Цвет и его свойства

1.Цвет и объекты , изучаемые теорией цвета. Действие на органы зрения излучений , длины волн которых находятся в диапазоне 390-710 нм , приводит к возникновению зрительных ощущений . Эти ощущения разл и чаются количественно и качественно . Их количественная характеристика называется светлотой , качественная – цветностью . Физически е свойства излучения – мощность и длина волны – тесно связаны со свойствами возбуждаемого им ощущения . С измен е нием мощности изменяется светлота , а с изменением дли волны цветность. Первоначальное представление о светлоте и цветности можно проиллюстрироват ь , поместив окрашенную поверхность частично на прямой солнечный свет , а частично - в тень . Обе части ее имеют одинаковую цветность , но разную светлоту. Совокупность этих характеристик обозначается термином “цвет” . По Шредингеру (1920 г .), цвет есть свойств о спектральных составов излучений , не различаемых виз у ально. В связи с ролью цветовых ощущений в жизни и деятельности человека возникла наука о цвете – теория цвета , или цветоведение . Она изучает круг вопросов , связанных с о п тикой и физиологией зрения , пси хологией восприятия цвета , а также теоретические основы и технику измерения и воспроизведения цветов . Так как причиной возникновения цветового ощущения является действие света , то один из разделов теории цвета – физики цвета – рассматривает свойства свет а , главным образом распределение светового потока по спектрам испускания и отражения , а также способы получения этих спектров , аппаратуру и приемники излучения. Действие излучений на глаз , причины возникновения зрительного ощущения , зр и тельный аппарат и ег о работа – содержание части , называемой физиологией цвета. Соотношения между физическими характеристиками излучения и ощущениями , вызываемыми действиями излучений , - предмет психологии цвета. Метрология цвета – раздел теории цвета , изучающий методы измерен ия цвета . Ме т рология устанавливает способы численного выражения цветов , основы их классиф и кации , методы установления цветовых допусков . Закономерности , найденные физикой , физиологией , психологией и метрологией цвета , используются в теории воспроизведения цветного объекта . Она служит основой техники получения цветных изображений в полиграфии , кинематографии и телевид е нии. Хотя теория цвета широко применяет достижения смежных областей знания , она пользуется собственными методами исследования , оригинальными и специфичными и поэтому является самостоятельной наукой . 2.Природа цветового ощущения. Характер цветового ощущения связан со спектральным составом действующего на глаз света и со свойствами зрительного аппарата человека. Влияние спектрального состава сл едует из таблицы , в которой цвета излучений с о поставлены с занимаемыми ими спектральными интервалами. Фиолетовый 400-450 нм Синий 450-480 нм Голубой 480-510 нм Зеленый 510-565 нм Желтый 565-580 нм Оранжевый 580-620 нм Красный 620-700 нм Вместе с тем задача оценки цвета не решается простым измерением распределения энергии излучения по спектру , как можно предположить на основании таблицы . По интервалу , занимаемому излучением , цвет можно указать вполне однозначно : если тело излучает или отражает в пределах 56 5 -580 нм , то цвет его всегда жёлтый . Однако о б ратное заключение верно не всегда : по известному цвету излучения невозможно ув е ренно указать его спектральный состав или длину волны . Например , если излучение желтое , то это не значит , что оно занимает названны й интервал или его часть . Желтой выглядит и смесь монохроматических излучений , находящихся вне этого интервала : зеленого ( 1 = 546 нм ) с красным ( 2 = 700 нм ) при определенных соотношениях их мощн остей . В общем случае видимое тождество световых пучков не гарантирует их тождества по спектральному составу . Неразличимые по цвету , пучки могут иметь как одинаковый состав , так и разный . В первом случае их цвета называются изомерными , во втором – метамер н ыми. Практика воспроизведения цветных объектов требует получения цвета , зрительно неотличимого от воспроизводимого . При этом не имеет значения , метамерны или изомерны оригинальный цвет