Московский государственный университет печати

Шашлов А.Б., Уарова P.M., Чуркин А.В.


         

ОСНОВЫ СВЕТОТЕХНИКИ

Учебник для вузов


Шашлов А.Б., Уарова P.M., Чуркин А.В.
ОСНОВЫ СВЕТОТЕХНИКИ
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Введение

2.

Общие свойства излучений и их преобразование

2.1.

Энергетические и световые характеристики оптического излучения

2.1.1.

Природа и свойства излучений

2.1.2.

Оптическая область спектра излучения

2.1.3.

Основные энергетические и световые (фотометрические) величины

2.2.

Источники излучения

2.2.1.

Типы источников излучения. Принципы их классификации

2.2.2.

Точечные и линейные источники излучения

2.2.3.

Симметричные и несимметричные источники излучения

2.2.4.

Источники с различным спектральным распределением энергии

2.2.4.1.

Тепловые источники излучения

2.2.4.2.

Газоразрядные источники

2.2.4.3.

Источники излучения на основе явления люминесценции

2.2.4.4.

Оптические квантовые генераторы (лазеры)

2.3.

Преобразование излучений оптическими средами

2.3.1.

Понятие об оптической среде

2.3.2.

Преобразование оптическими средами мощности излучения и его спектрального состава

2.3.2.1.

Оптические и световые коэффициенты

2.3.2.2.

Оптическая плотность

2.3.3.

Закон Бугера-Ламберта-Бэра

2.3.4.

Изменение пространственного распределения излучения при взаимодействии с оптической средой

2.3.4.1.

Преломление и отражение света на границе двух оптических сред

2.3.4.2.

Рассеяние света оптическими средами

3.

Приемники излучения. Их взаимодействие с излучением

3.1.

Общие сведения о приемниках излучения и их взаимодействии с излучением

3.1.1.

Понятие о приемнике излучения

3.1.2.

Понятие об эффективном потоке и спектральной чувствительности приемника

3.1.3.

Фотоактиничный поток

3.1.4.

Эффективные оптические коэффициенты. Копировальная плотность

3.2.

Глаз как приемник излучения. Закон Вебера-Фехнера

3.2.1.

Строение и работа глаза. Формирование оптического изображения на сетчатке глаза

3.2.2.

Контрастная чувствительность глаза. Закон Вебера-Фехнера

3.2.3.

Адаптация при восприятии яркостей. Спектральная чувствительность глаза

3.3.

Взаимодействие оптического излучения со светочувствительными материалами

3.3.1.

Типы светочувствительных материалов

3.3.2.

Фотографическое действие оптического излучения

3.4.

Фотографическое воспроизведение объектов на примере галогенидосеребряных фотоматериалов

3.4.1.

Галогенидосеребряныефотоматериалы как приемники оптического излучения

3.4.1.1.

Строение и состав галогенидосеребряных светочувствительных материалов

3.4.1.2.

Получение изображений на галогенидосеребряных фотографических материалах

3.4.1.3.

Основные представления о химико-фотографической обработке галогенидосеребряных материалов

3.4.2.

Фотографические свойства галогенидосеребряных фотоматериалов

3.4.3.

Факторы, влияющие на форму и положение характеристической кривой

3.4.3.1.

Типы фотоматериалов

3.4.3.2.

Влияние спектрального состава излучения на характеристическую кривую и светочувствительность фотографического материала

3.4.3.3.

Влияние уровня освещенности. Явление невзаимозаместимости освещенности и времени экспонирования

3.4.3.4.

Влияние химико-фотографической обработки на характеристическую кривую и сенситометрические параметры фотоматериала

3.4.4.

Воспроизведение градации объекта в изображении

3.4.4.1.

Градационные свойства объекта и изображения

3.4.4.2.

Типы градационной передачи

3.4.4.3.

Формирование градации изображения. Стадии градационного процесса

3.4.4.4.

Расчет градационного процесса с помощью системы градационных графиков. Управление градационным процессом

4.

Основы метрологии светочувствительных материалов

4.1.

Интегральная сенситометрия

4.1.1.

