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. 5.1. Цветовой круг Ньютона Рис. 5.2. Цветовое тело Рис. 5.3. Пространство RGB Рис. 5.4. Плоскости и линии равных яркостей Рис. 5.5. Кривые сложения Рис. 5.6. Локус Рис. 5.7. Пространство XYZ Рис. 5.8. Отклонение от закона Бугера-Ламберта-Бэра Рис. 5.9. Цветовой круг Оставальда Рис. 5.10. Строение шкал охвата Рис. 5.11. Особые ряды шкал охвата: а - чистый ряд; б - дополнительный; в - полноцветный; г - псевдосерый Рис. 5.12. Шкала Пантон Рис. 5.13. Цилиндрическое строение системы Манселла Рис. 5.14. Модель строения системы Манселла в пространстве Рис. 5.15. Вертикальное сечение (атлас Манселла)

Есть две принципиально различные системы оценки и представления цвета. Первая - колориметрическая система. В ее основе лежат основные излучения, смешивая которые, воспроизводят все многообразие цветовИногда этот принцип называют также принципом уравнивания цветов, когда данный цвет визуально имеет тот же цвет, что и смесь основных.. Некоторые колориметрические системы имеют международную стандартизацию. Вторая-система спецификации цветов, где цвет имеет материальный носитель в виде окрашенных образцов, расположенных в определенном порядке. Системы спецификации стандартизируются национальными службами стандартизации. В последнее время системы спецификации имеют стандартное измерение цветов в международных колориметрических системах.

В основе обеих систем лежит такое фундаментальное понятие, как цветовое пространство.

Основы научного представления о цвете были заложены Ньютоном. Он предложил систематизировать цвета при помощи белого света, разложенного призмой в спектр. Этот спектр Ньютон расположил по кругу (рис. 5.1 Рис. 5.1. Цветовой круг Ньютона) и указал на существование семи основных цветов спектра (КОЖЗГСФ - первые буквы названий цветов излучений).

Впоследствии между фиолетовым и красным монохроматическими излучениями были помещены бихроматические пурпурные цветаЭти цвета в природе существуют, но в спектре их нет, так как они, повторим еще раз, бихроматические.. Все природные цвета располагаются внутри круга с белой точкой в центре, цвета плавно переходят один в другой. Насыщенность увеличивается от центра круга к периферии

В настоящее время устоявшимся является трехмерное представление о цветовом пространстве и его строении. Ниже рассмотрим основные принципы строения цветового пространства.

В колориметрии цвет оценивается по координатам цвета. Эти координаты получают с учетом цветовой температуры источника света, его цветовых стимуловСм. разд. 5. Стимул (цветовой) - излучение, попавшее в глаз и вызвавшее цветовые ощущения., или, говоря иначе, в соответствии с математической моделью нашего зрения.

Цветовые пространства, используемые в современных системах спецификации и международных колориметрических системах, имеют общие признаки, лежащие в основе их построения. Некоторые из них перечислим:

1. Признается трехмерность цвета, так как цвет выражается тремя независимыми переменными (векторами основных излучений или цветовыми стимулами).

2. Цветовое тело всех реальных цветов (это часть цветового пространства) строится вокруг ахроматической оси, где черный цвет внизу, белый - вверху. Причем для самосветящихся объектов светлотаВ нашей литературе светлота имеет одно наименование, в англоязычной - разные, например в программе Photoshop brightness ассоциируется с яркостью, lightness - со светлотой. Мы разделяем понятия светлоты и яркости. Светлота - понятие психологическое, яркость - физическое. (brightness) меняется от невидимой до слепящей. Для несамосветящихся объектов светлота (lightness) меняется от минимальной (черный цвет) до максимальной (белый цвет).

3. Последовательность цветов определяется спектром. Интервал между красным и фиолетовым цветами занимают пурпурные цвета. Геометрически это замкнутая фигура.

4. Чем дальше от ахроматической оси находится цвет, тем он более насыщен. Ахроматические цвета не имеют цветности и насыщенности - только светлоту.

5. Цвета одного цветового тона находятся на полуплоскостях, проходящих через ахроматическую ось (справа или слева), и называются вертикальными сечениями цветового тела.

6. Цветовой тон в вертикальном сечении цветового тела не изменяется. В вертикальном сечении изменяются цвета за счет изменения насыщенности в направлении от ахроматической оси до самых насыщенных. Цвет также изменяется за счет изменения светлоты в направлении снизу вверх параллельно ахроматической оси.

