Реферат: Цвет и его свойства

1.Цвет иобъекты, изучаемые теорией цвета.

Действие на органы зрения излучений, длины волн которыхнаходятся в диапазоне 390-710 нм, приводит к возникновению зрительных ощущений.Эти ощущения различаются количественно и качественно. Их количественная характеристиканазывается светлотой, качественная – цветностью. Физическиесвойства излучения – мощность и длина волны – тесно связаны со свойствамивозбуждаемого им ощущения. С изменением мощности изменяется светлота, а сизменением дли волны цветность.

Первоначальное представление о светлоте и цветности можнопроиллюстрировать, поместив окрашенную поверхность частично на прямой солнечныйсвет, а частично — в тень. Обе части ее имеют одинаковую цветность, но разнуюсветлоту.

Совокупность этих характеристик обозначается термином«цвет». По Шредингеру (1920 г.), цвет есть свойство спектральных составовизлучений, не различаемых визуально.

В связи с ролью цветовых ощущений в жизни и деятельностичеловека возникла наука о цвете – теория цвета, или цветоведение. Она изучаеткруг вопросов, связанных с оптикой и физиологией зрения, психологией восприятияцвета, а также теоретические основы и технику измерения и воспроизведенияцветов.

Так как причиной возникновения цветового ощущения являетсядействие света, то один из разделов теории цвета – физики цвета – рассматриваетсвойства света, главным образом распределение светового потока по спектрамиспускания и отражения, а также способы получения этих спектров, аппаратуру иприемники излучения.

Действие излучений на глаз, причины возникновениязрительного ощущения, зрительный аппарат и его работа – содержание части,называемой физиологией цвета.

Соотношения между физическими характеристиками излучения иощущениями, вызываемыми действиями излучений, — предмет психологии цвета.

Метрология цвета – раздел теории цвета, изучающий методыизмерения цвета. Метрология устанавливает способы численного выражения цветов,основы их классификации, методы установления цветовых допусков.

Закономерности, найденные физикой, физиологией, психологиейи метрологией цвета, используются в теории воспроизведения цветного объекта.Она служит основой техники получения цветных изображений в полиграфии,кинематографии и телевидении.

Хотя теория цвета широко применяет достижения смежных областей знания, она пользуется собственными методами исследования,оригинальными и специфичными и поэтому является самостоятельной наукой.

2.Природацветового ощущения.

Характер цветового ощущения связан со спектральным составомдействующего на глаз света и со свойствами зрительного аппарата человека.

Влияние спектрального состава следует из таблицы, в которойцвета излучений сопоставлены 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 простымизмерением распределения энергии излучения по спектру, как можно предположитьна основании таблицы. По интервалу, занимаемому излучением, цвет можно указатьвполне однозначно: если тело излучает или отражает в пределах 565-580 нм, тоцвет его всегда жёлтый. Однако обратное заключение верно не всегда: поизвестному цвету излучения невозможно уверенно указать его спектральный составили длину волны. Например, если излучение желтое, то это не значит, что онозанимает названный интервал или его часть. Желтой выглядит и смесьмонохроматических излучений, находящихся вне этого интервала: зеленого (l1 = 546 нм) с красным (l2 = 700 нм) при определенныхсоотношениях их мощностей. В общем случае видимое тождество световых пучков негарантирует их тождества по спектральному составу. Неразличимые по цвету, пучкимогут иметь как одинаковый состав, так и разный. В первом случае их цветаназываются изомерными, во втором – метамерными.

Практика воспроизведения цветных объектов требует полученияцвета, зрительно неотличимого от воспроизводимого. При этом не имеет значения,метамерны или изомерны оригинальный цвет и цвет-копия. Отсюда возникаетпотребность воспроизводить и измерять цвет, не зависимо от спектральногосостава излучения, вызывающего данное цветовое ощущение. Для специалиста,использующего или воспроизводящего цвет, безразличен спектральный состав света,отражаемого образцом. Для него существенно, чтобы копия была действительно,например желтой, как образец, а не желто-зеленой или желто-оранжевой.

