Путь пикселя. Как работает цифровое управление цветом

Эта заметка поможет понять дизайнерам принцип, по которому формируется цвет на мониторе и в Photoshop. Все информация о цвете берет начало с эксперимента CIE, в результате которого были получены спектральные кривые чувствительности цвета, соответствующие определенным цветовым ощущениям. И все нынешние цветовые модели базируются на результате этого эксперимента. По результатам эксперимента были разработаны цветовое тело и цветовой локус, которые формируют границы видимого цвета. Это позволяет строить диаграммы цветности и оперировать разными цветовыми пространствами.

Путь у пикселя до экрана монитора следующий:

1.Значения пикселя соотносятся с цветовым профилем, который установлен в диалоге Color Settings для данной цветовой модели. Если в изображение встроен профиль, то берутся значения из встроенного профиля. Далее значения конвертируются в LAB.

2. Из системных установок берется профиль монитора или, при его отсутствии, sRGB (что с точки зрения цветовоспроизведения считается огромным косяком). LAB значения конвертируются в RGB исходя из профиля монитора и передаются в драйвер монитора. Профиль монитора должен быть назначен монитору на уровне ОС. Все современные программы для калибровки монитора делают это без участия пользователя.

3. В драйвере монитора значения компенсируются согласно компенсационной кривой. Такая компенсационная кривая создается при калибровке монитора и находится в профиле монитора, они загружаются загрузчиком в LUT драйвера видеокарты при загрузке OС. Значения отправляются на монитор.

Итого: sRGB -> Lab -> RGB монитора. Преобразование sRGB -> Lab происходит за счет профиля sRGB, за преобразование Lab -> RGB монитора несет ответственность профиль монитора.

В самом Photoshop’e все сложнее, у Adobe есть для этих целей свой собственный движок, в Color Settings можно выбрать для конвертации либо движок от Adobe, либо движок системы. Остальные программы используют движок LinoColorCMM в Windows, и Сolorsync в Mac.

Профиль монитора состоит из двух частей:

  • Компенсационные кривые – то, что настройками монитора приводится к прямолинейному виду (выправление баланса серого). Применяется ко всему и всегда, что показывается на мониторе.
  • Соответствие цифр, поступающих на монитор, конкретному цвету в координатах аппаратно-независимой модели представления цвета (XYZ), их может замерить только аппаратный калибратор — спектрофотометр либо колориметр. А для правильного отображения, требуется обратное соответствие — какие цифры надо послать на монитор для получения конкретного цвета заданного в координатах XYZ эту таблицу или матрицу и содержит профиль. Получается ТОЛЬКО аппаратной калибровкой, софт тут не поможет, без этой части профиля отображение отличным невозможно.

Отказаться от использования профиля монитора в Photoshop нельзя. Если отсутствует профиль монитора, то используется sRGB. Как вы понимаете, отображение без профиля монитора будет заведомо неправильным. Правильным решением для ленивых будет использовать заводской профиль монитора, либо попросить у доброго монстра-полиграфиста аппаратно откалиброванный профиль.

Приведу характеристики рабочих пространства RGB

sRGB совместная разработка Hewlett-Packard и Microsoft для представления усредненного монитора. Большинство из нас использует мониторы, чей цветовой диапазон больше, чем sRGB, и для печати sRGB годится весьма посредственно (откровенно говоря – никак не годится), больше подходит для подготовки изображений для интернета, но по хорошему надо работать с более широкими цветовыми диапазонами. sRGB имеет слишком заглаженные характеристики для профессиональной работы и уступает по охвату цвета любому современному монитору. Изначально создавался чтобы согласовать рабочее цветовое пространство с CRT мониторами калиброванными на гамму 2,2. Проще говоря, sRGB это готовое изображение для просмотра, а не для работы. Смысл sRGB в гарантии, что на всех мониторах и принтерах картинка будет показана условно одинаковой, но для цветокоррекции не годится.

Так в чем работать? Посмотрим на другие стандарты цвета.