Необходимо уточнить, что метрология цвета (колориметрия) занимается измерением координат цвета. Триадой красок или основных излучений можно воспроизвести совокупность цветов. Зная координаты этих цветов, можно построить фигуру, описывающую их положение в пространстве или на плоскости.

На плоскости, обычно это плоскость единичных цветов, строится цветовой охват (рис. 5.2 Рис. 5.2. Цветовое тело). Возможно построение цветового охвата и в других плоскостях, секущих цветовое тело. Тогда охват будет называться сечением цветового тела с обозначением плоскости, например вертикальное (рис. 5.2, б) или горизонтальное сечение, сечение плоскостью определенной светлоты или яркости. Цветовой охват показывает все многообразие цветов, принадлежащих данной плоскостиИли спроецированные на нее единичные цвета, которое может быть воспроизведено данной триадой основных. Это многообразие цветов находится внутри геометрической фигуры, полученной соединением основных цветов или максимально насыщенных. Если цветовой охват построен в трехмерном пространстве, то это - цветовое тело (рис. 5.2, в).

На основании законов сложения цветов (законов Грассмана), устанавливающих трехмерность цвета и непрерывность его изменения в спектре, любой цвет можно представить точкой в трехмерном пространстве. В этом пространстве каждому цвету будет соответствовать определенная точка, а каждой точке такого пространства - определенный цвет. Таким образом, цветовое пространство можно считать формой геометрического представления различных цветов. Для упорядочения цветов и выполнения над ними различных математических действий в цветовом пространстве вводят систему цветовых координат.

Таких систем в цветовом пространстве может быть великое множество. Как правило, началом координат служит точка, соответствующая черному цвету. В этой точке вообще отсутствует свет. Система цветовых координат полностью определяется заданием координатных осей и выбранным на них масштабом. В любой выбранной системе цветовых координат каждый цвет выражается через основные цвета этой системы. Главным ограничением при выборе основных является обязательная линейная независимость цветов, т.е. чтобы ни один из основных не мог быть получен смешением двух других и сумма основных в равных количествах давала ахроматический цвет. В остальном выбор основных цветов, направление осей, масштаб на осях произвольны и зависят от поставленной цели.

Необходимо заметить, что при выборе осей новой системы цветов и произвольном их расположении цветовое пространство может измениться по сравнению с первоначальным. Это означает, что могут измениться положения точек, представляющих различные цвета, но соотношения между цветами при этом меняться не должны.

Цвет можно представить в цветовом пространстве не только точкой, но и цветовым вектором. Его начало будет совпадать с началом координат, а конец - с точкой данного цвета. В этом случае координаты цвета будут являться координатами цветового вектора.

На рис. 5.3 изображено цветовое пространство неких основных цветов - красного, зеленого и синего, обозначенных RGB. Эти координаты могут быть прямоугольными или косоугольными - это несущественно. При изменении углов между координатными осями происходит расширение или сжатие цветового Пространства. Существенно, что оси выходят из одной точки и не лежат в одной плоскости. Это означает, что координаты задаются тремя величинами.

На рисунке также видно, что если по осям выбрать одинаковый масштаб по основным, то плоскость, проведенная через эти основные, отсечет равносторонний треугольник, через 1/3 высоты которого пройдет вектор ахроматических цветовОбычно эта точка относится к равноэнергетическому источнику света, т.е. такому, у которого все монохроматические излучения равны по мощности.. Направление вектора указывает на увеличение светлоты. Любой другой вектор, не совпадающий с ахроматическим, будет выражать не только светлоту, но и цветность. Чем ближе к осям будет проходить вектор цвета, тем больше будут выражены насыщенность и цветовой тон.

Основные для воспроизведения координат точки белого цвета при определенной цветовой температуре выбираются практически в визуальном колориметре. На одну половину призмы проецируется белый свет, на другой половине подбирается соотношение цветов RGB, которые и будут выбраны в качестве основных.

Рассмотренный выше треугольник называют треугольником единичных цветов, так как соответствующая ему плоскость проходит через три точки с координатами 1R, 1G, 1В. Положение следа вектора, проходящего через треугольник (или продолжения вектора), имеет сумму координат, равную единице, т.е. модуль цветов, принадлежащих данной плоскости, равен единице, m = 1. Координаты единичных цветов обозначаются теми же буквами, что и координаты цветов, но строчными.