Теория цветового зрения объясняет, почему участок спектра,находящийся в пределах 400 — 700 нм, оказывает световое действие и по какойпричине мы видим излучения в диапазоне 400 — 450 нм фиолетовым, 450 — 480 –синим и т.д. Сущность теории состоит в том, что светочувствительные нервныеокончание, находящиеся в одной из оболочек глаза и называемые фоторецепторами,реагируют только на излучения видимой части спектра. Глаз содержит три группырецепторов, из которых одна наиболее чувствительна к интервалу 400 — 500 нм,другая – 500 — 600 нм, третья – 600 — 700 нм. Рецепторы реагируют на излученияв соответствии с их спектральной чувствительностью, и ощущения всех цветов возникаютв результате комбинации трех реакций.

3.Общие сведения о зрительном аппарате.

Орган зрения в целом состоит из трёх отделов –периферического (собственно глаз), проводникового (зрительный нерв) ицентрального (зрительная зона коры головного мозга в затылочной области).

Рассмотрим в общих чертах строение глаза, опуская детали,имеющие для теории цветавторостепенноезначение.

Глазная линза – хрусталик – дает оптическое изображениенаблюдаемого предмета, которое системой нервных окончаний, находящихся в однойиз оболочек глаза, преобразуется в сигналы. Они по зрительному нерву передаютсяв затылочные доли головного мозга. В результате этого по неизвестным покамеханизмам возникает зрительный образ предмета.

/> <td/> />
Радужная оболочка Фовеа Сетчатка Хрусталик глаза Оптический нерв На рис.1 схематически изображен разрез глаза.

Глаз представляет собой шарообразное тело, образованноенесколькими оболочками. Внешняя, называемая белковой оболочкой или склерой,состоит из сухожилий, непрозрачна и выполняет защитную роль. Спереди онапереходит в прозрачную и более выпуклую оболочку – роговую. Под склерой находитсясосудистая оболочка, в которой заключены кровеносные сосуды, питающие глаз. Кней по внутренней стороне примыкает пигментный слой клеток. Клетки поглощаютрассеянный свет. Пигментный слой предохраняет оптическое изображение,создаваемое глазной линзой – хрусталиком, от чрезмерного искажения рассеяннымсветом. Сосудистая оболочка спереди переходит в ресничное (цилиарное) тело, азатем – в радужную оболочку, содержащую пигментные клетки. Пространство междухрусталиком и роговой оболочкой заполнено так называемой водянистой влагой. Онапреимущественно состоит из воды (90%), в которой растворены соли и белки. Захрусталиком находится стекловидное тело, а также состоящее главным образом изводы.

Отверстие в центре радужной оболочки – зрачок – играет рольдиафрагмы. При изменении светового потока, попадающего в глаз, площадь зрачкаменяется: либо круговые радужки сужают его, либо радиальные расширяют. Этиреакции (зрачковый рефлекс) непроизвольны, их роль заключается в предохранениисветочувствительной оболочки глаза – сетчатки от чрезмерного раздражения приповышенной освещенности. При ее снижении зрачковый рефлекс обеспечиваетдостаточную чувствительность оболочки.

В органе зрения наводка на резкость происходит путемизменения оптической силы хрусталика, определяемой кривизной его поверхностей.Кривизной управляют мышцы ресничного тела, находящегося в основании радужнойоболочки. При сокращении круговых мышц уменьшается натяжение связок хрусталика,называемых цинновыми. Тогда упругий хрусталик принимает естественную для неговыпуклую форму, фокусное расстояние уменьшается и близкий предмет изображаетсярезко. Если же предмет удален, круговые мышцы ресничного тела расслабляются, арадиальные сокращаются. В результате этого хрусталик становится менее выпуклыми его фокусное расстояние возрастает. Эти явления получили название аккомодации.

Сетчаткой (ретиной, или сетчатой оболочкой) называетсявнутренняя оболочка глаза. Это светочувствительный слой глаза. В сетчаткенаходятся нервные окончания (рецепторы) в которых происходят начальныепреобразования лучистой энергии, приводящие, в конце концов, к возникновениюсветового ощущения.

