Usporedba RGB prostora boja

Agić A.,  Poljičak A., Novaković M.

1. UVOD

Kod reprodukcije boja najteže je vjerno reproducirati boje. Cilj kod uspješne realizacije neke slike u tisku ili prijenosa slike sa jednog medija na drugi je očuvanje kvalitete i boja i tonova, i teži se optimalnom modelu koji bi to omogućio.  Kako bi se neka slika vjerno reproducirala postoje sustavi boja koji to omogućavaju. Sustavi boja su definirani gamutom tj. opsegom boja kojeg mogu obuhvatiti i svaki je u nekim karakteristikama različit  i time pogodniji za određene reprodukcije. Neki od tih sustava su RGB, kao sustav standardiziranih varijabilnih čimbenika u otvorenim sustavima, temelji se upravo na ideji optimalnog sustava sa najvećim gamutom. Koriste se osim toga Apple RGB, Adobe RGB, sRGB, ColorMatch RGB i niz drugih, koji su specifični po svojim karakteristikama i pogodni za različite reprodukcije boja, odnosno opisivanja značajka boja koje se pridružuju ulaznim uređajima. Naravno, postoji i niz profila koji opisuju značajke izlaznih uređaja (output devices).
U ovom radu razmatrani su i uspoređivani sustavi boja, njihove prednosti i nedostaci povezani sa ulaznim profilima uređaja.

2. PROSTORI BOJA

Ako se usporede različiti osjeti boje, može se zaključiti da se boje razlikuju po 3 „psihofizičke“ karakteristike, a to su:
1. ton boje, koji je određen valnom duljinom svjetla reflektiranog od objekta,   2. zasićenje boje koje pokazuje koliki je udio bijelog svjetla, tj opisuje čistoću.
3. svjetlina boje opisuje sličnost boje sa nizom akromatičnih boja, od crne, preko sivih do bijele.

Slika1: Lab

Prostori boja su trodimenzionalni modeli, uz pomoć kojih je moguće pobliže odrediti i vizualizirati sve vidljive boje i one koje se mogu koristiti u određenom reprodukcijskom sistemu. Postoji velik broj prostora boja, ali se osnovna podjela može napraviti radi li se o metodama reprodukcije boja  bazirani na RGB-u ili CMY-u), to su prostori boja ovisni o uređaju, ili na sustavima koji su bazirani na perceptivno- psihološkim mjerenjima boja koja polaze od psihofizičkih karakteristika a to su CIE prostori boja kao  CIEXYZ te izvedeni  prostori CIE L*a*b* ili CIE L*u*v*, koji su neovisni o uređaju (device independent).

Slika 2: CIE sustav

Kako bi se olakšao prijelaz između sustava prikazivanja boja, RGB u CMYK,  Sustav upravljanja bojama (CMS) pomoću PCS modula (profile independent space) provede povezivanje. Obzirom na mogućnosti reprodukcije pojedinih sustava, modul rendering intenta modulira način prikazivanja pojedinih boja. Značajke pojedinih sustava su ugrađene u profile (ICC) čije se funkcioniranje i sustav informacija može opisati kao:
-opis pojedine platforme
-različiti opsezi i upozorenje opsega
-RGB i CMY sivi balans
-način separacije
-pomaci tona boje
-pokrivenost površine

Slika 3: Pozicija neovisnog prostora (PCS) koji povezuje prostore ovisne o uređaju

2.1 PROSTORI BOJA BAZIRANI NA RGB SUSTAVU PRIKAZIVANJA BOJA

Skupinu prostora boja koje se temelje na aditivnoj sintezi crvene, zelene i plave svjetlosti kao primarnih komponenti čine različite podvrste RGB prostora te HSV i HSL prostori boja. Ovi se prostori u području kompjutorske grafike najčešće koriste, prije svega jer ih izravno podržava većina monitora kao i skenera.
RGB prostor boja je aditivni sistem koji se bazira na trokromatskoj teoriji da se primarne boje miješaju i nastaju sve ostale boje ( primari za aditivni sustav su crveni, zeleni i plavi)

