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 [1-3]

У 1931 р. на VIII сесії Міжнародного комітету освітлення (МКО) за основні були прийняті кольори наступних випромінювань:

– червоне _R=700 нм, легко виділяється за допомогою «крутого» червоного світлофільтра з спектра звичайної лампи накалювання;

– зелене _G=546,1 нм, лінія e в спектрі ртуті;

– синє _B=435,8 нм, лінія g в спектрі ртуті.

Кольори цих випромінювань отримали назву кольорів R, G, B, а колориметрична система, що використовує їх в якості основних, – системи RGB.

Одночасно з цією системою була прийнята інша, основні кольори якої вибрані наднасиченими, – XYZ.

Система RGB в сучасній колориметрії практично не використовується. Прийнята МКО система XYZ основана на RGB: положення її наднасичених кольорів визначалось відносно вказаних реальних.

Для вираження кількостей основних користуються як енергетичними, так і світловими величинами. Однак для метрології кольору звичайні їх міри не завжди зручні, і тому поряд зі звичайними застосовують спеціальні колориметричні одиниці.

Можна експериментально переконатися, що суміш основних, яскравості яких (в кдм^–2) рівні між собою, мають не білий, а синій колір. Відомо, що рівні потужності синього, червоного і зеленого випромінювань викликають велику реакцію синьочутливих рецепторів, ніж інших.

Зручно вибрати одиниці вимірювання світлових величин так, щоб виражені однаковим їх числом кількості основних, що утворюють білу суміш.

Так, для отримання білого кольору необхідно одну одиницю червоного випромінювання R необхідно змішувати з 4,59 таких же одиниць зеленого G і 0,06 синього B.

Ці кількості вибрані як відносні колориметричні світлові одиниці і називають коефіцієнтами яскравості L_R, L_G і L_B. Коефіцієнти яскравості, що виражають в кд^.м^–2, називають абсолютними коефіцієнтами яскравості.

Для переходу від світлових до енергетичних величин яскравості кольорів R, G і B оцінюють в так званих одиницях яскравості В_R, В_G і В_B:

(1.1)

Точніші значення: L_R = 1; L_G = 4,5907; L_В = 0,0601.

Наприклад, дві одиниці В_R, означає, що яскравість основного R складає 2В_R = 1360 кдм^–2. Таким чином, кількості основних можна виразити в одиницях світлових потоків F:

(1.1,а)

Одиниці В_R, В_G, В_B і F_R, F_G, F_B називають світловими колориметричними. При описанні кольору, кольорове рівняння має вигляд:

(1.2)

(1.2,а)

Яскравості одиничних кольорів RGB (тобто таких, модуль яких m = 1) дорівнюють одній одиниці яскравості В_R, В_G або В_B. Яскравість В_ц будь-якого одиничного кольору відповідно до (1.2) дорівнює Прийняв r = 1, отримуємо g = b = 0. Отже, В_ц = В_R = 680 кдм^–2, або В_ц = В_G = 3121 кдм^–2, якщо g = 1.

Враховуючи вид зв’язку світлового потоку з потоком випромінювання, знайдемо F_R, F_G, F_B. З фізики відома формула, що пов’язує світловий потік з потоком випромінювання:

(1.3)

Враховуючи, що потужності основних (тобто потоки випромінювання, що переносяться ними) в колориметрії позначаються буквами R, G і B, запишемо:

(1.4)

Замінюючи F = 680L, і використовуючи значення _R, _G і _В рівними: отримуємо:

Ці одиниці вимірювання величин R, G і B називаються енергетичними (потужними) колориметричними.

За формулою (1.3), можна встановити співвідношення між світловими і енергетичними колориметричними одиницями:

Коефіцієнтом яскравості кольору є яскравість, яка виражена в колориметричних одиницях при умові, що модуль кольору дорівнює одиниці.

Встановимо зв'язок між яскравістю довільного кольору та його коефіцієнтом яскравості. Яскравість кольору дорівнює сумі яскравостей основних та його складових . Тому, перехід від яскравостей до коефіцієнтів яскравостей дорівнює:

(1.5)

Добуток 680m показує у скільки разів даний колір відрізняється за яскравістю від одиничного тієї ж колірності. Члени, які стоять в дужках, дають уявлення про долю, що вноситься кожним з основних в яскравість одиничного кольору, оскільки r, g, b – його координати. Сума цих долей дорівнює коефіцієнту яскравості даного кольору L_ц:

Замінюючи в (1.5) суму її значенням, отримуємо:

(1.6)

З (1.6) коефіцієнт яскравості кольору дорівнює:

(1.7)

Яскравість одиничного кольору , тому .