Если единичные цвета спроецировать на белый экран для сравнения рядом, то окажется, что они различаются по яркости. Очевидно, что, изменяя количества основных, можно подобрать их так, чтобы цвета были одинаковыми по яркости, но при этом не все основные будут принадлежать плоскости единичных цветов, они будут принадлежать плоскости равных яркостей.

Это хорошо видно, если на осях (см. рис. 5.3 Рис. 5.3. Пространство RGB) в том же масштабе отложить количества основных, имеющих одинаковые яркости. Если через концы новых векторов провести плоскость равных яркостей, то эта плоскость пересечется с единичной плоскостью по прямой линии - линии равных яркостей. Из этого следует, что некоторые единичные цвета принадлежат плоскостям и имеют одинаковые яркости (рис. 5.4, а Рис. 5.4. Плоскости и линии равных яркостей). Таких линий (и плоскостей) можно провести множество и все они будут параллельны (рис. 5.4, б).

В колориметрии вводится понятие плоскости нулевых яркостей, т.е. такой плоскости, где яркость отсутствует. Пересечение плоскости нулевых яркостей с единичной плоскостью дает линию нулевых яркостей или алихну (Греч. <?xml version="1.0"?>
- без света. Иногда также называют плоскостью нулевых яркостей.). Плоскость нулевых яркостей и алихна используются для построения специфических колориметрических систем типа XYZ, которые будут рассмотрены ниже (подразд. 7.1.5).

Большинство колориметрических систем используют аддитивный синтез цвета. Поэтому принцип составления уравнений цвета и цветности тот же самый (см. подразд. 5.2). Возникают те же проблемы с отрицательными членами уравнения цвета. А это значит, что не все реальные цвета лежат в треугольнике единичных цветов.

Для определения области единичных цветов, которую занимают цвета, воспринимаемые глазом (цветовой охват глаза, в данной системе координат), используют следующий прием. Находят координаты цвета монохроматических излучений, имеющих мощность 1 Вт, это так называемые кривые сложения (рис. 5.5 Рис. 5.5. Кривые сложения). Другими словами, кривые сложения показывают, какое количество основных надо смешать, чтобы получить цвета, визуально не отличимые от спектральных единичной мощности. Поскольку в системах RGB основные реальны, то кривые сложения измеряются экспериментально, на визуальном колориметре способом, описанным выше. Отсюда следует, 650 что в функциях кривых сложения R участвуют кривые основных возбуждений глаза, или, по-другому, спектральные чувствительности глаза.

Нанеся координаты кривых сложения на единичную плоскость, получим фигуру, называемую локусомЛат. Locus - место. (для получения замкнутой фигуры надо соединить точки красных и фиолетовых цветов). Фактически это цветовой охват зрительного аппарата человека, изображенный в данной системе координат (рис. 5.6 Рис. 5.6. Локус). Цвета, находящиеся вне локуса, нереальны. Человеческое зрение нереальные цвета не воспринимает.

Каждая координата цвета в системах типа RGB несет информацию о количестве основных и об их яркости (или светлоте). При изменении координат изменяются оба параметра, что вызывает определенные сложности. Другими словами, изменение количества основных приводит к изменению не только цветности, но и яркости. Количество изменяемых параметров больше двух, что затрудняет процесс регулирования при аддитивном синтезе.

Как говорилось ранее, систем координат может быть бесконечное множество. Из математики известно, что для перехода из одной системы координат в другую необходимо основные одной системы выразить через основные другой системы, т.е. получить матрицу пересчета или соответствующую формулу:

<?xml version="1.0"?>

где <?xml version="1.0"?>
- координаты R, выраженные в системе XYZ; <?xml version="1.0"?>
- координаты G, выраженные в системе XYZ; <?xml version="1.0"?>
- координаты В, выраженные в системе XYZ.

Если формулы соответствуют линейным преобразованиям, то это так называемые "проективные преобразования". Раз известны кривые сложения в одной из систем координат, их можно рассчитать в любой другой, если есть матрица пересчета.

Исследователи, пытавшиеся уйти от отрицательных координат и упростить расчет яркости, предложили перейти от реальных основных типа RGB к нереальным, которые обозначили, например, XYZ. Это математические символы, которыми обозначают неизвестные.

