Введение в тему: когда мы говорим о цвете в информатике и графике, важно понимать, что за ним стоят не абстрактные ощущения, а точные математические и практические механизмы. Под «цветовой моделью» понимают способ представления цвета с помощью чисел. Самые распространённые и важные для школьника и начинающего разработчика — это RGB, CMYK, HSL, HSV, а также шестнадцатеричные коды (Hex) и профильные понятия вроде sRGB и ICC. В этом объяснении мы разберём, как устроены эти модели, чем они отличаются, как переводить значения из одной системы в другую и зачем всё это нужно на практике.

Аддитивная и субтрактивная модели: ключевая мысль — разные среды смешивания света и пигмента дают разные правила. В модели RGB (Red, Green, Blue) происходит сложение света: красный, зелёный и синий каналы складываются, чтобы получить другие цвета; белый получается при полном включении всех трёх каналов. Эта модель применяется в экранах, мониторах и камерах. В модели CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key/Black) цвета получаются за счёт поглощения (вычитания) света красками: черный добавлен для экономии краски и лучшего контраста; модель используется в полиграфии. Понимание разницы между аддитивным и субтрактивным смешением — фундамент для правильной подготовки изображений к печати и отображению на экране.

RGB и Hex: формат RGB обычно записывают как три целых числа от 0 до 255, например RGB(102, 205, 170). Для веба часто используют шестнадцатеричный формат: #66CDAA — это тот же цвет, где каждая пара символов отвечает за интенсивность красного, зелёного и синего в шестнадцатеричной системе. Чтобы конвертировать: разделите каждое значение 0–255 на 16, получите старший и младший шестнадцатеричный символ. Практический шаг: если вам дан RGB, а нужно получить Hex — переводите каждое число в 2-символьный шестнадцатеричный вид и соединяйте. Обратная конверсия — простое преобразование шестнадцатеричных пар в десятичные.

Пример конвертации RGB в CMYK (пошагово). Допустим, у нас RGB(102, 205, 170). Сначала нормируем значения к диапазону 0–1: R=102/255≈0.4, G≈0.8039, B≈0.6667. Для CMYK используем стандартную формулу: сначала вычисляем K = 1 − max(R,G,B). В нашем примере max≈0.8039, значит K ≈ 0.1961. Если K = 1, получаем полный чёрный; иначе вычисляем C = (1−R−K)/(1−K), M = (1−G−K)/(1−K), Y = (1−B−K)/(1−K). Подставляем числа и получаем приблизительные значения C≈0.5, M≈0, Y≈0.16, K≈0.196. Эти дробные значения переводятся в проценты для печати: C≈50%, M≈0%, Y≈16%, K≈20% (округления зависят от точности). Важно помнить: этот простой алгоритм — приближённый; в профессиональной печати применяется цветокоррекция с использованием ICC-профилей и учётом бумаги.

HSL и HSV — как мыслить о цвете. Модели HSL (Hue, Saturation, Lightness) и HSV (Hue, Saturation, Value) удобны для выбора цвета пользователем, потому что разделяют оттенок (угол 0–360°), насыщенность и яркость/значение. Для перехода от RGB к HSL/HSV выполняют последовательность: нормируют R,G,B к 0–1, определяют max и min, вычисляют разницу Δ = max − min. Hue (H) зависит от того, какой канал максимальный, и вычисляется по разным формулам; затем переводится в градусы. Saturation (S) вычисляется иначе для HSL и HSV: для HSV S = Δ/max (если max > 0), для HSL S = Δ/(1−|2L−1|) где L = (max+min)/2. Value (V) в HSV равна max, а Lightness (L) в HSL — (max+min)/2. Практическое применение: если хотите сделать цвет светлее, увеличиваете L в HSL; если хотите насыщеннее — увеличиваете S. Это даёт интуитивный контроль, который трудно получить напрямую в RGB.

Гамма, линейное пространство и sRGB. Важный технический момент — экраны и большинство изображений используют гамма-коррекцию: значения RGB обычно закодированы не в линейном пространстве, а с поправкой γ (например, стандарт sRGB использует сложную крию с эквивалентной γ≈2.2). Это значит, что простое усреднение или смешение в закодированных RGB приведёт к неверным результатам по яркости. Для точных вычислений (например, при свёртке изображения, смешении пикселей или физически корректном освещении) сначала выполняют преобразование в линейное пространство (удаляют гамма-коррекцию), делают вычисления, а затем возвращают результат в sRGB. Для практики запомните: при сложных цветовых операциях используйте линейные цвета.

Цветовое пространство и профили. Понятие «цветовая модель» отличается от «цветового пространства». Цветовая модель — это способ кодировки (например, RGB), а цветовое пространство задаёт конкретный диапазон цветов (гамут) и белую точку (например, sRGB, Adobe RGB, ProPhoto RGB). У каждой системы своё покрытие: Adobe RGB шире по зелёным и голубым оттенкам, чем sRGB, а ProPhoto RGB ещё шире. Для передачи цветов между устройствами используют ICC-профили и цветовой менеджмент: если вы хотите, чтобы цвет на мониторе и в печати совпадал максимально, нужно преобразовать изображения через профили устройства вывода и бумаги.

Практические советы и задания для укрепления навыков. Чтобы лучше освоить тему, выполните такие упражнения: 1) возьмите произвольный цвет в RGB, переведите его в Hex, HSL и CMYK по шагам; 2) сравните результаты печати в CMYK и отображения на экране — сделайте заметки о разницах; 3) поэкспериментируйте с корректировкой гаммы: преобразуйте RGB в линейную форму, смешайте цвета, затем обратно — сравните с простым смешением без линейной коррекции. Для автоматизации можно использовать графический редактор с поддержкой профилей (Photoshop, GIMP) и инструменты для просмотра ICC. Эти практики помогут понять не только формулы, но и реальные ограничения устройств и материалов.

Заключение и ключевые выводы. Цветовые модели — это не только теория, но и инструмент для решения практических задач: цветопередача на вебе, подготовка к печати, редактирование фотографий и программное управление графикой. Запомните основные термины: RGB (аддитивная), CMYK (субтрактивная), HSL/HSV (интуитивный контроль оттенка), Hex (веб-коды), sRGB и ICC (профили и гамут). Знание шагов конвертации, принципов гамма-коррекции и ограничений цветовых пространств поможет вам предсказуемо работать с изображениями и добиться близкого соответствия результата задумке и реальному выводу на различных устройствах.

Если хотите, я могу подготовить подробную пошаговую распечатку с расчетом для конкретных примеров (например, RGB→HSL→CMYK и обратно) или набор упражнений для контрольной работы. Также могу дать краткую шпаргалку со всеми формулами и типичными ошибками при преобразованиях — скажите, что будет полезно именно вам.