O sposobach wytwarzania barwnych cyfrowych obrazów

O sposobach wytwarzania barwnych cyfrowych obrazów
Ryszard Tadeusiewicz Naukowiec AGH, absolwent myślenickiego LO

Zbliżają się Święta, więc będziemy odbierać i wysyłać całą masę życzeń. Dawniej życzenia przesyłaliśmy na papierowych kartkach pocztowych (niektórzy robią to nadal i jest to miłe), ale większość życzeń odbierzemy lub wyślemy w formie cyfrowej. Oczywiście z pięknymi kolorowymi obrazkami!

Dla naukowego wzbogacenia tej korespondencji postanowiłem dzisiaj przekazać kilka informacji na temat wytwarzania kolorowych obrazów cyfrowych.

Kolor w systemach elektronicznych uzyskuje się na dwa sposoby.

Pierwszy używany jest wtedy, gdy obraz ma być wyświetlany. Składamy go wtedy ze strumieni światła o trzech barwach RGB – Red, Green i Blue (czerwony, zielony, niebieski). Jeśli wszystkie te strumienie światła mają wartość jednakową i maksymalną - to odpowiedni punkt ekranu świeci bielą. Jeśli będziemy wartości tych strumieni zmniejszać równomiernie we wszystkich kanałach RGB – to punkt będzie szarzał, ciemniał, a w momencie, gdy wszystkie trzy strumienie zmaleją do zera – punkt stanie się całkowicie czarny.

Jeśli wyłączymy dwa ze strumieni RGB – to punkt będzie miał czystą barwę tego trzeciego, nie wyłączonego koloru. Na przykład przyjmując zerową wartość strumieni G i B otrzymamy punkt czerwony, który może świecić silniej lub słabiej (być jaśniejszy lub ciemniejszy) w zależności jaką wartość będzie miał kanał R.

Wszystkie inne kolory uzyskujemy mieszając w odpowiednich proporcjach składowe RGB. Na przykład dając sporo składowych R i G, a mało B można uzyskać różne odcienie koloru żółtego itp.

W opisany tu sposób uzyskujemy kolory na obrazach, które są wyświetlane. Do całkiem odmiennych metod musimy sięgnąć, gdy kolorowy obraz chcemy przenieść na papier. Nie zadrukowany papier jest biały, to znaczy w równomiernym stopniu odbija padające na niego światło o wszystkich brawach. Żeby pojawiła się na papierze określona barwa – trzeba nałożyć farbę, która pochłonie inne kolory, a pozostawi tylko ten, który chcemy zobaczyć. Najprościej jest to pokazać na przykładzie koloru czarnego, tak jak kolor liter tego tekstu, jeśli czyta się go z papierowego wydania gazety. Farba czarna „kradnie” światło o wszystkich barwach, nic się nie odbija, więc widzimy czarną kropkę na białym tle. Miliony takich kropek składają się na litery, wyrazy, zdania i całe teksty – dzięki temu możemy je czytać. W momencie kiedy chcemy uzyskać na papierze jakiś konkretny kolor – trzeba tak dobrać farby, żeby pochłonęły światło o innych barwach, a odbiły tylko światło w tym kolorze, którego potrzebujemy. W barwnym druku od lat stosuje się zestaw farb opisywanych skrótem CMYK od angielskich nazw farb dających następujące kolory: Cyan (jasnoniebieski), Magenta (fioletowy), Yellow (żółty) oraz dodatkowo czarny (Black), którego jednak nie nazywa się „B” tylko „K”, żeby nie mylił się z kolorem niebieskim ze skali RGB.

Mieszając te podstawowe farby w różnych proporcjach otrzymuje się różne kolory. Na przykład mieszając farby Y i C otrzymuje się kolor zielony, przy czym przy jednakowych ilościach Y i C zieleń jest ciemna, natomiast gdy się doda więcej farby C niż Y to otrzymuje się odcień jasnozielony.

Mądrze mieszając farby można uzyskać prawie wszystkie potrzebne kolory. Napisałem „prawie”, bo niektórych subtelnych odcieni, możliwych do uzyskania w przy wyświetlaniu RGB, za pomocą druku CMYK uzyskać się nie da. W efekcie czasem (rzadko!) zdarza się, że obraz (na przykład kolorowe zdjęcie) trochę inaczej wygląda na ekranie, a trochę inaczej na wydruku. Niestety chwilowo nie ma na to rady...