МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

“УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ

“Теорія кольору і кольоровідтворення”

Основи метрології кольору

ДЛЯ СТУДЕНТІВ II–III КУРСУ

Затверджено на засіданні

кафедри ПП і ФНПМ.

Протокол № 11 від 01.07.2011.

Дніпропетровськ УДХТУ 2011

Конспект лекцій з дисципліни “Теорія кольору і кольоровідтворення”. Основи метрології кольору для студентів ІІ–ІІІ курсу спеціальності 6.092700 “Матеріали видавничо-поліграфічних виробництв” / Укл.: О.С. Свердліковська, М.В. Бурмістр. – Дніпропетровськ: ДВНЗ УДХТУ, 2011. – 94 с.

Укладачі: О.С. Свердліковська, канд. хім. наук;

М.В. Бурмістр, д-р. хім. наук

Відповідальний за випуск М.В. Бурмістр, д-р. хім. наук

Навчальне видання

Конспект лекцій

з дисципліни “Теорія кольору і кольоровідтворення”.

Основи метрології кольору

для студентів ІІ–ІІІ курсу

спеціальності 6.092700 “Матеріали

видавничо-поліграфічних виробництв”

Укладачі: СВЕРДЛІКОВСЬКА Ольга Сергіївна

БУРМІСТР Михайло Васильович

Редактор Л.М. Тонкошкур

Коректор О.Л. Свердліковська

Підписано до друку 09.04.12. Формат 6084 1/16. Папір ксерокс. Друк різограф. Умов.-друк. арк. 4,27. Облік.-вид. арк. 4,31. Тираж 80 прим. Замовлення №127. Свідоцтво ДК №303 від 27.12.2000.

ДВНЗ УДХТУ, 49005, м. Дніпропетровськ-5, просп. Гагаріна, 8.

Видавничо-поліграфічний комплекс ІнКомЦентру

ЗМІСТ

	ЗМІСТ ………………………………………………………..……	3
1	ПРИНЦИПИ ВИМІРЮВАННЯ КОЛЬОРУ ..……….….……	4
1.1	Поняття про колориметричну систему ………………………….	4
1.2	Нормалізація колориметричних вимірювань ……………...……	6
1.3	Основи колориметричної системи RGB її основні кольори, коефіцієнти яскравості, світлові та енергетичні колориметричні одиниці, зв'язок між ними. Розрахунок яскравості в системі RGB ………………………………………...	7
1.4	Основи колориметричної системи XYZ …………..…...….…….	10
1.5	Розрахунок яскравості в системі XYZ …………..……..….…….	12
1.6	Система СМУК ………………………….…………..…....……….	13
1.7	Перехід від однієї колориметричної системи до іншої…………	15
1.8	Розрахунок координат кольору ………………………….……….	16
1.9	Питомі координати, криві складання. Метод зважених координат ………………………………………………………..	21
2	КОЛІРНИЙ ПРОСТІР ……………………………....………….	23
2.1	Загальні відомості про колірний простір ………………………..	23
2.2	Векторне вираження кольору ……………...……..……..……….	26
2.3	Особливі площини та лінії колірного простору: площина одиничних кольорів, площина рівних яскравостей, лінії рівних яскравостей, аліхна …..…………………………………………	27
2.4	Вираження колірності на площині, загальні властивості трикутника колірності ……………………………………………	31
2.5	Трикутник RGB та його перетворення ……………………..……	36
2.6	Діаграма колірності RGB. Колориметричні властивості прямокутного трикутника ………....……..…………..……..…	39
2.7	Домінуюча довжина хвилі, колориметрична чистота, умовна чистота кольору ……………...…….……..……......……..……….	40
2.8	Положення аліхни на діаграмі …………………………….……..	43
2.9	Поняття про афінні властивості колірного простору …………..	43
2.10	Вираження колірності в системі XYZ …………..……...………..	46
2.11	Колірний трикутник XYZ …………………..…………...……….	47
2.12	Розрахунок яскравості, перетворення трикутника XYZ в прямокутний. Особливі точки і площини простору XYZ, діаграма кольору XYZ ……………...…………………………..	51
2.13	Комп'ютерні моделі кольору ……………………………………..	52
3	Рівноконтрастні колориметричні системи …	56
3.1	Можливості і недоліки нерівноконтрастних колориметричних систем. Порогові еліпси, їх розподіл за Мак-Адамом …………	56
3.2	Поняття про рівноконтрастні колориметричні системи ….…….	58
3.3	Принципи перетворення діаграми XYZ в рівноконтрастну, колірна діаграма UVW ……………………………………………	61
3.4	Зв'язок між координатами XYZ і UVW …………………………	64
3.5	Особливості побудови та деякі властивості системи МКО-64. Зв'язок між координатами, розрахунок колірного контрасту ...	66
4	Методи систематизації та вимірювання кольору ………………………………………………………...	67
4.1	Характеристика методів систематизації, специфікації та вимірювання кольорів …………………………..…………….......	67
4.2	Схеми приладів та принципи їх роботи ….….….….….….……..	79
5.	ТИПОВІ ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ……………………………..	90
	СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ..………….	93

1 Принципи вимірювання кольору

1.1 Поняття про колориметричну систему

Будь-яка точна наука базується на вимірювання, тому що виявлення зв’язків між явищами, здійснюється за рахунок кількісного їх співвідношення. Експериментальна перевірка будь-якого висновку вимагає проведення вимірювань. «Наука, – за словами Д.І. Менделєєва, – начинается с момента, когда начинают измерять». Англійський фізик У. Томсон (Кельвін) сказав: «Каждая вещь известна лишь в той мере, в которой ее можна измерять».