Slika 4: RGB model prostora boja

 2.1.2. sRGB prostor boja
 
Hewlett - Packard, Microsoft i ostali razvili su sRGB standardni prostor boja zaslona koji pomaže optimiziranju potreba u korištenju većine krajnjih korisnika. sRGB je kalibrirani RGB koji je prilagođen za veliku većinu računalnih zaslona, operativnih sustava i internet preglednika. sRGB specifikacije koriste zaslon game 2.2 i D65 kao početnu bijelu točku. On dopušta boji da bude reproducirana i prikazana u jednoj jedinstvenoj metodi koja omogućuje konzistenciju prikaza od zaslona do zaslona. Microsoft je postavio sRGB kao zadani zaslon prostor boja za Windows 98/2000/XP, a definirani su prostori za druge operativne sustave (OSX).
Na temelju ITU-R BT 709 standarda razvijen je i poseban sRGB prostor boja, gdje s označava standard. Osnovne boje ovog prostora identične su standardnim bojama za televizore visoke jasnoće (HDTV) i također vrlo dobro odgovaraju svim važećim europskim i američkim standardima za televizore i monitore. Slike na zaslonu koje su određene kao sRGB datoteke, po pitanju boja prikazuju se precizno i točno na većini monitora i televizorima te ga se uvjetno može smatrti neovisnim o uređajima. Upravo radi toga  njegova je prednost nad ostalim RGB prostorima boja.

Slika 5: Prikaz opsega boja sRGB profila

2.1.3. Apple RGB

Ovaj prostor boja je vrlo čest u upotrebi kod monitora, njegov gamut je vrlo sličan ColorMatch i sRGB gamutu. Apple RGB kao i navedeni ColorMatch i SGI prostor ima non-unity display table (LUT) gamu koja je kompenzirana sa file encoding gamom. Apple-ov color management ColorSync u  operativnom sustavu automatski se brine oko kalibracije boja svih ulaznih (input) i izlaznih (output) uređaja i konvertira datoteke iz jednog prostora boja u drugi.

Slika 6: Prikaz opsega boja Apple RGB profila

2.1.4. Adobe RGB (1998) je prostor boje u RGB modu kojeg je razvio Adobe Systems 1998. godine predstavljajući ga kao profil boje u Adobe Photoshop 5.0 aplikaciji koji je od tada u širokoj upotrebi implementiran u pripremi za tisak ili ispis u profesionalnom radnom toku. Napravljen je kako bi obuhvatio većinu boja koje može reproducirati CMYK pisač koristeći se pritom primarnim bojama aditivnog sustava (crvenom, zelenom i plavom) kakvim se koriste kompjuterski monitori.Adobe RGB (1998) obuhvaća oko 50% boja koje je specificirala CIE u svom LAB prostoru boja, a u odnosu na sRGB prostor ima širi gamut na području cijan i zelene te u svijetlim tonovima magenta i crveno-narandžaste boje, no nešto manji gamut od npr. ProPhoto profila.
Efikasan sustav za upravljanje bojama (color management) će zahtijevati da za svaku slikovnu datoteku bude pridružen i profil boje kako bi se definirao prostor boje pod Adobe RGB prostor boje i njegov ICC profil uključen je u cijelu Adobe liniju software-a, a tu spadaju Adobe Acrobat, Illustrator, InDesign, GoLive, Photoshop i Photoshop Elements, a s još nekim proizvođačima software-a i hardware-a su u pravnom dogovoru pa je uključen i šire, ali s praktične strane, Adobe RGB je sigurno koristiti jedino u Adobe-ovom radnom toku, jer jedna greška u pripremi uslijed neupućenosti već može dodatno zakomplicirati posao i stvoriti probleme pa su česte rasprave koliko je zapravo Adobe RGB bolja opcija od sRGB-a.

Slika 7: Prikaz Adobe RGB profila

2.1.5. SMPTE-240M je RGB prostor boja za televiziju visoke jasnoće (HDTV). Ima širok opseg boja koji odgovara zahtjevnijim izlaznim uređajima u boji poput RGB snimača filmova, a kako uključuje CMYK opseg boja, pogodan je za rad sa slikama namijenjenim ispisu na digitalnim pisačima.

2.1.6. ColorMatch RGB je prostor boja koji je definirala tvrtka Radius, a odgovara izvornom prostoru boja njihovih Pressview zaslona. Opseg boja koje obuhvaća ovaj prostor boja sličan je opsegu SMPTE-240M, no širi je od opsega sRGB-a i Apple RGB-a. ColorMatch sRGB posjeduje prednosti ukoliko se obrađuju kolor sadržaji namijenjeni tisku, jer ima dovoljno širok opseg boja kojime obuhvaća i CMYK prostor. Ujedno ima i nešto veći gamut u plavo-zelenom području i nešto manji u crveno-plavom području, u usporedbi sa sRGB-om.

Slika 8 i 9: Prikaz Lab profila koji se smatra pogodnim za podešavanje boja u sustavu tri kanala

Ako se usporaju isti opserede različiti profili očito je da ne obuhvaća isti opseg, već da postoje razlike u reprodukciji boja.

