Reprezentace barev v PC, CMYK a tisk
27.9.2006, Roman Pihan, článek
V minulém díle seriálu jsme rozebrali jak počítače ukládají a zobrazují barvy v RGB modelu. RGB model se však nehodí pro tisk a tak musí být nejprve převeden do modelu CMYK vhodného pro tiskárny. Podívejme se tedy na model CMYK, metody převodů a zásady pro správný tisk podrobněji.
V RGB modelu monitor svítí třemi barevnými světly na černé stínítko a tím skládá všechny barvy. V modelu CMYK, který používají všechny tiskové stroje (tiskárny, plottery atd.), je však nutné volit opačný postup. Papír se musí předpokládat bílý a to znamená, že odráží všechny barvy na něj dopadající. Tiskový stroj se potom snaží na papír nanášet inkousty, které jeho schopnost odrážet veškeré světlo snižují. Dostane-li tiskový stroj data v RGB modelu, tak musí nejprve RGB data do modelu CMYK převést, jinak není schopen práce.
V praxi se nejčastěji používají 4 barvy inkoustů a sice CMYK (Cyan – Azurová, Magenta – Purpurová, Yellow - Žlutá a Black - Černá). Čistě teoreticky by stačily inkousty tři (Cyan, Magenta a Yellow) ale přidáním čtvrtého inkoustu Black se výrazně zjednoduší stroji práce, ušetří se barevné inkousty a současně se v praxi výrazně zlepší podání tmavých odstínů. Černý inkoust je rovněž praktický pro černobílý tisk běžných dokumentů – skládat černá písmena z CMY inkoustů by bylo minimálně nehospodárné.
Aditivní barevný model RGB přidává na černé stínítko světla 3 barev a tak skládá veškeré barvy. Při použití všech světel současně tak vytvoří bílou.
Subtraktivní barevný model CMYK naopak ubírá (stíní) světlo odražené z bílého papíru. Ke stínění používá čtyři barvy inkoustů CMYK. Při použití všech CMY inkoustů současně vytvoří černou.
Čistě teoreticky by modely RGB a CMY (tedy model bez černého inkoustu) byly doplňkové. Převod by tak mohl být velmi snadný a nedocházelo by k žádné ztrátě ani posunu barev. Zavedením čtvrtého černého inkoustu se sice převod zkomplikuje (stejnou barvu RGB lze namíchat ze čtyř inkoustů různými způsoby) ale stále není důvod pro ztrátu barev. Praxe je však složitější.
Na rozdíl od RGB monitorů, kde lze plynule regulovat sílu jednotlivých RGB světel, není tiskárna schopna plynule regulovat krytí inkoustu. Tisková hlava obvykle dokáže jen inkoust vystřelit či nevystřelit a tak vytvořit či nevytvořit na papíře inkoustový (tiskový) bod (dot). Žádné ředění inkoustu a tím ovládání síly jeho krytí není možné. Jak se tedy vytváří polotóny?
Tiskárny si pomáhají procesem, kterému se říká rozklad barev (Dithering). Jeden barevný RGB bod fotografie tak musí být tvořen více tiskovými inkoustovými body a jednotlivé barevné polotóny se potom skládají z různě barevných inkoustových bodů. Tato skutečnost však silně komplikuje převod RGB na CMYK a současně způsobuje, že barevný prostor (gamut) CMYK tiskáren je výrazně menší než barevný prostor RGB monitorů.
Jeden RGB pixel např. o takovéto barvě není možné z CMYK inkoustů jednoduše namíchat.
Tiskárna proto použije rozklad, kdy barvu složí z mozaiky CMYK barev.
Při dostatečné hustotě CMYK barev se vizuálně barvy slijí a vznikne dojem původní RGB barvy.
Odlišný způsob regulace síly jednotlivých barev vede i k odlišnému barevnému prostoru modelů RGB a CMYK. Asi nepřekvapí, že gamut modelu CMYK je menší (horší) než gamut modelu RGB. To se v praxi projeví tak, že obrázky po vytištění obvykle vypadají hůře. CMYK má obecně problémy se sytými a zářivými barvami, které model RGB dokáže zobrazit a CMYK ne. CMYK také selhává ve světlých polotónech, které se špatně rozkládají a inkoustových bodů je málo (jsou řídké). Proto řada lepších tiskáren přidává ke 4 standardním inkoustům CMYK další dva a sice tzv. Photo Magenta (světlý purpurový) a Photo Cyan (světlý azurový). Vniká tak šestibarevný tisk, který má lepší podání zejména světlých tónů. I šestibarevný tisk má však menší gamut než RGB.
