9.5. Компаратор цвета экц-1

Схема прибора приведена на рис. 9.13. Два световых пуч­ка от лампы 1 (источник А) направлены объективами 2 на призмы 3. Диск 4, имеющий от­верстие, вращается мотором 5 и попеременно перекрывает све­товые пучки, отражаемые зер­кальными гранями призм. Для уравнивания пучков служат сет­чатые диафрагмы 6; изменение их пропускания достигается из­менением угла наклона сеток. Линзы 7 направляют выравнен­ные по мощности пучки на сравниваемые образцы 8 (эта­лонный и определяемый). Гео­метрия освещения и наблюде­ния — 0/дифф: свет падает на образцы под прямым углом, а отраженный поток интегрирует­ся сферой 9. Для устранения зеркальной составляющей слу­жит ловушка 10. Свет, отра­женный от образцов 8 и рассеян­ный сферой, направляется через пластмассовый светопровод, выполненный в виде стержня 11, и сменные корригирующие светофильтры 12 и 13 на фотоумножитель 14. Светофильтры заключены в диски. В первом из них — светофильтры, при-

Рис. 9.13. Оптическая схе­ма компаратора

водящие цветовую температуру лампы 1 к цветовой темпе­ратуре источников В и С. Светофильтры второго диска при­водят кривую спектральной чувствительности фотоумно­жителя к кривым сложения х_н (λ) (см. с. 124), у (λ) и z (λ). При вращении диска 4 сравниваемые образцы 8 попере­менно освещаются. Ток, возбуждаемый в фотоумножителе 14, генерируется в виде прямоугольных импульсов. Лога-рифматор 15 логарифмирует фототоки. Если цветовые ха­рактеристики измеряемого образца и эталона одинаковы, импульсы тоже одинаковы — их переменная составляющая равна нулю. Если цветовые характеристики различны, пе­ременная составляющая пропорциональна разности лога­рифмов фототоков, возбуждаемых сравниваемыми образ­цами, т. е.

Это значит, что за каждым из светофильтров второго диска переменная составляющая равна:

Значения п отсчитываются по логарифмической шкале прибора. Цветовые различия даются в координатах αиβ:

Для определения значений различий уравнивают отсчеты по светофильтру у (диск 13 на рис. 9.13) и измеряют обра­зец при остальных светофильтрах, т. е. х_н и z. Первое из­мерение дает значение Δlgα, второе — Δlgβ

Найдя по шкале прибора разность п_х — п_у, получим

Глава 10

СИСТЕМЫ СПЕЦИФИКАЦИИ

(СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЦВЕТОВ)

10.1. Цветовой круг и цветовое тело

Кроме измерения, заключающегося в прямом опреде­лении цветовых координат или в их расчете по кривым сло­жения, существует еще один способ описания цвета. Это указание его аналога в некоторой системе образцов-эта­лонов, разработанной так, чтобы расположение эталонных цветов было строго закономерным. Зная эту закономер­ность, легко отыскать цвет образца, тождественный или, по крайней мере, близкий к определяемому. Системы рас­положения эталонов называются системами специ­фикации цветов.

В соответствии с принятой системой составляют альбом эталонов, называемый атласом цветов. В совре­менных атласах цветовые координаты каждого образца указываются. Поэтому атлас — не только система цветов, но и, в сущности говоря, визуальный колориметр. Его до­стоинства — простота, наглядность, компактность. Недос­таток безынструментального метода измерения цвета — малая точность. Однако погрешности определений при ра­ционально составленном атласе не настолько велики, что­бы служить препятствием для широкого распространения такого метода измерения.

Основой всякой системы цветов служит цветовой круг. Пользуясь им, создают цветовое тело, заключающее все цвета, входящие в систему.

Цветовой круг. Естественной системой цветов служит спектр; его цвета изменяются в широко известной непре­рывной последовательности: за фиолетовым следует синий, затем голубой и т. д. В спектре находятся цветовые тона всех реальных цветов, за исключением пурпурных.

Изогнув узкую полоску спектра в незамкнутую окруж­ность (рис. 10.1, толстая линия), замкнем эту окружность, введя пурпурные цвета — от фиолетово-красного, близко­го к фиолетовому, до красно-пурпурного, почти красного (пунктир). Пусть они будут иметь максимальную насыщен­ность, как и спектральные. Тогда получим систему, в кото­рой закономерно расположены все цветовые тона цветов природы при постоянной светлоте и насыщенности. Цвета такого круга обладают наибольшей насыщенностью, по­скольку они спектральные.