Apple RGB — стандартное пространство Photoshop 2,0. Оно ориентировано на 13-дюймовые RGB-мониторы Apple, а цветовой охват лишь немногим шире sRGB, что печально. Использованный в Apple RGB уровень гаммы 1,8 не обеспечивает визуальной равномерности и ведет к постеризации теней даже быстрее, чем в sRGB. Так что, хотя данное цветовое пространство несколько отличается от sRGB, по существу ничуть не лучше.

CIE RGB – разработка Commission Internationale de L’Eclairage. Обладает очень широким цветовым пространством, охватывают все зрительное восприятие человека, что делает его очень неудобным для работы с 8-и битовыми изображениями, проблемы пастеризации. Также имеются проблемы с утемнением синего цвета. Напомню, что 2 бита это монохром.

ColorMatch RGB – усекает оттенки голубого, хотя в общем и целом для печати очень хороший вариант. Из минусов можно назвать опять же, гамму 1,8, которая уменьшает детализацию в тенях.

NTSC(1953) – старенький стандарт вещания видео из Северной Америки. Цветовой охват довольно широкий, но недостаточный для работы с 8-и битными цветами, уводит в желтизну белые цвета. В общем, годится для работы с видео.

PAL/SECAM – цветовой охват приближен к Apple RGB, стандарт для видеовещания для Европы и отдельных странах Азии. 

Adobe RGB (1998) – цветовой охват почти полностью покрывает весь CMYK, а гамма 2.2 дает равномерность цвета. В гамме 2.2 темные участки не всегда корректны, поэтому иногда я использую AdobeRGB(1998) GammaL. Из минусов – описанные в одной из предыдущих моих статей проблемы с зеленым цветом. Очень широкий охват зеленых оттенков дает излишнюю информацию, которую невозможно напечатать, это факт. А вот для фотографов-пейзажистов этот факт интересен тем, что дает гигантский цветовой диапазон в сочно-красных оттенках и ярко-зеленых оттенков. Яркие пейзажи делаются в AdobeRGB, но тут, честно говоря, Lab имеет преимущество, т.к. позволяет сделать цвета одновременно и насыщенными, и яркими. На Adobe RGB сидят все полиграфисты, а с отсутствием полного охвата всех чистых красителей CMYK борются следующим способом: забивают нафиг и иногда используют Proof Colors. Если в Color Settings, в разделе Working Space -> RGB поставить «Monitor RGB» вместо «sRGB IEC61966-2.1», ты будут отображаться нормальные цвета для описанных выше задач без необходимости включать «Proof Colors».

JPEG файлы работают лишь с 8 битами. Это значит, что вы получите 256 красных, 256 зеленых и 256 синих оттенков, независимо от того, используете ли вы Adobe ’98 или sRGB. В сумме это16,78 миллионов цветов. Adobe ’98 шире по диапазону цвета, и чтобы уложиться в доступный JPEGу диапазон цветов, приходиться делать «грубые» переходы между оттенками цвета. Конечно, есть задачи, которые не решить в sRGB, например логотип HP или чистый голубой цвет, но обычно предпочтительнее sRGB для веба. Adobe ’98 лучше для журналов, или если у вас есть струйный принтер, который может передать цвета за пределами sRGB. Но в этом случае лучше работать не с Adobe ’98, а с ProPhoto. Также, новые 4K телевизоры с 10-битным или выше разрешением могут воспроизвести 1024 оттенков каждого цвета, что позволяет получить свыше 1 миллиарда цветов.

Важный нюанс: перед тем, как конвертировать картинку из одной цветовой модели в другую, желательно избавиться от слоев, содержащих прозрачность. Так, если взять картинку AdobeRGB с прозрачными градиентами и конвертировать в sRGB, то многие градационные растяжки будут испорчены.

Самое широкое цветовое пространство ProPhoto RGB. Либо Adobe RGB с охватом цвета 52,1%. Это не голая теория, для полиграфии такие нюансы смертельно важны. Например, струйники Epson на 6 цветов способы напечатать такую насыщенность, что циан покрывается только AdobeRGB, а желтый цвет покрывается только ProPhotoRGB.