и цвет-копия . Отсюда возникает потребность воспрои з водить и измерять цв ет , не зависимо от спектрального состава излучения , вызывающего данное цветовое ощущение . Для специалиста , использующего или воспроизводящего цвет , безразличен спектральный состав света , отражаемого образцом . Для него сущ е ственно , чтобы копия была действит ельно , например желтой , как образец , а не же л то-зеленой или желто-оранжевой. Теория цветового зрения объясняет , почему участок спектра , находящийся в пределах 400 - 700 нм , оказывает световое действие и по какой причине мы видим излучения в диапазоне 400 - 450 нм фиолетовым , 450 - 480 – синим и т.д . Сущность теории состоит в том , что светочувствительные нервные окончание , находящиеся в одной из оболочек глаза и называемые фоторецепторами , реагируют только на излучения видимой части спектра . Глаз соде р жит три группы рецепторов , из которых одна наиболее чувств и тельна к интервалу 400 - 500 нм , другая – 500 - 600 нм , третья – 600 - 700 нм . Рецепторы реагируют на излучения в соответствии с их спектральной чувствительностью , и ощущения всех цветов возникают в результате комбинации трех реакций. 3.Общие сведения о зрительном аппарате. Орган зрения в целом состоит из трёх отделов – периферического (собственно глаз ), проводникового (зрительный нерв ) и центрального (зрительная зона коры головного мозга в затылоч ной области ). Рассмотрим в общих чертах строение глаза , опуская детали , имеющие для теории цвета второстепенное значение. Глазная линза – хрусталик – дает оптическое изображение наблюдаемого предмета , которое системой нервных окончаний , находящихся в одной из оболочек глаза , пр е образуется в сигналы . Они по зрительному нерву передаются в затылочные доли г о ловного мозга . В результате этого по неизвестным пока механизмам возникает зр и тельный образ предмета. На рис .1 схематически изображен разрез глаза . Глаз представляет собой шарообразное тело , об разованное несколькими оболочк а ми . Внешняя , называемая белковой оболочкой или склерой , состоит из сухожилий , непрозрачна и выполняет защитную роль . Спереди она переходит в прозрачную и более выпуклую оболочку – роговую . Под склерой находится сосудистая обо лочка , в которой заключены кровеносные сосуды , питающие глаз . К ней по внутренней стороне пр и мыкает пигментный слой клеток . Клетки поглощают рассеянный свет . Пигментный слой предохраняет оптическое изображение , создаваемое глазной линзой – хрустал и ком , от чрезмерного искажения рассеянным светом . Сосудистая оболочка спереди п е реходит в ресничное (цилиарное ) тело , а затем – в радужную оболочку , содержащую пигментные клетки . Пространство между хрусталиком и роговой оболочкой заполнено так называемой водянистой влагой . Она преимущественно состоит из воды (90%), в которой растворены соли и белки . За хрусталиком находится стекловидное тело , а также состоящее главным образом из воды. Отверстие в центре радужной оболочки – зрачок – играет роль диафрагмы . При и з менен ии светового потока , попадающего в глаз , площадь зрачка меняется : либо кр у говые радужки сужают его , либо радиальные расширяют . Эти реакции (зрачковый р е флекс ) непроизвольны , их роль заключается в предохранении светочувствительной оболочки глаза – сетчатки от чрезмерного раздражения при повышенной освещенности . При ее снижении зрачковый рефлекс обеспечивает достаточную чувствительность оболочки . В органе зрения наводка на резкость происходит путем изменения оптической силы хрусталика , определяемой кривизной его поверхностей . Кривизной управляют мышцы ресничного тела , находящегося в основании радужной оболочки . При сокращении круговых мышц уменьшается натяжение связок хрусталика , называемых цинновыми . Тогда упругий хрусталик принимает естественную для него в ы пуклую форму , фокусное расстояние уменьшается и близкий предмет изображается резко . Если же предмет удален , круговые мышцы ресничного тела расслабляются , а радиальные сокращаются . В результате этого хрусталик становится менее выпуклым и его фокусное расст о яние возрастает . Эти явления получили название аккомодации . Сетчаткой (ретиной , или сетчатой