Общие сведения об интегральной сенситометрии

4.1.2.

Сенситометрическое экспонирование

4.1.3.

Сенситометрическое проявление

4.1.4.

Получение семейства характеристических кривых. Определение сенситометрических параметров фотографического материала

4.2.

Спектральная сенситометрия

4.2.1.

Понятие о кривой спектральной чувствительности

4.2.2.

Методика получения кривой спектральной чувствительности

4.2.2.1.

Получение спектросенситограммы

4.2.2.2.

Получение кривой спектральной чувствительности

4.3.

Структурометрия

4.3.1.

Общие сведения о воспроизведении мелких деталей

4.3.2.

Рассеяние света в эмульсионном слое

4.3.2.1.

Ореолы рассеяния

4.3.2.2.

Пограничная кривая и визуальная резкость изображения

4.3.2.3.

Функция передачи модуляции

4.3.3.

Ореолы отражения. Определение коэффициента противоореольности

4.3.4.

Зернистость и гранулярность изображения

4.3.5.

Разрешающая способность

5.

Основы учения о цвете: природа и психология цвета

5.1.

Основные понятия и определения

5.1.1.

Определение понятия "цвет"

5.1.2.

Спектральные цвета

5.1.3.

Явления метамерности

5.1.4.

Природа цветового ощущения

5.1.5.

Механизм цветовосприятия (упрощенный)

5.1.6.

Зрительный аппарат и цветное зрение

5.1.7.

Световая и спектральная чувствительность глаза

5.1.8.

Механизмы зрительного процесса. Адаптация. Инерция

5.1.9.

Основы теории цветового зрения

5.1.10.

Психологическая и психофизическая характеристики цвета

5.1.11.

Действие сложных излучений на сетчатку глаза

5.1.12.

Психология восприятия цвета

5.1.13.

Восприятие цвета при различных уровнях яркости

5.1.14.

Непрямые раздражения. Расстройства цветового зрения

5.2.

Синтез цвета. Методы образования цвета

5.2.1.

Синтез цвета

5.2.2.

Аддитивный синтез цвета

5.2.3.

Основные цвета аддитивной смеси

5.2.4.

Способы аддитивного сложения цветов

5.2.5.

Схема аддитивного синтеза цвета

5.2.6.

Цветовое уравнение, его анализ

5.2.7.

Цветность и ее выражение

5.2.8.

Основные законы аддитивного синтеза

5.2.9.

Субтрактивный синтез цвета

5.2.10.

Формы кривых поглощения идеальных и реальных красок

5.2.11.

Субтрактивный синтез идеальными красками в проходящем и отраженном свете

5.2.12.

Уравнение субтрактивного синтеза

5.2.13.

Особенность автотипного синтеза

6.

Представление цвета

6.1.

Цветовое пространство

6.1.1.

Общие сведения о цветовом пространстве

6.1.2.

Цветовой охват. Цветовое тело

6.1.3.

Определение цвета как векторной величины

6.2.

Системы спецификации

6.2.1.

Визуальные методы описания цветов по эталонным образцам

6.2.2.

Принципы построения цветового пространства систем спецификации

6.2.3.

Систематизация систем спецификации

6.2.4.

Пигмент-смесь

6.2.5.

Цвет-смесь

6.2.6.

Цвет-восприятие

7.

Колориметрические системы

7.1.

Основные колориметрические системы

7.1.1.

Принципы измерения цвета

7.1.2.

Основы построения колориметрических систем

7.1.3.

Основная физиологическая система КЗС

7.1.4.

Основы колориметрической системы (CIERGB)

7.1.5.

Основы стандартной колориметрической системы XYZ (CIEXYZ)

7.1.5.1.

Кривые сложения <?xml version="1.0"?>
. Диаграмма цветности ху

7.1.5.2.

Определение характеристик цвета по диаграмме ху

7.1.6.

Переход от координат одной колориметрической системы к координатам другой

7.1.7.

Расчет координат цветов излучений произвольной мощности и несамосветящихся тел

7.1.8.

Стандартные излучения и источники света

7.1.9.

