Gamut

Typický CRT gamut RGB

Gamut je dosiahnuteľná oblasť farieb v určitom farebnom priestore. Farby mimo túto oblasť možno v danom farebnom priestore zobraziť len približne. K ich približnému zobrazeniu sa používajú rôzne zobrazovacie metódy.

Inak povedané gamut vyjadruje schopnosť zariadenia zobraziť nejakú farbu. Príkladom je jasná (neónová) žltozelená farba, ktorá na klasickej CMYK atramentovej tlačiarni nemôže byť vytlačená, lebo sa nedá vytvoriť kombináciou farieb, ktorými tlačiareň disponuje. Táto farba teda nie je z gamutu tlačiarne.

Vo farebnej reprodukcii, zahŕňajúc počítačovú grafiku a fotografiu, je gamut alebo farebný gamut kompletná skupina farieb, ktoré môžu byť presne zastúpené v daných situáciách, napríklad v danom farebnom modeli alebo v určitom výstupnom zariadení. Iná definícia gamutu je, že je to kompletný súbor farieb obsiahnutý v obraze v danom čase. Pri digitalizácii fotografií, transformovaní digitalizovaného obrazu do rôznych farebných modelov alebo pri ich výstupe (tlači) v danej kvalite s využitím špecifického výstupného zariadenia, sa spravidla zmení gamut v tom zmysle, že niektoré farby z pôvodného obrazu sa počas procesu stratia alebo nahradia inými.

Gamut popisuje, aké farby je dané zariadenie schopné zobraziť, prípadne zaznamenať.

V teórii farieb je gamut nejakého zariadenia alebo procesu, tá časť farebného modelu, ktorá môže byť zastúpená alebo reprodukovaná. Všeobecne je farebný gamut špecifikovaný v rovine odtieň-sýtosť. Mnohé zariadenia sú schopné vytvoriť farby so širokým rozsahom intenzity v rámci ich farebného gamutu.

Keď určité farby nemôžu byť zobrazené v medziach určitého farebného modelu, tak sa nazývajú farby mimo gamut. Napríklad čistá červená, ktorá je obsiahnutá v farebnom modeli RGB, je mimo gamut vo farebnom modeli CMYK. Zariadenie, ktoré je schopné preniesť (reprodukovať) celé viditeľné farebné spektrum v princípe nejestvuje. Snahou je pri výrobe a vývoji farebných displejov a v polygrafických procesoch dosiahnuť čo najväčšie a najlepšie priblíženie k tomuto stavu. To je však v rozpore zo snahou vyrobiť čo najjednoduchšie a čo najlacnejšie zariadenia, preto zariadenia so širokým gamutom bývajú zvyčajne zložité a drahé.

Pôvod termínu

Termín gamut bol prevzatý z oblasti hudby, kde znamenal súbor výšok (the set of pitches), z ktorých je hudobné melódia zložená. Shakespeareovo použitie termínu v The taming of the Shrew (Zkrotenie zlej ženy) je niekedy prisudzované inému autorovi / muzikantovi, Thomasovi Morleyovi. V roku 1850 bol tento termín použitý pre opis škály farieb alebo odtieňov, Thomasom de Quincey, ktorý napísal: „Porphyry, I have heard, runs through as large a gamut of hues as marble.“

Pre spracovanie digitálneho obrazu je najvýhodnejším farebným modelom pre praktické použitie model RGB. Pred vytlačením obrazu je potrebné previesť obraz z pôvodného RGB farebného modelu na tlačiarenský model CMYK. Počas tohto procesu musia byť farby z RGB modelu, ktoré sú mimo gamut, pretransformované do približných hodnôt v rámci gamutu farebného modelu CMYK. Transformácia mení aj jas a kontrast výsledného obrázku. Existuje niekoľko algoritmov umožňujúcich túto premenu, ale žiaden z nich nemôže byť úplne dokonalý, pretože niektoré farby sú jednoducho mimo schopnosti cieľového zariadenia. A preto správne určenie farieb, ktoré sú mimo gamut cieľového farebného modelu v obrázku už počas spracovania, je rozhodujúci faktor pre kvalitu konečného výsledku.