оболочкой ) называется внутренняя оболочка глаза . Это светочувствительный слой глаза . В сетчатке находятся нервные окончания (р е цепторы ) в которых происходят на чальные преобразования лучистой энергии , прив о дящие , в конце концов , к возникновению светового ощущения . Из глаза выходит зрительный нерв , по которому нервные импульсы , возникающие вследствие обратимого фотораспада веществ , находящихся в рецепторах , перед аются в мозг . Место выхода зрительного нерва – слепое пятно – участок , не содержащий р е цепторов. В сетчатке – три слоя нервных клеток – нейронов , связанных разветвлениями - с и напсами , обеспечивающими передачу электрического сигнала от одной клетки к др у го й . Нейроны , наиболее удаленные от внутренней поверхности сетчатки , оканчиваются рецепторами . Они бывают двух тиров : длинные и тонкие называются палочками , то л стые и короткие – колбочками . Палочки обеспечивают черно-белое зрение , колбочки - как черно-белое, так и цветное . Шестиугольные по форме пигментные клетки охват ы вают своими отростками рецепторы. Рецепторы передают сигнал через биполярные клетки второго слоя ганглиям (ско п лениям нервных волокон ), от которых он попадает в зрительный нерв. Наиболее важная с точки цветовосприятия область сетчатки – желтое пятно , расп о ложенное в центральной её части . Оно окрашено желтым пигментом , предохраняющим рецепторы этой области от чрезмерного возбуждения коротковолновыми излучениями . Средняя часть желтого пятна углуб лена и называется , поэтому центральной ямкой . В середине центральной ямки находится область , содержащая только колбочки . Она имеет угловой размер 2 , что соответствует площади 1 мм 2 . Здесь насчитывается около 50 тыс . колбочек, очень близко расположенных друг к другу . Высокая поверхностная концентрация рецепторов обеспечивает большую разрешающую способность и свет о чувствительность этого участка сетчатки . При наблюдении детали предмета глаз ор и ентируется так . Чтобы ее изображение упало на середину ямки . Такая ориентация обеспечивает наилучшее восприятие. Световая чувствительность палочек и колбочек резко различна . Палочки работают при низких освещённостях и выключаются при высоких . Эти рецепторы обеспечивают так называемое сумереч ное зрение , когда освещенности невелики . В полутьме не ра з личаются цвета , плохо видны детали . Это объясняется тем , что палочки располагаются на сетчатке значительно реже , чем колбочки , и разрешающая способность палочкового аппарата намного ниже , чем колбоч кового . Колбочковое зрение называется дневным . При высоких освещенностях , когда нач и нают действовать колбочки , глаз различает цвета и мелкие объекты. В результате светового возбуждения палочек или колбочек в мозг передаются эле к трические импульсы , частота которых увеличивается с ростом освещенности сетчатки . Импульсы достигают затылочных долей мозга , где возбуждают световые ощущения , из которых складывается зрительный образ объекта. 4.Световая и спектральная чувствительность глаза. Способность глаза реаги ровать на возможно малый поток излучения называется световой чувствительностью . Она измеряется , как величина , пороговой яркости . П о роговой называется та наименьшая яркость объекта , например светового пятна , при которой оно может быть обнаружено с достаточн ой вероятность на абсолютно черном фоне . Вероятность обнаружения зависит не только от яркости объекта , но и от угла зрения , под которым он рассматривается , или , как говорят , от его углового размера . С возрастанием углового размера растет число рецепторов, на которое проецируется пятно . Практически , однако , с увеличением угла зрения более чем на 50 чувств и тельность перестаёт изменяться. В соответствии с этим световая чувствительность S п. определяется как величина , о б ратная поро говой яркости B п. , при условии , что угол зрения 50 : S п. = (1 / В п. ) 50 Световая чувствительность очень велика . Так , по данным Н . И . Пинегина , для о т дельных наблюдателей минимум энергии , необходимый для появления зрительного эффекта , составляет 3-4 кванта . Это значит , что в благоприятных условиях палочковая световая чувст вительность