referat (Цвет и его свойства), страница 2

Монохроматические излучения действуют на глаз по-разному. Его реакция максимальна на среднюю часть спектра. Чувствительность к монохроматическим, определяемая как относительная, называется спектральной.

Реакция 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 чувствительность k_. Иногда для обозначения того же понятия применяется термин спектральная эффективность излучения. Произведение k_ ^Ф_, определяет 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 излучению  = 555 нм, относительно которой определяются все другие значения этой величины.

При световых измерениях значение k_ в формуле (1) принято заменять произведением k₅₅₅ v_, где v_ -относительное значение спектральной чувствительности, называемое относительной спектральной световой эффективностью излучения (видностью): v_ = k_ / v₅₅₅.

В таб. 1 даны значения относительной спектральной световой эффективности некоторых излучений.

Таб. 1 Относительная спектральная световая эффективность глаза

5.Субъективные характеристики цвета.

Характер цветового ощущения зависит как от суммарной реакции цветочувствительных 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 раздражения – «доля участия в белом»), его цвет воспринимается как белый, серый или как черный. Белый, серый и черный цвета называются ахроматическими. 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 – светлотой.

Если рецепторы разных типов раздражены неодинаково, возникает ощущение хроматическое цвета. Для его описания нужны уже две величины светлота и цветность. Качественная характеристика зрительного ощущения, определяемая как цветность, двумерна: складывается 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 оттенком, синевато-серый и т.д. Чем больше перевес в раздражении рецепторов одного из двух типов, тем сильнее ощущается качество цвета, его хроматичность. Когда, например, возбуждены только красночувствительные рецепторы, мы видим чисто красный цвет. Весьма далекий от ахроматического.

Степень отличия хроматического цвета от ахроматического называется насыщенностью.

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 очевидность понятия, общепризнанного определения термина «цветовой тон» нет. Одно из них дается в такой форме: цветовой тон – это характеристика 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 синечувствительных оболочек.

Реакция рецепторов, получивших наименьшее раздражение, определяет насыщенность.

Ощущение желтого возникает при равных реакциях красночувствительных и зеленочувствительных колбочек. Если усиливать возбуждение красночувствительных, цветовой тон смещается в сторону оранжевого. Если вызывать раздражение и у синечувствительных, насыщенность упадет.

Цветовой тон, насыщенность и светлота данного цвета зависят не только от спектрального состава излучения, но и от условий наблюдения, состояния наблюдателя, цвета фона и т.д. Поэтому рассмотренные здесь характеристики называются субъективными.

6.Принцыпы измерения цвета.

В основе любой точной науки лежат измерения, потому что, раскрывая связи между явлениями, она, прежде всего, рассматривает количественные их соотношения. Экспериментальная проверка любого вывода требует проведение измерений. Учение об измерении цвета называется метрологией цвета или колориметрией.

Колориметрия использует два способа количественного описания цветов. 1) Определение 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 цветов образца, тождественного данному. Совокупность образцов составляет систему, называемую 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. Получение заданного цвета называется его синтезом. Законы синтеза цвета сформулировал 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 указанных трех цветов сложением двух остиальных. Закон утверждает возможность описания цвета с помощью цветовых уравнений.

Второй закон Грасмана (непрерывности). При непрерывном изменении излучения цвет изменяется также непрерывно.

Не существует такого цвета, к которому 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 цветовыми уравнениями, то цвет выражается суммой этих уравнений.

8.Колориметрические системы.

Результаты любых измерений должны быть однозначны и сопоставимыми. Это – одно из основных 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 колориметрическую систему. Нормируют 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 излучения выбираются так, чтобы они в соответствии с первым законом Грасмана были линейно независимы. Этому требованию отвечают излучения синего, зеленого и красного цветов. Тройка линейно 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 осуществления основных и также возможно большая насыщенность воспроизводимых цветов.

Как известно из изложенного выше, с уровнем яркости объекта связана контрастная чувствительность глаза. Поэтому два участка разных цветов, различаемые при одной яркости, могут оказаться, неразличимы при другой, когда чувствительности глаза понижается. Следовательно, условия колориметрических измерений целесообразно нормировать так, что уровень яркости поля был оптимальным в отношении чувствительности глаза.

То же относится и к размерам фотометрического поля. Первоначально (1931 г.) его размер был установлен 2, а позднее (1964 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 колориметрические системы, лазер не был еще изобретён, и наиболее воспроизводимыми считались излучения от газосветных ламп, из которых с помощью светофильтра можно выделить монохроматические строго определенных длин волн. В 1931 г. на VIII сессии Международного комитета по освещению (МКО) за основные были приняты цвета следующих излучений:

красное _R =700 нм, легко выделяется с помощью «крутого» красного светофильтр 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 система, использующая их в качестве основных RG B. Цвет Ц в системе RG B представляется как сумма основных умноженных на координаты цвета:

Ц = rR + gG + bB

Одновременно с этой системой была принята другая система – XYZ, основные цвета которой выбраны более насыщенными. Система RG B в современной 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 неизвестных 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 случае реальных цветов. А главное, система разработана так, что ряд колориметрических расчетов упрощается.

Основные цвета XYZ описываются в системе RGB следующими уравнениями:

X = 0,4185R – 0,0912G + 0,0009B

Y = - 0,1588R + 0,2524G – 0,0025B

Z = - 0,0829R + 0,0157G + 0,1786B

11.Кривые сложения.