Poèítaèová grafika v pøedtiskových operacích

Transkript

1 UNIVERZITA PARDUBICE Fakulta chemicko-technologická Katedra polygrafie a fotofyziky Poèítaèová grafika v pøedtiskových operacích Ing. Miroslav Fribert, Dr. Polygrafické sešity 3 (1998) Dodatek

2 OBSAH 13. Zpracování barev v publikacích Kreslicí programy Programy rastrové grafiky Programy pro stránkovou montá Náhledy a nátisky Workflow systémy...59

3 13. Zpracování barev v publikacích 13.1 Základní pojmy Svìtlo Viditelné svìtlo je jen malou èástí elektromagnetického vlnìní. Do elektromagnetického vlnìní napøíklad patøí rádiové vlny, mikrovlny, IR (infrared) záøení,uv (ultra-violet) záøení, Roentgenovo záøení a také svìtelné záøení ve viditelném spektru. Toto spektrum se rozprostírá pøibli nì od vlnové délky 400 nm do 700 nm (frekvence od 4,57 x10 14 Hz do 7,5 x10 14 Hz), jak je znázornìno na obr Barevné spektrum, které vidíme napøíklad na duze, nemá ostré hranice mezi jednotlivými Obr.13.1 Spektrum viditelného svìtla barvami. Mezi základními, které jsou patrné (modrá, zelená lutá, èervená) jsou odstíny dalších barev, napø. tyrkysová a oran ová. Sluneèní svìtlo vnímáme jako nebarevné bílé, obsahuje všechny vlnové délky ve viditelném rozsahu. Ale pokud z nìho odstraníme nìkteré vlnové délky, zaène se jevit jako barevné. Pokud napøíklad aplikujeme na svìtlo ze zdroje bílého svìtla èervený filtr, který potlaèuje zelené a modré slo ky, oko vnímá èervenou barvu. Spektrální odrazivost (spectral reflectance) Kdy mìøíme (napø. spektrálním fotometrem) mno ství svìtla vyzáøeného zdrojem svìtla nebo odra eného od barevného vzorku pro ka dou vlnovou délku R( ), získáme køivku, která je jedineèná pro vyzaøovanou, nebo odra enou barvu (obr.13.2). Tato køivka se nazývá køivka spektrální odrazivosti (spectral reflectance). Kdy kombinujeme více takových køivek (více barev), získáme novou barvu. To mù eme dìlat aditivnì sèítáním (na obrazovce monitoru) nebo subtraktivnì odeèítáním (potiskováním papíru). Napøíklad na monitoru dostaneme lutou barvu smícháním R a G, na papíøe ji získáme tiskem lutého inkoustu, který absorbuje modrou slo ku ve svìtle odra eném od natištìné luté vrstvy. Modrou barvu na papíøe získáme pøetiskem Cyan (azurové) Magenta (purpurové) (viz obr.13.6). Nìkteré barvy, které známe z vnìjšího prostøedí a dají se získat smícháním základních barev R, G, B, nejsou obsa eny v základním spektru: purpurové, rù ové, lila a jiné. Kdy zatoèíme spektrum do kruhu, le í tyto barvy mezi èervenou a modrou. Takto vzniklý barevný kruh je velmi vhodný pro výbìr barev. V kruhu jsou obsa eny všechny mo né odstíny barev. 3

4 Obr.13.2 Køivka spektrální odrazivosti Vnímání barev lidským okem Senzory sítnice lidí a ivoèichù nevnímají svìtlo jako spojitou zmìnu jednotlivých spektrálních frekvencí. Na sítnici jsou fotoreceptory nazývané tyèinky citlivé na jas a èípky citlivé na barvu. Èípkù je asi 6 milionù a jedna èást je citlivá na slo ku R, druhá na slo ku G a tøetí na slo ku B. Oko tedy rozdìluje viditelné spektrum na tøi pásma red, green a blue pøibli nì po100 nm, která se èásteènì pøekrývají. Citlivost jednotlivých pásem není stejná. Modrá barva je nejménì citlivá, proto se nedoporuèuje ji pou ívat pøi reprodukci napø. textu, kde je dùle itá rozeznatelnost. Pomocí nervového systému jsou odezvy z jednotlivých pásem pøevedeny do mozku, a zde vnímány jako barva. Vjem barvy pak závisí na mno ství svìtla v jednotlivých pásmech. Dochází tak v oku k aditivnímu míchání tìchto rùzných mno ství slo ek R, G, B a vjemu rùzných barevných odstínù. Na obr.13.3 jsou prezentovány odezvy èípkù v jednotlivých pásmech (obrázek nerespektuje rozdílnou citlivost èípkù na vjem jasu, která je v pomìru 1 : 4,6 : 0,06 v poøadí R, G, B). Z obrázku je vidìt, e se pásma pøekrývají, co zpùsobuje komplikace pøi reprodukci barev v tisku nebo na obrazovkách. Obr.13.3 Pásma citlivosti lidského oka 4

