De miljoenen kleuren dat we waarnemen moeten gecomprimeerd worden tot een bereik dat door digitale fototoestellen, computers en printers verwerkt kan worden. Het kleurenspectrum is continu, dat wil zeggen dat er tussen twee kleuren nog een nieuwe kleur zit, en dit tot in het oneindige. Computers moeten werken met een beperkte subset van de mogelijke kleuren.
Er bestaan eigenlijk 3 kleurmodellen die van belang zijn: het additief, het subtractief en het Lab model. De eerste twee kleurmodellen baseren zich op menging van primaire kleuren om de overige tinten te bekomen.
Het Lab kleurenmodel (vaak geschreven L* a* b*) is bijzonder omdat het niet werkt met primaire en secundaire kleuren. Het is op het eerste zicht geen praktisch model en het bevat zelfs kleuren die niet weergegeven kunnen worden (imaginaire kleuren).
De praktische kleurmodellen (additief en subtractief) vertonen gebreken. Het additief model (met primaire kleuren rood, groen en blauw) heeft moeite om bepaalde kleuren weer te geven (gele tonen en de belangrijke huidstinten) en het subtractief model (primaire kleuren: cyan, magenta en geel) kan geen gesatureerde kleuren weergeven (fel groen, fel rood). Bepaalde printers kunnen daarom uitgerust worden met een groene en rode cartridge (naast de primaire kleuren van het subtractief model). Grote LCD panelen (additief) zijn soms uitgerust met een vierde kleur: geel.
Deze twee kleurmodellen zijn gebaseerd op primaire, secundaire en complementaire kleuren met als doel zoveel mogelijke verschillende kleurtinten te bekomen door menging. Het is een systeem dat ontwikkeld werd om een praktisch probleem op te lossen, namelijk zo weinig mogelijk primaire kleuren te moeten gebruiken en toch een grote gamut te hebben.
Het LAB-model daartegenover is gebaseerd op perceptie, dus hoe onze ogen werken. Het Lab kleurmodel bestaat uit een helderheidskanaal (L= lichtsterkte) gaande van 0 tot 100% en twee kleurkanalen a en b (rood en geel), gaande van 1 tot -1.
Het Lab kleurenmodel is in staat meer kleurnuances weer te geven en wordt daarom gebruikt als intern formaat voor berekeningen in bepaalde beeldverwerkingsprogramma's. Er gaat namelijk minder zichtbare informatie verloren bij de berekeningen als die in het Lab-formaat gebeuren. Het is het referentieformaat (CIE Lab Commission Internationale de l'Eclairage) als men precies een tint moet kwantificeren. Het LAB kleurenmodel kan meer nuances weergeven dan onze ogen kunnen zien. Sommige kleuren kunnen zelfs niet "gemaakt" worden, het zijn imaginaire kleuren. Deze worden wel gebruikt in berekeningen waar het resultaat wèl een "zichtbare" kleur is.
Het Lab-model moet je je voorstellen als een bol, wit van boven en zwart van onder. De evenaar vertoont de volgende kleuren: rood, blauw, groen, geel en alle gradaties daartussen. Neem je samples in de bol, dan is de kleur in het midden van de bol grijs, om lichter te worden als je stijgt en donkerder als je daalt. Naar de zijkanten toe is er meer kleur.
Dit kleurmodel gaat uit van de kleurperceptie: een object kan niet simultaan geel en blauw zijn (zie: de menselijke sensor: het oog) en maakt gebruik van de beperkingen van onze ogen om data te comprimeren. Onze ogen hebben een lager onderscheidend vermogen voor kleuren en daarom is de kleurinformatie meer gecomprimeerd dan de helderheidsinformatie.
| Televisie gebruikt een versie van het Lab kleurmodel om beelden over te brengen. Door een beperkt kanaal te gebruiken voor de kleurinformatie kan men bandbreedte besparen zonder dat er zichtbaar kwaliteitsverlies optreedt. |
|---|
Praktische toepassingen
We hebben al gezien dat er minder informatie verloren gaat als men met het Lab kleurmodel berekeningen doet. Maar dit betekent ook dat men het signaal sterker kan comprimeren zonder zichtbare artefacten, en dit is wat men doet bij televisie, waar er een grote datastroom verwerkt moet worden.Hoewel het lab kleurmodel eerder een wetenschappelijk model is, heeft het toch praktische toepassingen. De transmissie van televisieprogramma's is gebaseerd op het lab-kleurmodel, met zijn Y (luminantie) en C (chroma) kanaal. Alle analoge televisieuitzendingen (NTSC, PAL en SECAM) gebeuren volgens hetzelfde basissysteem, maar ook bij streaming wordt er een compressie toegepast.
