RGB в CMYK: как цветовые данные передаются с экрана на печатную машину
Изображение может выглядеть правильно на мониторе дизайнера, тускло на экране клиента и снова иначе на отпечатанном листе, даже если каждый файл содержит одинаковые цветовые значения. Причина в том, что RGB и CMYK описывают цвет на двух разных языках. Ни одна из моделей не является абсолютной физической шкалой. Обе привязаны к устройству, которое воспроизводит цвет, поэтому одни и те же данные дают разный визуальный результат на каждом сканере, мониторе, устройстве цветопробы и печатной машине.
Что описывает цветовое пространство
Цветовое пространство, это подмножество видимого света, которое может представить данная модель. RGB ведёт себя как единичный куб в трёхмерной системе координат, и каждая ось соответствует одной первичной составляющей. Поскольку любое цветовое пространство, это лишь часть того, что видит глаз, ни одна модель не охватывает весь видимый свет. Три независимых атрибута определяют положение внутри этого пространства, и выбор разных атрибутов даёт разные пространства. Описываемый объект не меняется, пространство, это лишь рамка для его измерения. Цветовые пространства делятся на два больших семейства: тип на основе первичных составляющих, такой как RGB, CMY и CMYK, и типы, разделяющие цвет и яркость, такие как YCC, YUV и Lab.
Модель RGB и аддитивное смешение
Красный, зелёный и синий, это три первичных цвета света. Глаз воспринимает цвет через три вида колбочек, которые наиболее сильно реагируют около 630 нм, 530 нм и 450 нм. Большую часть видимого спектра можно воспроизвести, смешивая эти три света в разных пропорциях. При воспроизведении изображений каждый канал обычно несёт 256 уровней, где 0 означает отсутствие света, а 255, максимальный свет. Равные значения всех трёх каналов дают белый, а красный на 255 при зелёном и синем на 0 даёт чистый красный. RGB, это аддитивная модель: свет добавляется к свету, поэтому смешивание большего количества повышает яркость и энергию. Равные красный и зелёный дают жёлтый, равные зелёный и синий дают голубой, равные красный и синий дают пурпурный, а все три вместе дают белый. Диагональ от чёрного к белому, это серая ось, и каждый пиксель полутонового изображения лежит на этой линии.
Модель CMYK и субтрактивное смешение
В печати используются красители и пигменты, которые поглощают свет, а не излучают его. Голубой, пурпурный и жёлтый, это субтрактивные первичные цвета, поэтому значение CMY можно найти из CMY = 1 - RGB. Теоретически три краски вместе воспроизводят весь диапазон куба RGB, и 100 процентов каждой должны давать чёрный. Реальные краски не дотягивают. Жёлтая краска должна отражать весь свет от 500 нм до 700 нм и поглощать от 400 нм до 500 нм, однако краска в печатной машине отражает слишком мало в верхней полосе и поглощает слишком мало в нижней, поэтому печатает с лёгким пурпурным и голубым оттенком. Голубая и пурпурная ведут себя так же. Без чёрного 100 процентов всех трёх красок дают мутно-коричневый вместо истинно чёрного. Добавление чёрной формы восстанавливает плотность и сохраняет нейтральность серых, поэтому CMYK используется для краски, тонера и красящих составов, тогда как CMY отдельно упоминается редко. CMYK, это прикладное пространство: его значения описывают площадь растровой точки в печатной машине, обычно от 0 до 100 процентов, поэтому C0 M0 Y0 K0, это белая бумага, а C0 M0 Y0 K100, это чёрный.
Зачем нужно преобразование
Подготовка файла RGB для офсетной печати означает преобразование его цветов в CMYK. В отрасли этот шаг по-прежнему называют цветоделением. Две проблемы делают его сложным. Во-первых, эти два пространства охватывают разные объёмы: цветовой охват RGB больше охвата CMYK, поэтому цвета за пределами диапазона красок приходится сжимать, чтобы они поместились. Во-вторых, оба пространства зависят от оборудования, поэтому абсолютной точки отсчёта нет. Независимое от устройства пространство, такое как Lab, служит мостом между ними.
Отображение цветового охвата, тона и точки белого
Переход из одного цветового охвата в другой направляют три стратегии отображения. Сжатие охвата может удерживать цвета внутри целевого диапазона и заменять остальные ближайшим соответствием, либо воспроизводить вышедшие за диапазон цвета с максимальной насыщенностью, доступной устройству вывода, либо проецировать эти цвета на границу охвата так, что тон остаётся неизменным, а насыщенность снижается равномерно. Сжатие тона либо воспроизводит яркость внутри диапазона и поднимает или опускает остальные значения до границы, что уплощает контраст в светах и тенях, либо совмещает самые яркие значения обоих пространств и корректирует остальные уровни по плавной кривой. Отображение точки белого либо проецирует белый источник на белый вывод, определённый стандартным наблюдателем при освещении D50 и поле зрения два градуса, либо преобразует значения источника относительно белизны бумаги или запечатываемого материала, который будет нести изображение.
Как цвет проходит через процесс цветоделения
Отражающий оригинал измеряется как L0 A0 B0. Сканер или цифровая камера превращает этот свет в R1 G1 B1. Файл поступает на станцию редактирования изображений, где оператор корректирует цвет и получает R2 G2 B2. Для изготовления цифровой цветопробы данные преобразуются в R3 G3 B3 и отправляются на принтер, а пробный лист считывается как L1 A1 B1. Для печатной машины тот же цвет преобразуется в четыре канала красок и становится площадями растровых точек Y1 M1 C1 K1. После спуска полосы, обработки в RIP и вывода плёнок цветоделённые формы несут площади растровых точек Y2 M2 C2 K2. После изготовления печатной формы значения на форме равны Y3 M3 C3 K3, а после переноса краски на запечатываемый материал итоговые площади растровых точек Y4 M4 C4 K4 вместе с бумагой определяют напечатанный цвет L2 A2 B2. Каждый этап может сдвинуть цвет, поэтому контроль на каждом шаге важен.
Математика цветоделения и генерация чёрного
Цветоделение начинается со значения чёрного, потому что от него зависят остальные три канала. Photoshop предлагает удаление из-под чёрного (UCR) и замену серой составляющей (GCR) для построения чёрной формы. Удаление из-под чёрного считывает R, G и B, формирует промежуточные значения c, m, y и k, затем применяет функцию генерации чёрного и функцию удаления из-под чёрного. Результат зависит от сочетания бумаги и краски, растискивания растровых точек каждой формы в средних тонах, ограничения по чёрной краске и общего ограничения по краске. Из набора значений RGB промежуточные значения равны c = 1 - R, m = 1 - G и y = 1 - B, а удаление из-под чёрного задаёт значение чёрного как k = min(c, m, y). После применения функций генерации и удаления чёрного итоговые значения корректируются так, чтобы каждый канал оставался в пределах ограничения по краске для печатной машины. Правильный баланс сохраняет тени открытыми, удерживает нейтральные серые и не даёт суммарному покрытию краской превысить то, что выдерживают материал и сушильное устройство.