الطباعة والعرض على الشاشة وعلاقتهما بالنموذج الطرحي والجمعي للألوان.universe of physics

 

الطباعة والعرض على الشاشة وعلاقتهما بالنموذج الطرحي والجمعي للألوان

المقدمة

أصبحت الصورة جزءا من تفاعلاتنا الرقمية اليومية في العالم سواء كانت معروضة على شاشة هاتف ذكي أو مطبوعة في كتاب ؛ هذه الصورة هي ترجمة من بيانات رقمية إلى تمثيلات بصرية تعتمد على تقنيتين أساسيتين متعاكستين رغم هدفهما المشترك المتمثل في عرض الصورإلاّ أنهما يعتمدان على تقنيات فيزيائية متعاكسة ؛ تقنيات العرض الرقمي (الشاشات) و تقنيات الطباعة حيث يرتبط  الاختلاف ارتباطًا وثيقًا بنموذجي لونين رئيسيين: النموذج الجمعي (Additive Model) والنموذج الطرحي (Subtractive Model).

العرض على الشاشة: النموذج الجمعي (RGB)

 تعتبرالشاشات الرقمية (الحواسيب ؛ الهواتف والتلفزيونات ) مصادرة باعثة للأضواء تبدأ من الظلام الدامس ثم تضاف أضواء لتركّيب ألوان جديدة متباينة حسب مبدأ النموذج الجمعي RGB (Red;Green;Blue) أو RVB (Rouge;Vert;Bleu)  في هذا النموذج تمتزج الأضواء بنسب مختلفة ومباشرة بحيث يؤدي دمج الأضواء الثلاثة معًا بأقصى شدة إلى اللّون الأبيض، وغيابها إلى اللّون الأسود( الظلام=عدم وجود الأضواء) ويعتبركلا من الأحمر ؛ الأخضر والأزرق بالأضواء الأساسية للنموذج الجمعي أمّا السماوي ؛ الأصفر و الأرجواني بالأضواء الثانوية و الناتجة من تركيب ضوئين أساسيين حيث:

النموذج الجمعي
Additive model

• الأحمر(R) + الأزرق (B) = الأرجواني(M)
• الأحمر(R) + الاخضر(G) = الأصفر(Y)
• الأزرق (B) +الأخضر(G) =السماوي (C). 

تصدر الشاشات هذه الأضواء المختلفة الألوان عبر شبكة من البكسلات (pixels)  كل بكسل يتكون من ثلاث بكسالات فرعية لكل واحد منها لونا مختلفا أحمر؛أخضر و أزرق وهي الأضواء الأساسية لطيف الضوء الأبيض؛ تتغير شدة كل بكسل فرعي واحد مرقمّ من 0 إلى 255 ما يجعله يصدر 266 لون خاص بضوء واحد أحمر ؛ أخضر أو أزرق بتدرج مختلف فيبلغ  عدد الأضواء المتباينة
المتداخلة الصادرة عن كل بيكسل ب (266x266x266) ما
يتجاوز 16.7 مليون ضوء بلون مختلف لكل بكسل .

شبكة البكسلات pixels

 مجموعة الأضواء الصادرة عن شبكة البكسلات للشاشة تشكل 

الصورة وكلما زادت عدد البكسالات زادت دقّة الشاشة وظهرت الصورة بتفاصيل أدق.

الطباعة الورقية: النموذج الطرحي (CMY):

عند النّظرإلى صورة ما من خلال الشاشة فهي ناتجة عن إصدار الأضوء (جسم مضئ أو باعث) و عند النظر إلى الصورة من خلال ورقة مطبوعة فهي ناتجة عن عكس الأضواء (جسم مضاء أو عاكس ) من هنا نستنتج أن الطابعات تعمل على أسطح عاكسة للضوء تبدأ من الورقة البيضاء( طيف الضوء الأبيض ) ثم تطرح الأضواء حسب لون الحبر المستعمل ما يفسر وجوب استعمالها لنموذج معاكس للنموذج الجمعي وهو النموذج الطرحي  الذي يعرف ب CMY وتصبح  ألوانه الأساسية هي السماوي (Cyan) ؛ الأرجواني (Majenta) و الأصفر(Yellow) أمّا ألوانه الثانوية هي الأزرق (B) ؛ الأحمر(R) والأخضر(G) حيث:

النموذج الطرحي
Subtractive model

• السماوي (C) + الأرجواني (M) =الأزرق (B).
• السماوي (C) + الأصفر(Y) = الأخضر(G).
• الأرجواني (M) + الأصفر(Y) = الأحمر(R). 

 هذا النموذج، يعتمد  على طرح (امتصاص) الضوء   الأبيض الساقط على الورق من خلال الأحبارالموضوعة على الورقة ، فيتم امتصاص أطوال موجية معيّنة من الضوء  وعكس  بقية الأضواء الموافقة للون الحبر، ومن هنا جاء مصطلح "طرحي".

 فمثلا عندما يسقط ضوء أبيض على الحبر الأرجواني فإنه سيعكس الأرجواني أي سيعكس الضوء الأزرق و الأحمر لتستقبله عين المشاهد ويمتص الضوء الأخضر و إذا سقط الضوء الأبيض على الحبر الأصفر سيعكس الضوء الأصفرأي الضوء الأحمر والضوء الأخضرويمتص الضوء الأزرق.

 أمّا إذا امتصت جميع أضواء الطيف الأبيض الساقطة على الورقة ؛ -نظريا- ستظهر بقعة سوداء لكن عمليا سيكون بنيا وهو المقابل لمزج الحبر السماوي مع الأرجواني و الحبر الأصفر ما يجعل ضرورة إضافة الحبر الأسود في الطابعات لزيادة التباين بين الألوان ما يفسر إضافة رمزجديد (  Key= K) للنموذج الطرحي CMYK حيث يعبرعن الأسود وهو اللّون المفتاحي الذي يحل الإشكال بين النظري و العملي .

