Управление цветом: преобразование цветности

Преобразование цветности — это процесс, осуществляемый модулем управления цветом (CMM), в ходе которого цвет транслируется из пространства одного устройства в пространство другого. Преобразование может потребовать допущений, целью которых является сохранение наиболее важных качеств цветности изображения. Знание принципа работы этих допущений может помочь вам управлять тем, как может измениться ваше фото — надеясь сохранить требуемый вид или настроение.


Входное устройство	Профиль связующего пространства	Выходное устройство
Профиль RGB (пространство RGB)		Профиль CMYK (пространство CMYK)

Основы: разность гаммы и задача отображения

На этапе трансляции CMM пытается создать наилучшее совпадение между устройствами — даже если они кажутся несовместимыми. Если у исходного устройства цветовая гамма шире, чем у итогового, часть из цветов окажется вне пределов пространства цветности итогового устройства. Эти «внегаммные цвета» появляются при практически каждом преобразовании и называются разностью гаммы.

Пространство цветности CMYK (выходное пространство)
Пространство цветности RGB

Каждый раз, когда имеет место разность гаммы, CMM руководствуется задачей отображения для принятия решения о том, какие качества изображения должны быть приоритизированы. В число обычных задач отображения входят: абсолютная и относительная колориметрия, перцептивная, а также передача насыщенности. Каждая из этих задач поддерживает выбранное свойство цвета за счёт прочих (как описано ниже).

Перцептивная и относительная колориметрическая задачи

Перцептивное и относительное колориметрическое отображение являются, вероятно, наиболее полезными типами преобразования в цветной фотографии. Каждое из них задаёт собственные приоритеты в отображении цветов в области разности гаммы. Относительная колориметрия поддерживает практически точное соотношение для цветов в пределах гаммы, даже если тем самым часть цветов вне гаммы оказывается потеряна. В контрасте с предыдущим, перцептивное отображение пытается передать также и цвета, не вошедшие в гамму, даже если это приводит к сдвигу цветности внутри гаммы. Следующий пример рассматривает предельный случай для изображения в одномерном чёрно-пурпурном пространстве цветности:

Оригинал:
A = Пространство с широкой гаммой Б = Пространство с узкой гаммой (выходное пространство)

	относительная колориметрия	перцептивное отображение

A

Б
	результат преобразования:	результат преобразования:

Заметьте, как перцептивное отображение сохраняет плавные градиенты цвета посредством сжатия тонального диапазона в целом, тогда как относительная колориметрия обрезает не попавшие в гамму цвета (в центрах пурпурных кругов и в чёрном между ними). Для двумерных и трёхмерных пространств цветности относительная колориметрия помещает их в ближайший предельный тон.

Даже несмотря на то, что перцептивное отображение сжимает гамму в целом, обратите внимание, как оно отображает центральные тона более точно, чем граничные. Точная картина преобразования зависит от используемого CMM; из числа наиболее распространённых стоит упомянуть Adobe ACE, Microsoft ICM и Apple ColorSynch.

Ещё одно отличие состоит в том, что перцептивное отображение не теряет никакой информации о цвете — вместо этого происходит перераспределение. Относительная колориметрия, с другой стороны, допускает потери цветности. Это означает, что преобразование с использованием относительного колориметрического отображения необратимо, тогда как перцептивное может быть проделано в обратную сторону. Это не значит, тем не менее, что преобразование из пространства A в Б и затем обратно в A с использованием перцептивного отображения воспроизведёт оригинал; это потребовало бы аккуратного применения тональных кривых для обращения компрессии цвета, вызванной преобразованием.

Абсолютное колориметрическое отображение

Абсолютная колориметрия аналогична относительной в том, что она сохраняет цвета внутри гаммы и обрезает не вошедшие в неё, однако они отличаются в обработке точки белого. Точкой белого является область самого чистого и яркого белого в пространстве цветности (см. также статью о цветовой температуре). Если бы кто-нибудь провёл линию между точками чёрного и белого, она пролегла бы через максимально нейтральные цвета.