5 Rozlišení mezi barvami Digitální hodnota barvy (digitální barva) je hodnota získaná skládáním kvantovaných hodnot jasu barevných slo ek R, G, B. Pokud na ka dou slo ku pou ijeme osmibitové kvantování (256 úrovní) potom získáme 24 bitovou hloubku digitálních barev. Poèet mo ných kombinací tìchto digitálních hodnot je 2 24 = 16,7 milionu. Tím je definován digitální prostor mo ných barev nazývaný true colour. Barevný rozsah (colour gamut) je rozsah barev, které je schopna urèitá technologie poskytnout. Na pøíklad tisk na papír pomocí procesních tiskových barev CMY (Cyan, Magenta, Yellow) má menší barevný rozsah, ne poskytují luminofory CRT obrazovek (obr.13.4). Je to dáno vlastnostmi barevných pigmentù v inkoustech CMY. Obr Barevné rozsahy luminoforù a tiskových barev Èlovìk pøirozenì vnímá tøi subjektivní atributy barvy: barevný odstín H (hue), co charakterizuje, jestli je barva objektu napø. modrá, purpurová, lutá atd. sytost S (saturation), co charakterizuje èistotu barvy objektu z hlediska pøítomnosti více spektrálních barev. jasnost (tmavost) B (brightness) co charakterizuje, jak intenzivnì zdroj svítí nebo jak intenzivnì je svìtlo odrá eno od barevného objektu. Tyto atributy jsou vhodné pro popis pøirozeného vjemu barvy na rozdíl od hodnot slo ek R, G, B, kdy tyto èlovìk hùøe spojuje s nìjakou konkrétní barvou. Hodnoty H, S, B jsou základem nìkolika tzv. percepèních barvových modelù (napø. HSL, HSB), které budou pozdìji popsány. Schopnost pøesnì rozlišovat rozdíly mezi rùznými barvami je velmi dùle itá v barevné reprodukci. Èlovìk je velmi citlivý na rozdíly mezi neutrálními barvami (šedé nebo skoro šedé). Je dùle itá vìtší pøesnost jejich reprodukce oproti pestrým barvám. Paradoxnì ale hùøe snášíme odchylky barevnosti oproti odchylkám jasu. To vede k následujícím dùsledkùm: jasové informaci je tøeba vìnovat vìtší pozornost z hlediska pøesnosti vzorkování a kódování oproti barevné informaci pokud vzorkujeme jasovou a barevnou informaci se stejnou pøesností, mù eme èást barevné informace zanedbat, ani to projeví na kvalitì zpracovávaného obrazu 5

6 jakmile je schválen zákazníkem barevný náhled, potom odchylky ve vyvá ení barev zpùsobí vìtší nespokojenost ne malé zmìny v jasu. Výzkumy ukazují, e u èlovìka je poèet rozlišitelných jasových úrovní (brightness) , poèet úrovní barevných odstínù (hue) asi 200, poèet úrovní sytosti (saturation) v oblasti tzv. procesních barev asi 100. To vede k závìru, e poèet úrovní 256 na ka dou barevnou slo ku (24 bitová barevná hloubka) je pro dobrou reprodukci v oblasti tisku procesními barvami a na CRT obrazovkách dostaèující. Pøi zobrazování na LCD obrazovkách je to problematické, proto e tyto dosahují výraznì vìtšího jasu a kontrastu, ne CRT obrazovky. Potom se zdá poèet 256 úrovní na jednu barevnou slo ku nedostateèný. Dalším faktorem, který má na úroveò rozlišitelnosti barev vliv je nerovnomìrnost barevného vjemu v rùzných oblastech barevného rozsahu. Pro nìkteré oblasti mù e zase být poèet úrovní 256 nedostateèný, pro jiné oblasti nadbyteèný. V souèasné dobì se v nìkterých oblastech zpracování tiskových pøedloh (napø. skenování) pou ívají barevné hloubky 36, 42 a 48 bitù. Teplota chromatiènosti Pøi zpracování pøedloh pou íváme pro jejich osvìtlení bílé svìtlo (napø. pøi skenování). Ale svìtlo reálného zdroje má taky nìjakou barvu (barevný nádech). Pro charakterizaci barvy zdrojù bílého svìtla pou íváme pojem teplota chromatiènosti. Vychází se z pøedstavy, e e pøi zahøívání tìlesa hne toto napøed èervenì, potom lutì pøes bílou a k modré barvì. Tak je mo né barvu záøení charakterizovat absolutní teplotou v Kelvinech. Neutrální bílé svìtlo emitované ze zdroje má teplotu chromatiènosti 5000 K. Pøi ni ší teplotì chromatiènosti má barva tìlesa lutý nádech, výšší modrý nádech. Obyèejné árovky mají teplotu 3000K, sluneèní svìtlo v poledne 6000 K, monitory pro oblast grafiky mají 8000 K-9000 K. Ka dý zdroj svìtla má svoje spektrální intenzitu vyzaøování (spectral power distribution). Získá se mìøením pro jednotlivé vlnové délky, podobnì jako køivky spektrální odrazivosti. Existují standardizované zdroje svìtla, které mají urèité konkrétní spektrální rozlo ení. Na obrázku 13.5 jsou prezentována spektrální rozlo ení zdrojù A, B, C a D 65. Obr Spektrální rozlo ení vyzaøování zdrojù svìtla Pro mnoho mìøení z oblasti zpracování barevných pøedloh a v textilním prùmyslu se pou ívají pro jejich osvìtlování standardní zdroje D 50 ad 65. 6

