2. Формирование цвета предметов

Итак, мы поняли, чем определяется спектральный состав излучения, а значит, и воспринимаемый нами цвет, различных светящихся тел. Теперь рассмотрим вопрос о формировании цвета окружающих предметов.

• Подавляющее большинство тел является несветящимися. Они не излучают собственного света - их можно увидеть только при наличии рядом какого-либо источника света. Цвет несветящихся непрозрачных предметов обусловлен спектральным составом отраженного от них светового потока, а цвет несветящихся прозрачных тел – составом прошедшего через них излучения.

• Внутренняя структура отраженного / пропущенного некоторым телом светового потока зависит от спектрального состава падающего излучения, а так же характеристик самого тела. Способность тел отражать лучи с различной длиной волны описывают с помощью коэффициента отражения - (), способность к пропусканию лучей – с помощью коэффициента пропускания - ().

• С точки зрения наблюдателя, все цвета могут быть разделены на хроматические («окрашенные») и ахроматические («бесцветные»). К ахроматическим цветам относятся белый, черный и разнообразные серые цвета. Все остальные цвета являются хроматическими.

Р ассмотрим формирование хроматических и ахроматических цветов на примере отражающих (непрозрачных) тел. Пусть для простоты, тело освещается белым солнечным светом.

Рис. 4.6 Образование цвета для несветящегося предмета, отражающего свет

Цвет тела является ахроматическим, если оно обладает неизбирательным отражением, то есть отражает в равной мере все волны, входящие в состав белого света (естественно, в видимом участке спектра) – на рисунке 4.6 это кривые 1,2 и 3.

Если тело обладает селективным отражением, то начинает проявляться та или иная окраска – на рисунке 4.6 это кривая 4 (в данном случае, тело в меньшей степени отражает синие и красные лучи). Отметим, что форма линии 4 вполне реалистична: любые тела всегда в той или иной мере отражают все лучи из падающего на них излучения. Не существует веществ, которые бы полностью отражали лучи одного определенного участка спектра и полностью поглощали все остальные.

3. Методика оценки цвета излучения с непрерывным спектром

Предваряя описание алгоритма, укажем, что он в равной степени применим и для оценки цвета источников излучения и для несветящихся тел.

В случае непрозрачных предметов следует рассматривать отраженное излучение, в случае прозрачных предметов – прошедшее через предмет излучение. Единственное дополнительное требование: внешний источник света должен обладать непрерывным спектром (солнце, лампа накаливания и т.п.).

Последовательность действий:

1. Разбиваем спектр рассматриваемого излучения на три цветные зоны (данная разбивка определяется физиологией глаза):

380  480 нм – «Синяя» («С»), 480  560 нм – «Зелёная» («З»),

560  780 нм – «Красная» («К»)

2. В пределах каждой зоны графически или расчетным путем определяем среднее значение мощности излучения «Р». Полученную величину для зоны «С» обозначаем Р_с , для зоны «3» – Р_з, для зоны «К» – Р_к . Таким образом, можно считать, что вместо светового потока со сложным спектром, на глаз наблюдателя одновременно воздействуют только три излучателя разных цветов, обладающие известными мощностями: Р_с , Р_з и Р_к .

3. Результирующий цвет определяется соотношением мощностей излучателей Р_с , Р_з и Р_к с помощью таблицы 2:

Таблица 2. Правило оценки цвета излучения

Преобладающей зоны нет: Рс  Рз  Рк	Ахроматический цвет: – белый, серый или черный (в зависимости от мощности)
Преобладает одна зона: Рс Р3 Рк	Хроматический цвет: синий зеленый красный
Преобладают две зоны: Рк ~ Рз Рк > Рз Р с ~ Рз Р с ~ Рк Рс > Рк	Хроматический цвет: желтый оранжевый г олубой п урпурный фиолетовый

В качестве примера практического использования алгоритма, на рисунке 4.7 показаны необходимые построения для двух спектров (случай «а» соответствует телу, коэффициент отражения которого был изображен ранее – под номером 4 на рисунке 4.6).

Р ис. 4.7 Две иллюстрации использования алгоритма оценки цвета

(а) – излучение имеет желтый цвет; (б) – излучение красного цвета.

ЗАМЕЧАНИЕ

При изучении взаимосвязи между спектральным составом излучения и цветом были экспериментально установлены два важных факта:

1. Если излучения отличаются по цвету, это всегда означает, что они различаются по своему спектральному составу

2. (Свойство метамеризма цвета)

Одинаковые по цвету излучения не обязательно должны обладать одинаковым спектральным составом