Для видео лучше использовать цветовые пространства rec709 (охват 35,9%) или rec2020 (охват 75,8%). Rec.709 используется для современных HD телевизоров. При работе можно использовать Rec790 D60 sim для вьювера, чтобы цвет соответствовал у всех участников проекта (предварительно откалибровав монитор). С неоткалиброванным монитором верным решением будет переключиться на sRGB (D60 sim.). Новый профиль Rec.2020 разработан для 4K телевизоров и предлагает гораздо более широкую палитру. Из менее распространенных можно посмотреть в сторону Melissa RGB и MaxRGB, они сопоставимы по цветовому охвату. MaxRGB доминирует в сине-зелёных и жёлтых областях.

СIE v2 RGB – несколько лучше, чем Adobe RGB. А именно по охвату голубых и красных областей. Рекомендуется для кинопроизводства.

SMPTE-C – нынешний стандарт для видео в США. Очень узкий цветовой охват, нет смысла связываться, если не делаете работы для рынка США.

Wide Gamut RGB – обладает громадным цветовым охватом, что малейшие изменения приводят в негодность 24-битное изображение. Как в общем то и Lab со своей пастеризацией.

Simplified Monitor RGB — это фактически ICC- профиль вашего монитора. В отличии от остальных пространств, напрямую привязан к вашему монитору и не является аппаратно-независимым. На другом компьютере изображение будет выглядеть иначе.

Для CMYK тоже существуют абстрактные цветовоспроизводящие устройства, такие как Euroscale Coated, SWOP Coated, SWOP Uncoated и другие, но их обзор выходит за рамки данной заметки.

Следует отметить, если вы работает с full CG рендером, то вам доступен полный диапазон цвета. Если же работаете с отснятым материалом, то вы зависите от возможностей камеры. Из рендера вы получаете картинку в линейном пространстве, либо логарифм log при съемке на хорошую камеру. Если вы являетесь CG специлистом, то вам стоит остановиться на двух удобных для работы цветовых моделях, HSL и LAB + не помнить про LUT. Из инструментария вам нужны: правка баланса белого и черного, выборочная коррекция отдельных областей, коррекция по маске, цветовая экспликация (эскиз, как должен выглядеть будущий фильм в цвете и какое освещение будет использовано в разных эпизодах). В софте вроде Nuke и Davinci с описанными выше инструментами все хорошо, для AE нужно добавить плагинов: Test Gear, Colorista II, DV Rebel tools, Magic bullet looks.

Суть представления цвета на выводящих устройствах теперь должна быть понятна. Надеюсь, теперь у вас будет меньше проблем с пастеризацией.


И, разумеется, правильный процесс управления цветом в Photoshop для веба:
Edit -> Color Settings: Settings: Custom, RGB: — если аппаратной калибровки не было, то sRGB (совет годится для интернета и минилаба). Когда ваше рабочее пространство и ваша картинка живут в sRGB, даже без профиля ICC все будет отображаться нормально. Если ваше рабочее пространство будет Adobe RGB 98, и вы при сохранении не преобразовали ваш документ в sRGB, то картинка получится слишком насыщенной.

При создании документа
File -> New -> Color Profile -> Don’t Color Manage This Document
При сохранении
File -> Save As… -> оставляем галочку возле icc профиля в настройках. Не включен ICC профиль в картинку = лотерея. Если лотерея нас не устраивает и мы хотим чтобы картинка хорошо смотрелась в браузере у всех людей, то при File -> Save for Web… -> нужно оставить галочку «Convert to sRGB».

 

Технические моменты:

Если же вы хотите получить максимум от Photoshop в плане работы с цветом, можно включить 30-битный цвет. Большинство современных мониторов могут показать 5-6 бит на канал с интерполяцией. Под такие мониторы и заточен профиль sRGB. Дорогие мониторы могут выдать 8-бит на канал, что соответствует 256 оттенкам серого. Те мониторы, что способы выдать 10-бит на канал, могут вас порадовать аж 1024 оттенками серого. Соответственно, вам нужен монитор с поддержкой 30-битного цвета, обычно на таких мониторах есть наклейка Deep color. Видеокарта тоже должна уметь работать с 30-битным цветом. Deep Color увеличивает глубину проработки каждого цвета, а xvYCC расширяет гамму воспроизводимых цветов(IEC 61966-2-4) — v.c. Color/Color.