Из глаза выходит зрительный нерв, по которому нервныеимпульсы, возникающие вследствие обратимого фотораспада веществ, находящихся врецепторах, передаются в мозг. Место выхода зрительного нерва – слепое пятно –участок, не содержащий рецепторов.

В сетчатке – три слоя нервных клеток – нейронов, связанныхразветвлениями — синапсами, обеспечивающими передачу электрического сигнала отодной клетки к другой. Нейроны, наиболее удаленные от внутренней поверхностисетчатки, оканчиваются рецепторами. Они бывают двух тиров: длинные и тонкиеназываются палочками, толстые и короткие – колбочками. Палочки обеспечиваютчерно-белое зрение, колбочки — как черно-белое, так и цветное. Шестиугольные поформе пигментные клетки охватывают своими отростками рецепторы.

Рецепторы передают сигнал через биполярные клетки второгослоя ганглиям (скоплениям нервных волокон), от которых он попадает в зрительныйнерв.

Наиболее важная с точки цветовосприятия область сетчатки –желтое пятно, расположенное в центральной её части. Оно окрашено желтымпигментом, предохраняющим рецепторы этой области от чрезмерного возбуждениякоротковолновыми излучениями. Средняя часть желтого пятна углублена иназывается, поэтому центральной ямкой. В середине центральной ямки находитсяобласть, содержащая только колбочки. Она имеет угловой размер 2°, что соответствует площади 1 мм2.Здесь насчитывается около 50 тыс. колбочек, очень близко расположенных друг кдругу. Высокая поверхностная концентрация рецепторов обеспечивает большуюразрешающую способность и светочувствительность этого участка сетчатки. Принаблюдении детали предмета глаз ориентируется так. Чтобы ее изображение упалона середину ямки. Такая ориентация обеспечивает наилучшее восприятие.

Световая чувствительность палочек и колбочек резкоразлична. Палочки работают при низких освещённостях и выключаются при высоких.Эти рецепторы обеспечивают так называемое сумеречное зрение, когдаосвещенности невелики. В полутьме не различаются цвета, плохо видны детали. Этообъясняется тем, что палочки располагаются на сетчатке значительно реже, чемколбочки, и разрешающая способность палочкового аппарата намного ниже, чемколбочкового.

Колбочковое зрение называется дневным. При высокихосвещенностях, когда начинают действовать колбочки, глаз различает цвета имелкие объекты.

В результате светового возбуждения палочек или колбочек вмозг передаются электрические импульсы, частота которых увеличивается с ростомосвещенности сетчатки. Импульсы достигают затылочных долей мозга, гдевозбуждают световые ощущения, из которых складывается зрительный образ объекта.

4.Световая и спектральная чувствительность глаза.

Способность глаза реагировать на возможно малый потокизлучения называется световой чувствительностью. Она измеряется, каквеличина, пороговой яркости. Пороговой называется та наименьшая яркостьобъекта, например светового пятна, при которой оно может быть обнаружено сдостаточной вероятность на абсолютно черном фоне. Вероятность обнаружениязависит не только от яркости объекта, но и от угла зрения, под которым онрассматривается, или, как говорят, от его углового размера. С возрастаниемуглового размера растет число рецепторов, на которое проецируется пятно.Практически, однако, с увеличением угла зрения более чем на 50° чувствительность перестаёт изменяться.

В соответствии с этим световая чувствительность Sп. определяется как величина, обратнаяпороговой яркости Bп., при условии,что угол зрения a ³ 50°:

Sп. = (1 / Вп.) a ³ 50°

Световая чувствительность очень велика. Так, по данным Н.И. Пинегина, для отдельных наблюдателей минимум энергии, необходимый дляпоявления зрительного эффекта, составляет 3-4 кванта. Это значит, что вблагоприятных условиях палочковая световая чувствительность глаза близка кпредельной, физически мыслимой.