Наука про вимірювання називається метрологією. Техніка – поліграфія, кінематографія, репрографія – виробляє репродукції кольорових об'єктів. Фахівці галузі мають справу не тільки з технологією відтворення, але й з методами визначення якості продукції, а також матеріалів і проміжних зображень – фарб, кольорових негативів та ін. Таким чином, практикам необхідно володіти методами кольорових вимірювання. Вчення про вимірювання кольору називається метрологією кольору або колориметрією.

Колориметрія використовує два способи кількісного опису кольорів:

1. Визначення кольорових координат, кольору за якими не тільки описують колір, але й відтворюють. Системи вимірювання кольору називаються колориметричними.

2. Знаходження в деякому наборі еталонних кольорів зразка, тотожного даному кольору. Сукупність зразків складає систему, що називається системою специфікації.

Для вимірювання кольору використовують прилади, що називаються колориметрами. Колориметричне визначення кольору здійснюється за допомогою синтезу кольору, тотожного вимірюваному за рахунок трьох основних (рис. 1.1, а). Дві грані білої призми, що спостерігаються через окуляр, утворюють фотометричне поле, яке дозволяє порівнювати колірності та інтенсивності падаючих на призму світлових пучків. На одну половину поля направляють вимірюване випромінювання (нижня грань призми), на іншу – основні. Їх кількість можна регулювати, наприклад, за допомогою діафрагм, сіток або нейтральних оптичних клинів. Спостерігач бачить обидві половини поля і змінює співвідношення кількостей основних на тій грані, де відбувається синтез, так, щоб зрівняти кольори обох половин поля. Знаючи характеристики світлорегулюючих пристроїв, при яких досягається візуальна тотожність полів, за значеннями коефіцієнтів пропускання знаходять кількість основних, необхідних для синтезу кольору, тотожного виміряному. Тим самим визначаються координати вимірюваного кольору.

Рис. 1.1 – Схеми вимірювання кольору

На рис. 1.1, б наведена схема вимірювання кольору у випадку, якщо він невідтворний за насиченістю. У цьому випадку, одна або дві координати мають негативні значення. Координати кольору дозволяють відтворити необхідний колір.

1.2 Нормалізація колориметричних вимірювань

Результати будь-яких вимірювань повинні бути однозначними і зіставними – одна з основних вимог метрології. Для її здійснення необхідно, щоб умови вимірювання, від яких залежать результати, були постійними, прийнятими за норму. Сукупність нормованих умов вимірювання кольору складає колориметричну систему. Нормують колірності основних, рівень яскравості, одиниці кількостей основних, розміри фотометричного поля – всі ці фактори визначають значення кольорових координат вимірюваного кольору.

В основі будь-якої колориметричної системи є колірності кольорів – тріади, від яких залежать результати вимірювань. Наприклад, реакція синьочутливих рецепторів на довжину хвилі =390 нм дорівнює 0,02 одиниці, а для =410 нм – більше 0,20 одиниць. Отже, випромінювання =390 нм і =410 нм викликають однакові реакції синьочутливих рецепторів при потужностях, у співвідношенні 10:1. Якщо за основний прийнято колір монохроматичного =390 нм, то синя координата даного кольору в 10 раз більша, ніж при основному =410 нм.

Основні випромінювання обирають лінійно незалежними згідно з першим законом Грасмана. Цій вимозі відповідають випромінювання синього, зеленого та червоного кольорів. Трійка лінійно незалежних кольорів називається тріадою. Для вимірювання кольору можна користуватися різними тріадами: основні можуть займати різні спектральні інтервали і ділянки спектру. Однак практично їх кількість обмежена. Це пов’язано з тим, що колориметрія висуває до основних не тільки вимогу лінійної незалежності, але й інші. Серед них – можливість простого і точного здійснення основних, а також ймовірно велика насиченість відтворюваних тріадою кольорів.

Відомо, що з рівнем яскравості об’єкта пов’язана контрастна чутливість ока. Тому дві ділянки різних кольорів, які розрізняються при одній їх яскравості, не можуть бути розрізненими при іншій, коли чутливість ока знижується. Отже, вимоги колориметричних вимірювань доцільно нормувати так, щоб рівень яскравості поля був оптимальним відносно чутливості ока.

Це стосується й розмірів фотометричного поля. Спочатку у 1933 р. його розмір був встановлений 2⁰, пізніше у 1964 р. нарівні з ним було прийнято більш широке поле – 10⁰.