Расчет характеристик цвета по спектральным кривым общим методом и методом избранных ординат

7.2.

Измерение малых цветовых различий

7.2.1.

Высшая метрика цвета

7.2.2.

Пороговые эллипсы. Понятие о порогах цветразличения

7.2.3.

Развитие равноконтрастных колориметрических систем МКО (CIE)

7.2.4.

Равноконтрастная система CIE-76

8.

Практические аспекты применения цвета

8.1.

Приборы для измерения цвета

8.1.1.

Условия рассматривания

8.1.2.

Классификация способов измерения цвета

8.1.3.

Цветные денситометры, особенности измерения цветовых величин

8.1.4.

Общая схема условий освещения и наблюдения в колориметрии

8.1.5.

Спектрофотометры, спектроколориметры, колориметры

8.2.

Стадии процесса цветовоспроизведения. Их сущность

8.3.

Основные принципы дубликационной теории

8.4.

Общие сведения о цветной фотографии. Цветные фотографические материалы. Их строение. Получение изображения на цветных фотоматериалах

9.

Библиографический список

Указатели
176   указатель иллюстраций
Рис. 4.1. Спектральная кривая отражения чистого снега Рис. 4.2. Непрерывный спектр солнечного света Рис. 4.3. Схема восприятия цвета отражающей поверхности Рис. 4.4, б. Гистограммы идеализированного цветовосприятия: б - насыщенные дополнительные Рис. 4.4, а. Гистограммы идеализированного цветовосприятия: а - ахроматические цвета Рис. 4.4, г. Гистограммы идеализированного цветовосприятия: г - промежуточные цвета Рис. 4.4, в. Гистограммы идеализированного цветовосприятия: в - ненасыщенные цвета Рис. 4.5. Кинетика яркостной адаптации: а - темновая адаптация: 1 - большая предшествующая яркость, 2 - малая предадаптационная яркость; б - световая адаптация. Кривые 1-4 соответствуют различным по уровню предадаптационным яркостям Рис. 4.6. Соотношение яркостного сигнала и светового ощущения: тонкая линия - яркостной сигнал; толстая линия - световое ощущение; штрихпунктирная - сумма светлот, возникающая при малых временных промежутках яркостных сигналов Рис. 4.7. Кривые основных возбуждений (по данным Е.Н. Юстовой) Рис. 4.8. Кривые отражения метамерных образцов Рис. 4.9. Количество порогов хроматичности Рис. 4.10. Количество порогов цветоразличения по насыщенности Рис. 4.11. Комфортность освещения: 1 - по Крюнтхоффу, 2 - по Лебедковой Рис. 4.12. Изменение светлоты при разных освещенностях. Эффект Пуркинье Рис. 4.13. Смещение цветового тона при снижении освещенности (по Берцольду-Брюкке) Рис. 4.14. Смещение цветового тона в результате уменьшения чистоты цвета (по Берцольду-Эбнею) Рис. 4.15. Кажущиеся изменения величины поверхности в зависимости от цвета Рис. 4.16. Изменение цветового тона в результате одновременного контраста Рис. 4.17. Изменение цветов при последовательном контрасте Рис. 4.18. Кривые относительной спектральной эффективности нормальных и аномальных трихроматов Рис. 4.19. Диск Максвелла Рис. 4.20. Пространственное сложение цветов Рис. 4.21. Зональные светофильтры: С - синий, З - зеленый, К - красный Рис. 4.22. Схема аддитивного синтеза цвета Рис. 4.23. Схема управления основными излучениями при субтрактивном синтезе цвета Рис. 4.24. Кривые поглощения реальных красок субтрактивного синтеза цвета: а - желтой; б - пурпурной; а - голубой Рис. 4.25. Кривые поглощения идеальных красок субтрактивного синтеза Рис. 4.26. Гистограммы поглощения реальных красок субтрактивного синтеза Рис. 4.27. Схема управления мощностью красного излучения голубым клином Рис. 4.28. Субтрактивный синтез цвета при помощи красочных клиньев Рис. 4.29. Рассеяние света в красочном слое: I - красочный слой; II - подложка; 1 - упавший свет, 2-6 - варианты прохождения света в слое