Нужен будет HDMI ver.1.3; Dual DVI, спецификация определяет битовую глубину 30 битов (1.073 миллиарда цветов), 36 бит (68,71 миллиардов цветов) и 48 бит (281,5 триллионов цветов).

Если все необходимое железо у вас есть, то вам нужно включить поддержку 30-битного цвета в драйверах видеокарты. Далее, в Photoshop нужно зайти в настройки Preferences -> Performance -> Advanced Settings, и в открывшемся окне включаем чекбокс 30 Bit Display. Готово! Вы можете просматривать картинки гораздо более детальнее, чем мед. работники с специализированными 16-битными мониторами.


Если вы были достаточно внимательны при работе в Photoshop, то наверняка заметили в заголовке открытого файла дополнительные символы.

RGB # : означает, что документ не имеет встроенного профиля. Изображение выводится на экран в зависимости от настроек Photoshop.
RGB * : это значение должно вас радовать, так как обозначает, что в ваш документ встроен цветовой профиль, отличный от настроек Photoshop.
RGB : если не указано ничего, то документ имеет встроенный профиль идентичный профилю из настроек Photoshop.

Еще один момент отображения связан с View -> Proof setup. В этом меню вы можете настроить отображение документа таким образом, чтобы оно было максимально приближено к печатному варианту. Для этого вас нужен цветовой профиль монитора, на котором будет проводиться цветопроба, и цветовой профиль принтера, на котором будет производиться печать. Конечно, не все так радужно и идеально. Старые мониторы, даже способные использовать цветовой охват sRGB, не могут отобразить весь доступный спектр цветов, особенно на глянцевой бумаге. Для корректного отображения Proof Setup для глянцевой бумаги нужен монитор до 107% от Adobe RGB 98. Также, вы можете включить View → Proof Setup → Internet Standard (sRGB) для проверки, как ваша картинка будет смотреться в sRGB.

Proof setup и Proof color также тесно связаны с Relative colorimetric и Perceptual rendering. У вас в большинстве случаев должен быть выбран Relative colorimetric. Relative Colorimetric чаще дает самые лучшие результаты по сохранению естественного цвета фотографии. Perceptual rendering хорош в том случае, если изображение содержит много оттенков цвета, выходящих за охват вашего печатающего устройства. Можно установить Saturation, если вы планируете печатать рисованную графику (открытки). Если вкратце, то когда мы укладываем больший цветовой охват в меньший, имеет смысл  не обрезать насыщенность изображения, а немного сместить по цветовому тону, сохранив расстояния между цветовыми тонами. Это то, что делает Perceptual Colorimetric. Если использовать Relative Colorimetric, вы просто сохраните светлоту, расширив область цветов для компрессии.


Важный нюанс работы с цветом, это ваше рабочее место. Все, что вас окружает, может повлиять на ваше воприятие изображения с монитора. Дело в том, что в результате хроматической адаптации зрения к изменению спектрального состава (цвета) света в течение дня происходят изменения в восприятии изображения с монитора. Именно в этом заключена проблема, когда после калибровки монитора все изображения приобретают какой либо ярко выраженный оттенок цвета. Просто условия освещения на рабочем месте не позволяют вам привыкнуть к настроенной цветовой температуре монитора. Помимо этого, наше зрение находится в постоянных условиях изменения освещения: от дня к ночи. Из за этого уровень освещённости предметов изменяется в тысячи раз: примерно от 100000 до 0,1 люкс. Это явление называется яркостной адаптацией.

