Физическая характеристика цвета светового излучения его спектральным составом и недостатки такой характеристики
Сопоставляя спектральные характеристики цветов, можно получить представление лишь о количественной разнице цветов (т.е. о разнице светлот) и лишь приближенно судить об их цветовых тонах. О насыщенности по этим характеристикам ничего сказать нельзя.
Еще хуже обстоит дело с оценкой цветов по спектральным характеристиками для метамерных цветов.
Метамерные цвета
Цвета излучений, поверхностей или прозрачных сред, которые имеют различный спектральный состав, но одинаковый цвет по восприятию, называются метамерными цветами.
Метамерия цветов — это способность нашего зрения видеть различные по спектральному составу излучения одинаковыми по цвету.
Мы постоянно видим метамерные цвета. Более того, получение любых цветных изображений, в частности и на полиграфическом оттиске, основано на метамерии. Например, оранжевый цвет можно получить на бумаге оранжевой краской или наложением слоев двух красок — пурпурной и желтой, в определенном количественном соотношении.
Наибольшей метамерией, т. е. наибольшим разнообразием по спектральному составу, обладают белые излучения источников света. С увеличением насыщенности метамерия цветов уменьшается. Спектральные цвета не имеют метамеров, так как каждый из них создается одним-единственным монохроматическим излучением. Среди красок наибольшей метамерией обладают темные, зачерненные цвета.
Уменьшение метамерии цвета с увеличением насыщенности имеет большое практическое значение в полиграфии, особенно при выборе печатных красок и цветоделительных светофильтров (установок цветоделения), а также при разработке алгоритмов цветоделения.
На метамерии цвета основаны все колориметрические методы, в которых для излучения сложного состава подбирается такая смесь некоторого монохроматического излучения с белым светом, которая зрительно неотличима от него по цвету.
Все репродукционные процессы в полиграфии основаны на том, что всевозможные цвета и оттенки изображения на оттиске воспроизводятся смешением нескольких вполне определенных базовых печатных красок, например триадных — голубой, пурпурной и желтой, при печати полноцветных изображений.
Опыты смешения цветов и число параметров, определяющих цвет
Получение нового цвета путем смешивания нескольких основных цветов определяет возможность получения цветного изображения в фотографии, кино, телевидении, полиграфии и компьютерной технологии. Оно основано на явлении смешения спектров излучения, образованных окрашенными поверхностями либо световыми излучателями. В результате получается новый цвет, имеющий свой собственный спектр
Если, к примеру, взять три световых излучателя снабженных красным, зеленым и синим светофильтрами и спроецировать их излучения в одной точке на белом экране, то мы получим белое пятно. Если один из излучателей выключить и смешивать только излучение красного излучателя с зеленым, синего с зеленым и зеленого с красным то на экране мы получим вначале желтый, затем пурпурный и затем голубой цвет. Если же взять все три излучателя и смешивать их излучения в разной пропорции то мы сможем таким образом получить довольно большое число цветов и их оттенков. Чем меньше будет различие интенсивности трех излучателей, тем меньшей будет насыщенность цвета и тем более он будет стремиться к нейтральному. Если не изменяя пропорции трех излучений уменьшить их интенсивность, то мы получим тот же самый цвет но имеющий меньшую яркость. В предельном случае, когда интенсивность всех трех излучателей уменьшена до нуля, мы получим черный цвет.
Для случая, когда берутся только два основных цвета:
На самом деле вместо красного, зеленого и синего мы могли бы взять какие угодно цвета, но просто путем смешения красного, зеленого и синего можно получить наибольшую комбинацию цветов. Очевидным объяснением этого факта являются особенности человеческого зрения и наличие в зрительном аппарате человека трех цветоощущающих рецепторов, каждый из которых является чувствительным к красным, зеленым и синим лучам. Таким образом, образование цвета с помощью трех излучателей синего, зеленого и красного цветов можно рассматривать как направленное возбуждение трех цветовых рецепторов глаза, в результате чего получается возможность вызывать у зрителя ощущение того или иного цвета.
По подобной схеме происходит образование цветного изображения на экране видео- и компьютерного монитора, телевизора, ЖКИ-проектора и в других устройствах, которые для синтеза цвета используют излучения трех основных цветов либо (для устройств ввода изображения) разлагают изображение на основные цвета.
Поскольку для получения цвета излучения трех основных цветовсмешиваются (складываются), этот способ цветосинтеза получил наименование аддитивного (от глагола add — складывать).
Рисунок иллюстрирует получение аддитивной цветовой смеси на примере цветного монитора Sony Trinitron. Излучения от трех люминофоров красного (R), зеленого (G) и синего цветов (B), спектральные излучения которых показаны на рисунке, суммируются для каждой длины волны, что позволяет получить цветовую смесь, воспроизводящую в зависимости от интенсивности свечения каждого люминофора большое число различных цветов и их оттенков. Обратите внимание, что свечение красного люминофора имеет практически линейчатый спектр, что обусловлено присутствием в его составе редкоземельных элементов
В большинстве случаев, однако, складывать световые потоки трех излучателей для образования цвета не представляется технологически возможным, например, в кино, фотографии, полиграфии, текстильной и лакокрасочной промышленности.
В фотографии световой поток белого света проходит через три красочных слоя фотоматериала, сформированных желтым, пурпурным и голубым красителем. В полиграфии световой поток проходит через слой желтой, пурпурной и голубой краски и отражаясь от поверхности бумаги проходит в обратном направлении, формируя цветное изображение.
В результате прохождения светового потока белого света через слой красителя либо пигмента происходит избирательное поглощение части энергии спектра излучения, в результате чего световой поток приобретает ту или иную окраску.
Таким образом получается возможным используя в качестве модулятора цветового излучения желтый, пурпурный и голубой красители, освещаемые световым потоком белого света, получать все те же потоки красного, зеленого и синего излучений, с помощью которых можно управлять возбуждением трех цветоощущающих центров глаза.
Рисунок иллюстрирует получение субтрактивной цветовой смеси на примере цветной обращаемой фотопленки путем последовательного поглощения голубым (C), пурпурным (M) и желтым (Y) красителями с плотностями C = 100%, M = 60%, Y = 20% излучения от светового источника дневного света (D65) в каждом интервале длин волн. Получаемый в результате их смешения цвет является одним из оттенков синего. Излучение, полученное в результате частичного поглощения светового потока субтрактивными красителями, может в этом случае рассматриваться как произведение спектра излучения источника света и спектров отражения красителей
В печати и полиграфии к трем желтой, пурпурной и голубой краскам еще добавляется черная. Это продиктовано, во первых, экономическими соображениями, поскольку позволяет уменьшить расход более дорогих цветных красок, а во вторых, позволяет решить некоторые принципиальные проблемы, возникающие в процессе трехцветной типографской печати в следствие несовершенства используемых печатных красок, спектр отражения которых на практике не ограничивается только желтым, только пурпурным и только голубым.
Поскольку для получения цвета световые потоки не складываются, а световой поток белого света частично поглощается в результате взаимодействия с красителем, такой способ цветосинтеза получил наименование субтрактивного (от глагола subtract — вычитать).