Колбочковая световая чувствительность, обеспечивающаяцветовые ощущения, намного ниже «ахроматической», палочковой. По Н. И. Пинегину,для возбуждения колбочкового зрения необходимо, чтобы на одну колбочку всреднем упало не менее 100 квантов.

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

Реакция глаза, выражающаяся в возникновении световогоощущения, зависит, во-первых, от потока излучения Фl,упавшего на сетчатку,а во-вторых, -от той доли потока, которая воздействует на рецепторы. Эта доляесть спектральная чувствительность kl. Иногда для обозначения того жепонятия применяется термин спектральная эффективность излучения.Произведение kl.Фl, определяет характеристику потокаизлучения, связанную с уровнем его светового действия называемую световым потокомFl.

Fl = Фlkl. (1)

Следовательно, абсолютное значение спектральнойчувствительности определяется отношением

kl = Fl / Фl.

Глаз имеет наибольшую спектральную чувствительность кизлучению l = 555 нм, относительно которойопределяются все другие значения этой величины.

При световых измерениях значениеkl вформуле(1) принято заменять произведением k555vl, где vl -относительное значениеспектральной чувствительности, называемое относительной спектральнойсветовой эффективностью излучения (видностью): vl =kl / v555.

В таб. 1 даны значения относительнойспектральной световой эффективности некоторых излучений.

Наименование цвета световых потоков

Длина

волны, нм

Относительная

спектральная световая

эффективность

Синевато-пурпурный (фиолетовый) (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 суммарнойреакции цветочувствительных рецепторов, так и от соотношения реакций каждого изтрёх типов рецепторов. Суммарная реакция определяет светлоту, а соотношение еедолей — цветность.

Когда излучение раздражает все рецепторы одинаково (единицаинтенсивности раздражения – «доля участия в белом»), его цвет воспринимаетсякак белый, серый или как черный. Белый, серый и черный цвета называются ахроматическими.Эти цвета не различаются качественно. Разница в зрительных ощущениях придействии на глаз ахроматических излучений зависит только от уровня раздражениярецепторов. Поэтому ахроматические цвета могут быть заданы однойпсихологической величиной – светлотой.

Если рецепторы разных типов раздражены неодинаково,возникает ощущение хроматическое цвета. Для его описания нужны уже две величинысветлота и цветность. Качественная характеристика зрительного ощущения,определяемая как цветность, двумерна: складывается из насыщенности и цветовоготона.

В тех случаях, когда, когда все рецепторы раздражены почтиодинаково, цвет близок к ахроматическому: качество цвета едва выражено. Это, вчастности, белый с синим оттенком, синевато-серый и т.д. Чем больше перевес враздражении рецепторов одного из двух типов, тем сильнее ощущается качествоцвета, его хроматичность. Когда, например, возбуждены толькокрасночувствительные рецепторы, мы видим чисто красный цвет. Весьма далекий отахроматического.

Степень отличия хроматического цвета от ахроматического называетсянасыщенностью.

Светлота и насыщенность – характеристики, недостаточные дляполного определения цвета. Когда говорят «насыщенный красный» или«малонасыщенный зелённый», то кроме насыщенности, упоминается цветовой тонцвета. Это то его свойство, которое подразумевают в обыденной жизни, когда называютцвет предмета. Несмотря на очевидность понятия, общепризнанного определениятермина «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 наибольшуюреакцию. Если цветовое ощущение формируется в результате одинаковогораздражения рецепторов двух типов при меньшем вкладе третьего, то возникаетцвет промежуточного тона. Так, голубой цвет ощущается при одинаковых реакциях зеленочувствительныхи синечувствительных оболочек.

Реакция рецепторов, получивших наименьшее раздражение,определяет насыщенность.

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

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

6.Принцыпы измерения цвета.

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

Колориметрия использует два способа количественногоописания цветов. 1) Определение их цветовых координат и тем самым – строгихчисленных характеристик, по которым их можно не только описать, но ивоспроизвести. 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 реакциирецепторов на каждое из них складываются. Смешение окрашенных световых пучковдаёт пучок нового цвета. Получение заданного цвета называется его синтезом.Законы синтеза цвета сформулировал Г. Грасман (1853 г.).

