Projektowanie grafiki użytkowej

Projektowanie grafiki użytkowej

Modele koloru 

Modele koloru 

i

i

  

  

zarządzanie kolorem

zarządzanie kolorem

1. Model barw 

1. Model barw 

CMY

CMY

Ukierunkowany jest na 
sprzęt drukujący: 
drukarki, maszyny 
drukarskie.

Wrażenie barwy 
uzyskuje się dzięki 
światłu odbitemu od 
zadrukowanego 
podłoża.

Pigment farb/atramentów pochłania określone 
długości fali, a odbija pozostałe. Dlatego farby 
druku C, M, Y nazywa się subtraktywnymi.

Barwa piksela = 
(c,m,y)

C

C

M

M

Y

Y

1

1

1

1

1

1

0

0

C = (1,0,0)
M = (0,1,0)
Y = (0,0,1)
R = (0,1,1)
G = (1,0,1)
B = (1,1,0)
czarna = (1,1,1)
biała   = (0,0,0)
neutralna 50% szarość = (0.5, 
0.5, 0.5)

W modelu CMY równe ilości trzech barw podstawowych 
(c=m=y) tworzą neutralną szarość, która w modelu 
CMYK jest generowana przez czwartą barwę podstawową 
K (blacK - czarny).

2. Model barw 

2. Model barw 

CMYK

CMYK

(

(

(

+

0.2

0.4

0.4

0.4

0.5

0.6

0.4

0.9

     

C      M     

Y

)

)

)

(

(

(

+

0.2

0.4

0.5

0.2 0.5

     

C      M     Y     

 K

)

)

)

0.4

CMY = (c, m, y)   CMYK = (c - k, m - k, y - k, 

k)

k

max

 = {c, m, y}

min

Procedury generowania czerni:

UCR

 (Under Color Removal) - usuwanie koloru 

neutralnego,

GCR

 (Gray Component Replacement) - zamiana 

szarego           

    

składnika

UCR

 odtwarza neutralną szarość jedynie przy 

pomocy czarnego atramentu:

(c,m,y,k) = (c - Kmx, m - Kmx, y - Kmx, Kmx)

CMY=(0.4, 0.6, 0.9)
Kmx={0.4, 0.6, 0.9}min = 0.4
CMYK=(0.0, 0.2, 0.5, 0.4)
ilość atramentu: CMY=40%
+60%+90%=190%
CMYK=0%+20%+50%
+40%=110%

[KAMI99]

Aby czarny atrament nie 
powodował brudnego wyglądu 
świateł, UCR stosuje się od 
określonego poziomu 
neutralnej szarości (0.50.6).

GCR 

odtwarza tylko część neutralnej szarości 

przy pomocy czarnego atramentu:

(c, m, y, k) = (c - g, m - g, y - g, g)

gdzie 

g = s% Kmx,

s - zadany stopień wycofywania 

neutralnej szarości.

Przykład:

CMY = (0.4, 0.6, 0.9),   s=50%

Kmx = 0.4, g = 50% 0.4 = 0.2

CMYK = (0.2, 0.4, 0.7, 0.2)

ilości atramentu: CMY = 190%, CMYK = 150%

TIL - całkowity limit atramentu (

TIL - całkowity limit atramentu (

Total Ink Limit

Total Ink Limit

) 

) 

W żadnym miejscu obrazu nie można nałożyć 
więcej atramentu niż przewiduje TIL, który zależy 
od rodzaju urządzenia drukującego, papieru, 
atramentu:
 280% - maszyny rotacyjne, 320% - maszyny 

arkuszowe,
 280% - papier gazetowy,     320% - papier 

powlekany.

BIL - poziom generowanej czerni (

BIL - poziom generowanej czerni (

Black Ink 

Black Ink 

Limit

Limit

)

)

BIL określa maksymalną ilość czerni K jaką można 
dodać (standardowo BIL=100%).
W kolorowym obrazie głębokie cienie mogą mieć 
szczegóły niewiele różniące się od czerni. Aby je 
zróżnicować należy podkolorować cienie 
atramentami C,M,Y zmniejszając BIL.

GCR + BIL + TIL + UCA

GCR + BIL + TIL + UCA

Mechanizm UCA (Under Color Addition) stosowany 
jest w GCR   i polega na zwróceniu koloru 
neutralnego jeżeli ilość atramentu CMYK jest 
mniejsza od TIL (stosowany jest w cieniach).

Przykład:
CMY = (1,1,1),  BIL = 90%,  TIL = 300%,  s = 100%
1. Kmx = 0.9 ze względu na BIL,  g =100% 0.9 = 0.9
    CMYK = (0.1, 0.1, 0.1, 0.9),  ilość atramentu = 
120%
2. Brakuje 300% - 120% = 180% atramentu, który 
może być
    uzupełniony kolorem neutralnym (0.6, 0.6, 0.6)
   (automatyczne włączenie UCA): CMYK = (0.7, 0.7, 
0.7, 0.9)

Podsumowanie:

Podsumowanie:

1.

1.

 

Druk CMYK zawsze obniża łączne zużycie atramentu/farby 

w porównaniu        z drukiem CMY.

2.

2.

 Drukarki stosują własne procedury generowania czerni, więc 

nie mamy kontroli nad tym procesem. Uzyskuje się ją przy 
tworzeniu wyciągów barwnych dla druku nakładowego.

3.

3.

