Poradnik: Zapanuj nad kolorem, cz. I - Jak urządzenia widzą kolory

Wróćmy na moment do naszej historii. Już w domu okazuje się, że zdjęcie – które na ekranie LCD aparatu prezentowało wyblakłe i nieco przeniebieszczone kolory –  na ekranie monitora wyglądają jeszcze dziwaczniej. Bo czy ktokolwiek słyszał o tym, żeby trawa była turkusowa? W dodatku stado pasących się na zboczu fotografowanej góry dzikich zwierząt zlało się w jednorodną burą plamę. Próba przeniesienia felernej fotografii na papier przynosi jeszcze inne, choć równie niewłaściwe rezultaty. W efekcie patrzymy na trzy różne wersje jednego zdjęcia nie wiedząc, o co chodzi... Awaria komputera, aparatu, działanie sił nieczystych, czy może po prostu nie potrafimy fotografować? Bardzo możliwe, że żadna z tych rzeczy. Problemem może być natomiast nieznajomość kilku ważnych, również dla fotografa, zagadnień związanych z reprodukcją barw – i tej właśnie tematyki dotyczy nasz poradnik.

Zdjęcie wykonane i wyświetlane prawidłowo	Zdjęcie o nieprawidłowo ustawionym balansie bieli
Zdjęcie wyświetlane na monitorze z korektą gamma ustawioną zbyt nisko	Zdjęcie wyświetlane na monitorze z kontrastem ustawionym zbyt wysoko

Na powyższej ilustracji zobaczyć można przykładowe zdjęcie wraz z trzema popularnymi problemami związanymi z reprodukcją barw przez aparat, monitor i/lub drukarkę.

U człowieka postrzeganie barw zachodzi niejako "bez jego udziału" – światło, będące nośnikiem informacji barwnej, dociera do oka, wywołując w nim reakcję komórek nerwowych siatkówki, która to reakcja jest interpretowana przez mózg (skojarzenie tego systemu z mechanizmem działania aparatu cyfrowego – czyli oka z obiektywem i matrycą, a mózgu z procesorem obrazu – będzie jak najbardziej uzasadnione). O ile jednak mózg człowieka rozpoznaje barwy w sposób złożony, uwzględniając wiele różnych czynników, o tyle reprodukcja kolorów przez urządzenia cyfrowe może wymagać uwzględnienia części z tych czynników przez nas samych. Zagadnieniem tym zajmuje się dziedzina wiedzy zwana zarządzaniem kolorem (ang. Color Management).

Łączenie światła, mieszanie farbek

Każdy wie, że kolory powstają z wymieszania ze sobą w określonych proporcjach innych barw. Najbardziej rozpowszechniona rodzina modeli barwnych, zwanych trójchromatycznymi (każda barwa opisywana jest jako mieszanka trzech barw prostych) stanowi podstawę zarówno dla cyfrowej reprodukcji barw w aparatach fotograficznych, na ekranach monitorów, jak również w atramentowych drukarkach fotograficznych.

Schematy mieszania barw podstawowych - addytywne (po lewej) i substraktywne (po prawej).

Samo łączenie się barw składowych może zachodzić na dwa sposoby: addytywnie (zwane też mieszaniem świateł, kiedy w wyniku połączenia wszystkich trzech barw otrzymamy biel) oraz substraktywnie (inaczej mieszanie farb, kiedy to efektem wymieszania będzie czerń). Z pierwszym mamy do czynienia w przypadku obiektów emitujących światło, a więc ekranów monitorów, telewizorów i obrazów generowanych przez rzutniki projekcyjne, a także podczas rejestracji obrazu za pomocą aparatu cyfrowego (pamiętajmy, że tym, co rejestruje aparat jest światło docierające do jego matrycy przez obiektyw!). Drugi jest ważny w przypadku postrzegania barw obiektów widocznych w świetle odbitym – czego najlepszym przykładem są zdjęcia wydrukowane na papierze, tkaninie, bądź też jakimkolwiek innym nośniku. Tworzące je krople tuszu lub tonera nie świecą własnym światłem, ale są w stanie odbijać światło o określonej długości fali (a więc określonej kolorystyce) pochłaniając jednocześnie resztę spektrum. W efekcie powstaje u nas wrażenie koloru.

