Когда дело доходит до цветокоррекции, понимание разницы между цветовой моделью и цветовым пространством имеет решающее значение. Хотя эти термины часто используются взаимозаменяемо, на самом деле это два разных понятия, которые необходимы для работы с цифровыми изображениями и видео.
Ключевые понятия
Как уже было сказано ранее. Восприятие цвета субъективно, тогда возникает вопрос, а как же нескольким людям сообщать информацию о цвете. Как нам описать сам цвет? Не просто абстрактно изложить "этот цвет яркий" или "этот цвет блёклый". Так, для комфортной работы с цветом существуют так называемые цветовые модели.
Цветовая модель — это способ описания и представления цвета с помощью числовых значений или координат. Она задаёт структуру и формат цвета, описывает, как цвет можно представить в цифровом виде.
Цветовое пространство — это конкретная реализация цветовой модели с определённым набором цветов (гаммой), белой точкой и функцией передачи. Оно определяет, какие конкретно цвета и в каких границах возможны для данной модели на определённом устройстве или в стандарте.
Цветовые модели
Важно понимать, что нет ни одной модели, которая лучше других. Они разные и предназначены для разных целей. Каждая цветовая модель имеет свой цветовой круг, основанный на первичных, вторичных и третичных цветах.
Помимо этого важно знать несколько терминов. У людого цветового пространства есть определенное количество цветов, которые он охватывает. Этот диапазон называется гамут (gamut)
RGB — это аддитивная цветовая модель, в которой свет красного, зелёного и синего цветов смешивается в разных пропорциях для воспроизведения широкого диапазона цветов, используемого в компьютерной графике.
RGB (красный, зеленый, синий): это популярный способ определения цветов для цифровых дисплеев. Он делает это, представляя цвета с помощью трех чисел, каждое из которых представляет определенный компонент цвета.
Каждый цвет кодируется тремя числами, по одному для каждого канала, которые обычно принимают значения в диапазоне от 0 до 255. Например: если значение цвета составляет (0,0,0), то это будет чисто чёрный цвет, а (255,0,0) будет равняться чистому красному.
CMY — субтрактивные модели, которые используются в печати.
CMY (голубой, пурпурный, жёлтый). В цифровой форме цвета задаются тремя числами, каждое из которых обычно выражается в процентах от 0 до 100 и означает интенсивность окраски в соответствующем канале.
HSV, HSL/HSB — это цилиндрические цветовые модели на основе RGB, в которой RGB-куб преобразуется цилиндрические координаты, состоящие из трёх компонентов
Итак мы имеем модель RGB, которая уже может описывать цвета посредством трёх чисел. Тогда зачем же нам другие модели HSL/HSB, HSV для описания тех же цветов?
Сравнение моделей HSL и HSV
Хоть RGB был и остается основой аппаратного отображения цвета (мониторы, телевизоры), но имел серьезные недостатки для пользовательского взаимодействия. Во-первых, это неинтуитивность в использовании. Во-вторых, это его кубическая геометрия, ведь rgb представлен в виде куба, что затрудняет программное создание цветового круга без сложных условий и граничных случаев. В-третьих, отсутствие соответствия восприятию, так как изменение одного RGB-компонента непредсказуемо влияет на воспринимаемый (оттенок, насыщенность и яркость).
Проще говоря, условно у вас есть оттенок зелёного, значение которого в RGB будет равняться следующим цифрам (71, 184, 49), а в HSB (110, 73, 72). Однако если вы захотите понизить яркость цвета, сделав его менее насыщенным, то в модели HSВ мы просто понизим значение S, в то время как в координатах модели RGB для такого же результата необходимо менять все три числовых значения.
Скриншот из фотошопа с сравнением изменения чисел в HSB и RGB
Ещё один важный момент: HSB и HSV - это фактически одна и та же модель (эти термины взаимозаменяемы), отличающаяся только названием третьего параметра: brightness (яркость) или value (величина). Такое двойное название одной модели произошло из-за исторического контекста.
С тем что HSB и HSV - это взаимозаменяемые термины стало понятно, однако что насчёт модели HSL?
У этих двух моделей разное представление "яркости" и смешивание цветов. HSV/HSB позволяет интуитивно изменять яркость цвета (Value/Brightness). HSL же моделирует осветление и затемнение как смешивание цвета с чёрным и с белым. Проще говоря, HSV удобен для управления яркости, так как проще затемнять или высветлять цвет, а HSL удобен, когда хочется контролировать “разбавление белым” и обрабатывать полутона (особенно в UI и web).
Цилиндрическая модель сравнения HSL и HSV
На данный момент HSL, HSB/HSV стали стандартом для пользовательского интерфейса в выборе цвета. Важно! Они не изменили модель RGB, а дополнили его для конкретных задач.
XYZ (CIE 1931) и UV (CIE 1976) — это эталонные цветовые системы, разработанные для стандартизации измерения и описания человеческого цветового восприятия.
CIE XYZ 1931 и CIE UV 1976 — это фундамент всего цветоуправления в компьютерной графике, кино и фотографии. Без понимания этих систем невозможно грамотно работать с цветом в профессиональном пайплайне. Обе эти системы описывают все цвета, которые может видеть человеческий глаз, независимо от устройства
Графики моделей CIE 1931 и CIE 1976
CIE XYZ (1931) - первая научная модель цвета
Её основная задача - математически описать все цвета, воспринимаемые человеком, с помощью трёх чисел X, Y и Z. В 3D-пространстве цвета представлены координатами, где все значения неотрицательны, что удобно для математических вычислений и описания цветов физически реализуемых на устройствах.
Так как модель находиться в трёхмерном пространстве, то очевидно, что работать с тремя числами неудобно для графиков. CIE придумала способ показать цвет на плоской диаграмме, отбросив информацию о яркости, поэтому чаще всего мы видим график в формате 2д изображение (рисунок справа).
Получившееся кривая в виде подковы на диаграмме цветности, которая описывает все монохроматические цвета называется "спектральный локус". Каждая точка локуса - это цвет единственного спектрального излучения (например, чистый синий, чистый зелёный, чистый красный)
3д визуализация модели CIE 1931
Хоть CIE XYZ (1931) считается эталонной моделью у неё был недостаток: она была неперцептивно-равномерной. Изменения числовых координат в цветовой модели не соответствовало равномерным визуальным изменениям цвета для человеческого восприятия. Проще говоря, если взять на диаграмме XYZ 1 сантиметр в синей области, то он не будет равен 1 сантиметру в жёлтой области с точки зрения восприятия. В одном месте 1 см едва заметен, в другом - это огромная разница. Чтобы исправить этот недостаток, была разработана модель CIE UV в 1976 году.
Итак, главное отличие — в более точном и равномерном отображении субъективного восприятия цвета в CIE 1976 по сравнению с CIE 1931, что делает CIE 1976 предпочтительным для современных задач цветокоррекции, компьютерной графики и производства цифровых изображений.
Цветовые пространства
