6. Práce s barvou

6. Práce s barvou

Zdeněk Tö[email protected]

3.1.2013

6. Práce s barvou

• Co je barva• Počítače a barvy• Správa barev• Správa barev v Adobe Photoshop• Psychologie vnímání barev• Barevná kompozice ve fotografii

26. Práce s barvou

3.1.2013

6.1 Co je barva

• Barva je vlastností objektu • Barva je vlastností světla• Barva je vjem vznikající v pozorovateli

Barva je událost vznikající vždy mezi třemi účastníky: zdrojem světla, objektem a pozorovatelem.

Barevná událost je pak vjemem vznikajícím v pozorovateli a způsobeným paprsky světla určitých vlnových délek, vyzařovanými zdrojem světla a modifikovanými objektem.

36. Práce s barvou

3.1.2013

6.1 Světlo a barevná událost

Fotony a vlny• Vlnové délky světla se pohybují v řádu nanometrů• Spektrum - celý rozsah energetických hladin (vlnových délek),

jichž nabývají fotony při svém šíření prostorem a časem. • Lidské oko je schopné zachytit jen velmi malou část celého

spektra, nacházející se zhruba mezi vlnovými délkami 380 nm až 700 nm.

• Rozdílné vlnové délky vyvolávají v lidech vjemy rozdílných barev.

46. Práce s barvou

3.1.2013


56. Práce s barvou

3.1.2013


Spektrální charakteristika světla odpovídá spektrální energii• Většina světel v reálném životě je tvořena směsicí fotonů

o různých vlnových délkách. Skutečná barva, kterou vidíme, závisí na poměru a zastoupení jednotlivých vlnových délek (neboli na spektrální energii) zachycených vaším okem.

66. Práce s barvou

3.1.2013


76. Práce s barvou

3.1.2013

6.1 Zdroje světla

Pojmem zdroj světla označujeme jakýkoliv předmět vyzařující velkámnožství fotonů, jejichž vlnové délky odpovídají viditelné částispektra.

86. Práce s barvou

3.1.2013

6.1 Zdroje světla

96. Práce s barvou

3.1.2013

6.1 Zdroje světla

Typy zdrojů světla

• Černé těleso - vyzařují fotony vznikající pouze snižováním tepelné energie atomů - typickým příkladem jsou žárovky či hvězdy

• Denní světlo - je výsledkem záření nejznámějšího černého tělesa, kterým je Slunce, a následného filtrování atmosférou

• Elektrické výbojové lampy (výbojky) - jsou tvořeny uzavřenou trubicí obsahující plyn

• Počítačové monitory - jsou zdrojem světla, neboť emitují fotony

106. Práce s barvou

3.1.2013

6.1 Teplota chromatičnosti


3.1.2013

6.1 Svítidla

• Svítidla - zdroje světla, jejichž spektrální energie byla buď změřena nebo nějakým způsobem formálně definována.

• Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE – Commission Internationale de l’Eclairage)

Svítidlo A: wolframová žárovkaSvítidlo B: sluneční světlo s náhradní teplotou chromatičnosti 4874 KSvítidlo C: sluneční světlo s náhradní teplotou chromatičnosti 6774 K

- staršíSvítidlo D: řada svítidel simulujících sluneční světlo – nejčastěji

s náhradní teplotou chromatičnosti 5000 K jako D50 a 6504 K jako D65

Svítidlo E: teoretické svítidlo s konstantní energiíSvítidlo F: fluorescenční svítidla


3.1.2013

6.1 Objekt a barevná událost

Odrazivost a propustnost• Při dopadu světla na povrch objektu dochází k reakci světla

s povrchem, čímž je ovlivněna barva světla. • Míra, s jakou objekt odráží určité vlnové délky a jiné zase

absorbuje, se nazývá spektrální odrazivostí (reflektancí). • Propustný objekt musí být alespoň částečně průsvitný, aby

umožňoval průchod světla.

Fluorescence• Schopnost absorbovat fotony o určité energii (vlnové délce) a

vyzařovat fotony s nižší energií (větší vlnovou délkou). • Fluorescence je však nejvíce znatelná tehdy, mají-li fotony

dopadajícího světla vlnové délky odpovídající neviditelné ultrafialové části spektra a fotony vyzářeného světla vlnové délky nacházející se ve viditelné části spektra.