Jak przystało na zaawansowany program graficzny, narzędzie do wybierania kolorów w Adobe Photoshop umożliwia automatyczne przeliczanie parametrów wskazanej barwy pomiędzy czterema najważniejszymi modelami barwnymi: HSB (HSL), RGB, CMYK i Lab, a także zapisanie jej w postaci szesnastkowej - ważnej z punktu widzenia m.in. projektantów stron WWW.

Istnieje bardzo wiele modeli barwnych i ich mutacji, ale z punktu widzenia fotografii cyfrowej istotnych jest zaledwie kilka. Nas najbardziej interesują trzy z nich:

• RGB (Red, Green, Blue) – Addytywny model stosowanych w większości obecnie produkowanych telewizorów, monitorów i innych urządzeń wyświetlających obraz, a także praktycznie wszystkich aparatów cyfrowych. Jego barwami składowymi są czerwona, zielona i niebieska. Kolor biały w modelu RGB powstaje poprzez wymieszanie barw składowych w równym, maksymalnym natężeniu.
• CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) – Substraktywny model od bardzo wielu już lat będący podstawą druku barwnego. Jego barwami podstawowymi są turkusowa, purpurowa i żółta, które teoretycznie po wymieszaniu powinny dać barwnik czarny. Ponieważ jednak w praktyce farby odznaczają się również własnościami chemicznymi, które nie pozwalają im się w idealny sposób wymieszać, czwartym tuszem uzupełniającym jest zawsze czysta czerń. Nawet najprostsze drukarki atramentowe drukują dokumenty i obrazy w oparciu o paletę CMYK. W drukarkach fotograficznych zestaw tuszy jest poszerzony, aby zapewnić lepsze odwzorowanie tonów pośrednich. W zależności od modelu może być to w sumie od pięciu do nawet kilkunastu różnych barwników, niemniej jednak same dane drukowanego obrazu zawsze będą opisywane paletą CMYK.
• HSL (Hue, Saturation, Luminance) – Model barwny, z którego bardzo często korzystamy, nawet o tym nie wiedząc, podczas obróbki zdjęć w programie edycyjnym. Składowymi w tym przypadku są kolejno: odcień danego koloru ("czysta" barwa definiowana za pomocą określonej długości fali z widma światła widzialnego – graficznie wyrażana najczęściej za pomocą tęczowego koła), jego nasycenie (inaczej czystość – gdzie wartość maksymalna oznacza "czysty" kolor, natomiast minimalna odcień neutralny) oraz jasność (luminancja – gdzie wartość minimalna oznacza czerń, a maksymalna biel).

Doskonała aplikacja fotograficzna Adobe Lightroom dysponuje m.in. narzędziem umożliwiającym korektę fragmentów zdjęcia o określonej kolorystyce. Korekta ta oparta jest o model HSL - użytkownik dokonuje zmian odcienia, nasycenia oraz jasności wybranej przez siebie barwy.

Oczywiście istnieją algorytmy i wzory matematyczne, umożliwiające przekształcanie kolorów zdefiniowanych za pomocą jednego z tych modeli na inny. Zachodzi to najczęściej bez naszej świadomości, gdy np. polecamy naszemu domowemu komputerowi wydrukować zdjęcie na papierze (obraz zapisany wówczas w modelu RGB zostaje przez sterownik drukarki "przetłumaczony" na model CMYK). Niektóre programy jednak (jak pokazaliśmy to wcześniej na przykładzie Adobe Photoshop) oddają swoim użytkownikom do rąk specjalne narzędzia umożliwiające tego typu obliczenia.

Przestrzenie barwne

Sam model barwny to jednak tylko sposób zdefiniowania koloru za pomocą jego składowych. Nie mówi jednak nic o tym, jak kolory oddawane są za pomocą danego urządzenia i czy jest to paleta szeroka, czy wąska. Tu dochodzimy do pierwszego i najważniejszego problemu leżącego u podstaw opisanego we wstępie do tego artykułu problemu: każdy model urządzenia służącego do wyświetlania lub reprodukcji obrazu charakteryzuje się nieco inną paletą kolorystyczną. Nie ma więc dwóch tak samo "widzących" barwy modeli aparatów cyfrowych, dwóch tak samo wyświetlających je modeli monitorów, czy dwóch tak samo drukujących je modeli drukarek – dokładnie tak samo, jak nie ma dwóch tak samo myślących ludzi.