7 Vlastnosti barvových vrstev Svìt se nám jeví jako barevný, proto e se od rùzných objektù kolem nás odrá í sluneèní svìtlo s rùzným stupnìm absorpce èástí viditelného spektra. Kdy je barvová vrstva osvìtlena svìtlem, tak se po odrazu v dùsledku absorpce urèitých vlnových délek jeví jako barevná. Pøi zmìnì barvy osvìtlení bude barva barvové vrstvy jiná (metamerismus). Odra ené svìtlo od barvové vrstvy se skládá ze dvou komponent. Za prvé je to èást, která se odrá í od povrchu vrstvy (povrchový odraz). Zbytek pronikne dovnitø vrstvy a zde se rozptyluje a nará í na èástice pigmentu a také na vrstvu potiskovaného substrátu a odrá í se ven (difuzní odraz). Výsledkem je vjem barvy, proto e se èást spektra absorbuje v pigmentu. Obr.13.6 Aditivní a subtraktivní míchání barev Pøi barevném tisku vytváøíme barvové vrstvy tiskem konkrétních barev (inkoustù) na potiskovaný materiál. Pou ívá se subtraktivní barevný systém zalo ený na barvách Cyan-azurová, Magenta-purpurová, Yellow- lutá (obr.13.6). Tyto tzv. procesní barvy jsou komplementární k aditivním barvám R-Red, G-Green, B-Blue. Ka dá procesní barva absorbuje svoji komplementární aditivní barvu (napø. Cyan absorbuje Red barvu). Kombinací rùzných mno ství tìchto barev pøi tisku pomocí sí ování nebo rozptylování je mo né realizovat dostateèný rozsah barev pro dobrou reprodukci. Pøekrývání odezev èípkù ve viditelném spektru a malé rozdíly v pigmentech pøi formulaci tiskových barev zpùsobují urèité nepøesnosti, které vy adují korekce pøi zpracování pøedloh. Napøíklad neutrální šedá ve støedních tónech je vytváøena z 50% C, 40% M a 40% Y. Pokud by- Obr.13.7 Barevný motiv slo ený z 30% CaY,a40%M 7

8 chom pou ili pro všechny 50%, dostali bychom naèervenalý nádech. Podobnì, kdy pøetiskneme všechny tøi procesní barvy pøes sebe, mìli bychom získat teoreticky èernou barvu pøetisku. Prakticky však dostaneme tmavì hnìdou barvu. Tak e abychom tuto nepøesnost eliminovali, pøidáváme pøi tisku ètvrtou barvu K-BlacK. Tato ètveøice barev tak vytváøí barevný prostor oznaèovaný CMYK Specifikace barev Abychom mohli komunikovat ve svìtì barev, potøebujeme ohromné mno ství barevných odstínù nìjak numericky specifikovat. Existují sice slovní popisy barev (tyrkysová, rù ová, brèálovì zelená, okrová atd.), ale to jsou jen hrubé popisy nìkolika málo barev. Pro komunikaci a mìøení barev pou íváme specifikace pomocí barvových modelù (prostorù) a barvových vzorkovnic. Hodnoty R, G, B mìøené konkrétními zaøízeními (skenery, CCD kamery) jsou pøístrojovì závislé hodnoty. Pro ka dé mìøicí zaøízení jsou tyto hodnoty té samé barvy rùzné. Bylo nutné stanovit systém, který by definoval absolutní, pøístrojovì nezávislé hodnoty. Trichromatické slo ky a souøadnice Pro absolutní numerický popis barvy je tøeba definovat tzv. standardního pozorovatele. Dùvodem je, e ka dý èlovìk vnímá barvy jinak. Standardizace byla provedena ji v roce 1931 komisí CIE mìøením na urèitém vzorku (cca 200) pozorovatelù. Výsledkem jsou funkce r( ), g ( ), b( ) pro RGB barevný model a x( ), y( ), z( ) pro XYZ model, které se èesky nazývají trichromatiètí èlenitelé. Je tak standardizována citlivost lidského oka v jednotlivých pásmech R, G, B viditelného spektra (obr.13.8). Potom mù eme témìø ka dou barvu vyjádøit váhovými souèty R, G, B slo ek stanovených komisí CIE na 700 nm, 546,1 nm a 435,8 nm. Nevýhodou je, e ne všechny barvy lze získat tímto souètem, jak je vidìt z obr.13.7, kdy v rozmezí 436 nm do 546 nm je hodnota trichromatického èlenitele r( ) záporná. Proto byly komisí CIE definovány nové (virtuální) trichromatické slo ky X,Y, Z popisující barvy u kterých jsou trichromatiètí èlenitelé x( ), y( ), z( ) nezáporní (obr.13.9). Obdobnì jsou standardizovány zdroje svìtla pomocí jejich spektrálního rozlo ení S( ), jak bylo øeèeno døíve (obr.13.5). Obr.13.8 Trichromatiètí èlenitelé r, g,b 8

