5.2.1. Система rgb

Предлагались разные триады основных. Их цвета долж­ны не только отвечать требованиям аддитивного синтеза, о котором упоминалось выше, но и требованиям метрологии, в частности хорошо воспроизводиться. Когда создавались колориметрические системы, лазер еще не был изобретен, и наиболее воспроизводимыми считались излучения газосвет­ных ламп, из которых с помощью светофильтра можно вы­делить монохроматические строго определенных длин волн. В 1931 г. на VIII сессии Международного комитета г вещению (МКО) за основные были приняты цвета следую­щих излучений:

красное λ_R = 700 нм, легко выделяется с помощью «кру­того» красного светофильтра из спектра обычной лампы на­каливания;

зеленое λ_G = 546,1 нм, линия е в спектре ртути; синее λ_в = 435,8 нм, линия g в спектре ртути. Цвета этих излучений получили название цветов R, G, И а колориметрическая система, использующая их в качестве основных, — системы RGB.

Одновременно с этой системой была принятаофугая, ос­новные цвета которой выбраны сверхнасыщенными, -- XYZ. Система RGB в современной колориметрии практически не используется.Однако рассмотрим ее, так Kak основные этой системы легко представить, и это облегчаетупонимание общих принципов колориметрии. Освоив ее общие понятия и представления, будет легче понять причины введения не­реальных цветов XYZ, их преимуществалеред реальными, а также операции, производимые с ними. Принятая МКО система XYZ в известной степени основана на RGB: ние ее сверхнасыщенных цветов определялось относитель­но указанных реальных.

Количественные характеристики цветов триады RGB Для выражения количеств основных пользуются как энер­гетическими, так и световыми величинами. Однако для мет­пологий цвета обычные их меры не всегда удобны, и поэто­му наряду с обычными применяют специальные колориметрические единицы.

Можно экспериментально убедиться, что смесь основ ных, яркости которых (в кд-м-²) равны между собой, имеет не белый, а синий цвет. Из кривых основных возбуждений (рис. 2.8) видно, что равные мощности (в Вт) синего, крас-

Рис. 3.8. Пример эффекта Пуркине. Синий и красный квадраты имеют разную светлоту при разных освсщенностях

Рис. 4.1. Пространственное смешение цветов: желтого с пурпурным и пурпурного с голубым

Рис. 4.3. Образование цветов при наложении мазков желтой, пур­пурной и голубой красок

Рис. 13.5. К основному положению дубликационной теории.

Рядом с однокрасочными клиньями — простейшим ориги­налом-дубликатом показаны детали произвольного ориги­нала. Если не применять цветовой корректуры, то они бу­дут воспроизведены с теми же искажениями, что и соот­ветствующие им по цвету поля клиньевного и зеленого излучений также вызывают большую реак­цию синечувствительных рецепторов, чем остальных.

Удобно выбрать единицы измерения световых величин так, чтобы выраженные одинаковым их числом количества основных давали бы белую смесь (см. об этом в разделе

Опыт показывает, что если взять одну произвольную све­товую единицу красного излучения R, то для получения бе­лого цвета его нужно смешать с 4,59 таких же единиц зеле­ного G и 0,06 синего В.

Эти количества выбраны как относительные колоримет­рические световые единицы и называются яркости ы ми коэффициентами L_R, L_G и L_B. Иногда их выра­жают в кд-м^-2 и тогда называют абсолютными яр­костными коэффициентами.

Аналогичный подход к оценке качественно разных излу­чений рассматривался в разделе 2.3.1.

Для удобства перехода от световых к энергетическим ве­личинам яркости цветов R, G и В оценивают в так называе­мых яркостных единицах B_R, B_G и В_B:

(5.1)

Если, например, отсчитаны две единицы B_R, то это зна­чит, что яркость основного R составляет 2B_R = 1360 кд-м^-2 Руководствуясь тем же принципом, количества основных можно выражать в единицах световых потоков F:

(5.1, а)

Единицы B_R, В_G, B_B и F_R, F_G, F_B называются в об­щем случае световыми колориметричес­кими. Если ими пользуются при описании цвета, то цве­товым уравнениям придают вид

(5.2) (5.2,а)

Обычное же написание (4.1) означает, что основные вы­ражены в энергетических (мощностных) колориметрических единицах (см. ниже).

Яркости единичных цветов RGB (т. е. таких, модуль ко­торых т = 1) равны одной яркостной единице В_R, В_G или в_b, так как яркость В_ц любого единичного цвета в соот­ветствии с (5.2) равна

Приняв r = 1, получим g = b = 0. Следовательно, В_ц = = В_R = 680 кд-м-², или В_ц = B_G = 3121 кд-м-², если g = I.

Зная вид связи светового потока с потоком излучения, найдем по F_R, F_G и F_B значения мощностей основных в Вт. Из физики известная формула, связывающая световой поток с потоком излучения:

(5.3)

Учитывая, что мощности основных (т. е. потоки излуче­ния, переносимые ими) в колориметрии обозначаются буква­ми R, G и В, запишем:

Заменяя F = 680L и взяв значения v_r, v_g и v_b равными:

получим

Эти единицы измерения величин R, G и В называются энергетическими (м о щ н о с т н ы м и) ко­лориметрическими.

Пользуясь формулой (5.3), можно установить соотноше­ния между световыми и энергетическими колориметричес­кими единицами:

До сих пор говорилось о яр костных коэффициентах ос­новных цветов. Это понятие имеет более широкое значение. Яркостным коэффициентом цвета на­зывается его яркость, выраженная в колориметрических единицах при условии, что модуль цвета приведен к единице.

Установим связь между яркостью произвольного цвета и его яркостным коэффициентом. Так как яркость цвета рав­на сумме яркостей основных, его составляющих, то

или, переходя от яркостей к яркостным коэффициентам,

Вынося за скобки модуль, получим

(5.4)

Произведение 680 т показывает, во сколько раз данный цвет отличается по яркости от единичного той же цветно­сти. Члены, стоящие в скобках, дают представление о доле, вносимой каждым из основных в яркость единичного цвета, поскольку r, g, b — его координаты. Сумма этих долей рав­на яркостному коэффициенту данного цвета L_ц:

Заменяя в (5.4) сумму ее значением, получим

(5.5)

Из (5.5) следует, что яркостный коэффициент цвета пред­ставляет собой отношение

 

Так как B_ц/т есть яркость В_ед единичного цвета, то L_Ц —

= 1/680 В_ед и, следовательно, яркостный коэффициент любо­го цвета отвечает определению, которое дано выше.