 Widmo światła białego - wszystkie rejestrowane przez oko ludzkie barwy mają swoje nazwy i zostały przez naukę ściśle zdefiniowane. Niemniej jednak mogą być one rozpoznawane przez człowieka, a także rejestrowane oraz odwzorowywane przez rozmaite urządzenia, takie jak aparaty fotograficzne, monitory i drukarki na różne sposoby.

Są zatem urządzenia odwzorowujące kolory lepiej lub gorzej. Parametr, który określa tę cechę urządzenia nosi nazwę przestrzeni barwnej (ang. color gamut). Z reguły jest on przedstawiany graficznie w postaci wycinka wykresu chromatyczności C.I.E. (Skrót od Comission Internationale de l'Eclairage, czyli Międzynarodowa komisja oświetleniowa. Opracowany w 1931 roku przez tę organizację model barw CIExyz był jednym z pierwszych matematycznych odwzorowań palety barw postrzeganych przez oko człowieka i do dzisiaj uważany jest za wzorzec i punkt odniesienia w stosunku do rozmaitych przestrzeni barwnych.) Wycinki te mają kształt trójkąta i poprzez porównanie ich ze sobą – różnic w wielkości i położeniu – można wywnioskować, jakie urządzenie odwzorowuje kolory lepiej, jakie gorzej i w przypadku jakich barw różnice te są największe.

Istnieją też przestrzenie barwne wyznaczające pewne standardy. Z punktu widzenia osób zajmujących się grafiką komputerową oraz fotografią cyfrową szczególnie ważne są dwie z nich. Są to sRGB i AdobeRGB.

[converttable end="1"]

Model barw CIExyz1931 – rzutowanie dwuwymiarowe

Przestrzeń barwna sRGB

Przestrzeń barwna AdobeRGB

Ilustracja porównująca zakres przestrzeni barwnych sRGB i AdobeRGB w odniesieniu do modelu CIExyz. Wyraźnie widoczny zwiększony zakres przestrzeni barwnej AdobeRGB, zwłaszcza w obszarze koloru zielonego.

[converttable]

sRGB – gamut opracowany w 1996 roku przez firmy Microsoft i HP i obecnie uważany za standard odwzorowania barw w komputerach domowych. Teoria głosi, że wszystkie monitory komputerowe powinny charakteryzować się przestrzenią barwną obejmującą co najmniej barwy z palety sRGB – w praktyce jest z tym niestety różnie. Szczególnie ekrany laptopów oraz najtańsze monitory miewają bardzo zawężony gamut, przez co jakość odwzorowywanych przez nie kolorów jest bardzo mizerna.

Ponieważ paleta barw możliwych do odwzorowania na papierze za pomocą druku atramentowego opartego na modelu CMYK jest nieco węższa od sRGB, to przyjęło się mówić, że do zastosowań domowych przestrzeń barwna sRGB jest w zupełności wystarczająca. W praktyce wiele drukarek fotograficznych (z dodatkowymi tuszami) odznaczać się może paletą reprodukowanych barw porównywalną z sRGB, a w przypadku niektórych konkretnych kolorów nawet szerszą.

 AdobeRGB – gamut opracowany w 1998 roku przez firmę Adobe z myślą o zastosowaniach profesjonalnych. Jego twórcom przyświecało stworzenie uniwersalnego "środowiska pracy" dla branży poligraficznej – dlatego też przestrzeń barwna AdobeRGB (sama należąc do rodziny modeli RGB) miała obejmować wszystkie kolory możliwe do reprodukcji za pomocą palety CMYK (niezależnie od technologii druku).

Monitory komputerowe oraz inne urządzenia wyświetlające barwy z pełnej palety AdobeRGB to najlepsze możliwe narzędzia pracy dla osób zajmujących się fotografowaniem, oglądaniem, a przede wszystkim edycją zdjęć. Niestety modele zgodne w pełni z przestrzenią barwną AdobeRGB to urządzenia z reguły drogie i kierowane raczej do profesjonalnych grafików i fotoedytorów. Na szczęście w sprzedaży dostępnych jest wiele urządzeń tańszych, odznaczających się gamutem zbliżonym do AdobeRGB. W ramach kolejnych odcinków naszego cyklu artykułów przedstawimy wiele takich urządzeń i doradzimy, jak wybrać odpowiedni dla siebie.