9 Obr Trichromatiètí èlenitelé x, y,z Ka dý povrch odrá ející svìtlo je definován pomocí køivky spektrální odrazivosti R( ). Potom mù eme ka dou barvu definovat trojicí trichromatických slo ek X, Y, Z pomocí následujících vztahù. X k S ( ) R ( ) x ( ) d Y k S ( ) R ( ) y ( ) d Z k S ( ) R ( ) z ( ) d kde k je definována tak, aby Y=100 pro ideální odraz (v tisku pøibli nì bílý papír). Pokud normujeme hodnoty trichromatických slo ek podle rovnic x X X Y Z y Y X Y Z z Z X Y Z definujeme tak trichromatické souøadnice x, y, z. Pro z platí z = 1 - x - y. Zobrazením dvou souøadnic x, y v ploše získáme tzv. CIE-xy chromatický diagram ve formì podkovy (obr ). Obr CIExy chromatický diagram 9

10 Na obvodu podkovy jsou zobrazeny spektrální barvy od modré po èervenou a na rovné spojnici jsou nespektrální purpurové barvy. Bílá barva je v bodì E pøibli nì uprostøed podkovy, od tohoto bílého bodu smìrem k okrajùm se zvìtšuje sytost barvy (charakterizuje èistotu barvy - podíl achromatické slo ky) po maximální sytost spektrálních barev. Tento diagram lze pou ívat prakticky napøíklad pøi míchání barev, zjiš ování dominatní vlnové délky a sytosti. Hodnoty X, Y, Z a x,y je mo né mìøit pomocí spektrálních fotometrù nebo trichromatických kolorimetrù a pou ít je pro specifikaci barvy. Pro výpoèet trichromatických slo ek X, Y, Z z namìøených hodnot R, G, B platí maticová rovnice X R Y G Z B 13.3 Barvové modely Barvový model je metoda systematického prostorového uspoøádání barev, které vnímá standardní pozorovatel. Pou ívaní barvového modelu znamená v podstatì odkaz na mapu barev a jako máme rùzné mapy pro rùzné úèely, existuje také více barvových modelù. Typ Pou ití Pøíklady Percepèní Vstupní Kódované Pro pøenosy Výstupní Vizualizace barevných vlastností a vztahù Pøístrojovì závislé modely pro snímání barev z originálù Pro oddìlené vyjádøení jasu a barvových atributù Pøístrojovì nezávislé modely absolutních hodnot atributù pro pøenosy do jiých modelù Pøístrojovì závislé modely pro výstupy HSV, HSL RGB YUV, Y'C R B R CIEx,y, CIELab, CIELuv RGB, CMYK Pro volby barev Vzorníky barev Munsel, Pantone Kolorimetrické Barevné rozdíly Objektivní mìøení barvových atributù Uniformní barevné modely pro specifikace rozdílù barev CIELab CIELab, CIELuv Tab 13.1 Pøehled barvových modelù pou ívaných v praxi 10

11 Barvové modely jsou obzvláš dùle ité pro návrháøe publikací a tiskaøe z dùvodu vizualizace, kvantifikování a øízení hodnot barev. Barevné posuvy mohou být pøesnì kvantifikovány, proto e ka dý barvový model má souøadný systém a tak je mo né v nìm èíselnì specifikovat polohu ka dé barvy. V tab.13.1 je zobrazen pøehled typù barvových modelù pou ívaných v technické praxi. Model RGB Aditivní RGB model je hodnì pou ívaný pøi zpracování obrazu. Je to proto, e barevné kamery a fotoaparáty, skenery a monitory zpracovávají pøímo slo ky r, g, b na svých vstupech nebo výstupech. RGB model vznikne uspoøádáním barevných slo ekr, G, B do systému kartézských souøadnic. Je to pøístrojovì závislý model, to znamená, e se slo ky barvy nasnímané napø. rùznými skenery budou od sebe lišit. Hodnoty r, g, b slo ek je v pøípadì potøeby mo né transformovat do jiných modelù. Na obr je barvový model RGB znázornìn. Ka dá barva popsaná slo kami r, g, b je reprezentována souøadnicemi bodu v této krychli, tedy vektorem, který spojuje poèátek s tímto bodem. Všechny neutrální barvy (šedi) le í na hlavní diagonále od èerné r=g=b=0 do bílé r=g=b=max. Napøíklad pro barevnou hloubku 24 bitù je max=255. Zmìnou délky vektoru urèité barvy (rovnomìrná zmìna všech tøí slo ek r,g,b) mìníme jas této barvy, zmìnou polohy (zmìna jedné nebo dvou slo ek r, g, b) mìníme barevný tón a sytost barvy. Obr Model RGB Hlavní nevýhody RGB modelu: není intuitivní, dost obtí nì si lze vizuálnì pøestavit konkrétní barvu na základì tøí èísel R, G, B není uniformní (homogenní), vzdálenosti mezi jednotlivými barvami v rùzných místech modelu jsou rùzné pro stejné vjemy barevných rozdílù. Model CMY Subtraktivní model CMY je komplementární k modelu RGB. Pokud pøedpokládáme rozsah barevných slo ek v rozmezí platí vektorová rovnice 11

