Сравнение растровой и векторной графики

Характеристики	Растровая графика	Векторная графика
Элементарный объект	пиксель (точка)	контур и линии
Изображение	совокупность точек (пикселей)	совокупность объектов, описанных математически
Объем памяти	очень большой	небольшой
Масштабирование	нежелательно	да
Форматы	JPG, BMP, PSD, GIF, TIFF	CDR, WMF
Редакторы	Adobe PhotoShop, Paint	Adobe Illustrator, Corel Draw
Использование	Используют для хранения фотографий, произведений искусства, элементов интерфейса	Используют для хранения чертежей, деловой графики, шрифтов, рисунков с четкими контурами
Преимущества	Высокое качество изображения. Объем зависит от размера изображения. Реалистичность изображений. Естественность цветов. Изображения фотографического качества. Возможность получения изображений с помощью специальных устройств.	Небольшие по размеру файлы изображений. Объем зависит не от размера изображения, а от количества объектов в нем. Сохранение качества при масштабировании. Легкость модификации изображений.
Недостатки	Большой объем данных. Потеря качества изображения при увеличении масштаба просмотра или увеличения размера. Сложность редактирования отдельных элементов изображения.	Схематичность изображения. Неестественность цветов при воспроизведении реальных объектов. Не дают возможность точно передавать переход от одного цвета к другому.

Цветовые режимы и модели

Мир, окружающий человека, воспринимается по большей части цветным. Цвет имеет не только информационную, но и эмоциональную составляющую. Человеческий глаз – очень тонкий инструмент, но, к сожалению, восприятие цвета субъективно. Очень трудно передать другому человеку свое ощущение цвета. Вместе с тем для многих отраслей производства, в том числе для полиграфии и компьютерных технологий, необходимы более объективные способы описания и обработки цвета.

Для описания цвета придуманы различные цветовые модели, которые делятся на три больших класса:

 аппаратно-зависимые (описывающие цвет применительно к конкретному устройству цветовоспроизведения, например, монитору, – RGB, CMYK);

 аппаратно-независимые (для однозначного описания информации о цвете – XYZ, Lab);

 психологические (основывающиеся на особенностях человеческого восприятия – HSB, HSV, HSL).

Цветовая модель RGB

Множество цветов видны оттого, что объекты, их излучающие, светятся. К таким цветам можно отнести, например, белый свет, цвета на экранах телевизора, монитора, кино, слайд- проектора и так далее. Цветов огромное количество, но из них выделено только три, которые считаются основными (первичными): это – красный, зеленый, синий.

При смешении двух основных цветов результирующий цвет осветляется: из смешения красного и зеленого получается желтый, из смешения зеленого и синего получается голубой, синий и красный дают пурпурный. Если смешиваются все три цвета, в результате образуется белый. Такие цвета называются аддитивными.

Модель, в основе которой лежат указанные цвета, носит название цветовой модели RGB – по первым буквам английских слов R ed (Красный), G reen (Зеленый), B lue (Синий).

Эта модель представляется в виде трехмерной системы координат. Каждая координата отражает вклад соответствующей составляющей в конкретный цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. В результате получается некий куб, внутри которого и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство.

Важно отметить особенные точки и линии этой модели.

Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует, т. е. эта – точка черного цвета.

Точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение, что дает белый цвет.

На линии, соединяющей эти точки (по диагонали куба), располагаются серые оттенки. Этот диапазон иначе называют серой шкалой (Grayscale). В компьютерных технологиях сейчас чаще всего используются 256 градаций (оттенков) серого.

Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Несомненными достоинствами данного режима является то, что он позволяет работать со всеми 16 миллионами цветов, а недостаток состоит в том, что при выводе изображения на печать часть из этих цветов теряется, в основном самые яркие и насыщенные, также возникает проблема с синими цветами.

Цветовая модель CMYK

К отражаемым относятся цвета, которые сами не излучают, а используют белый свет, вычитая из него определенные цвета. Такие цвета называются субтрактивными («вычитательными»), поскольку они остаются после вычитания основных аддитивных. Понятно, что в таком случае и основных субтрактивных цветов будет три: голубой, пурпурный, желтый.

Эти цвета составляют так называемую полиграфическую триаду. При смешениях двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трех должен получиться черный цвет. При полном отсутствии краски остается белый цвет (белая бумага). Но проблема заключается в том, что данная модель призвана описывать реальные полиграфические краски, которые, увы, далеко не так идеальны, как цветной луч. Они имеют примеси, поэтому не могут полностью перекрыть весь цветовой диапазон, а это приводит, в частности, к тому, что смешение трех основных красок, которое должно давать черный цвет, дает какой-то неопределенный («грязный») темный цвет, и это скорее темно-коричневый, чем глубокий черный цвет. Для компенсации этого недостатка в число основных полиграфических красок была внесена черная краска. Именно она добавила последнюю букву в название модели CMYK, хотя и не совсем обычно: С – это C yan (Голубой), М – это M agenta (Пурпурный), Y – Y ellow (Желтый), а (внимание!) К – это blac K (Черный), т. е. от слова взята не первая, а последняя буква.

Подводя итоги по поводу цветовых моделей RGB и CMYK, надо сказать, что они являются аппаратно-зависимыми.

Цветовая модель HSB

Если две вышеописанные модели представить в виде единой модели, то получится усеченный вариант цветового круга, в котором цвета располагаются в известном еще со школы порядке: красный (R), желтый (Y), зеленый (G), голубой (C), синий (В) (рис. 2.2).

На цветовом круге основные цвета моделей RGB и CMY находятся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплементарного) цвета; при этом он находится между цветами, с помощью которых он получен.