 Przy tworzeniu koloru neutralnego urządzenia drukujące 

posługują się krzywymi mieszania atramentów  
uwzględniającymi ich zanieczyszczenie.

4.

4.

 UCR jest dobrą metodą druku na papierze nie powlekanym, 

ponieważ znacząco zmniejsza ilość atramentu absorbowanego 
przez papier.

5.

5.

 GCR z mechanizmem UCA nadaje ciemnym obszarom obrazu 

bogatszy, bardziej nasycony wygląd.

6.

6.

 Obniżenie poniżej 100% poziomu generowanej czerni (BIL) 

umożliwia wydobycie szczegółów z ciemnych obszarów obrazu.

3. Model barw 

3. Model barw 

CIE Yxy

CIE Yxy

X, Y, Z - standardowe barwy zdefiniowane w 1931r.  
               

   przez Międzynarodową Komisję 

Oświetleniową,
Y           - z założenia luminancja, która jest fizyczną 
miarą 

    jasności barwy.

Dowolna barwa C jest 
dodatnio ważoną sumą 
barw X, Y, Z:

          C = XX + YY + 
ZZ

Niech

 

 

x

X

X Y Z

y

Y

X Y Z

z

Z

X Y Z



 



 



 

,

,

  

  

Punkty (x,y,z) są na płaszczyźnie X + Y + Z = 1, 
ponieważ   x+y+z = 1.

Trójkąt  na  płaszczyźnie  X  +  Y  +  Z  =  1,  fragment 
przestrzeni  CIE  wyciętej  przez  trójkąt,  widok  trójkąta  z 
frontu  i  po  zrzutowaniu  na  płaszczyznę  XY  (wykres 
chromatyczności) 

[FOLE95].

Wartości współrzędnych x, y 
barwy zależą tylko od 
odcienia (związanego z 
dominującą długością fali) i 
nasycenia.

Barwę A można otrzymać 
jako mieszaninę 
standardowego światła 
białego (iluminant C o 
temperaturze barwowej 
6774K) i czystego 
spektralnego światła z 
punktu B.
Nasycenie s = AC / BC.

Dopełniające barwy D, E mogą być zmieszane w celu 
uzyskania C.

F jest barwą niespektralną.

Wykres chromatyczności

Wykres chromatyczności

Zastosowania wykresu chromatyczności:

Zastosowania wykresu chromatyczności:



  definiowanie gamy 

barw urządzenia, 



  porównywanie gamy 

barw różnych 
urządzeń  w celu 
ograniczenia gamy 
barw urządzenia 
wejściowego do gamy 
barw urządzenia 
wyjściowego (np. 
drukarki),



  rendering barw w 

celu przekształcenia 
wszystkich barw 
obrazu do gamy 
urządzenia 
wyjściowego.

[FOLE95]

metody renderingu barw:

a) nasyceniowa, b) percepcyjna, c) absolutna 

kalorymetrycznie,  d) względna kalorymetrycznie 

[KAMI99].

a)

b)

c)

d)

4. Model barw CIE La*b*

4. Model barw CIE La*b*

Zawiera najszerszą 
zdefiniowaną 
matematycznie przestrzeń 
barw, która powstała w 
wyniku transformacji 
matematycznej 
krzywoliniowego stożka 
CIE.

Najważniejszy model barw 
grafiki komputerowej, 
wykorzystywany do 
obliczeń na barwach przez 
systemy zarządzania 
barwami CMS (Color 
Management System).

5. CMS - system zarządzania 

5. CMS - system zarządzania 

barwami 

barwami 

(

(

Color Management 

Color Management 

System

System

)

)

.

.

 

 

Elementy CMS:


 niezależna od urządzenia przestrzeń barw 

(CIE La*b*),



 profile barwowe urządzeń,



 dopasowanie barw (Color Matching 

Method),



 algorytmy renderowania barw.

 

Przykładowe CMS:

Kodak CMS, Kodak Photo CD, Color Tune 
(Agfa).

Przepływ danych

Przepływ danych

Skane

r

Monit

or

Drukar

ka

Obra

z

RGB

Obra

z

CMY

K

Obraz

RGB

Profil

skane

ra

Profil

monitor

a

Profil

drukark

i

CMS

La*b*

Profile barwowe

Profile barwowe

Zadaniem profilu barwowego jest uwzględnienie 
przekłamań kolorystycznych urządzenia i 
umożliwienie przekształcenia obrazu do 
właściwego modelu barw.

Informacje zawarte w profilu barwowym:


 model barw urządzenia i gama barw urządzenia,



 odchylenie barw od standardowego wzorca (np. 

wzorca IT8.7) oraz sposób ich korekcji do 
poprawnych wartości.

Dopasowanie modeli barw (

Dopasowanie modeli barw (

Color Matching 

Color Matching 

Method)

Method)

Mechanizm zarządzania zbiorem profili 
barwowych urządzeń i dokonywanie konwersji z 
jednego modelu barw do drugiego.

Literatura:

[FOLE95]

Foley, van Dam, Feiner, Hughes: „Wprowadzenie do grafiki 
komputerowej”, PWN 1995.

Foley, van Dam, Feiner, Hughes: „Computer Graphics. 
Principles and Practice.”, Addison-Wesley 1993.

[KAMI99]

B. Kamiński: „Cyfrowy prepress, drukowanie i procesy 
wykończeniowe”, Translator s.c. 1999.