12 c m y r g b Barvový prostor CMY si lze zase také pøedstavit ve tvaru krychle jak je vidìt na obr V tomto prostoru CMY je èerná barva charakterizována hodnotami c = m = y = 255 a bílá c = m = y = 0. Proto e hodnoty C,M,Y vznikají jednouchým pøepoètem z hodnot R, G, B jsou nevýhody uvedené u modelu RGB stejné i u modelu CMY. Obr Barvový model CMY Model CMY je vhodný pro oblast reprodukèního tisku. Barevné pøedlohy jsou reprodukovány jako soutisky tøí barevných výta kù azurové, purpurové a luté barvy tiskem transparentních procesních tiskových barev (inkoustù) C, M, Y na potiskovaný materiál. Jak u bylo øeèeno døíve, jako ètvrtá barva se pøidává netransparentní èerná tisková barva K. Dùvodem je, e pøetisk tøí procesních barev C,M,Y dává èernou barvu s èerveným nádechem (hnìdá). Tak se z modelu CMY stává model CMYK. Tisk se potom realizuje pomocí ètyø barevných výta kù, které vzniknou procesem separace výta kù z kompozitního barevného obrazu. Separace do CMYKu je v podstatì rozklad kompozitního obrazu do ètyø uvedených barevných slo ek pomocí dosti slo itých algoritmù (UCR, GCR). Z jednotlivých výta kù se vytvoøí tiskové formy, které se zakládají na ètyøi tiskové jednotky C, M, Y, K a z nich se postupným tiskem jednotlivých barev realizuje tisk vícebarevných motivù. V tomto místì je nutné se ještì zmínit o tzv. pøímých tiskových barvách (spot inks). I kdy se pomocí procesních barev C, M, Y, K dá realizovat barevný tisk dostateèného barevného gamutu, existují od zákazníkù po adavky na tisk dalších speciálních barevných odstínù (napø. zlatá). V takovém pøípadì dodávají výrobci soubory tiskových barev, které je mo né v tiskovinách pou ívat. Pøíkladem jsou pøímé barvy PANTONE (1012 vzorkù), AGFA ( vzorkù), TRUMATCH (2000 vzorkù), FOCOLTONE a další. Je potøeba si uvìdomit, e pøi pou ití pøímé barvy je nutné ji v prepressu zpracovat jako samostatný výta ek, ze kterého se osvítí další tisková forma, tedy musí být k disposici další tisková jednotka. Rozklad takové pøímé barvy do CMYKu by barevný vjem této barvy zkreslil a není tedy vhodný. Výrobci pøímých barev dodávají spolu s barvami také vzorníky barev vytištìné na rùzných materiálech kvùli výbìru vhodného odstínu a kontrole shody s výsledným tiskem. 12

13 Percepèní modely Pod pojmem percepèní modely máme na mysli barevné prostory s atributy, které popisují barvu ve shodì s intuitivním vnímáním barev, tedy barevný odstín (Hue), sytost (Saturation) a jasnost (Brightness, Lightness). V dalším si popíšeme modely HSB a HLS. Model HSB HSB (nìkdy oznaèovaný HSV - Value) je graficky zobrazen na obr spolu s modelem HLS. Model HSB, tvoøený šestibokým jehlanem, je vhodný pro pou ití v grafických editorech a segmentaci objektù v obrazech. Barevný odstín H je v intervalu od èervené pøes lutou, zelenou, azurovou, modrou, purpurovou zpìt k èervené. Hodnota saturace S je v intervalu 0-1 od støedu k plášti prostoru. Hodnota saturace S je také v intervalu 0-1, maximální hodnota jasu B (bílá) je v rovinì podstavy jehlanu. Maximální sytosti se dosahuje pøi maximální hodnotì jasu v podstavì jehlanu na jejích okrajích. Obr Modely HSB a HLS Ze souøadnic R, G, B obrazu vypoèítáme souøadnice H, S, B podle následujícího programového algoritmu: Pro Hue mezi yellow a magenta, tedy MAX(R,G,B) = R: H MAX ( R, B, G) B MAX ( R, G, B) G MAX ( R, G, B) MIN ( R, G, B) MAX ( R, G, B) MIN ( R, G, B) Pro Hue mexi cyan a yellow, tedy MAX(R,G,B) = G: H 2 MAX ( R, B, G) R MAX ( R, G, B) B MAX( RGB,, ) MIN( RGB,, ) MAX( RGB,, ) MIN( RGB,, ) Pro Hue mexi cyan a magenta, tedy MAX(R,G,B) = B: 13

