SPRÁVA BAREV
"Správa barev" je proces, při kterém jsou přesně známy barevné charakteristiky každého zařízení v obrazovém řetězci a využívají se při reprodukci barev.
V digitální fotografii tento obrazový řetězec obvykle začíná fotoaparatem a končí finálním tiskem, přičemž mezi nimi může být zobrazovací zařízení:
Existuje mnoho dalších obrazových řetězců, ale obecně platí, že jakékoli zařízení, které se snaží reprodukovat barvy, může těžit ze správy barev. Například ve fotografii je často klíčové, aby se tisk nebo online galerie zobrazovaly tak, jak bylo zamýšleno. Správa barev nemůže zaručit identickou barevnou reprodukci, protože to je jen zřídka možné, ale může vám alespoň poskytnout větší kontrolu nad jakýmikoliv změnami, které mohou nastat.
.
POTŘEBA PROFILŮ & REFERENČNÍCH BAREV
Reprodukce barev má zásadní problém: dané "číslo barvy" nemusí nutně produkovat stejnou barvu na všech zařízeních.
Představme si, že jste v restauraci a chystáte se objednat pikatní jídlo. I když máte rádi ostré chutě, vaše chuťové pohárky jsou citlivé, takže si chcete být jistí, že si objednáte příjemné množství. Problém je v tom, že pouhé říkání "středně ostré" může znamenat jednu óstupeň pro kuchaře v Thajsku a zcela jinou pro někoho z Anglie. Restaurace by mohly tento rozdíl standardizovat na základě počtu papriček v pokrmu, ale ani to by nebylo dostačující. Ostrost také závisí na tom, jak je strávník citlivý na každou papričku:
Pro vyřešení tohoto problému byste mohli podstoupit jednorázový ochutnávací test, při kterém byste snědli řadu pokrmů, z nichž každý by obsahoval o něco více papriček (viz výše). Poté byste si mohli vytvořit osobní tabulku, kterou byste si nosili do restaurací, kde by bylo uvedeno, že 3 papričky znamenají "mírné", 5 papriček "střední" atd. (za předpokladu, že všechny papričky mají stejnou ostrost). Příště, když byste řekli "středně ostré", číšník by se podíval na vaši tabulku a přeložil by to na standardizovanou koncentraci papriček.
Celý tento proces zahrnoval (1) charakterizaci citlivosti každé osoby na ostrost, (2) standardizaci ostrosti na základě koncentrace papriček a (3) možnost kolektivně použít tuto informaci k překladu hodnoty "střední" pro jednoho člověka na "extra mírné" pro jiného. Stejné tři principy se používají při správě barev.
BAREVNÉ PROFILY
Odezva zařízení na barvy je charakterizována podobně jako výše uvedená personalizovaná tabulka ostrosti. Různá čísla jsou posílána do zařízení a jeho výstup je při každém případě měřen:
Skutečné barevné profily zahrnují všechny tři barvy, více hodnot a obvykle jsou sofistikovanější než uvedená tabulka, ale principy zůstavájí stejné.
PŘEHLED SPRÁVY BAREV
Když to shrneme, následující diagram ukazuje, jak se tyto koncepty mohou aplikovat při převodu barev mezi zobrazovacím zařízením a tiskárnou:
1. Charakterizace. Každé zařízení se správou barev vyžaduje personalizovanou tabulku neboli "barevný profil", který charakterizuje barevnou odezvu tohoto konkrétního zařízení.
2. Standardizace. Každý barevný profil popisuje tyto barvy relativně ke standardizované sadě referenčních barev (tzv. "Profile Connection Space").
3. Překlad. Software pro správu barev poté používá tyto standardizované profily k překladu barev z jednoho zařízení na druhé. Toto je obvykle prováděno modulem správy barev (CMM).
Výše uvedený systém správy barev byl standardizován organizací International Color Consortium (ICC) a nyní se používá ve většině počítačů. Zahrnuje několik klíčových konceptů: barevné profily (diskutované výše), barevné prostory a překlad mezi barevnými prostory.
Barevný prostor. Toto je pouze způsob, jak označit soubor barev/odstínů, které jsou popsány konkrétním barevným profilem. Jinými slovy popisuje soubor všech realizovatelných barevných kombinací. Barevné prostory jsou proto užitečnými nástroji pro pochopení barevné kompatibility mezi dvěma různými zařízeními.
Profile Connection Space (PCS). Toto je barevný prostor, který slouží jako standardizovaná reference (tzv. "referenční prostor"), protože je nezávislý na charakteristikách jakéhokoliv konkrétního zařízení. PCS je obvykle soubor všech viditelných barev definovaných komisí Commission International de l'Éclairage (CIE) a používaných ICC.