Gamut modelu CMYK je obecně menší než gamut modelu RGB. Jeho tvar je složitější a navíc se mění s jasem. Ve světlých tónech je ještě výrazně menší.
V důsledku výše uvedených příčin a řady dalších (např. efektu rozpíjení inkoustů na papíře – tzv. dot gain) je výpočet CMYK dat pro tisk z původních RGB dat poměrně obtížnou a složitou záležitostí s řadou parametrů.
Výsledkem je, že pokud nám na kvalitě tisku opravdu záleží, je dobré se o co nejkvalitnější převod RGB na CMYK trochu postarat. Např. program Adobe Photoshop nabízí 2 nástroje, které umožní v průběhu práce problémy s CMYK ukázat. První z nich zobrazí náhled obrázku tak, jak bude vypadat v modelu CMYK (Zobrazení/Kontrolní náhled barev, Ctrl+Y). Druhý nástroj neukáže sice barvy, ale zato ukáže neutrální šedou barvou ta místa (plochy), které se do modelu CMYK nepřevedou správně a kde tedy nastane posun barev (Zobrazení/Kontrola gamutu, Shift+Ctrl+Y).
Ukázka sytých a jasných barev dosažitelných v modelu RGB.
Ukázka těch samých barev, ale dosažitelných v modelu CMYK. Na první pohled je vidět pokles brilance, sytosti a jasu barev.
Nástroj Kontrola gamutu (Shift+Ctrl+Y) v Adobe Photoshopu rovnou ukáže místa, kde k posunu barev dojde. Jak je vidět, tak je to všude mimo úzkého pruhu žlutých odstínů.
Z ukázek jasně vyplývá, že pokud např. upravíme obrázek hezké letní krajiny plné sytých a jasných barev modré (obloha), zelené (vegetace) a červené (květiny), tak po vytištění spláčeme nad výdělkem. Zklamání si ale díky CMYK náhledu můžeme zcela ušetřit. Nejrozumnější je editovat obrázek k tisku tak, že rovnou bereme CMYK limity do úvahy a „vymáčkneme z něj maximum“.
Maximální kvalitu převodu do CMYK můžeme pomoci zachovat i při vlastním procesu tisku na inkoustové tiskárně. Driver tiskárny je většinou naprogramován tak, aby maximálně využil schopností tiskárny a maximálně zamaskoval i její problémy. Nicméně některá nastavení uhádnou nemůže:
Ukázka okna, kde se nastavují klíčové parametry pro tisk na inkoustové tiskárně Canon a sice kvalita tisku a druh papíru.
Ukázka volby metody pro tisk polotónů. Volba „Automaticky“ znamená, že metodu tisku polotónů nastaví driver sám podle charakteristik jednotlivých obrázků v dokumentu. „Ditrování“ znamená, že body jsou uspořádány v pevném vzoru a tato možnost je proto vhodná pro tisk grafů a obrázků s pevně definovanými rozhraními mezi barevnými plochami. Volba „Difúze“
uspořádá body náhodně a proto je toto nastavení vhodné pro tisk fotografií a grafiky, které vyžadují jemné odstupňování barev.
Dnešní operační systémy počítačů jsou navrženy tak, aby k tisku fotografií stačilo kliknout na tlačítko TISK a o více se nestarat. Výsledek nebude špatný, nebude však zdaleka skvělý. Porozuměním procesu převodu RGB na CMYK, řízenou editací pro tisk, správným nastavením parametrů tisku, použitím správných papírů a inkoustů se ale dá dosáhnou řádově lepších výsledků. Nicméně stále nejvyšší kvality dosahuje „chemický tisk“ v dobrých minilabech, kde se k osvitu klasických „chemických“ fotopapírů používají RGB daty řízené lasery.