14 H 4 MAX ( R, B, G) G MAX ( R, G, B) R MAX ( R, G, B) MIN ( R, G, B) MAX ( R, G, B) MIN ( R, G, B) Pro pøevod do intervalu se provede H=60H, je-li S=0 je H nedefinováno a je-li H<0, potom se provede H=H+360. Výpoèet sytosti S S MAX R, G, B) MIN R, G, B MAX R, G, B 0 promax RG,, B 0 pro MAX R, G, B 0 Výpoèet jasu B MAX R, G, B Model HLS Tento model je podobný pøedchozímu s tím rozdílem, e je jinak definována slo ka jasu a barevný prostor šestibokého jehlanu je transformován do tvaru ku ele. Jak je vidìt z obr , má slo ka jasu v rovinì maximální sytosti hodnotu 0,5 (oproti hodnotì 1 v modelu HSB). Potom se i hodnoty sytosti budou lišit od hodnot HSB. Model CIE L*a*b* Jak bylo uvedeno v podkapitole o trichromatických souøadnicích, je mo né barvy popsat pomocí trichromatických slo ek X,Y,Z, nebo trichromatických souøadnic x,y. Tomu odpovídají modely CIE XYZ a CIE xy. Tyto modely, které vyjadøují barvy ve shodì s lidským vnímáním nejsou pøístrojovì závislé, hodnoty barev tedy nezávisí na tom, jakým zpùsobem byly mìøeny. Mají však podobné nedostatky, jako RGB nebo CMY - neintuitivnost a nehomogennost barevných rozdílù. Bylo vytvoøeno více modifikací tìchto modelù, aby se tyto nedostatky eliminovaly, z nich nejznámìjší Obr Model CIELAB 14

15 a velmi pou ívaný v tiskové praxi je model CIE L*a*b* (také CIELAB) a pro barevné monitory systém CIE L*u*v* (CIELUV). Model CIELAB øeší problém intuitivnosti vnímání barevných souøadnic a homogenity barevných rozdílù. Grafické znázornìní chromatické roviny a*,b* je na obr Jas se mìní od èerné po bílou na kolmici ve støedu chromatické roviny. Systém udává jas barvy L*, barevný tón a* mezi èervenou a zelenou a barevný tón b* mezi modrou a lutou. Pøevodní vztahy mezi L*a*b* a XYZ jsou definovány následovnì: Proa*=b*=0jebarevný tónh=0asytost S=0.Proostatní hodnoty platí H b* arctan S a* b* a* 2 2 Barevný rozdíl je v tomto modelu definován vztahem * * 2 * * 2 * * E ( L L ) ( a a ) ( b b ) Barvový model CIE L*a*b* se v poslední dobì vyu ívá v tiskovém prùmyslu pøedevším pro barevnou komunikaci. To znamená, e pøi srovnávání barev v tzv. Color management systémech - CMS se hodnoty barev ze všech spolupracujících zaøízení pøevedou do tohoto modelu. Vytváøíme tzv. ICC profily zaøízení (barevná tiskárna, tiskový stroj atd.), které charakterizují jejich barevné gamuty. Potom se provádí pomocí tìchto ICC profilù jejich vzájemná kalibrace. ICC profily je potøeba pro ka dé zaøízení mìøit. Kalibrace spolupracujících zaøízení umo ní dosáhnout barevné shody pøi interpretaci barevných motivù na výstupech tìchto zaøízení (napø. mezi obrázkem na monitoru poèítaèe a tiskovinou, nebo tiskovým nátiskem z nátiskových tiskáren a tiskovinou). 2 15

16

17 14. Kreslicí programy 14.1 Úvod Je dùle ité porozumìt rozdílu mezi programem pro kreslení a programem pro úpravy obrazu. Kreslicí program umo òuje vytváøení vektorových grafických objektù, které jsou kresleny u ivatelem pomocí myši nebo pera tabletu a popsány v programu matematicky jako pøímky, køivky a uzavøené tvary. Uzavøené objekty mohou obsahovat rùzné barevné výplnì nebo jiné obrázky. Vektorový objekt mù e být zvìtšován, zmenšován, deformován a mìnìn rùznými zpùsoby pøi zachování jeho integrity. V principu mù eme s vektorovým objektem libovolnì manipulovat jak chceme, ani utrpí kvalita finálního výstupu. Program úpravy obrazu nám dovoluje poøizovat nebo modifikovat rastrové obrazy, které jsou slo eny z pixelù. Pixel je základní element obdélníkového rastrového obrazu, a jejich poèet na délce jednoho palce udává rozlišení rastrového obrazu. Vzhled rastrových kreseb obvykle závisí na parametrech výstupního zaøízení. Nemohou být libovolnì zvìtšovány, proto e pak je viditelná jejich bodová struktura. Jednoduchý pøíklad mù e být uveden na písmu. Typický poèítaèový druh písma (font) je v poèítaèi ulo en jako vektorový grafický objekt. V kreslicím programu mù eme psát písmena libovolné velikosti, otáèet s nimi, umís ovat je na køivku a provádìt další manipulace. Písmo vytvoøené v kreslicím programu se má v následujícím zpracování do koneèného rastrového formátu pøevádìt v té samé velikosti, jak bylo vytvoøeno. Jakmile je jednou v rastrovém formátu, u ho nemù eme pøíliš zvìtšovat, ani by se nezhoršovala kvalita. Obr.14.1 Vektorový versus rastrový znak Na obr.14.1 je na levé stranì vektorové písmeno, které je hladké s ostrými hranami, zatímco napravo je je písmeno pøevedeno do rastrového (bitmapového) formátu. Vektorové písmeno A je slo eno z pøímek a køivek, které definují jeho tvar, zatímco rastrové A je slo eno z pixelù a nemù e být jednoduše modifikováno. Souèasné kreslicí programy zahrnují pøedevším produkty Adobe Illustrator 10, Macromedia Freehand 10 a Corel Draw 12. Existují ještì další programy, jako napøíklad Canvas, které mají svoje pøíznivce, ale velká trojka se mezi sebou nejvíce utkává v agenturách nebo produkèních spoleènostech. 17

