13.6. Мера количества краски

Одним из услоьий точного воспроизведения цветов ори­гинала служит строгая согласованность (сбалансирован­ность) частичных изображений по градации — контрасту, количествам красок, степени проработки теневых и свето­вых деталей. Если это условие не соблюдено, то хроматические цвета оригинала при воспроизведении искажаются по цветовому тону, а ахроматические приобретают тот или иной тон. Например, в случае, когда желтое частичное изобра­жение содержит меньше краски, чем голубое, зеленые уча­стки оригинала получаются на репродукции сине-зелеными, а серые — синеватыми.

В основе представлений о балансе находится понятие о мере количества краски. Не установив указанную меру, нельзя сделать заключение о соотношении количеств кра­сок, например желтой и голубой. Если не установлена ме­ра, то непонятно, что означает «мало» желтой.

В теории цветовоспроизведения принято устанавливать количество краски по ее вкладу в образование нейтраль­ного по цвету поля. Краски, взятые в одинаковых количе­ствах, определяемых указанной мерой, дают при их трой­ном наложении (голубая + пурпурная + желтая) ахрома­тическое поле — серое или черное. Опыт показывает, что количества красок, сбалансированные «по серому», обеспе­чивают и правильное воспроизведение (при точном цветоде­лении) хроматических цветов. Аналогичный принцип ис­пользуется и при количественном выражении реакций цве-тоощущающих рецепторов глаза: если цвет ощущается как ахроматический, то реакции фоторецепторов считаются равными.

В черно-белой репродукции и, в частности, в фотогра­фии количество краски (например, металлического серебра) выражают через оптическую плотность почернения. Эта мера связана с концентрацией краски линейно, по закону Бугера—Ламберта—Бера, и в то же время служит мерой светлоты в соответствии с законом Вебера—Фехнера.

Сравнивать количества красок субтрактивного синтеза по их концентрации (поверхностной или объемной) не име­ет смысла прежде всего потому, что такая оценка учитывает удельную массу краски, которая не имеет отношения к цве­товоспроизведению. Тождественные по цветности краски могут обладать разными удельными показателями поглоще­ния к, или, как говорят, разной интенсивностью. Следова­тельно, взятые в одинаковых поверхностных- концентрациях с_п они отражают излучения, вызывающие разные по уров­ню реакции рецепторов глаза. Поле, образованное наложе­нием всех трех красок, взятых в одинаковых поверхностных концентрациях, по этой причине только случайно может получиться ахроматическим — серым или черным.

Ахроматическим считается цвет, который возникает в результате одинаковых реакций всех трех приемников данного анализатора (т. е. глаза, позитивного цветофотографи-ческого материала, электронного цветоделителя и т. д.). Однако кривые спектральной чувствительности приемников разных анализаторов не совпадают. Поэтому «серая» в отношении цветофотографического позитивного материала шкала может оказаться не серой в отношении глаза, и на­оборот — визуально серая шкала может копироваться на разные слои цветофотографического материала по-разному, не давая нейтрально-серого изображения.

Поэтому мера количества краски, определяемая ее «вкла­дом в серое», зависит от типа анализатора. Иными словами, для изображения, предназначенного для рассматривания, существует одна мера количества краски, а для изображе­ния, которое изготовлено для последующего копирования, — другая.

В качестве меры, отвечающей изложенным выше пред­ставлениям о «вкладе в серое», принята эффективная плотность D^эф_λ, определяемая как логарифмирован­ное отношение эффективного потока Р^эф_0λ падающего на ок­рашенную поверхность, к эффективному потоку Р^эф_λ, от­раженному ею:

(13.1)

Эффективным потоком называется произведение чувст­вительности приемника S_λ. на падающий на него поток из­лучения Ф_0λ:

или интегральный эффективный поток:

где s (λ) — функция спектральной чувствительности прием­ника; Ф₀ (λ) — функция спектрального распределения мощ­ности излучения.

Эффективный поток служит мерой реакции приемника, в отношении которого он определен. Реакция остается по­стоянной при постоянстве эффективного потока. Факторы S_λ и Ф_оλ взаимозаместимы.