Это была теория, теперь практика. Что важно при обустройства рабочего места? Убедиться в отсутствие в поле зрения любых объектов ярче чем белая точка монитора, и предметов, темнее чем чёрная точка монитора. Благодаря этому адаптация зрения понадобится только к яркости монитора (рекомендуемая яркость 80-120 кд/м2), что позволит воспринимать весь его тоновый диапазон без визуальной потери контрастности дисплея. Яркость монитора всегда стабильна, если вы ее не изменяете самостоятельно, поэтому восприятие изображений будет постоянным.

20 комментариев

  1. alizar

    отлично! не помешало бы написать выводы в конце, что да как лучше использовать

    • Алексей Паулэктов

      Выводы вы можете сделать и сами, автор уже разжевал сложную информацию, превратив её для вас в простую :)

  2. irishjim431

    Подскажите! При экспорте работы из InDesign в pdf и присвоения профиля цвета картинкам, чёрный текст, тот который поверх картинки тоже конвертируется в CMYK, т.е. берёт цвета заднего фона, а текст на белом остаётся 100% чёрным (как нужно).
    Профиль US web Coated SWOP v2

    Если не конвертировать в цветовой профиль, текст остаётся 100% чёрным (как нужно).

    • artmax2 (Author)

      Причин может быть сколько угодно.
      1. удостоверьтесь, что функция Simulate Overprint отключена.
      2. проверьте, не установлено ли Include Destination Profile вместо Don’t Include Profiles.
      3. не нужно конвертировать картинки через индизайн. Делайте это в фотошопе.
      4. профиль тут не причем, но использование вашего профиля может привести к зеленоватым и розовым оттенкам в серых участках изображения. Хотя, тут многое зависит от типографии…
      5. в Индизе для векторных элементов с самого начала работы цвета назначать в CMYK

      • irishjim431

        Спасибо, советы 2 и 5 суммарно помогли! У меня есть еще один вопрос) Как правильно просматривать итоговый файл для печати в Acrobat Reader?
        Заранее спасибо, добавил ваш сайт в избранное!

        • your-scorpion (Author)

          Просматривать итоговый файл нужно Output Preview. Работает по следующему принципу: если внедрен icc-профиль в PDF, то файл будет показывает с этим профилем. Если не внедрен, то используется профиль по умолчанию, указанный в Acrobat Reader.

          Вы можете взять любой профиль, и закинуть его в папку C:\WINDOWS\system32\spool\drivers\color. Установить его дефолтным в Acrobat Reader (Edit -> Preferences -> Color Management), и будет обеспечен просмотр файла с нужным вам профилем.

  3. o.kompanets

    Здпавствуйте! Как в афтере удобнее работать с кривыми каналов, которые постоянно случайно цепляются. Если я дергаю основную кривую, а зацепилась красная, нужно отменять действие, заново целиться и тянуть точки. Есть какая то кнопочка?

    • your-scorpion (Author)

      Насколько я понимаю, это баг. Дело в том, что кривая RGB показывается активной, как по дефолту, а на самом деле активной является та кривая, которая использовалась в последний раз. Поэтому приходится каждый раз залезать в меню выбора кривых, выбирать какую-нибудь кроме RGB и потом обратно переключаться. Волшебной кнопочки нет, но можно увеличивать масштаб кривых, чтобы было проще целиться.

      Опять же, лучше использовать SA Color Finesse 3 и не знать бед. Или, хотя бы, lumetri из последней версии AE.

  4. Регина Емельянова

    Здравствуйте.
    Помогите с таким вопросом: сделала видео, смотрю локально на компе, все хорошо с цветом. Залила на ютуб, и на нем цвета приглушенные. При этом, если скачать видео, все хорошо с цветом,
    Первый кадр на превью видео выглядит в корректных цветах, при воспроизведении цвета портятся.
    Дело в кодеке?

    • your-scorpion (Author)

      В идеале uncompress. При загрузке h.264 на ютуб или вимео цвета должны восстанавливаться. При недостатке свободного места можно использовать секвенцию, получается меньше чем uncompress. Или этот кодек. Далее я сжимаю видео в h.264, это родной кодек для vimeo и вроде единственный кодек из пакета Adobe, способный жать видео в 4K. Но он сильно бьет по черному цвету. Иногда использую QuickTime jpeg, у него глубокий черный и яркие цвета, но много весит и видеохостинги его повторно давят в h.264.