18 Corel Draw poøád ještì vítìzí na platformì Windows, proto e další dva dlouho nebyly pro tuto platformu k disposici. Také Corel však promarnil šanci ve vhodné dobì rozšíøit trh. I kdy je dnes verze pro Mac OS k disposici, její podíl je malý. Illustrator a Freehand u dávno zaèaly svoji cestu na platformì Macintosh, ale pouze se sna í dohnat Corel na platformì Windows, i kdy jsou v mnoha ohledech stejnì vhodné nebo lepší. Všechny verze tìchto programù pracují podobným zpùsobem, a bì í na poèítaèích s Windows nebo Mac OS. Programy pro layout stránek, jako jsou QuarkXpress 5, InDesign 2 a Corel Ventura 10, také obsahují kreslicí prostøedky, podobné tìm v kreslicích programech. Jejich mo nosti kreslení jsou sice omezeny, ale pro vytváøení jednodušších kreseb staèí Základy kreslení Základními nástroji jakéhokoliv kreslicího programu jsou pøeddefinované tvary, jako pøímky, kru nice, obdélníky, polygony, spirály, møí ky. Kresba se provádí výbìrem nástroje, kliknutím do místa, kde chceme kreslit a ta ením pomocí myši nebo sondy tabletu. Pøi ta ení se bezprostøednì vytváøí objekt vybraného tvaru, který mù e být obarven, vyplnìn výplní a dále transformován. Tahy Základním elementem objektù, které jsou kreslené v kreslicích programech pomocí èar je tah. Je to jeden segment èáry, která je obvykle otevøená. Více tahù tvoøí výsledný tvar také nazývaný cesta a pokud je uzavøený, mù e obsahovat ještì výplò (obr.14.2). Obr Tah a výplò Tahy jsou charakterizovány tlouš kou, barvou, vzorem a poèáteèním a koncovým bodem. Mohou to být pøímky nebo hladké køivky. Vìtšina kreslicích programù umo òuje vytváøet otevøené tahy pomocí nástrojù pøímá èára, pero nebo ruèní re im, které ta ením myší zhruba simulují kreslení skuteèným perem. Lepší je kreslení nástrojem ruèního re imu na grafickém tabletu pomocí sondy. Kreslení slo itìjších tahù s myší je problematické. Tlouš ka tahu je obvykle specifikována v bodech, palcích nebo milimetrech. Pou ití bodového nebo pica mìøicího systému mù e být ze zaèátku matoucí, s trochou praxe se stává intuitivnìjší. Je snadnìjší manipulovat s tlouš kou tahu v bodech, ne ve zlomcích palcù nebo milimetrù. Hodnoty tlouš ky tahù zaèínají obvykle na 0.25 bodu. Ve skuteènosti není ádný limit, jakou minimální tlouš ku tahu mù eme realizovat. Pod jistou mez tlouš ky tahu však tento pøi tisku zmizí. Uvedená hodnota 0.25 bodu je praktické minimum. Na obr.14.3 jsou nakresleny rùzné tlouš ky tahù uvedené v bodech. 18