В результате расчетов выяснилось, что для получения только положительных координат цвета необходимо использовать основные повышенной насыщенности, насыщенности большей, чем у спектральных цветов. В этом случае все спектральные цвета будут находиться в треугольнике единичных цветов. А если выбрать основные так, чтобы X и Z принадлежали плоскости нулевых яркостей, то за яркость будет отвечать только координата Y. На рис. 5.7 Рис. 5.7. Пространство XYZ приведена одна из систем типа XYZ.

Еще одна новация в системах XYZ. Для приближения к цветовой модели зрения используются различные источники света, что как бы моделирует цветовую адаптацию глаза. При этом белая точка перемещается по плоскости единичных цветов. Соответственно меняются количества основных, необходимых для получения вектора ахроматических цветов.

Из множества предложенных систем типа XYZ была принята система, предложенная Гилдом и Райтом. Подробно колориметрические системы будут рассмотрены в подразд. 7.1.

Другая система была предложена в 1960 г. Эта же система была модернизирована в 1964 и окончательно принята в 1976г. под названием CIELUV. Следует отметить, что в этой системе преобразования проективные только для единичных цветов яркости изменяются по кубическому закону.

Кроме векторного цветового пространства в колориметрии используют пространство цветовых ощущений, приближающееся к модели восприятия цвета человеком. Переход от пространства типа CIEXYZ к пространству CIELAB нелинеен, поэтому пространства CIELAB и частично CIELUV не векторные. Такие модели используют в основном в системах спецификации, но начиная с 1976 г. после появления системы CIELAB (для аддитивного синтеза CIELUV) эти модели используются для расчета цветовых различий и моделирования цветового пространства в полиграфии. Эти пространства будут рассмотрены в последующих главах.

Принципиально системы спецификации основаны на наборе эталонов цвета (накрасок). Эти эталоны цвета расположены в определенном порядке и выпускаются в виде атласов, таблиц цветовых охватов, таблиц цветов в виде шкал или отдельно выбранных цветов. На построение систем спецификации цветов (т.е. расположения этих цветов в пространстве), как и на построение колориметрических систем, влияют физические, психологические, физиологические и даже технологические факторы.

Можно сказать, что системы спецификации - это поверхности, окрашенные определенными красками, пигментами или красителями. Эти системы наглядны и просты в применении, учитывают фактуру поверхности. С другой стороны, они не учитывают источник излучения и индивидуальные свойства цветового зрения, что может приводить к неоднозначным оценкам цвета.

В настоящее время при двух подходах к систематизации и оценке цвета общим является трехмерное представление о цветовом пространстве и его строении. Ниже рассмотрим основные принципы построения тела цветового охвата основных систем спецификации. Основой большинства систем спецификации является цветовой круг. Порядок расположения цветов в круге в основном определяется спектром. Основные цвета системы и размер сектора, который каждый цвет занимает в системе, свои. Индивидуальны также количества ступеней светлоты, насыщенности и форма строения цветового тела.

В колориметрии цвет оценивается по координатам цвета, полученным с учетом цветовой температуры источника света, его цветовых стимулов (или, говоря иначе, в соответствии с математической моделью нашего зрения). В системах спецификации используют материальный носитель цвета - окраску предмета. В этом случае имеют значение условия рассматривания и личность пользователя.

Есть некоторые ограничения при использовании систем спецификации. Во-первых, не стандартизирован источник света, поэтому возможны неточности из-за метамерности цветов при воспроизведении цвета иными, чем в оригинале, пигментами. Вo-вторых, пользователь должен обладать стандартным цветовым зрением и иметь опыт работы по оценке цвета. Необходимо также помнить об адаптации зрения, на которую отрицательно влияют усталость, возбуждение, резкий переход от одного уровня освещенности к другому, резкое изменение цветовой температуры и некоторые другие факторы. Правда, возможность измерения эталона и оцениваемого образца на спектроколориметре в стандартной колориметрической системе позволяет избежать перечисленных недостатков.

К началу 50-х годов было известно несколько десятков систем спецификации. Многие из них использовались для определенных, достаточно специфичных целей: например, для подбора оттенка цвета зубной пломбы или классификации окраски бабочек.

Фосс в 1949 г. предложил следующую классификацию построения систем спецификации с точки зрения способов создания цветового пространства и его однородности. Этих способов три.

