Цветовые пространства: большой разбор

Для работы с цветом необходимо хорошо понимать, как он устроен. Есть системы представления цвета, с которыми дизайнер сталкивается каждый день. Но есть и другие, не столь популярные модели. Разберёмся, как они устроены, чем отличаются и как эти знания можно применить на практике.

В этой статье:

• CMYK ― цветовое пространство для печати;
• RGB — цветовое пространство для экранов;
• HSB и HSL — для тонкой настройки цвета;
• независимые пространства LAB и LCh;
• инструкция по созданию чистого градиента.

Цветовые модели RGB и CMYK соответствуют физическому представлению цвета на носителе. RGB отвечает за то, с какой интенсивностью светятся диоды красного, зелёного и синего цветов внутри пикселя монитора. CMYK задает пропорции смешиваемой краски на листе бумаги.

CMYK

Цветовое пространство CMYK — субтрактивное: если сложить все цветовые компоненты, то итоговый цвет будет чёрным. По этому же принципу работают обычные краски, а потому пространство CMYK используется в полиграфии. Через процентные соотношения в нём записаны пропорции смешения четырёх красок: бирюзовой (Cian), пурпурной (Magenta), жёлтой (Yellow) и чёрной (Key color, blacK). Интенсивность каждого цвета задаётся в процентах от 0 до 100.

Дизайнеры, работающие с печатью, знают, что не все видимые на экране цвета возможно воспроизвести в CMYK. Связано это с тем, что модель RGB ― с ней работает монитор ― построена на излучении света, а CMYK ― на поглощении.

Для более точного отображения цветов при печати требуется допечатная подготовка. Во время неё экранные цвета пространства RGB переводятся в CMYK, чтобы получаемые оттенки на экране и бумаге были максимально приближены друг к другу.

Поскольку не все цвета можно воспроизвести в CMYK наложением четырёх стандартных красок во время печати, в полиграфии существует дополнительная палитра Pantone. Например, серый и жёлтый, которые Pantone выбрала в качестве цветов 2021 года, получить наложением палитры CMYK на листе невозможно.

Выбор цветов Pantone шире, потому что его на бумагу наносят одной краской, тон которой получен смешением пигментов ещё на фабрике. Также цвета Pantone используют при печати больших тиражей в один-три цвета.

Применение CMYK

CMYK используется в полиграфии для печати фотографий и цветных иллюстраций, небольших тиражей, а также в домашних и офисных принтерах.

RGB

RGB ― это цветовое пространство, здесь каждый цвет задаётся в виде трёх координат. Смешение цвета происходит по аддитивному принципу ― если сложить все три основных цвета, то результат будет не чёрным, а белым. Поэтому RGB используется в системах, построенных на излучении света, что делает её самой распространённой ― с ней работают все экраны.

Цветовой оттенок в RGB создаётся смешиванием красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue) каналов с разной интенсивностью излучения. Яркость каждого из трёх основных цветов закодирована числом от 0 до 255, то есть занимает 256 бит или 32 байта.

Например, RGB (90, 0, 157) соответствует фиолетовому, а RGB (255, 223, 0) — жёлтому.

Для удобства записи придуманы HEX-коды обозначения цветов, в которых интенсивность каждого из трёх цветов задаётся через двузначное число в шестнадцатеричной системе, что даёт те же 256 комбинаций или 32 байта, ведь
16 × 16 = 256.

В шестнадцатеричной системе цифры обозначаются от 0 до F, в результате
HEX-коды выглядят вот так: #5A009D — фиолетовый, #FFDF00 — жёлтый. Преимущество такой записи ― стандартизация и удобство копирования короткого цветового значения.

Иногда HEX-код в CSS или графических редакторах содержит только три знака, в таком случае каждый второй символ в записи совпадает с первым. То есть #F45 интерпретируется как #FF4455, #000 — #00000.

Применение RGB

Поскольку с цветовым пространством RGB работают все экраны, то применяется оно практически везде ― от разработки макетов для печати (цвета переводятся в CMYK в самом финале) до разработки сайтов и интерфейсов.