глаза близка к предельной , физически мыслимой. Колбочковая световая чувствительность , обеспечивающая цветовые ощущения , намного ниже “ахроматической” , палочковой . По Н . И . Пинегину , для возбуждения колбочкового зрения необходимо , чтобы на одну колбочку в среднем упало не менее 100 квантов. Монохроматические излучения действуют на глаз по-разному . Его реакция макс и мальна на среднюю часть спектра . Чувствительность к монохроматическим , опред е ляемая как относительная , называется спектральной . Реакци я глаза , выражающаяся в возникновении светового ощущения , зависит , во-первых , от потока излучения Ф , упавшего на сетчатку , а во-вторых , -от той доли потока , которая воздействует на рецепторы . Эта доля есть спектральная чувств ител ь ность k . Иногда для обозначения того же понятия применяется термин спектральная эффективность излучения . Произведение k Ф , оп ределяет характеристику потока излучения , связанную с уровнем его светового действия называемую световым потоком F . F = Ф k . (1) Следовательно , абсолютное значение спектральной чувствительности определяется отношением k = F / Ф . Глаз имеет наибольшую спектральную чувствительность к излу чению = 555 нм , относительно которой определяются все другие значения этой величины. При световых измерениях значение k в формуле (1) принято заменять произведением k 555 v , где v - относительное значение спектральной чувствительности , называемое относительной спектральной световой эффективностью излучения (видностью ) : v = k / v 555 . В таб . 1 даны значения относительной спектральной световой эффективности нек о торых излучений . Наименование цвета световых потоков Длина волны , нм Относительная спектральная световая эффективность Синевато -пурпурный (фиол е товый ) ( bP ) 380 0,0001 Пурпурно-синий (сине-фиолетовый ) ( bP ) 480 0,0116 Синий ( B ) 465 0,075 Зеленовато-синий ( gB ) 482 0,15 Сине-зелёный ( BG ) 487 0,18 Синевато-зелёный ( bG ) 493 0,24 Зелёный ( G ) 498 0,29 Желтовато-зелёный ( yG ) 530 0,862 Желто-зелёный ( YG ) 555 1,00 Зеленовато-желтый ( gY ) 570 0,952 Желтый ( Y ) 575 0,91 Желтовато-оранжевый ( yO ) 580 0,87 Оранжевый ( O ) 586 0,80 Красновато-оранжевый ( rO ) 596 0,68 Красный ( R ) 620 0,381 5.Субъективные характеристики цвета. Характер цветового ощущения зависит как от суммарной реакции цветочувств и тельных рецепторов , так и от соотношения реакций каждого из трёх типов рецепторов . Суммарная реакция определяет светлоту , а соотношение ее долей - цветность. Когда излучение раздражает все рецепторы одинаково (единица интенсивности ра з дражения – “доля участия в белом” ), его цвет воспринимается как белый , серый или как черный . Белый , серый и черный цвета называются ахроматичес кими . Эти цвета не различаются качественно . Разница в зрительных ощущениях при действии на глаз ахроматических излучений зависит только от уровня раздражения рецепторов . Поэтому ахроматические цвета могут быть заданы одной психологической величиной – све т л отой. Если рецепторы разных типов раздражены неодинаково , возникает ощущение хр о матическое цвета . Для его описания нужны уже две величины светлота и цветность . Качественная характеристика зрительного ощущения , определяемая как цветность , двумерна : складыва ется из насыщенности и цветового тона. В тех случаях , когда , когда все рецепторы раздражены почти одинаково , цвет близок к ахроматическому : качество цвета едва выражено . Это , в частности , белый с синим о т тенком , синевато-серый и т.д . Чем больше перевес в раздражении рецепторов одного из двух типов , тем сильнее ощущается качество цвета , его хроматичность . Когда , напр и мер , возбуждены только красночувствительные рецепторы , мы видим чисто красный цвет . Весьма далекий от ахроматического . Степень отличия хромат ического цвета от ахроматического называется насыщенн о стью. Светлота и насыщенность – характеристики , недостаточные для полного определения цвета . Когда говорят “насыщенный красный” или “малонасыщенный зелённый” , то кроме насыщенности , упоминается цветовой тон цвета . Это то его свойство , которое подразумевают в обыденной жизни , когда называют цвет предмета . Несмотря на оч е видность понятия , общепризнанного определения термина “цветовой тон” нет . Одно из них дается в такой форме : цветовой тон – это характерис тика цвета , определяющая его сходство с известным цветом (неба , зелени , песка и т . д .) и выражаемая словами “синий , зеленый . Желтый и т . д.”