Vyjadrenie gamutu

Gamut je vyjadrený ako miesta v kolorimetrickom trojuholníku (CIE 1931). Gamutové oblasti obyčajne majú trojuholníkový tvar, pretože najfarebnejšia reprodukcia sa vytvára s tromi základnými farbami. Avšak, dosiahnuteľný gamut závisí od jasu; plný gamut musí byť teda vyjadrený v trojrozmernom priestore, pozri dole:

Obrazy naľavo ukazujú gamut RGB farebného priestoru (hore), ako napríklad gamut monitorov počítačov, a reflexných farieb v prírode (dole). Kužeľ nakreslený v šedej sa zhruba zhoduje s CIE diagramom, jas je zväčšený. Osi v týchto diagramoch zodpovedajú za účinky na čapíky sietnice v ľudskom oku pri short-wavelength (krátkej vlnovej dĺžke), middle-wavelength (strednej vlnovej dĺžke) a long-wavelength (dlhej vlnovej dĺžke). Ďalšie písmená ukazujú na black (čiernu), red (červenú), green (zelenú), blue (modrú), cyan (modro-zelenú), magenta (fialovú (fuchsiovú)), yellow (žltú) a white (bielu) farbu. (Poznámka: Tieto obrázky nie sú presne v mierke.)

'Gamut' farebného modelu 'CMYK je, približne rovnaký ako gamut pre 'RGB, s mierne rozdielnymi vrcholmi, závisiacimi na presných vlastnostiach farby a na jasovej zložke. V praxi, vďaka spôsobu rastrovej tlače, farby reagujú navzájom s papierom a vďaka ich neideálnej spektrálnej absorpcii je gamut menší a má zaoblené rohy. Gamut reflexných farieb v prírode má podobný, len viac zaguľatený tvar. Objekt, ktorý odráža len úzky pás vlnovej dĺžky bude mať farbu blízku hrane z CIE diagramu, ale bude mať súčasne veľmi nízku jasovou zložku. Pri vyššej jasnosti je dosiahnuteľná oblasť v CIE diagrame menšia a menšia, až k samotnému bodu bielej farby, kde všetky vlnové dĺžky sú odrážané na 100 percent. Presné súradnice bielej farby sú samozrejme určené farbou svetelného zdroja.

Obmedzenie farebného vyjadrenia

Farebný gamut väčšiny systémov môže byť chápaný ako výsledok problémov pri vytváraní čistého (monochromatického) svetla jednej vlnovej dĺžky. Najlepším technologickým zdrojom (takmer) monochromatického svetla je laser, ktorý je však drahý a jeho použitie je nepraktické. Väčšina zariadení, iných ako laserových, napodobňuje vysoko sýte farby s viac alebo menej úspešným priblížením, zahŕňajúc svetlo s rozsahom vlnových dĺžok v rozmedzí požadovaných farieb. Odchýlka od ideálnej monochromatickej farby je zreteľná hlavne v jasových odtieňoch. Zariadenia používajúce aditívne (doplnkové) miešanie farieb, obvykle majú farebný gamut, ktorý je zhruba v konvexnom mnohouholníku, v rovine odtieň, jas a sýtosť. Vrcholy mnohouholníka majú tú najsýtejšiu farbu, akú dokáže zariadenie vytvoriť. V subtraktivnom (odčítacom) farebnom zariadení je farebný gamut viacmenej v nepravidelnom tvare.

Porovnanie rôznych zariadení

• Laserový video projektor využíva trojitý laser pre vytvoreniu najširšieho gamutu ako je len možné v dnešných zobrazovacích jednotkách. Zobrazenie je blízke skutočnosti, pretože laser vytvára verné monochromatické farby. Zariadenie pracuje buď pomocou skenovania celého obrázku, všetkých bodov naraz a následného nasvietenia laserom v celoplošnom režime priamo, rovnako ako elektrónové lúče v CRT, alebo pomocou optického rozmietania pomocou lasera, ako pri DLP.
• Fotografický film môže zobraziť väcší farebný gamut ako typický televízor alebo počítač.
• Obrazovkový monitor (CRT alebo LCD) a podobné video displeje majú približne trojuholníkový farebný gamut, ktorý pokrýva významnú časť viditeľného farebného spektra. U obrazoviek obmedzuje gamut chemické zloženie luminofóru vo vnútri obrazovky, ktorý vytvára červené, zelené a modré svetlo.