3.1.2013

6.1 Pozorovatel a barevná událost

Trichromazie: červená, zelená,modrá• Rozlišování všech barev je u lidí založeno na schopnosti rozeznat

tři základní barvy, vycházející z „tříkanálové“ skladby sítnice. • Další vlastnosti lidského zraku jasou schopnost rozeznávat barvy

protikladné, barevná setrvačnost či nelinearita.


3.1.2013

6.1 Lidské oko


3.1.2013

6.1 Lidské oko

• Přední zakřivenou část oka tvoří rohovka, která směruje paprsky do zadní části oka a zaostřuje je.

• Čočka provádí další mírné zaostření. Hlavně je však důležitá pro barevné vidění.

• Čočka vykonává funkci ultrafialového filtru, zabraňujícího poškození sítnice vysokoenergetickým ultrafialovým zářením.

• Čočka v průběhu stárnutí žloutne, čímž se snižuje naše schopnost rozpoznávat malé změny modrých a zelených odstínů. Naproti tomu lidský zrak je nejcitlivější na odstíny žluté barvy, a to bez ohledu na věk.

• Sítnice představuje poměrně složitou vrstvu nervových buněk lemujících zadní část oka. Tyto buňky mají schopnost vnímat světlo a nazývají se světločivé buňky neboli receptory.

• Existují dva typy receptorů, nazvané podle jejich tvaru tyčinky a čípky.


3.1.2013

6.1 Lidské oko

• Tyčinky zajišťují vidění v podmínkách nízkého osvětlení, např. za šera.

• Čípky jsou citlivé v podmínkách vysoké hladiny osvětlení. • V sítnici lidského oka se nachází asi 120 miliónů čípků a 6

miliónů tyčinek. • Přesně ve středu sítnice se nachází malá prohlubeň, která se

nazývá žlutá skvrna – je místem nejostřejšího vidění v celém oku

• Čípky lze rozdělit na tři typy. Jeden typ reaguje především na světlo delších vlnových délek, přičemž jeho citlivost v oblasti středních a krátkých vlnových délek je velmi nízká. Druhý typ čípků reaguje převážně na světlo středních vlnových délek. Poslední je tvořen čípky, které jsou citlivé na světlo krátkých vlnových délek.


3.1.2013

6.1 Lidské oko - citlivost


3.1.2013

6.1 Lidské oko

Trichromazie a tristimulace• Trichromazie (třísložková teorie, Young-Helmholtzova teorie

barevného vidění) je teorie, která říká, že lidské oko obsahuje tři typy receptorů pro vnímání barev.

• Pojmem tristimulace se označují experimenty a měření lidského barevného vidění, jejichž součástí jsou tři různé barevné podněty, které má testovaný pozorovatel nastavit tak, aby výsledný vjem odpovídal cílovém předem danému podnětu.

• Trichromazie je pro správu barev velmi důležitá, protože říká, že téměř každou barvu lze simulovat pomocí pouze tří dobře zvolených základních barev světla. Dvě barvy nejsou dostačující a čtyři jsou již zbytečné.


3.1.2013

6.1 Základní barvy

Aditivní základní barvy• Výsledná barva vzniká přidáváním červené, zelené a modré

složky k černé.

Subtraktivní základní barvy• Výsledná barva vzniká odečítáním azurové, purpurové a žluté od

bílé.

Jak aditivní, tak i subtraktivní základní barvy fungují vlastně tak, že nějakým způsobem ovlivňují či upravují vlnové délky světlavstupujícího do našeho oka a vyvolávajícího barevné vjemyv receptorech.


3.1.2013

6.1 Základní barvy


3.1.2013

6.1 Barevné prostory

Umělá trichromatická zařízení• Skenery, fotoaparáty.


3.1.2013


MetamerieMetamerie je jev, který nám umožňuje vytvoření totožného barevného vjemu pomocí dvou odlišných barevných vzorků. Přitom odlišnými barevnými vzorky se míní dva objekty s rozdílnýmispektrálními charakteristikami.

Dva spektrálně odlišné vzorky barev vyvolávající stejná barevnývjem se nazývají metamery. Můžeme také říci, že určitého osvětlení či pro určitého pozorovatelejsou dané dvě barvy metamerní.

Metamerie vzniká proto, že lidské oko rozděluje všechna dopadajícíspektra mezi tři typy čípků, které na ně reagují. Dva stimuly mohoumít zásadně odlišné spektrální charakteristiky, avšak pokud jsou obarozděleny mezi tři typy čípků, které stimulují stejným způsobem,bude výsledkem shodný barevný vjem.