Poznámka: Tenká lichoběžníková oblast zakreslená uvnitř PCS je to, co se nazývá "pracovní prostor". Pracovní prostor se používá v programech pro úpravu obrázků (jako je Adobe Photoshop) a definuje podmnožinu barev dostupných pro práci při provádění jakékoli úpravy obrázku.
Převod barev. Modul správy barev (CMM) je dělníkem správy barev a provádí všechny výpočty potřebné k převodu z jednoho barevného prostoru do druhého. Na rozdíl od předchozích příkladů se jen zřídka jedná o čistý a jednoduchý proces. Například co když tiskárna není schopna produkovat tak intenzivní barvy jako zobrazovací zařízení? Tomu se říká "nesoulad gamutu" a znamená to, že přesná reprodukce je nemožná. V takových případech se proto CMM musí zaměřit na nejlepší možnou aproximaci.
SPRÁVA BAREV: BAREVNÉ PROSTORY
"Barevný prostor" je užitečný koncepční nástroj pro pochopení barevných možností konkrétního zařízení nebo digitálního souboru. Při pokusu o reprodukci barev na jiném zařízení mohou barevné prostory ukázat, zda budete moci zachovat detaily ve stínech/světlech, sytost barev a do jaké míry bude některý z těchto aspektů kompromitován.
VIZUALIZACE BAREVNÝCH PROSTORŮ
Barevný prostor spojuje čísla se skutečnými barvami a je trojrozměrným objektem, který obsahuje všechny realizovatelné barevné kombinace. Podobně jako při organizaci malířské palety, každý směr v "barevném prostoru" často představuje nějaký aspekt barvy, jako je jas, sytost nebo odstín (v závislosti na typu prostoru).
Dva diagramy níže ukazují vnější povrch vzorového barevného prostoru ze dvou různých úhlů pohledu. Tento povrch představuje nejextrémnější barvy, které jsou reprodukovatelné v rámci tohoto konkrétního barevného prostoru (tzv. "barevný gamut"). Vše uvnitř barevného prostoru je proto jemnější kombinací barev zobrazených na povrchu.
barevný prostor____________stejný barevný prostor otočený o 180°
Výše uvedený diagram má pomoci kvalitativně pochopit a vizualizovat barevný prostor, nicméně pro reálnou správu barev by nebyl příliš užitečný. Je to proto, že barevný prostor téměř vždy potřebuje být porovnán s jiným prostorem.
POROVNÁVÁNÍ BAREVNÝCH PROSTORŮ
Abychom mohli vizualizovat více než jeden barevný prostor najednou, jsou barevné prostory často reprezentovány pomocí dvourozměrných řezů z jejich úplného 3D tvaru. Tyto jsou užitečnější pro každodenní účely, protože vám umožňují rychle vidět celou hranici daného průřezu. Pokud není uvedeno jinak, dvourozměrné diagramy obvykle ukazují průřez obsahující všechny barvy, které jsou na 50% jasu (horizontální řez ve vertikálním středu barevného prostoru zobrazeného výše).
Diagram vpravo porovnává tři barevné prostory najednou: sRGB, Wide Gamut RGB a na zařízení nezávislý referenční prostor. sRGB a Wide Gamut RGB jsou dva pracovní prostory někdy používané pro úpravu obrazu.
Co můžeme vyvodit z 2D porovnání barevného prostoru? Černé i bílé obrysy ukazují barvy, které jsou reprodukovatelné každým barevným prostorem, jako podmnožina nějakého referenčního prostoru. Barvy zobrazené v referenčním barevném prostoru jsou pouze pro kvalitativní vizualizaci, protože tyto závisí na tom, jak vaše zobrazovací zařízení vykresluje barvy. Kromě toho referenční prostor téměř vždy obsahuje více barev, než lze zobrazit na počítačovém displeji.
Z tohoto diagramu vidíme, že barevný prostor "Wide Gamut RGB" obsahuje extrémnější červené, fialové a zelené barvy, zatímco barevný prostor "sRGB" obsahuje o něco více modrých. Mějte na paměti, že tato analýza platí pouze pro barvy při 50% jasu, které obsazují střední tóny histogramu obrazu. Pokud bychom se zajímali například o barevný gamut pro stíny nebo světla, mohli bychom se místo toho podívat na 2D průřez barevného prostoru přibližně při 25% a 75% jasu.
TYPY: PROSTORY ZÁVISLÉ NA ZAŘÍZENÍ & PRACOVNÍ PROSTORY
Barevné prostory mají mnoho různých typů a aplikací. Běžná terminologie zahrnuje:
Prostory závislé na zařízení vyjadřují barvu relativně k nějakému jinému referenčnímu prostoru. Tyto vám mohou sdělit cenné informace o podmnožině barev, které lze zobrazit pomocí konkrétního monitoru nebo tiskárny, nebo které lze zachytit pomocí konkrétního digitálního fotoaparátu či skeneru.