трёхмерное пространство цветности		плоское сечение (при яркости 50%)

Положение нейтральной линии (точки белого) зачастую отличается для разных пространств цветности, как показано маркером «+» справа. Относительная колориметрия смещает цвета внутри гаммы, так что точка белого одного пространства выравнивается с точкой другого, тогда как абсолютная колориметрия в точности сохраняет цвета (не меняя точку белого). Чтобы проиллюстрировать это, следующий пример показвыает два теоретических пространства с одинаковыми гаммами, но разными точками белого:

= точка белого

Пространство № 1	Пространство № 2	Абсолютная колориметрия	Относительная колориметрия

Абсолютная колориметрия сохраняет точку белого, тогда как относительная колориметрия смещает цвета так, чтобы старая точка белого наложилась на новую (сохраняя при этом относительные позиции цветов). Точное сохранение цветности может звучать привлекательно, однако относительная колориметрия сдвигает точку белого не напрасно. Без этого сдвига абсолютная колориметрия приводит к неприглядным сдвигам цветности изображения, что редко может порадовать фотографа.

Этот сдвиг цветности происходит потому, что точка белого пространства цветности обычно требует адаптации к типу используемого источника освещения или бумаги. Если печатать в пространстве цветности для бумаги с просинью, абсолютная колориметрия проигнорировала бы смещение в сторону синего. Относительная колориметрия могла бы скомпенсировать цвета с учётом того, что наиболее белая и яркая точка будет иметь оттенок синего.

Отображение насыщенности

Задача отображения насыщенности старается сохранить насыщенные цвета и является наиболее полезной при попытке сохранить чистоту цветности в компьютерной графике при преобразовании в более широкое пространство цветности. Если исходное RGB-устройство содержало чистые (полностью насыщенные) цвета, отображение насыщенности обеспечит сохранение их насыщенности в новом пространстве цветности — даже если это вызовет усугубление экстремальности цветов.

Круговая диаграмма с полностью насыщенным голубым, синим, пурпурным и красным:

Отображение насыщенности нежелательно для фотографий, поскольку оно не пытается сохранить реализм цвета. Сохранение насыщенности может произойти за счёт изменений в тоне и яркости, что обычно неприемлемо для фотопечати. С другой стороны, зачастую это приемлемо для компьютерной графики, такой как диаграммы.

Другое использование отображения насыщенности состоит в исключении видимой матричности при печати компьютерной графики на струйных принтерах. Некоторая матричность может быть неустранима, поскольку у струйных принтеров никогда не найдётся чернил на любой цвет, однако отображение насыщенности может минимизировать те случаи, когда матричность становится слишком заметной вследствие того, что цвет слишком близок к чистому.

Видимая матричность, вызванная избытком чистых насыщенных цветов:

Уделите внимание содержанию изображения

Следует принимать во внимание диапазон цветности изображения; сам факт определения изображения в большом пространстве цветности ещё не означает, что оно в действительности использует все предельные цвета. Если выходное пространство цветности полностью покрывает цвета изображения (несмотря на то, что оно меньше исходного), относительная колориметрия выдаст более точный результат.

Пример изображения:

Вышеприведенное изображение вряд ли использует всю гамму вашего монитора, что в действительности типично для многих фотографий. Если понадобится преобразовать это изображение в выходное пространство, в котором есть меньше насыщенного красного и зелёного, это не приведёт к попаданию оттенков изображения вне пределов выходного пространства. Для таких случаев относительная колориметрия выдаёт более точные результаты, поскольку перцептивное отображение сжимает всю цветовую гамму, вне зависимости от того, используется лив действительности весь цветовой диапазон.

Граничные детали в трёхмерных пространствах цветности

В действительности фотографии используют трёхмерные пространства цветности, несмотря на то что до сих пор мы в первую очередь рассматривали линейные и плоские проекции. Наиболее важным свойством задачи отображения в трёхмерном пространстве цветности является влияние на детали в тенях и ярких областях изображения.

Если выходное пространство неспособно воспроизвести глубокие тени и большие яркости, детали в них могут быть потеряны при использовании относительного или абсолютного колориметрического отображения. Перцептивное отображение сжимает тёмные и светлые тона, чтобы уместить их в новое пространство, однако достигается это за счёт уменьшения контраста изображения в целом (относительно того, что было бы достигнуто за счёт колориметрического отображения).

Разница в преобразованиях между перцептивным и относительным колориметрическим аналогична той, что была продемонстрирована выше на примере пурпурного изображения. Основное отличие в том, что в данном случае сжатие или потери происходят по вертикали — для теней и ярких цветов. Большинство отпечатков не могут воспроизвести диапазон яркостей, которые мы можем увидеть на мониторе компьютера, так что этот аспект имеет особое значение при печати цифровых фотографий.

Использование параметра настройки «компенсация точки чёрного»cможет помочь избежать потерь в тенях — даже с использованием абсолютного или относительного колориметрических отображений. Этот параметр доступен в свойствах преобразования практически любой программы, которая поддерживает управление цветом (такой как Adobe Photoshop).