Первый закон Грасмана (трехмерности). Любой цветоднозначно выражается тремя, если они линейно независимы.

Линейная независимость заключается в том, что нельзяполучить никакой из указанных трех цветов сложением двух остиальных. Законутверждает возможность описания цвета с помощью цветовых уравнений.

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

Не существует такого цвета, к которому невозможно было быподобрать бесконечно близкий.

Третий закон Грасмана (аддитивности). Цвет смесиизлучений зависит только от их цветов, но не от спектрального состава.

Из этого закона следует факт, имеющий первостепенноезначение для теории цвета, — аддитивность цветовых уравнений: если цветанескольких уравнений описаны цветовыми уравнениями, то цвет выражается суммойэтих уравнений.

8.Колориметрическиесистемы.

Результаты любых измерений должны быть однозначны исопоставимыми. Это – одно из основных требований метрологии. Для его существованиянеобходимо, чтобы условия измерения, от которых зависят их результаты, былипостоянными, принятыми за норму. Совокупность нормированных условий измерения цвета составляет колориметрическую систему. Нормируют цветностиосновных, уровень яркости, единицы количеств основных, размеры фотометрическогополя – все эти факторы определяют значения цветовых координат измеряемогоцвета.

В основе любой колориметрической системы находятсяцветности цветов триады, так как от них результаты измерений зависят в особеннобольшой степени. Основные излучения выбираются так, чтобы они в соответствии спервым законом Грасмана были линейно независимы. Этому требованию отвечаютизлучения синего, зеленого и красного цветов. Тройка линейно независимых цветовназывается триадой. Для измерения цвета можно воспользоваться разными триадами:основные могут занимать разные спектральные интервалы и участки спектра. Однакопрактически их число ограничено… Это связано с тем, что колориметрияпредъявляет к основным не только требование линейной зависимости, но и другие.Среди них – возможность легкого и точного осуществления основных и такжевозможно большая насыщенность воспроизводимых цветов.

Как известно из изложенного выше, с уровнем яркости объектасвязана контрастная чувствительность глаза. Поэтому два участка разных цветов,различаемые при одной яркости, могут оказаться, неразличимы при другой, когдачувствительности глаза понижается. Следовательно, условия колориметрическихизмерений целесообразно нормировать так, что уровень яркости поля былоптимальным 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 широкоеполе — 10°.

9.Система RGB.

Предлагались разные триады основных. Их цвета должныудовлетворять законам синтеза, но и хорошо воспроизводиться. Когда создавалиськолориметрические системы, лазер не был еще изобретён, и наиболеевоспроизводимыми считались излучения от газосветных ламп, из которых с помощьюсветофильтра можно выделить монохроматические строго определенных длин волн. В1931 г. на VIII сессии Международного комитета поосвещению (МКО) за основные были приняты цвета следующих излучений:

красноеlR =700 нм, легко выделяется с помощью «крутого» красногосветофильтр из спектра обычной лампы накаливания;

зеленоеlG =546,1 нм, присутствует в спектре ртути;

синее lB =700 нм, также присутствует в спектре ртути;

Цвета этих излучений получили название цветов R, G,B, а колориметрическая система, использующая их вкачестве основных RG B. Цвет Ц в системе RG B представляетсякак 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 колориметриипочти не используется.

10.Система XYZ.

Одновременно с триадой RGB была принята другая тройка основных. Ее составиливоображаемые цвета, более насыщенные, чем спектральные. Поскольку таких цветовв природе нет, их обозначили символами неизвестных величин X,Y,Z. Основанная на их применении колориметрическая системаполучила название XYZ.

Одна из причин, побудивших ввести воображаемыесверхнасыщенные цвета, состоит в стремлении избавиться от отрицательныхцветовых координат, неизбежных в случае реальных цветов. А главное, системаразработана так, что ряд колориметрических расчетов упрощается.

Основные цвета XYZ описываются в системеRGB следующимиуравнениями:

X =0,4185R – 0,0912G + 0,0009B

Y =- 0,1588R + 0,2524G – 0,0025B

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

11.Кривыесложения.