Расширим набор цветов, прибавив к нему цвета тех же тонов и светлот, но меньшей насыщенности. Расположим их внутри круга так, чтобы насыщенность постоянно пада­ла от максимального значения на периферии до нулевого в центре круга. Тогда любая линия, соединяющая централь­ную точку А с периферией (ГА, КА и т. д.), есть геометри­ческое место цветов постоянного цветового топа, но насы­щенности, падающей от максимального значения на пери­ферии круга до нуля в его центре. Точка А на­зывается ахроматической. Такая система, вклю­чающая цвета всех воз­можных цветностей при постоянной их светлоте, называется цветовым к р у г о м. Он известен со времен предложившего его Ньютона.

На практике цветовой круг получают с помощью красок. Их цвета, естест­венно, менее насыщены, чем спектральные, и круг, об­разованный красочными образцами (тонкая линия на рис. 10.1), лежит внутри образованного спектром. Цвета образцов изменяются не непрерывно, подобно цветам спектра, а скачкообразно. В спектре, выбранном для демонстрации принципа си­стематизации (рис. 10.1), расстояния от его начала (λ = = 400 нм) пропорциональны длине волны. В практически используемых кругах естественная последовательность цветов соблюдается, однако пропорциональность длины волны расстоянию от начала, как правило, нарушается. О причинах этого см. ниже.

Для того чтобы ввести в систему не только цветности, но и светлоты, т. е. дать полную систематизацию цветов, необходимо перейти к пространственному их описанию. Прежде чем делать это, отметим, что при оптимальной осве­щенности глаз различает наибольшее число цветов и диа­метр круга при этом условии оказывается наибольшим. Пусть соседние точки в непрерывном круге выражают цве­та, едва различаемые глазом. Тогда при уменьшении осве­щенности (или, что то же, при уменьшении яркости образ-

 

Рис. 10.1. Схема получения цвето­вого круга цов) возрастают цветовые пороги. Цвета, расположенные рядом и различимые при оптимальной освещенности, те­перь становятся неразличимыми. Расположив цвета, на­блюдаемые при уменьшенной яркости, на тех же расстоя­ниях друг от друга, что и до изменения условий наблюде­ния, можно увидеть, что занимаемая ими площадь сокра­тилась. При некотором значении яркостей образцов цвет­ности вообще перестают различаться, и круг вырождается в точку, называемую «черной».

Пороги возрастают не только при уменьшении яркости, но и при ее увеличении сверх оптимальной. Тогда образцы оказывают слепящее действие, и при известных их яркостях круг опять превращается в точку, на этот раз в «белую». В соответствии с этим тело, включающее всевозможные цвета, получаемые с помощью красок и составляющие опре­деленную систему, имеете общем случае форму двух кону­сов, совмещенных основаниями. Оно называется цветовым. Остановимся на свойствах его оси и поверхности. На оси лежат ахроматические цвета, составляющие шкалу светлот тела. Ось поэтому называется ахроматической. На поверхности тела находятся цвета, имеющие при дан­ном уровне светлоты максимальную насыщенность. Цве­товое тело включает ту часть цветового пространства, ко­торая содержит цвета несветящихся тел, наблюдаемые при данном колориметрическом источнике. Эта часть простран­ства, однако, не обладает колориметрическими свойства­ми, потому что, как увидим ниже, цвета в ней распола­гаются не так, как в метрическом пространстве, например XYZ. Отметим, в частности, что спектральные цвета рас­положены не по локусу, а по кругу.

Цветовые круги, составляющие основу разных систем, получают располагая цветовые образцы, называемые также на красками (или в ы к р а с к а м и), по окружно­сти. При этом расстояния между цветами не совпадают с расстояниями, показанными на рис. 10.1. Располагают на­краски, исходя из разных соображений. Авторы некоторых систем стремятся к тому, чтобы на концах диаметров на­ходились строго дополнительные цвета. Это дает возмож­ность вводить в систему важное свойство цветов — их до­полнительность. Более существенным является требование хотя бы приблизительной равноконтрастности цветов кру­га. Такое расположение значительно облегчает подбор эталонов круга к данному цвету. Если цвет произвольного образца не совпадает с цветами круга, то подбор заключа­ется в определении той пары накрасок, между цветами которой находится цвет оцениваемого образца. Эта задача решается легче и точнее, если эталоны равноконтрастны.

Пользуясь цветовым телом, создают атласы цветов. Цветные таблицы атласа изображают сечения тела. Их делают через ахроматическую ось и, кроме того, в некото­рых системах — перпендикулярно оси, т. е. на разных уровнях светлоты.

Как правило, атласы создаются полиграфическими ме­тодами. Получение тиража строго идентичных оттисков, которые должны служить эталонами цвета, — весьма трудная техническая задача.

Попытки создать рациональную систему спецификации цветов предпринимались начиная от Ньютона и Ламбер­та. С тех пор было предложено множество систем. Первые удачные решения принадлежат американскому художнику Манселлу (1915 г.) и немецкому физику Оствальду (1917 г.). Их работы не потеряли значения до настоящего времени, хотя в их основе иногда лежали представления, не исполь­зуемые современной колориметрией.