3.1.2013



3.1.2013


Nelinearita: intenzita a jasDalší důležitou vlastností lidského oka je to, že je nelineární. Lidské oko nereaguje na vzrůstající intenzitu shodným nárůstem jasu(což je vjem, který vidíte) v mozku.

Achromatická složka: jasPojmem jas se označuje naše vnímání intenzity (počtu fotonůdopadajících do oka). Ze všech tří vlastností barvy – jasu, odstínua sytosti – se právě jas nějakým způsobem vymyká. Příčinou je pravděpodobně naše schopnost zaznamenat změny jasu i při nízké hladině osvětlení.

Jas popisuje kvantitu světla, zatímco odstín a sytost popisují jeho kvalitu.


3.1.2013


Chromatické složky: odstín a sytostOdstín a sytost jsou vlastností pouze barevného vidění.

Odstín je vlastnost barvy umožňující nám vnímání její dominantnívlnové délky.

Sytost označuje čistotu barvy neboli její „odlišnost“ či „vzdálenost“od neutrální šedi. Označujeme tak vlastně míru, do jaké je tatovlnová délka ovlivněna jinými vlnovými délkami.


3.1.2013



3.1.2013

6.1 Měření barvy

Měření barvy• Nemůžeme měřit barvu, ale pouze světlo.

Kolorimetrie• Kolorimetrie je vědou o předpovídání barevných shod, jak by je

vnímal typický člověk. • Hlavním cílem kolorimetrie je vytvoření numerického modelu, na

jehož základě by bylo možné říci, kdy k metamerii dojde a kdy nikoliv.

Diagram chromatičnosti• Je matematickou transformací kolorimetrického prostoru• Vytváří užitečnou mapu světa námi vnímaných barev. • Zobrazuje aditivní vztahy mezi barvami.


3.1.2013

6.1 Chromatický diagram CIE 1931


Gamut lidského vidění

3.1.2013

6.1 Barevná setrvačnost

Barevná setrvačnostBarevná setrvačnost je jednou z nejdůležitějších vlastností zrakovéhosystému. Je to tendence vnímat objekty se stále stejnou barvou i přiměnících se podmínkách osvětlení.

I když se změní skladba světla (čili jeho spektrální charakteristika)odraženého od objektu, náš zrakový systém vnímající podněty i z okolních objektů tuto změnu „přiřadí“ osvětlení a nikoliv objektu.


3.1.2013

6.2 Matematické modely barev

V případě skutečných RGB zařízení, mezi která patří monitory,skenery a digitální fotoaparáty, pracujeme přímo s červeným,zeleným a modrým světlem.

V případě filmů a tisku sice také pracujeme s červeným, zeleným a modrým světlem, ovšem v tomto případě nepřímo prostřednictvímCMY pigmentů, umožňujících „odečítání“ daných vlnových délek od bílého pozadí.

Naneštěstí jsou tyto matematické modely barev značně neurčité.Soubor určený pro barevný tisk v soustavě RGB nebo CMYK totižneobsahuje přímo barvy, ale jen jakési recepty na jejich vytvoření,které si pak každé zařízení interpretuje podle svých možností.


3.1.2013


Proč CMYK?• Teoreticky platí, že čistá azurová absorbuje 100 % veškerého

červeného světla. Podobně purpurová absorbuje zelené a žlutá modré světlo.

• Kombinace CMY barviva by měla absorbovat veškeré světlo, což bychom vnímali jako černou barvu. Tak dokonale čistá barviva však v praxi obvykle nemáme k dispozici, a proto černá někdy vychází jako nazelenale černá nebo tmavohnědě černá.

• Chceme-li tedy tisknout skutečna kvalitní černou, nezbývá než použít černý inkoust.


3.1.2013


Čísla uložená v souborech RGB a CMYK nepředstavují skutečnébarvy. Namísto toho definují množství barviv, která zařízení používajík tomu, aby vyvolala vjem barvy.

RGB na monitoruRGB na skeneruCMYK při tisku


3.1.2013

6.2 Systémy kódování barev

Systém, který používají počítače ke kódování barev do číselnépodoby, je jednoduchý. Barvy jsou tvořeny kanály, které se dále dělína různé úrovně tónů.

Všechny barvy jsou směsí červené, zelené a modré o různé intenzitě.Počet kanálů bude roven třem.