Таким образом, интегральное значение эффективной плотности определяется выражением:

(13.2)

где р (λ) — функция спектрального распределения коэф­фициента отражения краски; s_i (λ) — функция спектраль­ной чувствительности i-того (т. е. красного, зеленого или синего) приемника данного анализатора.

Функции S_i (λ) определяют тип оптической плотности. Если это функции (кривые) основных возбуждений или ли­нейно связанные с ними функции сложения той или иной ко­лориметрической системы, то соответствующая эффектив­ная плотность называется колориметрической Dкол Если это кривые спектральной чувствительности приемников цветофотографического материала (сине-, зе­лено- и красночувствительных слоев позитивной пленки), то эффективная плотность называется копироваль­ной D^коп.

Если эффективные плотности некоторого участка на всех трех частичных изображениях одинаковы, то соответствую­щие количества красок считаются равными. На изображе­нии участок получается ахроматическим по цвету в отноше­нии данного анализатора. Если, например, равны колори­метрические плотности, то он ахроматичен зрительно.

Из формулы (13.2) ясен и принцип численной оценки рассматриваемой величины. Эффективная плотность поля, занятого данной краской, равна единице, если оно ослабля­ет эффективный поток в 10 раз.

Существуют три способа определения эффективности плотности: расчетный, денситометрический и эксперимен­тальный.

При расчете пользуются приближенной формулой

(13.2, а)

Значения входящих в нее величин берут из справочни­ков, в которых даются таблицы соответствующих функций. Спектральные интервалы, через которые суммируют s_λ,

Рис. 13.10. Схема определения эф­фективной плотности

Ф_оλ и р_λ, выбирают в соответствии с требованиями к точ­ности расчета.

Денситометрический метод определения заключается в измерении эффективной плотности через светофильтры, ко­торые приводят спектральные чувствительности денсито­метра к чувствительностям приемников анализатора, на­пример глаза. Практически часто удовлетворяются измере­нием оптических плотностей через зональные светофиль­тры — красный, зеленый и синий, определяя таким образом приближенные зна­чения эффективных плот­ностей .

При ответственных определениях эффективные плотности находят экспе­риментально. Остановимся на измерении копироваль­ных плотностей методом фотографического фотомет-рирования. На материал, в отношении которого оп­ределяется D^коп, копируют совместно два объекта — изме­ряемый (цветное изображение, шкала или просто поле) и эталон, которым служит серая шкала с известными оптиче­скими плотностями. Определение основано на том, что поля обоих объектов дают одинаковый копировальный эффект в том случае, если их копировальные плотности равны. На­ходят оптическую плотность копии измеряемого поля и за­тем численно ту же плотность на копии эталона. Соответст­вующая плотность эталона есть копировальная плотность измеряемого объекта.

Однако в большинстве случаев численное значение оп­тической плотности копии измеряемого поля на копии эталона найти нельзя. Ее плотности оказываются боль­шими или меньшими, чем даваемая измеряемым полем. Тогда прибегают к интерполяции. По результатам копиро­вания эталона строят градационную кривую D^к_сер — = f (D^ор_сер). пример которой показан на рис. 13.10. На ее оси. ординат находят точку, выражающую плотность копии измеряемого, т. е. цветного, поля (на рисунке показано стрелкой). Затем по этой точке определяют значение плот­ности поля серой шкалы, которое вызывает соответствующее почернение на копии. Эта плотность есть одновременно и копировальная плотность измеряемого поля, поскольку эталон и измеряемый оригинал дают одинаковые копиро­вальные эффекты при равных копировальных плотностях. В примере, приведенном на рисунке, цветное поле, давшее на копии оптическую плотность D^K_цв = 1,8, имеет копироваль­ную плотность D^коп = 0,8.

Итак, мера количества краски в процессах цветовоспро­изведения — ее эффективная плотность.

Вместо общих обозначений D^эф, D^кол, D^коп часто при­меняют конкретные Di (где і — общее обозначение краски — ж, ,п или г) или Di (где i — зона, в которой измерена дан­ная эффективная плотность — с, з или к).