Стандарты отображения цвета.

Статья описывает моменты, которые не всегда очевидны, но могут быть полезны для понимания основ цветопередачи и цветовоспроизведения.

Требования к макетам содержат специальные термины, поясним кратко, что они означают.

Используемые термины:

Цветовое пространство
это определенная модель представления цвета, применяемая в цифровых технологиях.
RGB
это цветовое пространство применяется для устройств, излучающих свет, таких, как монитор компьютера. Основные цвета - красный, зеленый, синий
CMYK
это цветовое пространство, описывающее синтез отражённого цвета, применяется для воспроизведения цвета при печати на бумаге. Основные цвета: синий, малиновый, желтый, черный.
"Битность" цвета
определяет возможные значения яркости цветовых каналов. Например, "24 бита" = 8 бит на канал (256 различных значений), что позволяет отобразить цветовую палитру в 16.7 миллионов цветов.
Растр
"точечная сетка", из которой состоит изображение, отпечатанное или воспроизведенное на мониторе.
lpi (Линатура растра)
количество линий на дюйм - количество линий растровой сетки, которые могут быть отчетливо напечатаны на дюйме носителя.
dpi/ppi
количество точек/пикселей на дюйм, - величина разрешения изображения, количество точек (пикселей) которые могут отображаться в одном дюйме при печати или на мониторе.

Стандарт RGB - разрешение и особенности.

В основном это цветовое пространство применимо для устройств, излучающих свет.

Изображение в данном цветовом представлении раскладывается на 3 канала: красный, зеленый и синий.

Для каждого пикселя изображения суммируются значения яркости по каждому каналу.
Чёрный цвет соответствует нулевому значению яркости на всех каналах, белый - максимальному.
Пиксели изображения или самостоятельно "светятся" (люминофор в старых телевизорах и мониторах с лучевой трубкой), либо фильтруют свет, излучаемый лампами подсветки.

Нетрудно понять, что палитра цветов, сформированных по RGB методу, зависит от устройства. Так как яркость ламп подсветки и характеристики фильтров (люминофора), а также физические их свойства (свечение или светопропускание) отличаются даже в рамках одной модели (!), незначительно, чаще всего разницу можно уловить только прибором.

Реализация RGB в мониторах.

Почти все современные мониторы формируют цвет дискретно, что связано с необходимостью управлять яркостью красного, зелёного и синего канала для нескольких миллионов пикселей.
Поэтому технически можно обеспечить и 48-битный цвет, но не для общеупотребительных мониторов.

На то есть ряд причин:
  • Стоимость возрасла бы сильно;
  • LCD-мониторы не смогут обеспечить подобную дискретность в силу физических ограничений технологии;
  • Существующие каналы передачи информации от видеокарты к монитору слишком "узкие" для подобной глубины цвета.
  • Нет резона отображать очень широкое цветовое пространство (смотрите описание CMYK).

Замечание:

Некоторые профессиональные LCD-мониторы в состоянии отображать >1 млрд цветов (10 бит на канал).

Стандарт sRGB и его отличия от RGB.

Искусственно ограниченное цветовое пространство для устройств отображения.

Так как степень соответствия каждого монитора стандарту RGB, даже 24-битному, ограничена, появилась необходимость в его искусственном ограничении.
В противном случае, графические элементы всегда выглядели бы неодинаково в зависимости от монитора даже если они настроены одинаково.
Стандарт строго ограничивает минимальную и максимальную яркость каждого канала, что позволяет отображать те же 16.7 миллионов цветов единообразно и почти независимо от устройства.

Замечания

Не все мониторы в состоянии соответствовать даже усечённому стандарту sRGB на 100 процентов.
У автора статьи откалиброванный под sRGB монитор охватывает ~98.3% требуемых стандартом цветов.
Обычно ненастроенный (не откалиброванный) современный LCD-монитор соответствует стандарту на 85...99.5%.

Повышенный цветовой охват.

Некоторые мониторы обладают "расширенным" относительно sRGB цветовым охватом. Количество цветов то же, но каналы (иногда все, иногда только один) на максимальной яркости выдают более чистый цвет, чем предусматривает стандарт. Чем это грозит - читайте ниже.

Цветовая модель CMYK.

Цветовое пространство применимо для устройств, которые выводят изображения на печать.

Отличия от RGB или как печатают принтеры.