Prostory nezávislé na zařízení vyjadřují barvu v absolutních termínech. Tyto často slouží jako univerzální referenční barvy, takže jsou užitečné jako pozadí pro porovnávání jiných zařízení. Jinak jde obvykle o neviditelný barevný prostor, protože je během procesu úpravy fotografie vědomě využíván jen zřídka.
Pracovní prostory jsou používány programy pro úpravu obrazu a formáty souborů k omezení rozsahu barev na standardní paletu. Dva nejčastěji používané pracovní prostory v digitální fotografii jsou Adobe RGB 1998 a sRGB IEC61966-2.1.
O zařízeních nebo pracovních prostorech, které dokáží realizovat extrémnější barvy, se říká, že mají "široký gamut", zatímco opak platí pro barevné prostory s "úzkým gamutem".
REFERENČNÍ PROSTORY
Jaký byl referenční prostor, který byl zobrazen v dřívějším porovnání? Téměř veškerý software pro správu barev dnes používá prostor nezávislý na zařízení definovaný komisí Commission International de l'Éclairage (CIE) v roce 1931. Tento prostor si klade za cíl popsat všechny barvy viditelné lidským okem na základě průměrné odezvy od skupiny lidí bez zrakových problémů (označované jako "standardní kolorimetrický pozorovatel").
Poznámka: Prakticky všechna zařízení jsou podmnožinami viditelných barev specifikovaných CIE (včetně vašeho zobrazovacího zařízení), a proto by jakákoli reprezentace tohoto prostoru na monitoru měla být brána jako kvalitativní a vysoce nepřesná.
Prostor CIE viditelných barev je vyjádřen v několika běžných formách: CIE xyz (1931), CIE L*a*b* a CIE L u'v' (1976). Každý obsahuje stejné barvy, ale distribuuje tyto barvy odlišně:
CIE xyz je založen na přímém grafu signálů z každého ze tří typů barevných senzorů v lidském oku. Tyto jsou také označovány jako X, Y a Z tristimulové funkce (které byly vytvořeny v roce 1931). Nicméně tato reprezentace přiděluje příliš velkou plochu zeleným barvám — omezujíc většinu zjevných barevných variací do malé oblasti.
CIE L u'v' byl vytvořen pro korekci zkreslení CIE xyz tím, že distribuuje barvy zhruba proporcionálně k jejich vnímanému barevnému rozdílu. Oblast, která je dvakrát větší v u'v', bude proto také vypadat, že má dvakrát větší barevnou rozmanitost — což ji činí mnohem užitečnější pro vizualizaci a porovnávání různých barevných prostorů.
CIE L*a*b* přemapovává viditelné barvy tak, že se rovnoměrně rozšiřují na dvou osách — výhodně vyplňujíc čtverec. Každá osa v barevném prostoru L*a*b* také představuje snadno rozpoznatelnou vlastnost barvy, jako jsou posuny červená-zelená a modrá-žlutá (použité v 3D vizualizaci na začátku tohoto tutoriálu). Tyto vlastnosti dělají L*a*b* užitečným barevným prostorem pro úpravu digitálních snímků, například pomocí Adobe Photoshop, GIMP atd.
KONVERZE BAREVNÉHO PROSTORU
Konverze barevného prostoru je to, co se děje, když modul správy barev (CMM) překládá barvy z prostoru jednoho zařízení do druhého. Konverze může vyžadovat aproximace, aby se zachovaly nejdůležitější barevné kvality obrazu. Znalost toho, jak tyto aproximace fungují, vám může pomoci kontrolovat, jak se fotografie může změnit — a doufejme, že zachová zamýšlený vzhled nebo náladu.
POZADÍ: NESOULAD GAMUTU & ZÁMĚR VYKRESLENÍ
Fáze překladu se snaží vytvořit nejlepší shodu mezi zařízeními — i když jsou zdánlivě nekompatibilní. Pokud má původní zařízení větší barevný gamut než konečné zařízení, některé z těchto barev budou mimo barevný prostor konečného zařízení. Tyto "barvy mimo gamut" se vyskytují téměř při každé konverzi a nazývají se nesoulad gamutu.
PERCEPTUÁLNÍ & RELATIVNÍ KOLORIMETRICKÝ ZÁMĚR
Pokaždé, když dojde k nesouladu gamutu, používá CMM záměr vykreslení k rozhodnutí, jaké kvality obrazu by měl upřednostnit. Běžné záměry vykreslení zahrnují: absolutní a relativní kolorimetrický, perceptuální a saturační. Každý z těchto typů zachovává jednu vlastnost barvy na úkor ostatních (popsáno níže).
