5. Трехкомпонентное цветовое зрение. Система rgb.

Физиологические основы цветового зрения базируются на теории трехкомпонентного зрения, выдвинутой М.В. Ломоносовым в 1756 г. И развитой через 150 лет Г. Гельмгольцем. Согласно этой теории в сетчатке глаза имеется три вида колбочек, обладающих различной спектральной чувствительностью. Первый вид имеет максимальную чувствительность для источников, излучающих красный цвет, второй – для зеленого, и третий – для синего. Изолированное возбуждение только одного из видов колбочек дает ощущение одного из трех насыщенных цветов – красного, синего или зеленого. Если же возбуждение производится несколькими источниками разных цветов, то раздражаются не один, а два или три вида колбочек одновременно, но в разной степени. Различное соотношение цветовых возбуждений вызывает ощущение определенного цвета.

Таким образом, анализ воздействующего излучения тремя селективными светочувствительными аппаратами глаза и последующий синтез результата корой головного мозга вызывает ощущение большого числа цветовых оттенков. Эта теория подтверждается законом смешения цветов, который утверждает, что любой цвет может быть выражен через три взаимно-независимых цвета:

где F – результирующий цвет, R, G и B основные цвета единичной интенсивности, a_r, a_g и a_b - весовые коэффициенты, с которыми суммируются основные (взаимно-независимые) цвета.

Основными называются цвета, которые нельзя получить смешением двух других. Примером взаимно-независимых цветов являются красный ®, зеленый (G) и синий (B) - Рис. 3.1.

Рис. 3.1 Смешение трех основных цветов – R, G и B

Смешение цветов с использованием соотношения (1) было использовано в фотографии еще в 60-х годах XIX века физиком Джеймсом Максвеллом. Он зафиксировал яркость красных, зеленых и синих лучей объекта на отдельных черно-белых негативах, на каждый из которых направлял лучи через светофильтры, пропускающие только один цвет. Затем он перевел их в диапозитивы и спроецировал каждый на экран при помощи лучей соответствующего цвета, позаботившись, чтобы изображения точно совпадали. Получилось цветное изображение, в точности совпадающее с исходным.

5. Основные светотехнические единицы

Оптические изображения характеризуются набором светотехнических величин. Основными являются: световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Светом называется часть электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм, воспринимаемая человеческим глазом.

Световой поток (F) – мощность излучения, оцениваемая по его воздействию на нормальный глаз. Единица измерения – люмен (лм). Экспериментально установлено, что в максимуме кривой восприятия – 550 нм одному ватту (1 Вт) мощности излучения соответствует световой поток 683 лм, для белого цвета эта величина – 220 лм, а 100 Вт лампа накаливания создает световой поток 800 -1500 лм.

Сила света (I) – плотность светового потока в телесном угле. Сила света характеризует неодинаковость излучения светового потока в разных направлениях. Единицей силы света является 22К22дела (кд) – которая соответствует равномерному распределению в телесном угле в 1 стерадиан светового потока в 1 лм. Средняя сила света определяется отношением излучаемого светового потока к полному телесному углу (4p). Для примера 100 Вт лампа накаливания обладает силой света 60 -120 кд.

Освещенность (Е) – это распределение плотности светового потока по поверхности, на которую он падает. Единицей освещенности является люкс, который создается световым потоком в 1 лм на площадке в 1 м².

Для примера освещенность экрана в кинотеатре составляет от 40 до 200 лк, освещенность страницы книги при чтении – примерно 20 лк, освещенность в тени летом – 1000 лк, освещенность на пляже в летний, солнечный день – 100 000 лк.

Яркость – плотность силы сета, излучаемой с поверхности. Единицей яркости является 22К22дела/м². Светящиеся поверхности по способу их светового возбуждения можно разделить на два вида: самосветящиеся (экран ТВ, нить лампы накаливания) и вторичные, отражающие или пропускающие часть падающего на них света (киноэкран, плафон люстры).

Для примера яркость киноэкрана составляет 10 – 30 кд/м², яркость телевизионного экрана – 40 – 80 кд/м² , яркость пламени спички – 5000 кд/м², яркость нити лампы накаливания – около 5.000.000 кд/м², яркость солнца – 1,5 млрд. кд/м² .