ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы колориметрии из "Прикладная физическая оптика " Цвет — это характеристика зрительного ощущения, позволяющая наблюдателю распознавать качественные различия излучений, обусловленные различным спектральным составом света. Цвет можно рассматривать как количественную и качественную характеристики воздействия светового излучения на глаз человека. [c.32] Цветовое восприятие относится к одному из важнейших явлений, с помощью которых мы опознаем и различаем предметы, находящиеся вокруг нас. Оценки по цвету производятся и имеют важное значение в различных областях науки и техники. [c.32] Ощущение цвета, вызываемого некоторым излучением, зависит не только от его спектрального состава, но и от индивидуальных особенностей наблюдателя, выражающихся в некотором различии спектральной чувствительности глаза у разных людей. В соответствии с международными соглашениями для однозначности оценки цвета в колориметрии принят некоторый средний глаз, спектральная чувствительность которого определяется нормализованной функцией относительной спектральной световой эффективности излучения (Я) при условии световой адаптации. Способность глаза различать цвета определяется колбочками сетчатки глаза, содержащими три типа приемников света, обладающих различными реакциями на излучение сложного спектрального состава. Изолированное возбуждение одного из них дает ощущение насыщенного красного цвета, второго — насыщенного зеленого, третьего — насыщенного синего цвета. Попадающий в глаз свет (сложный по спектральному составу) обычно действует на два или три этих приемника, возбуждая их в различной мере. Комбинации различных по интенсивности раздражений фоторецепторов, переработанные в мозговых зрительных центрах, дают многообразие зрительных ощущений, зависящих от цветовых особенностей видимых предметов. Функции относительного спектрального распределения реакций глаза, обусловленных работой колбочек, обозначаются г( ), Х), Б(Х). Графики этих функций приведены на рис. 1.4.1. Значения функции относительной спектральной световой эффективности У(Х) связаны с этими функциями уравнением У(Х) = = йгГ (X)agg(X)аьЬ (I), где %, аь — постоянные коэффициенты. [c.32] Теория цветового зрения сейчас подтверждена экспериментально. [c.32] Смысл цветового уравнения — любой цвет может быть уравнен смесью из определенных количеств трех линейно независимых цветов. Три цвета называются линейно независимыми, если каждый из них не может быть получен смешением двух других. Цвета Я, С, В — линейно независимые (основные) цвета для данного уравнения. Существует множество триад основных цветов. При выборе основных реальных излучений стремятся к тому, чтобы каждое из них действовало лишь на один из цветочувствительных приемников колбочек сетчатки глаза. В качестве основных реальных цветов берут излучения с Хг=700 нм, Хд = 546,1 нм, Хь = 435,8 нм. Подобрать излучение, которое действовало бы лишь на один зеленочувствительный приемник, невозможно. [c.33] Законы смешения цветов. В основу цветовых измерений положены законы смешения цветов, которые приведены ниже. [c.34] Вся современная колориметрия основана на этом принципе. Он означает, что можно оперировать со световыми потоками, учитывая их цвета и не рассматривая их спектральный состав. [c.34] Эти следствия называют законами линейности при уравнивании цветов. [c.34] При рассмотрении законов смешения введено понятие белого цвета. Дадим его определение. Белый цвет Е — световой поток, у которого спектральная плотность потока излучения постоянна в видимой области спектра (равноэнергетический спектр). [c.34] Тс = 6500 К, излучение которого близко к спектральному составу солнечного света, рассеянного облаками. [c.35] Геометрическая интерпретация закона смешения цвета. Законы смешения цветов и их следствия можно выразить простыми алгебраическими уравнениями, что было уже показано. [c.35] Понятие цвета (как трехмерной математической величины) и законы смешения имеют геометрическую интерпретацию в трехмерном пространстве, которое называется трехкоординатным цветовым пространством. В этом пространстве каждый цвет, заданный тремя цветовыми координатами, представляется вектором. [c.35] Для установления положения точки 5 на графике цветности, т. е. определения цветности вектора 5, вводим координаты цветности г, g, Ь. Они определяются как кратчайшие расстояния от точки 5 до соответствующих сторон треугольника (рис. 1.4.5). Форма треугольника зависит от первоначально выбранной ориентации осей трех основных цветов i , О, В в трехмерном пространстве. Так как выбор произвольный, то треугольник любой формы может служить графиком цветности и любой цвет может быть задан точкой внутри или вне треугольника. [c.36] Цветовой тон или доминирующая длина волны Xd — длина волны монохроматического излучения, которое в надлежащей смеси со стандартным ахроматическим излучением дает цветовое равенство с рассматриваемым излучением. [c.37] Цветовые системы. Сформулированные законы смешения цветов лежат в основе построения цветовых систем. Рассмотрим две цветовые системы PGB и XYZ. [c.37] Координаты цветности г = г 1т, g = g /m, b = b lm, где т = г g Ь —цветовой модуль тогда r-j-g- -b l. Равенство суммы координат цветности единице позволяет получить цветовой график в виде равностороннего треугольника с высотой, равной единице. В вершинах такого цветового треугольника (рис. 1.4.6) лежат основные цвета R, О, В. В середине треугольника располагают белый цвет Е r = g = b = = 1/3). Можно доказать математически, что цвета, получающиеся в результате смешения двух цветов, расположены в цветовом треугольнике на прямой линии, соединяющей точки, соответствующие смешиваемым цветам. Так, на биссектрисах углов треугольника располагаются цвета, получающиеся при смешении каждого из основных цветов с белым цветом Е. [c.37] На рис. 1.4.7 представлен цветовой треугольник с нанесенной линией спектральных цветов по данным этих исследований. Цифрами вдоль линии спектральных цветов указаны длины волн в нанометрах соответствующих спектральных цветов. Все спектральные цвета (за исключением основных цветов Я, О и В) расположены вне цветового треугольника и, следовательно, для каждого из них одна из координат цвета отрицательна. [c.38] Такой график, на котором расположены все существующие цвета, носит название цветового графика. [c.38] На линии, соединяющей красный цвет с длиной волны 700 нм и фиолетовый цвет с длиной волны 400 нм, расположены чистые пурпурные цвета. Таким образом, цветности всех существующих цветов располагаются на цветовом графике на площади, ограниченной кривой спектральных цветов и прямой линией пурпурных цветов. [c.38] Все цвета, расположенные на прямой линии ЕЗи имеют одинаковый цветовой тон Хь но отличаются друг от друга по степени разбавленности белым цветом, т. е. по чистоте цвета. Чем ближе к точке белого цвета Е расположен данный цвет, тем меньше его чистота. В точке белого цвета Е чистота цвета с любым цветовым тоном равна нулю. На линии спектральных цветов чистота цвета равна 100%. Наиболее чистым пурпурным цветам, не являющимся спектральными цветами, условно приписывается чистота цвета, равная 100 %. [c.38] Вернуться к основной статье