По краю этого цветового круга располагаются так называемые спектральные цвета или цветовые тона (Hue), которые определяются длиной световой волны, отраженной от непрозрачного объекта или прошедшей через прозрачный объект. Эти цвета обладают максимальной насыщенностью, т. е. синий цвет еще синее быть уже не может.

Hue – цветовой тон, (например, красный, зелёный или сине-голубой). Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360°, однако иногда приводится к диапазону 0-100 или 0-1. В Windows весь цветовой спектр делится на 240 оттенков (что можно наблюдать в редакторе палитры MS Paint), то есть здесь «Hue» приводится к диапазону 0-240 (оттенок 240 отсутствует, так как он дублировал бы 0).

Следующим параметром является насыщенность цвета (Saturation) – это параметр цвета, определяющий его чистоту. Уменьшение насыщенности цвета означает его разбеливание. Цвет с уменьшением насыщенности становится пастельным, блеклым, размытым. На модели все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентрических окружностях, т. е. можно говорить об одинаковой насыщенности, например, зеленого и пурпурного цветов, и чем ближе к центру круга, тем всё более разбеленные цвета получаются. В самом центре любой цвет максимально разбеливается и становится белым цветом. Работу с параметром насыщенности можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски. Варьируется в пределах 0-100 или 0-1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому.

Еще одним параметром является яркость (Brightness) – это параметр цвета, определяющий освещенность или затененность цвета. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение. Работу с параметром яркости можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски. В общем случае, любой цвет получается из спектрального цвета добавлением определенного процента белой и черной красок, т. е. фактически серой краски. Brightness – яркость или Value (значение цвета). Также задаётся в пределах 0-100 или 0-1.

Эта модель уже гораздо ближе к традиционному пониманию работы с цветом. Можно определять сначала цветовой тон (Hue), а затем насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness). Такая модель получила название по первым буквам приведенных выше английских слов – HSB (англ. Hue, Saturation, Brightness -тон, насыщенность, яркость) или HSV (англ. Hue, Saturation, Value – тон, насыщенность, значение.

Недостатком этой модели является необходимость преобразовывать ее в модель RGB для отображения на экране монитора или в модель CMYK для получения полиграфического оттиска.

Цветовую модель HSB можно наглядно изобразить трёхмерным графиком в виде торта. На верхней грани Hue цвета расположены по окружности, как на циферблате. То есть точки 0 и 360 обозначают один и тот же цвет. Saturation регулирует насыщенность цвета от 0 (чёрно-белая гамма) до 100 (максимальная насыщенность). Brightness меняет яркость от 0 (чёрный) до 100 (полное отсутствие чёрного).

 

Цветовая модель Lab

Цветовая модель Lab была создана с целью преодоления существенных недостатков вышеизложенных моделей, в частности, она призвана стать аппаратно независимой моделью и определять цвета без оглядки на особенности устройства (монитора, принтера, печатного станка и так далее).

В комиссии были выполнены экспериментальные работы по изучению восприятия цвета человеком. Огромный статистический материал позволил создать серию математических моделей, в которых цвет описывался не в терминах элементов, воспроизводимых устройствами, а с использованием трех составляющих цветового зрения человека.

В этой модели любой цвет определяется яркостью (L) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого (рис. 2.4).

Примечательно, что при конвертации в Lab все цвета сохраняются. Цветовая модель Lab очень важна для полиграфии. Именно она используется при переводе изображения из одной цветовой модели в другую, между устройствами и даже между различными платформами. Кроме того, именно в этой модели удобнее всего проводить некоторые операции по улучшению качества изображения.

В этой модели также трудно ориентироваться, как и в моделях RGB или CMYK, но об этой модели также нужно иметь представление, поскольку программа Adobe Illustrator и Adobe Photoshop использует ее в качестве модели-посредника при любом конвертировании из модели в модель.

Цветовая модель Пантон

Цветовая модель Пантон, система PMS (Pantone Matching System) – стандартизованная система подбора цвета, разработанная американской фирмой Pantone Inc в середине XX века. Использует цифровую идентификацию цветов изображения для полиграфии печати как смесевыми, так и триадными красками. Эталонные пронумерованные цвета напечатаны в специальном каталоге. Существует множество каталогов образцов цветов Pantone, каждый из которых рассчитан на определённые условия печати.

Преобразование цветовых моделей

Преобразование изображения из одной цветовой модели в другую достаточно просто можно выполнить например в программе Adobe Photoshop. Для этого предназначены команды списка Mode (Режим) меню Image (Изображение). В нем вы найдете команды RGB Color (Цвета RGB), CMYK Color (Цвета CMYK) и Lab Color (Цвета Lab). Цветовая модель, в которой изображение находится в текущий момент, помечена галочкой. Чтобы перевести изображение в другую модель, достаточно выбрать ее команду в меню.

Как мы уже отмечали выше, простота преобразования цветовых моделей обманчива и не стоит прибегать к такому преобразованию без особой необходимости. Любое преобразование из RGB в CMYK или обратно связано с изменением цветового охвата, что всякий раз ухудшает качество изображения. Привыкните к мысли, что переход между цветовыми моделями допустимо выполнять только один раз. Если, например, вы готовите изображение для печати, оно может потребовать преобразования в модель CMYK. Выполните его тогда, когда вам будут точно известны все условия печати.

Модель Lab имеет столь широкий цветовой охват, что он полностью вмещает как цветовое пространство CMYK, так и RGB. Поэтому преобразование в Lab и обратно не меняет качества изображения и вполне безопасно. Для преобразования между Lab и CMYK оговоримся, что это верно только при постоянных параметрах CMYK.