До сих пор мы рассматривали факторы, влияющие на регистрацию изменения светлот воспроизводимых объектов. Действие на органы зрения излучений, длины волн которых находятся в диапазоне 380-780 нм, приводит к возникновению не только ощущения светлот, но и более сложных ощущений - цветовых. Цвет излучений в диапазонах 380-400 и 700-780 нм аналогичен цвету излучений с длинами волн 400 и 700 нм соответственно, поэтому, когда говорят о цветовых ощущениях, обычно рассматривают диапазон 400-700 нм.

Цветовые ощущения различаются количественно и качественно. Количественно - это светлота (см. разд. 3), качественно - цветность. Восприятие светлоты и цветности зависит от физических свойств излучений. С изменением мощности излучений (или яркости) изменяется светлота, с изменением длины волны - цветность.

Совместное действие светлоты и цветности можно видеть на следующем примере. Если поместить окрашенную поверхность частично на прямой солнечный свет, а частично - в тень, то светлота меняется, а цветность нет. Совокупность светлоты и цветности обозначается термином "цвет". Сразу уточним, что мы будем рассматривать только ощущение цвета от воздействия световых излучений на зрительные органы человека. Ниже будет показано, что ощущение цвета можно выразить трехмерной величиной. Эта величина также носит название "цвет".

Необходимо различать два близких понятия: окраска предмета и его цвет. На бытовом уровне эти понятия обычно не различаются. Окраска характеризует спектральные свойства поверхности предмета отражать те или иные излучения в направлении глаза (или измерительного прибора). Цвет данного предмета - это то, как реализуется эта отражательная способность с учетом условий его освещения и рассматривания. Например, белый снег. Кривая его отражения <?xml version="1.0"?>
примерно параллельна оси абсцисс (рис. 4.1 Рис. 4.1. Спектральная кривая отражения чистого снега). При ясной погоде тени на снегу синие, а если закат багровый, то красные.

Цвет - это сложное психофизическое явление, поэтому наука о цвете включает в себя физические, физиологические и психологические аспекты. Физика цвета рассматривает оптические явления, возникающие при рассматривании предметов в отраженном или проходящем свете, а также аппаратуру и методы получения и измерения соответствующих спектров. Физиология цвета изучает действие излучений на глаз, причины возникновения светового и цветового ощущений, работу зрительного аппарата. Психология цвета изучает влияние психологических факторов на ощущения, вызванные излучениями с определенными физическими характеристиками.

Базой для изучения цвета, а также контрольным инструментом при его воспроизведении служит метрология цвета, которая устанавливает способы численного выражения и измерения Цвета, его классификацию, величины и методы установления Допусков на воспроизведение цвета.

Цвет, или, точнее, ощущение цвета, вызывают световые излучения различного спектрального состава, попавшие в наш глаз при рассматривании светящейся или окрашенной поверхности предмета. Это одно из определений понятия "цвет". Из этого определения видно, что характер цветового ощущения связан со спектральным составом действующего на глаз света и со свойствами зрительного аппарата человека, с его восприятием. А значит цвет можно оценить и измерить. В колориметрии (науке об измерении цвета) излучение, попавшее в глаз и вызвавшее цветовые ощущения, называется цветовым стимулом.

Количественная характеристика цвета называется светлотой, качественная - цветностью. Цветность в свою очередь характеризуется цветовым тоном и насыщенностью.

О спектральном составе белого света известно каждому: если неокрашенный свет разложить призмой, то образуются так называемые "семь основных цветов спектра". Названия основных цветов, приблизительные зоны (нм) спектра (рис. 4.2 Рис. 4.2. Непрерывный спектр солнечного света), которым они принадлежат и которые оказывают воздействие на зрительный аппарат, приведены ниже (в порядке уточнения можно добавить, что в спектре, по цветовому тону, глаз различает до 150 тонов, если рассматривать строго монохроматическое излучение, а также около 30 бихроматических, пурпурных).

© Центр дистанционного образования МГУП