Počet úrovní tónů bude obvykle roven 256, aby odpovídalminimálnímu počtu úrovní tónů potřebných k vytvoření vjemuspojitého tónu.


3.1.2013


Čím se jednotlivá zobrazovací zařízení (monitory), vstupní zařízení(skenery a digitální fotoaparáty) a výstupní zařízení (tiskárny a systémy pro tisk obtahů) navzájem odlišují?

Základní parametry• Barva a jas jednotlivých základních barviv• Barva a jas bílého a černého bodu• Charakteristiky reprodukce tónů jednotlivými barvivy

Barviva (základní barvy)• Jsou zřejmým faktorem ovlivňujícím schopnost nějakého zařízení

reprodukovat určitou barvu.• Přesná barva použitého barviva určuje rozsah barev, které dané

zařízení dokáže reprodukovat. Tomuto rozsahu se říká barevný gamut zařízení.

• Hustota základních barviv je jejich schopnost pohlcovat světlo.


3.1.2013


Bílý bod a černý bod• Bílý i černý bod mají určitou barvu a hustotu (tmavost).• Barva bílého bodu je důležitější než jeho hustota, protože lidské

oko používá barvu bílé jako referenční bod pro vnímání všech ostatních barev.

• Adaptaci na bílý bod oko provádí okamžitě a zcela bezděčně. • Barva bílého bodu je určena jak světlem osvětlujícím daný

výstup, tak i barvou samotného papíru.• V případě černého bodu je důležitější jeho hustota, protože

hustota černé omezuje dynamický rozsah (což je rozsah úrovní jasu, které zařízení dokáže reprodukovat).


3.1.2013


Charakteristiky reprodukce tónůZákladní způsob měření a modelování charakteristiky reprodukceTónů nějakého zařízení se nazývá křivka reprodukce tónů. Tadefinuje vztah mezi vstupními veličinami a výslednými hodnotamijasu. V případě monitorů, skenerů a digitálních fotoaparátů se křivkareprodukce tónů nazývá gamma křivkou, u tiskáren se nazývákřivkou bodového zisku.

Hodnota gamma má svůj fyzikální původ právě u CRT monitorů. Popisuje vztah mezi vnímaným jasem monitoru a napětím na elektrodě, která emituje elektrony. Ty poté dopadají na luminofor, kde je jejich energie přeměněna na viditelné záření.


3.1.2013

6.2 Gamma křivka


3.1.2013

6.2 Barevné modely

Barevné modely závislé na zařízeníBarevné modely RGB a CMYK jsou závislé na zařízení. Z tohovyplývá:• Stejná sada hodnot RGB či CMYK může vést k zobrazení různých

barev na různých zařízeních.• Chceme-li na různých zařízeních zobrazit stejnou barvu, musíme

vždy změnit sadu hodnot RGB či CMYK, kterou do daného zařízení odesíláme.


3.1.2013

6.2 Barevné modely

Barevné modely nezávislé na zařízeníExistují matematické modely barev, které jsou nezávislé na zařízení.Místo toho, aby tyto modely používaly čísla k vyjádření barev, které má dané zařízení zobrazit, snaží se využít čísla k přímémumodelování lidského barevného vnímání.

V roce 1931 CIE vytvořila matematický model barev s názvem CIE XYZ (1931). Tento model byl jedinečný tím, že se snažil o matematickou reprezentaci barev, jaké by vnímali lidé s normálnímbarevným viděním

Za zmínku stojí model CIELAB. Ten je používán v aplikacích Adobe.Program Adobe Photoshop umožňuje dokonce jednotlivé obrazyukládat a editovat přímo v CIELAB.


3.1.2013

6.2 Rozsahy a gamuty

Omezení zařízení – gamut a dynamický rozsahZákladní vlastností všech výstupních zařízení je pevný rozsah barev a tónů, který tato zařízení mohou reprodukovat.

Tomuto rozsahu říkáme barevný gamut zařízení. Gamut jepřirozeně omezen těmi nejsytějšími barvami, se kterými zařízenípracuje – a to jsou základní barviva, která jsou v daném zařízenípoužita.

Další vlastností výstupních zařízení (tiskáren i monitorů) je takékonečný dynamický rozsah – rozsah jasů, který je zařízení schopnézpracovat a reprodukovat.

Vstupní zařízení nemají žádný barevný gamut, ale mají pevnýdynamický rozsah. To je takový rozsah jasů, při kterém je skener či digitální fotoaparát ještě schopen zaznamenat rozdíly úrovní jasu.