. Цветовой тон определяется рецепторами , дающими наибольшую реакцию . Если цветовое ощущение формируется в результате одинакового раздражения рецепторов двух типов при меньшем вкладе третьего , то возникает цвет промежуточного тона . Так , голубой цвет ощущается при одинаковых реакциях зеленочувствительных и синечу в ствительных оболочек. Реакция рецепторов , получивших наимен ьшее раздражение , определяет насыще н ность . Ощущение желтого возникает при равных реакциях красночувствительных и зел е ночувствительных колбочек . Если усиливать возбуждение красночувствительных , цветовой тон смещается в сторону оранжевого . Если вызывать раз дражение и у син е чувствительных , насыщенность упадет. Цветовой тон , насыщенность и светлота данного цвета зависят не только от спе к трального состава излучения , но и от условий наблюдения , состояния наблюдателя , цвета фона и т.д . Поэтому рассмотренные здес ь характеристики называются субъе к тивными . 6.Принцыпы измерения цвета. В основе любой точной науки лежат измерения , потому что , раскрывая связи между явлениями , она , прежде всего , рассматривает количественные их соотношения . Эк с периментальная проверка л юбого вывода требует проведение измерений . Учение об измерении цвета называется метрологией цвета или колориметрией . Колориметрия использует два способа количественного описания цветов . 1) Опр е деление их цветовых координат и тем самым – строгих численных характеристик , по которым их можно не только описать , но и воспроизвести . Системы измерения цвета называются колориметрическими . 2) Нахождение в некотором наборе эталонных цв е тов образца , тождественного данному . Совокупность образцов составляет систему , н азываемую системой спецификации . 7.Законы Грасмана. Если на глаз действует смесь излучений , то реакции рецепторов на каждое из них складываются . Смешение окрашенных световых пучков даёт пучок нового цвета . П о лучение заданного цвета называется его синт езом . Законы синтеза цвета сформулир о вал Г . Грасман (1853 г .). Первый закон Грасмана (трехмерности ) . Любой цвет однозначно выражается тремя , если они линейно независимы . Линейная независимость заключается в том , что нельзя получить никакой из ук а занных т рех цветов сложением двух остиальных . Закон утверждает возможность оп и сания цвета с помощью цветовых уравнений. Второй закон Грасмана (непрерывности ) . При непрерывном изменении излучения цвет изменяется также непрерывно. Не существует такого цвета , к кото рому невозможно было бы подобрать бесконечно близкий . Третий закон Грасмана (аддитивности ) . Цвет смеси излучений зависит только от их цветов , но не от спектрального состава. Из этого закона следует факт , имеющий первостепенное значение для теории цвета , - аддитивность цветовых уравнений : если цвета нескольких уравнений описаны цвет о выми уравнениями , то цвет выражается суммой этих уравнений. 8.Колориметрические системы. Результаты любых измерений должны быть однозначны и сопоставимыми . Это – одно из основ ных требований метрологии . Для его существования необходимо , чтобы условия измерения , от которых зависят их результаты , были постоянными , принятыми за норму . Совокупность нормированных условий измерения цвета составляет колор и метрическую систему . Нормирую т цветности основных , уровень яркости , единицы количеств основных , размеры фотометрического поля – все эти факторы определяют значения цветовых координат измеряемого цвета. В основе любой колориметрической системы находятся цветности цветов триады , так как от них результаты измерений зависят в особенно большой степени . Основные и з лучения выбираются так , чтобы они в соответствии с первым законом Грасмана были линейно независимы . Этому требованию отвечают излучения синего , зеленого и кра с ного цветов . Тройка л инейно независимых цветов называется триадой . Для измерения