آلية الطباعة (الخداع البصري عبر التنقيط -Halftoning-):

Halftoningcolor

الطابعات لا تعتمد على مزج الألوان مثل الرسام الذي يمزجها على لوحة الألوان (Palette) بل تعتمد على تقنية التنقيط لتحقيق اللّون المطلوب ليصل إلى العين حسب مبدأ الخداع البصري(Optical illution).

تراكب النقاط
(Overlapping)

فمثلا عند تحقيق اللّون الأزرق بتم التحليل الرقمي للّون في الطابعة ويترجم إلى نسب مئوية للأحبار الأساسية ؛ فتكون النتيجة  نسبة عالية من السماوي ونسبة عالية من الأرجواني؛ بعدها يقوم البرنامج بإنشاء شبكة دقيقة من النقاط (Haftone screen) في المنطقة التي يتم طباعة اللّون الأزرق فيها وهذه الشبكة ليست مرئية للعين المجردة؛ ثمّ تقوم الطابعة بوضع نقاط مجهرية من الحبر السماوي ونقاط مجهرية من الحبر الأرجواني بأحجام مختلفة وبمسافات متفاوتة وهذه النقاط لا تختلط كسائل بل تتجاور بشكل دقيق جدا وصممّت الأحبار شفافة لتسمح بالتراكب (Overlapping) الطفيف للنقاط عند الحاجة ؛أمّا العين من مسافة مشاهدة عادية لا تستطيع التمييزبين هذه النقاط المنفصلة ستدركها بلون واحد متجانس وهو الأزرق .

 إذا مزج الألوان في الطباعة هي عملية بصرية و ليست كيميائية فهي خدعة ذكية تعتمد على وضع نقاط بألوان وأحجام مختلفة من السماوي ؛ الأرجواني و الأصفر وترك الدماغ والعين يقومان بالمزج النهائي .

3.العلاقة بين النموذجين وأهميتهما في التصميم :

بعد معرفة المبدئين الأساسيين لتقنيات شاشات العرض و الطابعات أصبح من الواضح أنّهما ينتميان لعالمين مختلفين رغم سعيهما لتحقيق هدف مشترك وهو تمثيل وتشكيل الصورة . الجدول التالي يميّز أهم الفروقات البارزة للتقنيتين .

العامل	النموذج الجمعي(RGB)	النموذج الطرحي (CMY)
الألوان الأساسية	أحمر؛أخضر؛أزرق	السماوي؛الأرجواني؛الأصفر
مخرجات الإستخدام	الشاشات الرقمية	المطبوعات الرقمية
نطاق الألوان أو الفضاء اللّوني (gamme de couleur)(Gamut)	يغطي نطاق ضوئي أوسع و أكثر حيوية.	أضيق (محدود بخصائص الورق والأحبار) و أقل إشراقا.
تأثير المزج الكامل	الأبيض	الأسود
نقطة البداية	الأسود ( غياب الضوء)	الأبيض (إنعكاس كلي للضوء)
تكوين الأبيض	جمع الأضواء R+G+B (إشتغال كل البكسلات)	غياب الحبر على الورقة البيضاء
تكوين الأسود	غياب الأضواء على الشاشة (إطفاء كل البكسلات)	جميع الأحبار C+M+Y مع إضافة الحبر الأسود K للتباين
الوحدة الأساسية	بكسل (pixel) نقطة ضوئية	نقطة (Dot)  نقطة حبر مادي

 التحويل من RGB إلى CMY:

عند تصميم محتوى مطبوع  يجب العمل ضمن نموذج CMYK أو تحويل الألوان من RGB إلى CMYK قبل التسليم، لتجنب انحراف الألوان (Decallage de Gamme)(Gamut Mismatsh)وفقدانها ؛ يستعمل برنامج التحوبل مثلا في الفوتوشوب (Adobe Photoshop) حيث يتم إيجاد أقرب لون ممكن بين النطاقين

للنموذجين (RGB,CMYK) هذه العملية تسمى (collor Mapping) لتحسين الصورة قد يؤدي إلى تغييرات خفيفة أوكبيرة في مظهر الألوان فتبدو الصورة الناتجة باهتة مقارنة بالصورة الرقمية الأصلية.لكن المحترفين يستخدمون تقنبة إدارة الألوان (Color Management)  مع استعمال ملفات تعريف الألوان (ICC Profiles) من أجل محاكاة ألوان الصورة على الورقة مع الشاشة  ما يعرف ب (Soft Proding) ما يمنح له التغييرات المناسبة قبل الطباعة.

 الخلاصة

الشاشات والطابعات  ليست مجرد أدوات مختلفة بل هي تجسيد لمبدأين فيزيائيين متعاكسين رغم هدفهما الموحد وهو إنشاء صورة ؛ الشاشة تبدأ من الظلام وتضيف الأضواء لتشكّل صورة حيوية ساطعة والطابعة تبدأ من البياض المادي وتطرح منه الأضواء عن طريق الأحبار لتنقش صورة دائمة.

فهم الازدواجية بين الضوء الصادر والمنعكس تجعل من المصمّمين والمهنسين يسعون في تطوير التقنيات لتقليل الفجوة بين ما نحققّه على الشاشة وما نحمله في أيدينا.

مراجع علمية موثوقة:

• Reinhard, E., et al. Color Imaging: Fundamentals and Applications. CRC Press, 2008.
•  Wikipedia contributors. "RGB color model." Wikipedia, The Free Encyclopedia, 2025.
•  Wikipedia contributors. "CMYK color model." Wikipedia, The Free Encyclopedia, 2025.