/>/>/>/>/>/>Кривыми сложения называютсяграфики функций распределения по спектру цветовых координат монохроматических излучений,имеющую мощность, равную одному Вт. Такие координаты называются удельными, т.е. относящимися к единице мощности. Они обозначаются теми же буквами, что и координатыцветности r(l)уд., g(l)уд., r(l)уд., или x(l)уд., y(l)уд., z(l)уд..Удельные координаты находят измерением цветов монохроматических излученийпроизвольной мощности и последующим делением их координат на мощность. Кривыесложения основных XYZ рассчитываютпо формулам перехода от одной системы цветовых координат в другую.

12.Свет от солнца и ламп.

Стандартные излучения (МКО).

В большинстве случаев окружающий свет не является монохроматическим;ранее был приведён пример двух типичных световых пучков – зелёного и синегоцвета. Характерной чертой различных источников света (солнца, пламени свечи,света лампы накаливания, люминесцентной лампы и т.п.) является существенноеразличие в распределении относительного кол-ва света, излучённого в диапазоне390-710 нм. Свет лампы накаливания содержит относительно большое кол-воизлучения при длине волны 650 нм, чем свет от люминесцентной лампы. Спектральный состав света представляет собой относительную энергию излучения, выделенную в интервалах длин волн(например, в интервалах шириной 10 нм) или во всём видимом диапазоне. Спектральныйсостав света можно определить, как было сказано ранее, с помощью спектрорадиометра,Кривая, полученная в виде зависимости относительной энергии излучения от длиныволны, называется кривой относительного спектрального распределения энергии.На рисунках 2 и 3 представлены типичные кривые для света лампы накаливания илюминесцентной лампы. Сравнение двух кривых для света лампы накаливания илюминесцентной лампы показывает, что при длине волны 450 нм относительнобольшее количество излучения даёт люминесцентная лампа, а при 650 нм – лампанакаливания. По форме обеих кривых вблизи 380 нм, откуда следует, чтоизлучение такой люминесцентной лампы накаливания включает ультрафиолетовуюсоставляющую. На кривой распределения спектральной энергии излучениялюминесцентной лампы дневного света наблюдаются четыре вертикальные полосы.Каждая захватывает интервал длин волн 10 нм, в пределах которого имеется резкийпик, или скачок излучения, характерный для паров ртути, находящийся в трубке.Плавные непрерывные части кривой характеризуют излучение фосфоров в лампе. Скачки,представляющие собой четыре монохроматических излучения ртути, налагаются илисмешиваются с диффузным многокомпонентным излучением фосфоров. На рисунке 4представлены типичные кривые спектрального распределения прямого солнечногосвета I и света северного неба II,измеренного под углом 45° к горизонту в Кливленде, шт. Огайо. На рисунке также показана горизонтальнаялиния

Рис.4 Спектральный состав солнечного света (I) и света северного неба (II).