цвета можно воспользоваться разными триадами : основные могут занимать разные спектральные интервалы и участки спектра . Однако практически их число ограничено .. Это связано с тем , что колориметрия предъявляет к основным не только требование линейной зависимости , но и другие . Среди них – возможность легкого и точного ос у ществления основных и также возможно большая насыщенность воспроизводимых цветов. Как известно из изложенного выше , с уровнем яркост и объекта связана контрастная чувствительность глаза . Поэтому два участка разных цветов , различаемые при одной яркости , могут оказаться , неразличимы при другой , когда чувствительности глаза п о нижается . Следовательно , условия колориметрических измерений цел есообразно но р мировать так , что уровень яркости поля был оптимальным в отношении чувствител ь ности глаза. То же относится и к размерам фотометрического поля . Первоначально (1931 г .) его размер был установлен 2 , а позднее (1 964 г .) наряду с ним было принято более широкое поле - 10 . 9.Система RGB . Предлагались разные триады основных . Их цвета должны удовлетворять законам синтеза , но и хорошо воспроизводиться . Когда создавались колориметриче ские с и стемы , лазер не был еще изобретён , и наиболее воспроизводимыми считались излуч е ния от газосветных ламп , из которых с помощью светофильтра можно выделить м о нохроматические строго определенных длин волн . В 1931 г . на VIII сессии Междун а родного комитет а по освещению (МКО ) за основные были приняты цвета следующих излучений : красное R =700 нм , легко выделяется с помощью “крутого” красного свет о фильтр из спектра обычной лампы накаливания ; зеленое G =546,1 нм , присутствует в спектре ртути ; синее B =700 нм , также присутствует в спектре ртути ; Цвета этих излучений получили название цветов R , G , B , а колориметрическая с и стема , использующая их в качестве основ ных RG B . Цвет Ц в системе RG B пре д ставляется как сумма основных умноженных на координаты цвета : Ц = r R + g G + b B Одновременно с этой системой была принята другая система – XYZ , основные цвета которой выбраны более насыщенными . Система RG B в современн ой колориметрии почти не используется. 10.Система XYZ . Одновременно с триадой RGB была принята другая тройка основных . Ее составили воображаемые цвета , более насыщенные , чем спектральные . Поскольку таких цветов в природе нет , их обозначили символами неизв естных величин X , Y , Z . Основанная на их применении колориметрическая система получила название XYZ . Одна из причин , побудивших ввести воображаемые сверхнасыщенные цвета , состоит в стремлении избавиться от отрицательных цветовых координат , неизбежных в сл учае реальных цветов . А главное , система разработана так , что ряд колориметрических расчетов упрощается . Основные цвета XYZ описываются в системе RGB следующими уравнениями : X = 0,4185 R – 0,0912 G + 0,0009 B Y = - 0,1588 R + 0,2524 G – 0,0025 B Z = - 0,0829 R + 0,0157 G + 0,1786 B 11.Кривые сложения. Кривыми сложения называются графики функций распределения по спектру цвет о вых коорд и нат монохроматических излучений , имеющую мощность , равную одному Вт . Такие координаты называются удельн ыми , т . е . относящимися к единице мощности . Они обознач а ются теми же буквами , что и координаты цветности r ( ) уд. , g ( ) уд. , r ( ) уд. , или x ( ) уд. , y ( ) уд. , z ( ) уд. . Удельные координаты находят измерением цветов мон о хроматических излучений произвольной мощности и последующим делением их к о ординат на мощность . Кривые сложения основных XYZ рассчитывают по формулам перехода от одной системы цветовых координат в другую. 12.Свет от солнца и ламп. Стандартные излучения (МКО ). В большинстве случаев окр у жающий свет не является мон о хроматическим ; ранее был пр и ведён пример двух типич ных световых пучков – зелёного и синего цвета . Х а рактерной че р той различных источников света (солнца , пламени свечи , света лампы накаливания , люмине с центной лампы и т.