Model CMYK
V praxi se nejčastěji používají 4 barvy inkoustů a sice CMYK (Cyan – Azurová, Magenta – Purpurová, Yellow - Žlutá a Black - Černá). Čistě teoreticky by stačily inkousty tři (Cyan, Magenta a Yellow) ale přidáním čtvrtého inkoustu Black se výrazně zjednoduší stroji práce, ušetří se barevné inkousty a současně se v praxi výrazně zlepší podání tmavých odstínů. Černý inkoust je rovněž praktický pro černobílý tisk běžných dokumentů – skládat černá písmena z CMY inkoustů by bylo minimálně nehospodárné.
Aditivní barevný model RGB přidává na černé stínítko světla 3 barev a tak skládá veškeré barvy. Při použití všech světel současně tak vytvoří bílou.
Subtraktivní barevný model CMYK naopak ubírá (stíní) světlo odražené z bílého papíru. Ke stínění používá čtyři barvy inkoustů CMYK. Při použití všech CMY inkoustů současně vytvoří černou.
Problémy modelu CMYK
Čistě teoreticky by modely RGB a CMY (tedy model bez černého inkoustu) byly doplňkové. Převod by tak mohl být velmi snadný a nedocházelo by k žádné ztrátě ani posunu barev. Zavedením čtvrtého černého inkoustu se sice převod zkomplikuje (stejnou barvu RGB lze namíchat ze čtyř inkoustů různými způsoby) ale stále není důvod pro ztrátu barev. Praxe je však složitější.
Na rozdíl od RGB monitorů, kde lze plynule regulovat sílu jednotlivých RGB světel, není tiskárna schopna plynule regulovat krytí inkoustu. Tisková hlava obvykle dokáže jen inkoust vystřelit či nevystřelit a tak vytvořit či nevytvořit na papíře inkoustový (tiskový) bod (dot). Žádné ředění inkoustu a tím ovládání síly jeho krytí není možné. Jak se tedy vytváří polotóny?
Rozklad barev
Tiskárny si pomáhají procesem, kterému se říká rozklad barev (Dithering). Jeden barevný RGB bod fotografie tak musí být tvořen více tiskovými inkoustovými body a jednotlivé barevné polotóny se potom skládají z různě barevných inkoustových bodů. Tato skutečnost však silně komplikuje převod RGB na CMYK a současně způsobuje, že barevný prostor (gamut) CMYK tiskáren je výrazně menší než barevný prostor RGB monitorů.
Jeden RGB pixel např. o takovéto barvě není možné z CMYK inkoustů jednoduše namíchat.
Tiskárna proto použije rozklad, kdy barvu složí z mozaiky CMYK barev.
Při dostatečné hustotě CMYK barev se vizuálně barvy slijí a vznikne dojem původní RGB barvy.
Gamut modelu CMYK
Odlišný způsob regulace síly jednotlivých barev vede i k odlišnému barevnému prostoru modelů RGB a CMYK. Asi nepřekvapí, že gamut modelu CMYK je menší (horší) než gamut modelu RGB. To se v praxi projeví tak, že obrázky po vytištění obvykle vypadají hůře. CMYK má obecně problémy se sytými a zářivými barvami, které model RGB dokáže zobrazit a CMYK ne. CMYK také selhává ve světlých polotónech, které se špatně rozkládají a inkoustových bodů je málo (jsou řídké). Proto řada lepších tiskáren přidává ke 4 standardním inkoustům CMYK další dva a sice tzv. Photo Magenta (světlý purpurový) a Photo Cyan (světlý azurový). Vniká tak šestibarevný tisk, který má lepší podání zejména světlých tónů. I šestibarevný tisk má však menší gamut než RGB.
Gamut modelu CMYK je obecně menší než gamut modelu RGB. Jeho tvar je složitější a navíc se mění s jasem. Ve světlých tónech je ještě výrazně menší.
V důsledku výše uvedených příčin a řady dalších (např. efektu rozpíjení inkoustů na papíře – tzv. dot gain) je výpočet CMYK dat pro tisk z původních RGB dat poměrně obtížnou a složitou záležitostí s řadou parametrů.
