CMY jest rzadko wymieniany. CMYK to przestrzeń stosowana: jej liczby opisują powierzchnię punktów na maszynie drukującej, zwykle od 0 do 100 procent, więc C0 M0 Y0 K0 to biały papier, a C0 M0 Y0 K100 to czerń.
Dlaczego potrzebna jest konwersja
Przygotowanie pliku RGB do druku offsetowego oznacza odwzorowanie jego kolorów w CMYK. Branża wciąż nazywa ten krok rozdzielaniem kolorów. Dwa problemy czynią go trudnym. Po pierwsze, obie przestrzenie obejmują różne objętości: gamut RGB jest większy niż gamut CMYK, więc kolory spoza zakresu farb muszą zostać skompresowane, aby się zmieściły. Po drugie, obie przestrzenie zależą od sprzętu, więc nie ma bezwzględnego odniesienia. Przestrzeń niezależna od urządzenia, taka jak Lab, pełni rolę pomostu między nimi.
Mapowanie zakresu barw, tonalności i punktu bieli
Przejście z jednego zakresu barw do drugiego opisują trzy strategie mapowania. Kompresja zakresu barw może utrzymać kolory w zakresie docelowym i zastąpić pozostałe najbliższym dopasowaniem, albo odtworzyć kolory spoza zakresu przy najwyższym nasyceniu osiągalnym na wyjściu, albo rzutować te kolory na krawędź zakresu tak, aby odcień pozostał stały, a nasycenie spadało równomiernie. Kompresja tonalna albo odtwarza luminancję w zakresie i podnosi lub obniża pozostałe wartości aż do granicy, co spłaszcza kontrast w światłach i cieniach, albo nakłada na siebie najjaśniejsze wartości obu przestrzeni i koryguje pozostałe poziomy po gładkiej krzywej. Mapowanie punktu bieli albo rzutuje biel źródłową na biel wyjściową zdefiniowaną przez obserwatora normalnego przy świetle D50 i polu widzenia dwóch stopni, albo przelicza wartości źródłowe względem białości papieru lub podłoża, na którym znajdzie się obraz.
Jak kolor przechodzi przez proces separacji
Oryginał odbiciowy jest mierzony jako L0 A0 B0. Skaner lub aparat cyfrowy zamienia to światło na R1 G1 B1. Plik trafia do stanowiska edycji obrazu, gdzie operator koryguje kolor i otrzymuje R2 G2 B2. Do wykonania odbitki cyfrowej dane są przeliczane na R3 G3 B3 i wysyłane do drukarki, a arkusz próbny odczytuje się jako L1 A1 B1. Do druku maszynowego ten sam kolor jest przeliczany na cztery kanały farb i staje się polami rastrowymi Y1 M1 C1 K1. Po impozycji, przetworzeniu w RIP i naświetleniu filmów separacje zawierają pola rastrowe Y2 M2 C2 K2. Po wykonaniu formy drukowej wartości na formie to Y3 M3 C3 K3, a po przeniesieniu farby na podłoże końcowe pola rastrowe Y4 M4 C4 K4 wraz z papierem określają kolor zadrukowany L2 A2 B2. Każdy etap może zmienić kolor, dlatego kontrola na każdym kroku ma znaczenie.
Matematyka separacji i generowanie czerni
Separacja zaczyna się od wartości czerni, ponieważ pozostałe trzy kanały zależą od niej. Photoshop udostępnia usuwanie spod koloru (UCR) i zastępowanie składowej szarej (GCR) do budowy formy czarnej. Usuwanie spod koloru odczytuje R, G i B, tworzy wartości pośrednie c, m, y i k, a następnie stosuje funkcję generowania czerni i funkcję usuwania spod koloru. Wynik zależy od kombinacji papieru i farb, przyrostu punktu rastrowego w półtonach na każdej formie, limitu farby czarnej i limitu sumy farb. Z zestawu wartości RGB wartości pośrednie wynoszą c = 1 - R, m = 1 - G i y = 1 - B, a usuwanie spod koloru ustala wartość czerni jako k = min(c, m, y). Po zastosowaniu funkcji generowania i usuwania czerni wartości końcowe są korygowane tak, aby każdy kanał mieścił się w limicie farby maszyny. Właściwe ustawienie tej równowagi utrzymuje otwarte cienie, zachowuje neutralne szarości i zapobiega przekroczeniu przez sumę farb tego, co wytrzyma podłoże i suszarka.