Сравнение RGB и CMYK

Цвета, которые описывает пространство, отражённые.
Изображение раскладывается на 4 канала.
Определяется максимальное количество красителя для получения чистого цвета.
Для отображения полутонов используется пропорциональное смешение красителей в одной точке.
Белый цвет - отсутствие красителя, чёрный, теоретически, можно получить смешением трёх красителей в равной пропорции и в максимальном количестве возможно, но реальный результат неудовлетворительный.
Таким образом, если очень упрощённо сравнить RGB и CMYK цветовые пространства, получим:
Цветовой охват CMYK уже, чем RGB/sRGB.

У CMYK меньше динамический диапазон.
При печати на реальном устройстве, ввиду отсутствия "идеального носителя" и "идеальных красителей" отличия в цветовоспроизведении ещё более выражены.
В результате происходит следующая ситуация: Макет для печати верстается на мониторе (sRGB цветовой охват), а печатать его нужно будет на устройстве с сокращённым, относительно монитора, цветовым охватом. Именно по этой причине требования к макетам - CMYK.

Разрешение изображения.

Характеризует способность воспроизводящего оборудования разрешать (дифференцированно отображать или печатать) мелкие детали. Вкратце - чем выше разрешение, тем более мелкие детали можно воспроизвести.

dpi/ppi/lpi и отличия.

Печать на принтере - растровая сетка

Возьмём для наглядности фрагмент изображения в 1 квадратный дюйм.
В устройствах отображения (например, монитор) корректно говорить о количестве пикселов на дюйм.
Например, на мониторе с разрешением 150ppi фрагмент изображения 150х150 пикселей будет занимать ровно 1 дюйм на экране.
По простой причине - монитор отображает изображение поточечно и каждый конкретный пиксель на экране в каждый момент времени имеет предсказуемый цвет. То есть мы можем очень точно видеть (с использованием специальной аппаратуры), что все 22 500 пикселей отображаются корректно. В устройствах печати всё сложнее. Нет возможности отрегулировать количество краски, нанесённой на конкретную точку (технические ограничения).
Поэтому изображение перед печатью растрируется, то есть разбивается на сетку с указанием, какая ячейка сетки будет закрашена, какая нет. Грубо говоря, на изображение "накладывается" мелкая сетка с чередующимися светлыми и тёмными промежутками.

И вот количество рядов ("линий") в этой воображаемой сетке и будет показателем lpi.
Напечатанная "растровая точка" формируется при цветной печати по стандарту CMYK четырьмя проходами.

И то, насколько точно устройство вывода может намагнитить барабан, переносящий краситель (в случае лазерного устройства) или "выпустить чернила" (для струйного устройства) для формирования одной точки и определяет показатель dpi устройства.

Если проще - максимальная точность формирования "растровой точки" из нескольких подточек печатным устройством.
Характеристика печатного устройства 150 lpi и 2400 dpi будет означать, что устройство способно отпечатать на одном дюйме 150 линий по 150 растровых точек в каждой, каждую точку будет формировать "участок сетки" размером 16 на 16 вспомогательных точек (256 фрагментов краски). Соответственно, цветовоспроизведение такой печати - 256 оттенков на растровую точку.

Замечания:

чем больше dpi и , одновременно, меньше lpi , тем качественнее цветовоспроизведение полутонов.
Максимально точное воспроизведение мелких фрагментов обеспечивает монохромная - чёрно-белая печать. параметр lpi характеризует теоретически достижимую точность отображения, в реальной печати lpi зависит как от возможностей печатного устройства, так и от носителя.

Вопросы и ответы.

Простые ответы на сложные вопросы.

Вопрос: RGB изображение на мониторе смотрится лучше, чем CMYK, почему не сделать макет в RGB?

Ответ:

  1. Изображение в цветовом пространстве CMYK можно значительно более достоверно напечатать, потому что даже идеальное печатное устройство физически не может отображать все цвета, доступные для обычного монитора.
  2. Качественный макет в CMYK может быть практически неотличим от RGB - макета.
  3. Заказчик видит на мониторе то, что получится на печати.

Вопрос: Есть фиксирующая аппаратура, обеспечивающая разрешение более 50 точек на миллиметр (36 млн. пикселей, макет 70*50 мм). Имеет ли использовать её для подготовки макета?

Ответ:

Можно, но подобное линейное разрешение избыточно. Тем более мы принимаем в работу векторные, но не растровые, макеты (смотрите раздел требований).

Вопрос: 100 lpi - не слишком ли мало для качественного отпечатка?

Ответ: Физический размер растровой точки при подобной линатуре ~ 0.25 мм, средний размер пикселя на мониторе ~ 0.23 - 0.3 мм. Поэтому отпечаток с точки зрения детализации будет сопоставим с отображаемым на мониторе макетом.