E-szkoła aktu     zobacz szczegóły >>>

Jak zagadnienie gamutu ma się do robienia zdjęć?

Wiele zaawansowanych aparatów cyfrowych umożliwia wybranie, czy rejestrowane przez nie zdjęcia mają być zapisywane w przestrzeni barwnej AdobeRGB czy też sRGB. Jak można się domyślić, fotografie zapisane w przestrzeni AdobeRGB mogą się w pewnych sytuacjach charakteryzować bogatszą kolorystyką, jednak prawidłowe oddanie tej kolorystyki będzie niemożliwe na większości monitorów. Publikowanie w zdjęć w Internecie również pociąga za sobą pewne ograniczenia – obowiązującym w sieci standardem jest sRGB i większość przeglądarek WWW nie potrafi poprawnie wyświetlić palety AdobeRGB.

 Canon EOS 50D - menu ustawień. Większość zaawansowanych aparatów cyfrowych umożliwia wybór przestrzeni barwnej, w jakiej rejestrowane i zapisywane są zdjęcia.

Można przyjąć zatem zasadę (przynajmniej do momentu w którym zaczniemy się dobrze orientować w zagadnieniach związanych z odwzorowywaniem barw), że zdjęcia wykonywane w celu publikacji ich w Internecie przy bardzo niewielkiej, lub wręcz żadnej korekcie barwnej dobrze jest wykonywać w profilu sRGB dla uniknięcia problemów z kompatybilnością. Z kolei fotografie robione z myślą o ich poważniejszej obróbce, bądź też późniejszym druku najlepiej zapisywać korzystając z przestrzeni AdobeRGB.

Profil dobry na wszystko

Podobnie jednak, jak przywołani w przytoczonej wcześniej analogii różnie myślący ludzie zmuszeni są się jakoś dogadywać za pomocą wspólnego zestawu pojęć, tak samo dla urządzeń cyfrowych opracowano coś, co pozwala im zrozumieć ów "wspólny język", jakim są zakodowane w plikach z obrazami informacje o barwie poszczególnych pikseli. Umożliwia to wszystkim urządzeniom, z jakich korzystamy, odwzorowywać barwy w sposób zbliżony do siebie (na tyle, na ile pozwalają im na to ich własne możliwości techniczne), co z kolei jest jedynym sposobem na upewnienie się, że wykonane przez nas zdjęcia będą wyglądały tak samo zarówno na ekranach wyświetlaczy naszych aparatów, monitorach oraz w druku. 

Kalibratory z rodziny Eye-One Display to doskonałe narzędzia do zapewnienia sobie perfekcyjnego odwzorowania wyświetlanych na ekranie monitora kolorów zarówno przez fotoamatorów, jak i profesjonalistów.

Czynność, którą w tym celu należy wykonać nosi nazwę kalibracji. W najczęściej spotykanej formie polega ona na zmierzeniu specjalnym przyrządem (zwanym kolorymetrem) barw reprodukowanych przez monitor, rzutnik, drukarkę itd., a następnie takie wyregulowanie urządzenia (zarówno w sposób sprzętowy jak i programowy), aby odwzorowanie barw było prawidłowe i zgodne z jednym wzorcem. Informacje o tym, jak dane urządzenie ma wyświetlać lub drukować kolory, zapisywane jest w pliku komputerowym zwanym profilem ICC i w rezultacie kalibracji wygenerowany zostaje właściwy profil. Obsługa profili ICC zapewniona jest nie tylko z poziomu systemu operacyjnego i sterowników sprzętu, ale też skorzystanie z nich umożliwia wiele aplikacji do edycji zdjęć, takich jak Adobe Lightroom.

Programy takie jak Adobe Lightroom często udostępniają swoim użytkownikom narzędzia pozwalające na zarządzanie kolorem. W tym wypadku w module Print znajduje się opcja tworzenia listy ulubionych profili druku. W przypadku zaawansowanych drukarek dostępnych jest wiele firmowych profili opracowanych z myślą o wykonywaniu odbitek na różnych rodzajach papierów.