Bij dit systeem wordt het kleurkanaal veel sterker gecomprimeerd (en kan zelfs volledig weggelaten worden bij zwart-wit uitzendingen), en toch blijft het beeld redelijk vrij van storingen. Zou men een RGB afbeelding evenveel comprimeren, dan zou het beeld absoluut ongenietbaar zijn. Bij het Lab formaat heeft enkel het helderheidskanaal een hoge bandbreedte, bij het RGB formaat moeten alle drie kanalen een hoge bandbreedt hebben, anders ontstaan er zichtbare vervormingen.
Een voorbeeld hoe men de kleurinformatie zeer sterk kan beperken en toch een redelijk beeld bekomt staat op de pagina kleurscheiding bij drukwerk (halverwege de pagina).
Complementaire kleuren
Bij het Lab kleurmodel bestaan er niet echt primaire en secundaire kleuren: alle kleuren zijn evenwaardig op de kleurenbol. Er worden natuurlijk praktische kleuren gebruikt zoals in de televisie (blauw en rood, en daaruit wordt groen gehaald door rood en blauw van de luminantie af te trekken). In de uitzending wordt er gewerkt met licht verschoven kleuren (orange en paars in plaats van rood en blauw), het is alsof de bol wat gedraaid is. Dit wordt gedaan om technische redenen. Na ontvangst en decodering wordt de kleurenbol natuurlijk weer juist gezet. De basiskleuren van alle videoformaten zijn trouwens licht verschillend. Dit is een bewijs dat er geen echte primaire kleuren bestaan in dit model.Maar dit betekent niet dat er geen complementaire kleuren meer zijn: iedere tint heeft een complementaire kleur: paars heeft als complementaire kleur geel-groen, enz. De flitspalen hebben een groene filter: daardoor wordt het contrast met de rode nummerplaten verhoogd. De fototoestellen gebruiken zwart-wit film (die hebben een fijnere korrel) en het rood gezien door een groene filter ziet er zwart uit en heeft meer contrast ten opzichte van de witte achtergrond. De groene filter zit voor de flitser en de gebruikte film is hoofdzakelijk gevoelig voor groen (orthochromatische film). Het feit dat de film vooral gevoelig is voor groene tinten betekent ook dat de lenzen geen kleurfouten kunnen vertonen: het beeld is daardoor veel scherper.
Maar kan je je nummerplaat niet camoufleren zodat de tekens niet meer leesbaar zijn? Er zijn twee mogelijkheden:
- Met de groene filter ziet rood er uit als zwart. Als we rode letters op een zwarte achtergrond gebruiken ziet het fototoestel het verschil niet: de nummerplaat is uniform zwart.
- Maak je de letters groen, dan ziet de monochrome camera deze als witte letters op een witte achtergrond.
Een echte toepassing in fotobewerkingsprogramma's
Zet je een afbeelding om in het Lab formaat, dan kan je de helderheid (luminantie) en de kleur (chrominantie) van het beeld onafhankelijk van elkaar bewerken. Als je een beeld scherper maakt, dan loop je de kans dat je de kleurruis meer zichtbaar maakt. Door enkel de helderheid te verscherpen wordt het beeld duidelijk scherper, zonder dat er meer kleurruis zichtbaar wordt. Bepaalde filters worden best enkel op de helderheidskanaal losgelaten, en dan biedt het Lab formaat de uitkomst.Een bewerking op kanaalniveau bij RGB beelden is ook mogelijk (vaak zit de meeste informatie in het groene kanaal), maar enkel één kleurkanaal verscherpen geeft lelijke kleurfranjes.
Hoe kan je de letters van je nummerplaat onzichtbaar maken?