      Первый кадр видео это скриншот, который делается автоматически перед компрессией.
      Попробуйте в настройках драйверов видеокарты установить такой параметр:
      Корректные настройки цвета монитора

      Но вообще все видеохостинги очень скупы на ширину видео-потока (битрейт) и на работу с цветовым пространством.

  5. tigr3hok

    А как с цветом дела у смартфонов? можно ли откалибровать экран мобильного устройства?

  6. Виктор Титов

    Здравствуйте! Спасибо за отличную статью, наверное, это лучшее что я встречал в рунете.
    Не могли бы подробнее раскрыть тему работы с HSL в Photoshop? Можно и в виде краткого коммента, или даже отдельной статьи. Изучаю этот вопрос и информации смертельно мало!

    • your-scorpion (Author)

      Нужно понимать, что принцип работы с цветовым тоном, насыщенностью и яркостью у HSL очень отличается от привычного RGB. Каналы останутся в виде слоев с диапазоном от 255 до 0. Но красный канал будет подменен цветовым тоном (Hue), зеленый канал будет преобразован в насыщенность (Saturations), а синий будет отвечать за светлость картинки (Lightness). Общего канала не будет. Лучше использовать LUT-конвертеры RGB->HSL и HSL->RGB,

      Это наглядно видно, если открыть любую RGB картинку и применить Filter -> Other -> HSB/HSV, преобразовав ее в HSL. Перейдем в Channels и посмотрим на красный канал (который теперь у нас формально Hue). Вы увидите черную паразитную пикселизацию без антиалиасинга. Это результат перехода от 0 к 360 градусам.

      Поэтому лучше смотреть в сторону плагинов или сторонних инструментов для работы с HSL. Есть плагин. Работает хорошо. Еще можно посмотреть на C3C Color Wizard, он умеет аж в ортогональной цветовой модели.

      Еще можно посмотреть вот такой калькулятор цветовых моделей.

  7. Belikov Anatolik

    Здравствуйте. Помогите разобраться с проблемой. Я нарисовал иконку, но почему то в местах пересечения форм сквозят белые пиксели. От этого можно избавиться?

    • your-scorpion (Author)

      Продлите векторные формы друг под друга, чтобы избежать белых пикселей. Но это не решит все возможные проблемы смешивания цвета пикселей с разных слоев. Нажмите Shift + Ctrl + K чтобы зайти в настройки цвета, и измените параметр Blend RGB Colors Using Gamma до 1.5. Это значение позволяет добиться перехода не темнее и не светлее, чем ожидается.

      Другие значения ведут к не самым эстетичным результатам:

  8. fobos432

    Apple iMac Retina разработаны для дизайнеров, в них цветовой охват больше, лучше, ярче?

    • your-scorpion (Author)

      Mac это достаточно качественное решение, но не лучшее. Apple MacBook Pro имеет порядка 91-93% покрытия sRGB.

      Но по умолчанию принято считать, что Mac OS X не очень четко подогнан под sRGB. Его колориметрия кардиналов не совпадает с колориметрией sRGB-кардиналов. Как следствие, композеру или фотографу обязательно нужно компенсировать сильную просадку в тенях с помощью i1 Profiler.

      Важный плюс: Safari умеет показывать картинки в Adobe RGB (1998) при определенных условиях.
      Еще важно понимать, что в Mac OS X профиль монитора используется всеми программами по умолчанию.

  9. html-tv

    Можно ли гибко настроить диапазон пространства RGB в Photoshop под свои нужды?

    • your-scorpion (Author)

      Да, для этого нужно зайти в Edit –> Color Settings –> RGB –> Custom RGB…
      В появившемся окне вы сможете гибко управлять параметрами RGB. Например, вот настройки для RussellRGB:

      Плюсы: по охвату шире, чем Adobe RGB, но меньше ProPhoto RGB, основа для белого цвета 5500 K.