Система RGB. 
Теория информации

Из огромного диапазона существующих в природе электромагнитных волн лишь волны с длиной волны от 380 нм до 770 нм (1 нм = 10 ⁹ м) обладают способностью вызывать у человеческого глаза ощущение света. Волны различной длины вызывают ощущение света различного цвета. Три цвета — красный (/?-Red), зеленый (G — Green), синий (В — Blue) — являются основными, т. к. ни один из них нельзя получить смешением (суммированием) двух других.

В RGB-системе все оттенки цвета получаются из сочетания трех основных цветов: красного, синего и зеленого, заданных с соответствующим уровнем яркости. Эта система является аддитивной, в ней выполняется правило сложения цветов (рис. 13.1).

Сумма трех основных цветов при максимальной яркости каждого даст белый цвет, а при нулевой — черный.

Эта система применима для всех изображений, видимых в проходящем или прямом свете. Она адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже «настроены» на красный, синий и зеленый цвета. Данная цветовая система используется в мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотокамерах.

Рис. 13.1. Модель аддитивного смешения цветов 13.3.3. Цветовая модель CMYK

Модель CMYK применяется в цветных принтерах и цветных многофункциональных устройствах. Цветовая модель CMYK базируется на трехкомпонентной теории цвета, но, в отличие от модели RGB, основными цветами в ней являются голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow).

Главной причиной использования модели CMY является различие в принципах формирования цвета при его воспроизведении на мониторах, проекторах и при печати. Пиксели монитора, проектора излучают собственный свет, а бумага отражает падающий свет, который обычно является «белым» (в «белом» свете яркости всех его составляющих равны). Наносимые на бумагу краски являются поглощающими светофильтрами: они поглощают лучи определенного цвета, а остальные — отражают. Видимый цвет краски определяется теми цветами, которые не были поглощены. Краски могут только вычитать или ослаблять цвета в отраженном потоке света. По этой причине модель CMY называют субтрактивной (от англ, subtract — вычитать).

Основные цвета модели CMY подобраны так, чтобы соответствующие краски поглощали свет в достаточно узкой области спектра: голубая краска сильно поглощает красный цвет, пурпурная — зеленый, а желтая — синий. В идеальном случае указанных трех цветов было бы достаточно для формирования на бумаге любого цвета. Неидеальность реальных красок (они не поглощают цветовые компоненты полностью) приводит к тому, что даже если нанести все три краски с наибольшей плотностью, то вместо черного цвета, получается темно-серый. Для получения чистого черного цвета используется четвертая краска — черная (ЫаК), система CMYK. Таким образом, когда издатели говорят о четырехцветной печати, то они имеют в виду цвета C, M, Y плюс черный цвет.

Так как практически все форматы графических файлов хранят изображения в RGB-представлении, то при выводе изображения на печать требуется выполнять преобразование из RGB-представления в CMYK-представление. Это преобразование выполняется с помощью следующей операции:

где предполагается, что все значения цвета нормированы так, что они находятся в диапазоне [0,1]. Из приведенного выражения следует, что свет от поверхности чисто голубого цвета не содержит красного (поскольку С= 1-R). Аналогично поверхность чисто пурпурного цвета не отражает зеленого, а поверхность чисто желтого цвета — синего. Набор значений RGB может быть получен из значений CMY вычитанием их из единицы.

Отметим, что реальные цвета, получаемые в технических устройствах, можно получить с помощью типичных цветовых охватов цветного монитора и цветного печатающего устройства на диаграмме цветностей.

Подробная информация об обработке цветных изображений приведена в [10].