Slika 10: Adobe RGB, sRGB i Apple RGB sustavi zajedno

Izlazni uređaji takođe podržavaju određeni sustav prikazivanja boja, u pravilu CMY+K sustav (subtraktivni). Oni se takođe prikazuju kao ovisnost reproduciranog opsega (gamuta) za pretpostavljeni sustav. Povezivanje sutava ulaznih i izlaznih vrši se preko profila uz CMM (color management modul) preko PCS modula.

Slika 10 i 11: Prikaz opsega boja različitih profila; za nepremazani  i za premazani papir

3. POKUSNI DIO

Za primjer je korištena macbeth color cheker testna karta (koja se često koristi kod definiranja karakteristika ulaznih profila).

 A           B            C            D            E            F

Slika 12: Testna karta

Izmjerene su RGB I CMYK i L*a*b* vrijednosti nekoliko polja testne karte upotrebom različitih profila.

Tablice:

1. Tabela: sRGB IEC 1996 2.1, urostandard  uncoated

2. Tabela: Apple RGB, Europe ISO coated Fogra 27

3. Tabela: Adobe RGB, Europe ISO coated Fogra 27

Delta∆E vrijednost dolazi od njemačke riječi "Empfindung," koja znači osjećaj, osjet. Delta ∆E vrijednosti 1 ili manje između 2 boje koje se ne dodiruju, je jedva primjetn osjetu vida prosječnog promatrača, a Delta ∆ E između 3 i 6 je tolerirana razlika u komercijalnoj upotrebi reprodukcije boja u tisku. Sve vrijednosti više od 6 su
neprihvatljive. Postoji više metoda izračunavanja delta ∆E vrijednosti. Najuobičajenije su Delta ∆E 1976, delta ∆E 1994, Delta∆ E CMC, i Delta∆ E 2000.

Graf 1: grafički prikaz mjerenih rezultata ∆E

Još jedan problem se može pojaviti unutar određivanja profila, a to je mogući (postignuti) raspon tonova odnosno svjetlina ulazne jedinice. To upućuje na činjenicu da neki tonovi, napose svjetčli ili tamnni ne će biti dobro reproducirani. Ta mogućnost je vidljiva iz  diagrama raspodjele tonova, slika 13. Gdje svjetli tonovi ne odgovaraju. Isto se može dogoditi i sa tamnim tonovima.

Slika 13: raspodjela tonova

4. ZAKLJUČAK

Usporedbom RGB vrijednosti tablica 1 i 2 slijedi da boje test karte nisu reproducirane istim vrijednostima, što je rezultiralo i različitim realiziranim Lab vrijednostima, kao određene promjene tona i zasićenja kod korištenja pojedinih. To i upućuje na korištenje određenih profila, kako ne bi došlo do odstupanja u reprodukciji. sRGB profil (uz odgovarajući intent) relativno zadovoljava većinu zahtjeva kod reprodukcije slikovnih materijala, iako bi izbor profila povezanog sa određenim prostorom trebao takođe biti mogući kriterij za optimalnu reprodukciju.
Iz mjerenih polja zaključeno je da najveću ∆E vrijednost pokazuje narančasto polje Apple RGB/Adobe RGB sa vrijednošću 17.8 i plavo polje sa  ∆E 10.6  i u sRGB/Adobe RGB narančasto polje sa vrijednošću 17.7 i plavo sa 12.1 ∆E. Još veća odstupanja pokazuju ljubičasto polje sRGB/Apple RGB sa delta E 4.2 i plavo polje sa 5 delta E i u sRGB/Adobe RGB sa 5.8 i ljubičasto sa 5.3. Ostala polja su zadovoljavajuća. Nadalje je iz promatranih konverzija profila zaključeno da sRGB kao uobičajeni ulazni profil zahvaća opseg koji u većini slućajeva zadovoljava potrebe reprodukcije za CMYK izlazne sustave ali i za RGB sustave. No uz pitanje opsega reprodukcije boja postavlja se pitanje  reprodukcije zasićenosti kao i raspona tonova, (u prvom koraku) povezano sa značajkama ulazne jedinice. To upućuje na  moguću potrebu primjene HDR modula u slučaju neprolagođenih raspona ulaznih jedinica, ali i modifikacije testnih karata  po značajkama ne samo zasićenosti boja već i njihovog raspona, što pretpostavlja kastomizirane profile za određene potrebe.

Literatura:

Lovorka Pavić, diplomski rad veljača 2003 zagreb
http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/color-spaces.htm
http://forums.blurb.com/forums/3/topics/8274
http://www.babelcolor.com/main_level/CTandA_detailed_specs.htm
http://www.brucelindbloom.com/
http://wiki.ask.com/Color_difference