19 Kdy je nakreslen uzavøený objekt, jako napøíklad elipsa, implicitní hodnota tlouš ky jejího tahu mù e být rùzná, závisí to na pøednastavení parametrù programu. Hodnota šíøky obrysu Obr Rùzné tlouš ky tahù uzavøeného objektu mù e být nulová (nastavení bez obrysu). Na obrázku je také vidìt, e šipky pøidané do koncových bodù tahù nebo èar zvìtšují svoji velikost se zvìtšující se tlouš kou jejich tahù. To je typické chování tìchto objektù v kreslicích programech. Vìtšina z nich nabízí rùzná ukonèení otevøených èar, pøíkladem jsou šipky. Je také mo né si definovat vlastní šipky nebo jiná zakonèení tahù nebo èar. Tlouš ka tahu se mìøí od støedu tahu ven na obì strany. Tlouš ka tahu 6 bodù znamená 3 body na jednu stranu a 3 body na druhou stranu. Tlouš ka tahu písmen (šíøka obrysu písmen), které nejsou pøevedeny na køivky, je aplikována pouze smìrem ven. Tahy aplikované na slo ených cestách, napøíklad které vytváøejí písmeno O, jsou aplikovány ven u vnìjší èáry a dovnitø u vnitøní èáry. V mnoha pøípadech je mo né v kreslicích programech nastavovat konce tahù. Konce mohou Obr.14.4 Rovný, zaoblený, rozšíøený konec tahu být rovné, zaoblené a rozšíøené, jak je vidìt z obr Vzory tahù mohou být plné, èárkované nebo teèkované. Vìtšina kreslicích programù umo òuje nastavit svùj vlastní vzor tahu. Výplnì a obrysy Uzavøené èáry, napøíklad kru nice, elipsy, obdélníky a další, mají výplò jako další atribut, ale nemají poèáteèní a koncový bod. Výplní mù e být jednobarevná výplò, tónovaná výplò, gradientní výplò. Programy nabízejí rùzné druhy texturových výplní, transparentních výplní, výplní tvoøenými kresbami a rastrovými obrázky (obr.14.5). Adobe Illustrator dokonce nabízí pseudovýplnì otevøených objektù. 19

20 Uzavøený objekt mù e být vyplnìn gradientním (postupným) pøechodem (obr.14.6). Je jednoduché vytvoøit hladký pøechod od tónové hodnoty 100 % do 0%. Gradietní pøechody mohou Obr Dla dicová výplò být také vytvoøeny z více ne dvou barev. Kreslicí programy umo òují také nastavovat prùhlednost pøekrývajících se objektù. Tím je mo né vytváøet velmi pùsobivé efekty. Obr Lineární a radiální barevný pøechod Uzavøené objekty mohou být také vyu ity jako oøezové cesty pro jiné objekty (obr. 14.7). Kresba mù e být umístìna uovnitø jiného uzavøeného objektu, který pùsobí jako oøez pro èásti kresby, která objekt pøesahuje. Adobe Illustrator pou ívá k této operaci pøíkaz Vytvoøit oøezovou masku a vyjmutí oøíznuté kresby z masky se provádí pøíkazy Uvolnit oøezovou masku. Obr Oøíznutí pomocí oøezové masky 20

21 Dva objekty rùzných tvarù mohou být kombinovány do prostorového pøechodu, co je stupòovitý pøechod tvaru a hladký pøechod barev a tónù mezi nimi. Na obr.14.8 je znázornìn prostorový pøechod mezi hvìzdou a trojúhelníkem od èervené barvy do modré. Obr Prostorový pøechod Je potøeba zachovávat opatrnost pøi vytváøení pøechodù jak barevných, tak prostorových. Mohou zpùsobit problémy v pøípadì, kdy je výstup realizován na zaøízeních s vysokým rozlišením jako je osvitová jednotka. Typickým problémem, který pøináší pou ití barevných pøechodù, je prou kovaní, kdy jsou viditelné odstupòované prou ky pùvodnì hladkého pøechodu. Aby se pøedešlo tomuto problému je tøeba redukovat velikost gradientu nebo, vybrat jinou startovací nebo koncovou hodnotu nebo výstup obrazy realizovat s menší lineaturou. Bézierovy køivky Základní nástroje jsou dobré a pou itelné pro mnoho kreseb, ale pokud chceme vytváøet efektnìjší práce, tak nestaèí. To, co pro tento pøípad potøebujeme, je nástroj, který dovoluje kreslit snadno hladké køivky, které mohou být pozdìji kdykoliv modifikovány. Proto e jsou vytváøeny pomocí tahù, tak všechny volby tahù mohou být aplikovány na tyto køivky. Køivky jsou v kreslicích programech také nazývány cesty. Cesty mohou být otevøené i uzavøené, mohou na nì být aplikovány výplnì a mohou obsahovat další objekty. Cesty (køivky) jsou definovány pomocí uzlových (kotevních) bodù. Jedním z typù takových cest jsou Bézierovy køivky. Matematicky jsou jejich tahy definovány jako kubické køivky se ètyømi definièními body. Další body mohou být pøidány mezi poèáteèní a koncový bod tahu, vytváøejí se tak slo itìjší cesty. Zmìnou vlastností uzlových bodù (poloha, smìrnice, typ) mù eme nastavovat libovolné tvary. Všechny kreslicí programy umí vytváøet hladké cesty pomocí Bézierova matematického modelu. Uzlové a øídicí body Uzlový (kotevní) bod na Bézierovì køivce v závislosti na tom, jak se sním manipuluje, definuje tvar køivky v jeho místì (obr.14.10). Øídicí body definují smìry smìrových úseèek. Hladný uzlový bod má hladký pøechod na ka dou stranu køivky. Tento bod mù e být zmìnìn na rohový uzlový bod. 21