Editace s ohledem na CMYK
Výsledkem je, že pokud nám na kvalitě tisku opravdu záleží, je dobré se o co nejkvalitnější převod RGB na CMYK trochu postarat. Např. program Adobe Photoshop nabízí 2 nástroje, které umožní v průběhu práce problémy s CMYK ukázat. První z nich zobrazí náhled obrázku tak, jak bude vypadat v modelu CMYK (Zobrazení/Kontrolní náhled barev, Ctrl+Y). Druhý nástroj neukáže sice barvy, ale zato ukáže neutrální šedou barvou ta místa (plochy), které se do modelu CMYK nepřevedou správně a kde tedy nastane posun barev (Zobrazení/Kontrola gamutu, Shift+Ctrl+Y).
Ukázka sytých a jasných barev dosažitelných v modelu RGB.
Ukázka těch samých barev, ale dosažitelných v modelu CMYK. Na první pohled je vidět pokles brilance, sytosti a jasu barev.
Nástroj Kontrola gamutu (Shift+Ctrl+Y) v Adobe Photoshopu rovnou ukáže místa, kde k posunu barev dojde. Jak je vidět, tak je to všude mimo úzkého pruhu žlutých odstínů.
Z ukázek jasně vyplývá, že pokud např. upravíme obrázek hezké letní krajiny plné sytých a jasných barev modré (obloha), zelené (vegetace) a červené (květiny), tak po vytištění spláčeme nad výdělkem. Zklamání si ale díky CMYK náhledu můžeme zcela ušetřit. Nejrozumnější je editovat obrázek k tisku tak, že rovnou bereme CMYK limity do úvahy a „vymáčkneme z něj maximum“.
Převod do CMYK pro tiskárnu
Maximální kvalitu převodu do CMYK můžeme pomoci zachovat i při vlastním procesu tisku na inkoustové tiskárně. Driver tiskárny je většinou naprogramován tak, aby maximálně využil schopností tiskárny a maximálně zamaskoval i její problémy. Nicméně některá nastavení uhádnou nemůže:
- Požadovaná kvalita tisku
Většina driverů umožňuje nastavit kvalitu tisku, což je kompromis mezi kvalitou na jedné straně, dobou tisku a spotřebou inkoustů na druhé straně. Pro fotografie (tzv. fotorealistický tisk) je přirozeně nutné nastavit nejvyšší kvalitu. - Metody tvorby polotónů
Ovlivňuje metodu rozkladu barev. Ostrý způsob s pevně uspořádanými body se hodí pro grafy a výkresy, kde je potřeba mít ostré hrany, čáry a písmena. Naopak měkký difúzní způsob se hodí pro fotografie, kde náhodné uspořádání bodů vede k plynulejším přechodům barev. - Typ papíru
Kapka inkoustu se po dopadu na papír rozpije a tím zvětší svůj průměr (tzv. Dot Gain). Driver tiskárny musí při výpočtu rozkladu barev s tímto efektem počítat a tak zadání správného druhu papíru je pro věrné podání barev klíčové. Proto se nejlepších výsledků dosahuje s papíry stejné značky jako je tiskárna, protože výrobce svoje papíry zná nejlépe. Změny nejsou dramatické, jsou však na první pohled viditelné.
Ukázka okna, kde se nastavují klíčové parametry pro tisk na inkoustové tiskárně Canon a sice kvalita tisku a druh papíru.
Ukázka volby metody pro tisk polotónů. Volba „Automaticky“ znamená, že metodu tisku polotónů nastaví driver sám podle charakteristik jednotlivých obrázků v dokumentu. „Ditrování“ znamená, že body jsou uspořádány v pevném vzoru a tato možnost je proto vhodná pro tisk grafů a obrázků s pevně definovanými rozhraními mezi barevnými plochami. Volba „Difúze“
uspořádá body náhodně a proto je toto nastavení vhodné pro tisk fotografií a grafiky, které vyžadují jemné odstupňování barev.
Závěr
Dnešní operační systémy počítačů jsou navrženy tak, aby k tisku fotografií stačilo kliknout na tlačítko TISK a o více se nestarat. Výsledek nebude špatný, nebude však zdaleka skvělý. Porozuměním procesu převodu RGB na CMYK, řízenou editací pro tisk, správným nastavením parametrů tisku, použitím správných papírů a inkoustů se ale dá dosáhnou řádově lepších výsledků. Nicméně stále nejvyšší kvality dosahuje „chemický tisk“ v dobrých minilabech, kde se k osvitu klasických „chemických“ fotopapírů používají RGB daty řízené lasery.
