1.4 Кольороподільні скривлення

Реальний субтрактивний синтез. У кольоровій фотографії і при поліграфічному відтворенні кольорових оригіналів використовується субтрактивний синтез. У поліграфії він ускладнений уривчастістю часткових зображень (їх растровим характером). Проте багато закономірностей процесу кольоровідтворенняя в поліграфічній техніці (оцінка кольороподільних спотворень, вибір кольорокоректуючих масок та ін.) прийнято викладати на основі співвідношень субтрактивного синтезу.

Ідеальний процес кольоровідтворення заснований на двох властивостях фарб:

1. Кожна з них управляє одним зональним випромінюванням. Тому потужності зональних випромінювань, що пройшли через барвисті накладення, залежать тільки від кількостей однієї фарби і абсолютно не залежать від кількостей інших.

2. Усі фарби відповідають закону Бугера-Ламберта-Бера, за яким їх оптична щільність (у тому числі зональні) лінійно пов'язана з поверхневими концентраціями.

Перша властивість ідеальних фарб робить субтрактивний синтез дуже близьким адитивному: як в тому, так і в іншому випадку процес зводиться до дозування зональних складових кольорів, що синтезуються. Різниця полягає лише в його засобах.

Друга властивість забезпечує простоту дозування складових: потрібні значення оптичної щільності часткових зображень можна отримати шляхом пропорційної зміни поверхневих концентрацій фарб.

Реальні фарби не повною мірою мають зазначені властивості ідеальних, і це призводить до ускладнення синтезу в порівнянні з ідеальним. Труднощі, пов'язані з неоднозональністю фарб і їх не відповідністю закону Бугера-Ламберта-Бера.

Тріада реальних фарб. Реальні фарби поглинають за всім спектром. У практиці можуть застосовувати комплекти фарб, що розрізняються за спектральному розподіленням їх поглинання та іншими оптичними властивостям. Комплекти фарб називаються тріадами.

Тріада, фарби якої мають характерні особливості усіх реальних середовищ субтрактивного синтезу – плавність спектральних кривих і багатозональність поглинання. Закономірності, встановлені для таких фарб, можуть бути поширені й на інші, що відрізняються від них формами кривих. При цьому мають бути враховані їх особливості, наприклад великі або менші шкідливі поглинання в порівнянні з тими, що розглядаються тут.

У лівій частині рис. 1.7 показано три сімейства спектральних кривих вибраної нами тріади, побудованих при різних поверхневих концентраціях, що зростають від меншої до більшої на спочатку узяте значення с_n. У правій половині рисунка дані сімейства кривих ідеальних фарб за тієї ж умови. З малюнка зрозумілі особливості реальних середовищ, що роблять субтрактивный синтез нееквівалентним адитивному, що ускладнюють його. Це – плавність кривих і їх поширення на увесь спектр і, крім того, непропорційність монохроматичної щільності поверхневим концентраціям (тобто відхилення від закону Бугера-Ламберта-Бера).

Поширення кривих на увесь спектр означає, що реальні фарби поглинають не лише в тих зонах, де вони, згідно субтрактивного синтезу, повинні управляти випромінюваннями, але і в тих зонах, де управляти не повинні. Поглинання в зоні, регульованою цією фарбою, наприклад, якщо вона жовта, в синій зоні, називається корисним. Поглинання в інших зонах – шкідливим.

Внаслідок шкідливого поглинання колірності ідеальних і реальних фарб не співпадають. Так, жовта у випадку, показаному на рис. 1.7, окрім синіх, поглинає і зелені випромінювання (інакше їх пропускання зменшене) і тому має помаранчевий відтінок: вона не жовта, а помаранчево-жовта. Пурпурна в нашому прикладі, поглинаючи значно в синій зоні, червоніше ідеальної. Блакитна з тієї ж тріади має синюватий колір, маючи помітне поглинання в зеленій зоні.

Плавність ходу кривих призводить до того, що відхилення колірності зростає зі збільшенням поверхневої концентрації. Шкідливе поглинання стає інтенсивнішим.

Із зростанням поверхневої концентрації зростає шкідливе поглинання і в третій зоні спектру. Воно веде до зменшення світлоти фарби, оскільки її загальне поглинання при цьому зростає, і, крім того, до зниження насиченості: зменшується різниця в шкідливих і корисному поглинаннях. При дуже великих шкідливих поглинаннях фарба стає сіркою.

Властивість фарб поглинати в декількох зонах cпектру часто називають їх недоліком. Між тим воно характерне для усіх тіл природи, у тому числі і відзеркалювальних поверхонь, покритих фарбою.

Рис. 1.7 – Вплив поверхневої концентрації на властивості реальних (а) і ідеальних (б) фарб; с_n1, с_n2, c_n3, c_n4 – значення поверхневих концентрацій

Зональні поглинання реальних фарб. Для спрощення викладу принципу синтезу апроксимуємо криві поглинання реальних фарб ламаними лініями, як це показано на рис. 1.8. Їх горизонтальні частини характеризуються середньою оптичною щільністю, виміряну в межах цієї зони Di. Результатом апроксимації є графік – гістограма.

Рис. 1.8 – Спектральні криві реальних фарб і їх гістограми

Вона дає основу розглядати будь-яку реальну фарбу як суміш трьох ідеальних. Порівняння світлових потоків, що пропускаються барвистими шарами, з кривими основних збуджень показує, що розбіжність реакцій ока на реальну і «ступінчасту» фарби знаходиться в межах, що допускаються колірною чутливістю ока.

Із зазначеного вище факту поширення поглинання реальних середовищ на увесь видимий спектр витікає, що при розрахунку кожної зональної складової кольору репродукції треба враховувати властивості усіх трьох фарб. Поглинання системи фарбових шарів в кожній із зон залежить не лише від кількості тієї фарби, яка за умовами ідеального субтрактивного синтезу повинна управляти випромінюванням в цій зоні, але і від кількостей інших фарб в тій мірі, в якій вони мають шкідливі поглинання. Оптична щільність фарбового накладення в кожній із зон виражається сумами:

;

; (1.4)

.

де верхнім індексом – бл, п, ж – вказана фарба; а нижнім – ч, з, с – зона спектру.

З (1.4) знаходять значення зональних потоків, що пройшли через фарбові шари:

;

; (1.5)

.

Ідеальні складові кольору реальної фарби – кількості ідеальних фарб, якими можна виразити колір реальною фарбою. Необхідно розрізнити складові та корисні складові. Так, наприклад, для жовтої фарби (рис. 1.5,а) шкідливі складові виражені щільністю D_з^ж і D_ч^ж, а корисна – D_с^ж.