Perceptuální a relativní kolorimetrické vykreslování jsou pravděpodobně nejužitečnější typy konverze pro digitální fotografii. Každý klade jinou prioritu na to, jak vykresluje barvy v oblasti nesouladu gamutu. Relativní kolorimetrické zachovává téměř přesný vztah mezi barvami v gamutu, i když to ořezává barvy mimo gamut. Naproti tomu perceptuální vykreslování se snaží zachovat také určitý vztah mezi barvami mimo gamut, i když to má za následek nepřesnosti pro barvy v gamutu. Následující příklad demonstruje extrémní případ pro obrázek v 1D černo-purpurovém barevném prostoru:
Všimněte si, jak perceptuální zachovává plynulé barevné přechody v celém rozsahu kompresí celého tonálního rozsahu, zatímco relativní kolorimetrické ořezává barvy mimo gamut (ve středu purpurových globulí a v temnotě mezi nimi). Pro 2D a 3D barevné prostory, relativní kolorimetrické mapuje tyto barvy na nejbližší reprodukovatelný odstín v cílovém prostoru.
I když perceptuální vykreslování komprimuje celý gamut, všimněte si, jak přemapovává střední tóny přesněji než ty na okrajích gamutu. Přesná konverze závisí na tom, jaký CMM je použit pro konverzi; Adobe ACE, Microsoft ICM a Apple ColorSynch jsou některé z nejběžnějších.
Dalším rozdílem je, že perceptuální nezničí žádné barevné informace — pouze je přerozděluje. Relativní kolorimetrické naopak ničí barevné informace. To znamená, že konverze pomocí relativního kolorimetrického záměru je nevratná, zatímco perceptuální může být vrácena. To neznamená, že konverze z prostoru A do B a poté zpět do A pomocí perceptuálního záměru reprodukuje originál; to by vyžadovalo pečlivé použití tónových křivek k obrácení barevné komprese způsobené konverzí.
ABSOLUTNÍ KOLORIMETRICKÝ ZÁMĚR
Absolutní je podobný relativnímu kolorimetrickému v tom, že zachovává barvy v gamutu a ořezává ty mimo gamut, ale liší se v tom, jak každý zpracovává bílý bod. Bílý bod je umístění nejčistší a nejsvětlejší bílé v barevném prostoru (viz také barevná teplota). Pokud by někdo nakreslil čáru mezi bílým a černým bodem, tato by procházela nejneutrálnějšími barvami.
Umístění této čáry se často mění mezi barevnými prostory, jak je znázorněno znakem "+" vpravo nahoře. Relativní kolorimetrické zkosí barvy v gamutu tak, že bílý bod jednoho prostoru se zarovná s bodem druhého, zatímco absolutní kolorimetrické zachovává barvy přesně (bez ohledu na změnu bílého bodu). Pro ilustraci, příklad níže ukazuje dva teoretické prostory, které mají identické gamuty, ale různé bílé body:
Absolutní kolorimetrické zachovává bílý bod, zatímco relativní kolorimetrické skutečně posunuje barvy tak, aby se starý bílý bod zarovnal s novým (přičemž stále zachovává relativní pozice barev). Přesné zachování barev může znít lákavě, nicméně relativní kolorimetrické upravuje bílý bod z dobrého důvodu. Bez této úpravy by absolutní kolorimetrické vedlo k nevzhledným barevným posunům v obraze a je proto pro fotografy jen zřídka zajímavé.
Tento barevný posun vzniká proto, že bílý bod barevného prostoru se obvykle musí zarovnat s bodem světelného zdroje nebo tónem papíru. Pokud bychom tiskli do barevného prostoru pro papír s modravým nádechem, absolutní kolorimetrické by tuto změnu nádechu ignorovalo. Relativní kolorimetrické by kompenzovalo barvy s ohledem na skutečnost, že nejbělejší a nejsvětlejší bod má modrý nádech.
SATURAČNÍ ZÁMĚR
Saturační záměr vykreslení se snaží zachovat saturované barvy a je nejužitečnější při snaze o zachování čistoty barev v počítačové grafice při konverzi do většího barevného prostoru. Pokud původní RGB zařízení obsahovalo čisté (plně saturované) barvy, pak saturační záměr zajišťuje, že tyto barvy zůstanou saturované v novém barevném prostoru — i když to způsobí, že barvy se stanou relativně extrémnějšími.
Saturační záměr není žádoucí pro fotografie, protože se nesnaží udržet barevný realismus. Udržování barevné saturace může být na úkor změn v odstínu a jasu, což je obvykle nepřijatelný kompromis pro reprodukci fotografií. Na druhou stranu je to často přijatelné pro počítačovou grafiku, jako jsou koláčové grafy.