Перед тем как перейти к следующему разделу, нужно разобраться в некоторых определениях колористики — науки, изучающей свойства цвета.

Важные понятия

Цветовой тон (Hue) — положение цвета в видимом спектре. Человеческий глаз различает цвета от красного до фиолетового, цветовой тон ― это место цвета в спектре. Красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый — всё это цветовые тона.

Насыщенность (Saturation) — интенсивность цвета, красочность, степень отличия цвета от равного по светлоте серого. Чем ближе цвет к серому, тем он менее насыщенный.

Яркость (Brightness) — приближённость цвета к чёрному. Чем ниже яркость, тем цвет темнее. Нередко яркость путают с насыщенностью, но это разные характеристики.

Модель RGB технически подходит для компьютеров и экранов, но в этом пространстве сложно работать, если нужно изменить что-то одно ― яркость, насыщенность или цветовой тон.

Допустим, мы используем синий цвет RGB (63, 42, 255), но для второго макета нам нужен более тёмный синий того же тона или же зелёный той же яркости и насыщенности. При изменении одной характеристики изменились сразу три параметра: синий теперь имеет значения RGB (18, 12, 77), а зелёный —
RGB (67, 255, 42).

Поэтому в программах для дизайнеров цветовой тон настраивается полоской, а яркость и насыщенность ― через цветовое поле.

Координаты цвета существуют в кубической системе RGB, но в графических редакторах управление цветом реализовано с использованием другой модели ― цилиндрической версии RGB, которая называется HSB или HSV.

HSB

В HSB цветовой тон (Hue) задаётся в градусах на цветовом круге от 0° до 360°, а насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness) в процентах от 0% до 100%.

Чтобы получить в HSB чёрный, надо уменьшить яркость до 0%, а тон и насыщенность не важны. Для получения белого нужно понизить насыщенность до 0% — то есть приблизить цвет к серому, а яркость повысить до 100%. Для получения чистых цветов яркость и насыщенность должны быть 100%.

HSL

В CSS помимо HEX-кодов RGB применяют цилиндрическое цветовое пространство HSL, где вместо яркости (Вrightness) используется светлота (Lightness). HSB и HSL очень похожи, но не идентичны.

Главное отличие HSL в том, что при любых значениях тона и насыщенности светлота в 0% даст чёрный, а светлота в 100% — белый. В HSB 100% последнего параметра ― яркости — даёт наиболее яркий цвет, а белый возможен, только если насыщенность равна нулю.

То есть светлота в HSL отвечает за примесь чёрного или белого, освещённость. При конвертации цвета из системы HSL в HSB изменение параметра L будет влиять на два параметра сразу — S и B, неизменным сохранится только цветовой тон — H.

Применение HSL

Цилиндрические цветовые пространства полезны в ситуациях, когда нужно управлять только одним из параметров цвета. Например, для создания палитры, где изменение основного цвета приводит к изменению цветового тона, насыщенности или светлоте дополнительных. В этом случае дополнительные цвета необходимо задавать через отклонения от основного в цилиндрической цветовой системе.

Кейс

Дано: пользователи двух статусов.

Задача: автоматически создавать аватары пользователям с учётом их статуса. У одних пользователей должны быть светлые буквы на тёмном фоне, а у других — тёмные буквы на светлом.

Решение: поскольку в CSS можно задавать цвет в координатах HSL, будем использовать это цветовое пространство. Копируем цвет из макета и переводим его в HSL.

Для изменения цветового тона необходимо изменить параметр Hue, а остальные параметры сохранить. Для светлого фона используем значения HSL: [0–360°], 100%, 78%, а для тёмного — HSL: [0–360°], 100%, 30%.

Параметр Hue будет зависеть от имени пользователя, которое он ввёл при регистрации. После конвертации букв имени в битовую строку, они будут возвращаться в виде значений от 0 до 360. Эти значения, установленные для параметра H, и станут определять цвет ― у каждого имени он будет уникальным. Для этой операции можно использовать хеш-функцию, но есть и другие решения.

В результате цветовой тон аватарок генерируется автоматически с заданной светлотой, а буквы на них хорошо читаются.