п .) является существенное различие в ра с пределении отно сительного кол-ва света , излучённого в ди а пазоне 390-710 нм . Свет лампы накаливания соде р жит относ ительно большое кол-во излучения при длине волны 650 нм , чем свет от люминесцентной лампы . Спектральный состав света представ ляет собой относительную энергию излучения , выделенную в интервалах длин волн (например , в интервалах шириной 10 нм ) или во всём в идимом диапазоне . Спе к тральный состав света можно определить , как было сказано ранее , с помо щью спе к трорадиометра , Кривая , полученная в виде зависимости относительной энергии изл у чения от дл и ны волны , на зывается кр и вой относительного спе к трального распре дел е ния энергии . На рисунках 2 и 3 представлены типичные кривые для света лампы накаливания и люмине с центной лампы . Сравнение двух кривых для света лампы нака ливания и л ю минесцентной лампы п о казывает , что при длине волны 450 нм относ и тельно большее количе ство изл у че ния даёт люминесцентная лампа , а при 650 нм – лампа накаливания . По форме обеих кривых вблизи 380 нм , откуда сле дует , что и з л у чение такой люмине с центной лампы накалив а ния включает ультрафи о летовую с о ставляющую . На кривой распределения спектрал ьной энергии и з лучения люмине с центной лампы дневного света наблюдаются четыре верти кальные полосы . Каждая захватывает интервал длин волн 10 нм , в пределах к о торого имеется резкий пик , или скачок из лучения , х а рактерный для паров ртути , находящийся в трубк е . Плавные н е прерывные ч а сти кривой характеризуют излу чение фосфоров в лампе . Скачки , пре д ста в ляющие собой четыре м о нохр о матических излучения ртути , налагаются или см е ш и ваются с диффузным многокомпонент ным излучением фосфоров . На р и сунке 4 пре д ставлены т ипичные кривые спектрального распр е деления прямого солнечного света I и света северного неба II , измеренного под углом 45 к горизонту в Кливленде , шт . Огайо . На рисунке также пок а зана горизон тальная линия Е , которая добавлена к ним с тем , чтобы представить равноэне р гетическое распределение с н е изменяемой от длины волны о т носительной энергией . Это ра с пределение сл ужит в качестве условного определения белового света для обсуждаемых ниже целей . В общем , оно представляет интерес , так как может рассматриваться в к а честве разновидности среднего белого цвета , находящегося между двумя крайними излучениями : светом северног о неба и излучением обычной лампы накаливания . В связи с тем , что воспринимаемые цвета предметов обычно меняются с освещением , при котором они наблюдаются , поэтому цвета сравниваются при дневном свете . Однако при идентификации и измерении цвета необходимо точно установить спектральный состав дневного . По этой причине сочли практичным установление приемлемых для всех стран стандартов в виде условных и вместе с тем типичных составов излучений по длинам волн . Эти стандарты называемые излучениями МКО , были уста новлены CIE ( Commission Internationale de l ’ Eclairage ) – Международной комиссией по освещению (МКО ). Стандартные излучения предста в ляют собой таблицы с числами , устанавл и вающие фиксированные спектральные с о ставы . Свет , имеющий такой же состав , может быть в оспроизведен в цветоизмер и тельных лабораториях с помощью специальных ламп и фильтров . На рисунках пре д ставлены графики , характеризующие некоторые важные излучения МКО . Одно изл у чение , называемое А МКО , по волновому составу довольно близко приближается к св ету лампы накаливания с вольфрамовой нитью 500 Вт (2860 К ). Излучение В МКО представляет типичный образец спектрального состава прямого солнечного света . Особенно важным является излучение С МКО , так как его спектральный состав волн типичен для дневного с вета . Излучения В и С МКО пре д ставляют спектральный состав солнечного и дневного (рассеянного ) света довольно хорошо , но только в диапазоне 400-700 нм . Для измерения цвета люминесцирующих веществ необходимо использ о вать излучения , относительные энергии ко торых в ди а пазоне 300-400 нм также хара к терны для солнечного и дневного света . Поэтому были введены новые стандартные излучения , представляющие спектральный состав ра з личных фаз дневного света ; наиболее распространенные из них являются излучения D 55 , D 65 и D 75 МКО . В бол ь шинстве применений излучение С МКО было заменено излучением D 65 МКО , которое представляет собой спектральный состав типичного дневного света в диапазоне 300-830 нм . Новые излучения основаны на детальном из у чении спектрального состава дн евного света . На рисунке можно сравнить кривые о т носительного распределения спектральной энергии излучения С и D 65 МКО . Обе кривые существенно различаются только в о б ласти ниже 380 нм . 