1.1.7. Шкалы цвета

Величиной, до недавнего времени измерявшейся в номинальной шкале, является цвет. Существуют атласы и сборники цветовых образцов, содержащие несколько или более десяти цветов, выделенных и обозначенных названиями, или несколько сотен цветов, обозначенных названиями либо номерами. Путем чувственного сравнения цвета исследуемых тел с цветовыми образцами атласа можно установить их соответствие либо несоответствие друг другу. Результат сравнения дает право сформулировать определенное заключение, представляющее собой образ фрагмента действительности по номинальной шкале, эталонные значения которой определяются набором образцов. Это достаточно грубая и субъективная оценка цвета.

Исследование цвета имело два аспекта - физический и психофизический. Первый был разрешен с момента открытия волновой природы света и изучения его спектральных характеристик. Второй относится к впечатлениям, получаемым человеком.

Рис.1.3. Спектральные характеристики основных компонент хроматического цвета по шкале МКО, 1931 г.

Смешение цветов осуществляется согласно законам Грассмана, сформулированным в 1853 г. В 1931 г. Международная комиссия по освещению (МКО) разработала трехцветную цветовую шкалу. В соответствии с этой шкалой свойством предмета считается цвет, составленный из трех основных цветов: красного R (600 нм), зелёного G (540 нм) и голубого B (450 нм) со спектральными характеристиками, показанными на рис. 1.3. Цвет объекта может быть описан вектором в трехмерном пространстве с компонентами r (), g (), b(). Оси координат представляют собой множества действительных чисел. Все векторы, лежащие на прямой, проходящей через начало системы координат, имеют одинаковую цветность, а яркость возрастает с удалением точки от начала координат.

Для того чтобы охарактеризовать цвет, достаточно знать компоненты вектора, соответствующие условию (1.15).

. (1.15)

Символы в скобках означают основную компоненту, а буквы R, G, В - количество данной компоненты (яркость). Дробь определяет долю каждой компоненты.

Суммирование двух цветов, описываемых векторами:

C = r₁ (R) +g₁(G) + b₁(B), (1.16а)

C = r₂ (R) +g₂(G) + b₂(B), (1.16б)

даёт цвет

C = C₁ + C₂ = r(R)+g(G) + b(B), (1.17)

где r = r₁+r₂, g = g₁+g₂, b = b₁+b₂.

Соответствующим преобразованием введены координаты X, Y, Z компонент фиктивных цветов со спектральными характеристиками, соответствующими рис. 1.3.

Для полного определения хроматического цвета недостает еще количественного определения визуальных впечатлений, получаемых человеком, а также учета влияния раздражителей. Для учета чувствительности человеческого глаза введено понятие яркости цвета.

Яркости единичных вкладов основных компонент R, G, В треххроматичного цвета находятся в соотношении

L_r : L_g : L_b = 1,0000 : 4,5907 : 0,0601. (1.18)

Это позволяет вычислить яркость вектора С по формуле

L_c = rL_r + gL_g + bL_b (1.19)

или, после введения пропорции (1.18), по формуле

L_c = k(1,0000r + 4,5907g + 0,0601b). (1.20)

Единица измерения яркости L имеет размерность [кд/м]. Поток излучения описывается четырехмерным вектором С = (R, G, В, L).

Иными словами, образы действительности, получаемые с помощью данной шкалы цвета, имеют объективный характер.