3.1.2013


Mapování tónů a gamutuBarevný gamut nějakého zařízení není totožný s jeho barevnýmprostorem. Gamut pouze představuje mezní hodnoty – nejbělejšíbílou, nejčernější černou a další nejsytější barvy, které je zařízeníschopné reprodukovat.

Barevný prostor zařízení neobsahuje pouze hranice vymezenégamutem, ale i informace o chování daného zařízení mezi těmitohranicemi.


3.1.2013



Gamut barevného modelu CMYK a barevného prostoru sRGB

3.1.2013



Porovnání barevného prostoru sRGB a barevného prostoru Adobe RGB

3.1.2013

6.3 Správa barev

Systémy pro správu barev provádějí dvě základní úlohy:• Musí zjistit, jaké vnímané barvy představují hodnoty RGB či

CMYK. Těmto hodnotám přiřazují specifický barevný význam a činí je tak jednoznačnými

• Musí zajistit zachování této informace při předávání údajů z jednoho zařízení do druhého. Mění hodnoty RGB či CMYK, které odesíláme do různých zařízení (např. monitorů, inkoustových tiskáren či ofsetových strojů) tak, aby každé z těchto zařízení přiřadilo dané sadě hodnot stejnou barvu.


3.1.2013

6.3 Uzavřený systém správy barev


3.1.2013

6.3 Uzavřený systém správy barev


3.1.2013

6.3 Otevřený systém správy barev


3.1.2013

6.3 Prostor propojení profilů

Prostor propojení profilů (Profile Connection Space – PCS)• slouží pro všechny transformace• problém propojení m vstupních zařízení s n výstupními

zařízeními (m x n) redukuje na m + n propojení


3.1.2013



3.1.2013



3.1.2013

6.3 Složky správy barev

1. Prostor propojení profilů – PCS• umožňuje přiřadit každé barvě zcela jednoznačné numerické

hodnoty z prostorů CIE LAB či CIE XYZ

2. Profily • popisují vztah mezi hodnotami RGB či CMYK daného zařízení a

skutečnou barvu, která bude na základě těchto hodnot zobrazena či vytištěna

3. Modul správy barev (Color Management Module) – CMM• software, který provádí veškeré výpočty potřebné pro převod

RGB či CMYK hodnot

4. Způsob vykreslení • různé metody vykreslování barev nacházejících se mimo gamut


3.1.2013

6.3 Převod gamutů

Co dělat v případě, že potřebujeme větší gamut (například sRGB) promítnout do menšího gamutu (například CMYK)? Počítač musí barvy mimo cílový gamut do tohoto menšího gamutu vtěsnat. Postupovat může čtyřmi možnými metodami, jejichž výběr závisí na tom, co je preferováno:•Relativní kolorometrická •Perceptuální •Absolutní kolorimetrická •Sytost


3.1.2013

6.3 Převod gamutů – relativní kolorimetrická metoda


3.1.2013

6.3 Převod gamutů – perceptuální metoda


3.1.2013

6.3 Kalibrace

Kalibrace je nastavování zařízení takovým způsobem, aby jehochování odpovídalo profilu. Tím se zajistí dosažení určitéhopožadovaného stavu

Kalibraci je nutné provádět pravidelně.

Nástroje pro kalibraci:• 1. Sady dodávané s monitory• 2. Samostatně prodávané sady přístrojů a software• 3. Samostatně prodávané programy podporující použití různých

přístrojů• 4. Vizuální kalibrace


3.1.2013

6.3 Kalibrace

ColorVision Spyder


3.1.2013

6.3 Kalibrace

Gretag Macbeth Color Checker


3.1.2013

6.3 Profilace

Profilace (charakterizace) je vytvoření nového profilu popisujícíhoaktuální chování zařízení. Je to proces, který používáme k záznamuchování zařízení do profilu. V průběhu tohoto procesu se neměníchování zařízení.


3.1.2013

6.3 Profil


3.1.2013

6.3 Profil


3.1.2013

6.4 Správa barev v Adobe Photoshop

Architektura Common Color Architecture - společná pro Photoshop, InDesign a Illustrator Pracovní prostory umožňuje zadání výchozích prostorů pro RGB a CMYK


3.1.2013

6.4 Správa barev v Adobe Photoshop


Documents

6. Práce s barvou