1. Цветовой охват создают, пользуясь ограниченным количеством пигментов (красок). Эти пигменты смешивают в определенных пропорциях (рецептурах). Такая система называется "пигмент-смесь", "краска-смесь".

2. При помощи пигментов или красок подбирают образцы цвета. Характер и порядок расположения этих цветов в системе определяется расчетным путем или при помощи измерений. Такую систему назвали "цвет-смесь".

3. Получают систематизированный набор цветов, расположенных по ступеням, соответствующим восприятию человека. Обычно стремятся добиться равноступенности, располагая образцы по степени сходства или различия. Эту систему называют "цвет-восприятие" или "цвет - внешний вид".

Рассмотрим подробнее перечисленные системы.

Системы первой группы показывают, какой цветовой охват Можно получить, используя ограниченное число пигментов. Обычно используется субтрактивный метод синтеза цвета, т.е. смешиваются среды. Цвета, полученные таким смешением, зависят от свойств исходных пигментов. Эти свойства обычно таковы, что смесь не полностью подчиняется законам сложения цветов. Это видно из того, что при равномерном изменении весовых частей пигмента (концентраций) в смеси изменение цвета неравномерно по визуальному восприятию. Это так называемое отклонение от закона Бугера-Ламберта-Бэра. Если мы построим графическую зависимость визуальной плотности от концентрации вещества, то вместо прямой линии, как это было бы в идеальном случае, получится кривая линия. Поэтому в таких системах не рассматривается принцип равноступенности цветов как основной. Главным является рецепт получения нужного цвета из данного числа пигментов (рис. 5.8 Рис. 5.8. Отклонение от закона Бугера-Ламберта-Бэра).

Такие системы используют, например, при подборе цвета пломбы под цвет эмали зубов или цвета эмали для мелкого ремонта автомашин. Так же подбирается цвет краски при внешней отделке зданий. Иногда кроме рецептуры цвета указываются цветовые координаты в одной из международных колориметрических систем (CIE) или в системе спецификации Манселла. Самой известной системой такого типа является система Ню-Хью. Система разработана Фоссом, современное название "Цветовой координатор Ню-Хью". Состоит из восьми красок: шесть хроматических, черная и белая краски.

Основной задачей систем "цвет-смесь" также является представление цветов в виде материальных носителей. Эти цвета воспроизводят последовательность переходов и положение цветов в цветовом пространстве на основе аддитивного синтеза цвета, цвет задается не рецептурой, а, например, формулой изменения светлот (Вебер-Фехнер). В этих системах цвет можно воспроизводить полиграфически, т.е. растровым методом. Самым ярким представителем таких систем является система Оствальда. В своем атласе Оствальд пытался практически реализовать нормированную систему цветов: расположить цвета в цветовом пространстве в соответствии с законом Вебера-Фехнера - равноступенно по приращению оптических плотностей как ахроматических, так и хроматических цветов. Оствальд предполагал, что любой цвет - это сумма "полного" чистого цвета, белого и черного.

Практическая реализация гипотезы Оствальда удалась лишь частично, так как его система построена на принципах субтрактивного синтеза цвета, а на практике вмешиваются факторы отклонения от закона Бугера-Ламберта-Бэра и влияние "вредных" поглощений пигментов в нерегулируемых зонах спектра. Несмотря на это, атлас Оствальда вызвал большой практический интерес и способствовал развитию колориметрической науки.

В первом атласе Оствальда было 2500 образцов цвета. Схема построения цветового пространства атласа была следующей. Полные насыщенные цвета составляли 100-членный цветовой круг, в более поздних изданиях-24-членный. Его схема приведена на рис. 5.9 Рис. 5.9. Цветовой круг Оставальда. При этом нумерация цветов 100-членного круга сохранена. Цвета 24-членного круга разбиты на 8 групп, по три цвета в каждой. Цвета в круге расположены так, чтобы напротив каждого цвета был дополнительный Цвет. Названия цветов и их обозначения приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Наименования цветов и их обозначение
Желтый 00 04 08 Синий 50 54 58
Оранжевый 13 17 24 Голубой 63 67 71
Красный 25 29 33 Морской зеленый 75 79 83
Фиолетовый 38 42 48 Лиственно-зеленый 88 92 96

© Центр дистанционного образования МГУП