13.Расчет координат цвета образца по его спектру пропускания. Излучение при прохождении через прозрачный объект претерпевает изменения . Часть излучения поглощается и рассеивается в виде тепла , а часть проходит сквозь материал . Свет , прошедший через прозрачный объект , например цветное стекло , назы вается пропущенным светом . Зависимость энергии пропущенного света от длинной волны называется спектром пропускания . Если через красное стекло пропустить излучение , например от источника A , то наибольшая относительная энергия будет наблюдаться в красной о бласти . На рисунке представлен спектр пропускания красно-пурпурного стекла. Когда свет от источника проходит через цветное стекло и , попадая в глаза , вызывает ощущение красного , значит цвет стекла – красный . Зная спектр пропускания прозра ч ного объекта , можно найти его цвет . Для решения этой задачи нужно во спользоваться аддитивность цветовых координат и связью координат цвета с удельными . Для каждого из монохроматических излучений , входящих в пропущенный свет , можно записать : Ц = x уд. Ф X + y уд. Ф Y + z уд. Ф Z . В соответствии с третьим законом Грасмана – законом аддитивности – цвет смеси излучений определяется суммой уравнений смешиваемых цветов , т.е. Ц = ( x уд. Ф X + y уд. Ф Y + z уд. Ф Z ) = x уд. Ф X + y уд. Ф Y + z уд. Ф Z Отсюда следу ет : X = x уд. Ф ; Y = y уд. Ф ; Z = z уд. Ф ; Тела природы имеют непрерывные кривые пропускания по всему спектру , следов а тельно , цветовые координаты можно выразить в интегральной форме : X = ∫ x уд. Ф d ; (1) Y = ∫ y уд. Ф d ; (2) Z = ∫ z уд. Ф d ; (3) 14.Программа для определения цветовых координат. Д ля определения цвета объекта по его спектру мо жно воспользоваться программой . За исходными данные должны берутся спектр пропускания и удельные координаты . Спектр пропускания и удельные координаты даются в виде четырех файлов , в которых записаны тридцать три значения . Данные из файлов считываются в м а ссивы . Затем считаются интегралы с помощью формулы Симпсона . Полученные значения X , Y и Z переводятся в координаты RGB . С помощью функции RGB ( r , g , b ), параметры которой принимают значения от 0 до 255, выводится на экран цвет объекта . Каждый параметр процеду ры равен координате цвета в системе RGB , умноженной на 255. Для нагля д ности строится кривая спектра пропускания . На рисунке 6 показан пример выполнения программы определения цвета . Программа разработана на языке программирования Visual Basic 6. Минимальные системные требования : 486 DX , монитор и видео карта , поддерживающие режим SVGA , 256 цветов , Windows 95/98 и выше . Содержание. 1.Цвет и объекты , изучаемые теорией цвета . --------------------------------- 1 2.Природа цветового ощущения. 3.Общие сведения о зрительном аппарате.------------------------------------ 2 4.Световая и спектральная чувствительность глаза.------------------------- 4 5.Субъективные характеристики цвета.---------------------------------------- 5 6.Принцыпы измерения цвета.--------------------------------------------------- 6 7.Законы Грасмана.----------------------------------------------------------------- 7 8.Колориметрические системы. 9.Система RGB . 10.С истема XYZ .-------------------------------------------------------------------- 8 11.Кривые сложения. 12.Свет от солнца и ламп . Стандартные излучения (МКО ).--------------- 9 13.Расчет координат цвета образца по его спектру пропускания.------- 11 14.Программа для определения цветовых координат . ----------------- 12 Список используемой литературы : 1 .Ж . Агостон “Теория цвета и её применение в дизайне” М . “Мир” 1982 г. 2.Б . А . Шашлов “Цвет и цветовоспроизведение” М . “Книга” 1986 г . 3.Б . Сайлер Д . Спотс “Использование Visual Basic 6 М . “Вильямс” 2000 г.