Е, которая добавлена к ним с тем,чтобы представить равноэнергетическое распределение с неизменяемой от длиныволны относительной энергией. Это распределение служит в качестве условногоопределения белового света для обсуждаемых ниже целей. В общем, онопредставляет интерес, так как может рассматриваться в качестве разновидностисреднего белого цвета, находящегося между двумя крайними излучениями: светомсеверного неба и излучением обычной лампы накаливания. В связи с тем, чтовоспринимаемые цвета предметов обычно меняются с освещением, при котором онинаблюдаются, поэтому цвета сравниваются при дневном свете. Однако приидентификации и измерении цвета необходимо точно установить спектральный составдневного. По этой причине сочли практичным установление приемлемых для всехстран стандартов в виде условных и вместе с тем типичных составов излучений подлинам волн. Эти стандарты называемые излучениямиМКО, были установленыCIE (Commission Internationale de l’Eclairage) – Международной комиссией по освещению (МКО). Стандартные излученияпредставляют собой таблицы с числами, устанавливающие фиксированныеспектральные составы. Свет, имеющий такой же состав, может быть воспроизведен вцветоизмерительных лабораториях с помощью специальных ламп и фильтров. Нарисунках представлены графики, характеризующие некоторые важные излучения МКО.Одно излучение, называемое А МКО, по волновому составу довольно близкоприближается к свету лампы накаливания с вольфрамовой нитью 500 Вт (2860 К).Излучение В МКО представляет типичный образец спектрального состава прямогосолнечного света. Особенно важным является излучение С МКО, так как его спектральный состав волн типичен для дневного света.Излучения В и С МКО представляют спектральный состав солнечного и дневного(рассеянного) света довольно хорошо, но только в диапазоне 400-700 нм. Дляизмерения цвета люминесцирующих веществ необходимо использовать излучения,относительные энергии которых в диапазоне 300-400 нм также характерны длясолнечного и дневного света. Поэтому были введены новые стандартные излучения,представляющие спектральный состав различных фаз дневного света; наиболеераспространенные из них являются излучения D55, D65 и D75 МКО. В большинстве примененийизлучение С МКО было заменено излучением D65 МКО, которое представляет собойспектральный состав типичного дневного света в диапазоне 300-830 нм. Новые излученияоснованы на детальном изучении спектрального состава дневного света. На рисункеможно сравнить кривые относительного распределения спектральной энергииизлучения С и D65 МКО. Обе кривые существенноразличаются только в области ниже 380 нм.

13.Расчет координат цвета образца по его спектрупропускания.

Излучение при прохождении через прозрачный объектпретерпевает изменения. Часть излучения поглощается и рассеивается в видетепла, а часть проходит сквозь материал. Свет, прошедший через прозрачный объект,например цветное стекло, называется пропущенным светом. Зависимостьэнергии пропущенного света от длинной волны называется спектром пропускания.Если через красное стекло пропустить излучение, например от источника A, то наибольшая относительная энергия будет наблюдаться вкрасной области. На рисунке представлен спектр пропускания красно-пурпурногостекла.

Когда свет от источника проходит через цветное стекло и,попадая в глаза, вызывает ощущение красного, значит цвет стекла – красный. Знаяспектр пропускания прозрачного объекта, можно найти его цвет. Для решения этойзадачи нужно воспользоваться аддитивность цветовых координат и связью координатцвета с удельными. Для каждого из монохроматических излучений, входящих впропущенный свет, можно записать:

Цl= xуд.lФlX + yуд.l ФlY + zуд.lФlZ.

В соответствии с третьим законом Грасмана – закономаддитивности – цвет смеси излучений определяется суммой уравнений смешиваемыхцветов, т.е.

åЦl = å(xуд.lФlX + yуд.l ФlY + zуд.lФlZ ) = åxуд.lФlX + å yуд.l ФlY + åzуд.l ФlZ

Отсюда следует:

X = åxуд.lФl;

Y = å yуд.l Фl;

Z = åzуд.l Фl;

Тела природы имеют непрерывные кривые пропускания по всемуспектру, следовательно, цветовые координаты можно выразить в интегральнойформе:

X = ∫ xуд.lФldl; (1)

Y = ∫ yуд.lФl dl; (2)

Z = ∫ zуд.lФl dl; (3)

14.Программа для определения цветовых

координат.

Цвет объекта

/>/>/>Для определения цвета объекта поего спектру можно воспользоваться программой. За исходными данные должныберутся спектр пропускания и удельные координаты. Спектр пропускания и удельныекоординаты даются в виде четырех файлов, в которых записаны тридцать тризначения. Данные из файлов считываются в массивы. Затем считаются интегралы спомощью 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 цветобъекта. Каждый параметр процедуры равен координате цвета в системе RGB, умноженной на 255. Для наглядности строится криваяспектра пропускания. На рисунке 6 показан пример выполнения программыопределения цвета. Программа разработана на языке программирования Visual Basicâ6.Минимальныесистемные требования: 486 DX, монитор ивидео карта, поддерживающие режим SVGA, 256цветов, 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.Система XYZ.--------------------------------------------------------------------8

11.Кривые сложения.