11. Основные цвета колориметрической системы. Кривые смешения. Координаты цвета и цветность.

С целью более точного его описания цвета была разработана международная система, построенная на известных эталонных цветах, которые также называют основными цветами. В соответствии с экспериментально установленными характеристиками среднестатистического наблюдателя в 1931 г. CIE определила кривые сложения основных цветов R, G и B (R – red, G – green, B –blue). В этой системе некоторое соотношение основных цветов соответствует каждой из длин волн видимого спектра. При этом существуют как положительные, так и отрицательные количества основных цветов. Чтобы получить только положительные значения, CIE ввела нереальные основные цвета, которые обозначают буквами X, Y и Z. Причем, X соответствует мнимому (реально не существующему) красному, Y – мнимому зеленому и Z – мнимому синему цвету. Спектральные составляющие, относящиеся к данной стандартной колориметрической системе, называют стандартными трехкомпонентными основными возбуждениями, а рассчитанные по ним цветовые координаты – стандартными цветовыми координатами. Стандартные кривые сложения описывают зависимость энергии излучения от длины волны и определяют спектральную чувствительность глаза среднестатистического наблюдателя CIE.

Представления об основных цветах связаны с понятием относительных цветовых координат x, y, z, сумма значений которых равна единице. Соответственно не обязательно задавать все три значения, так как задание любой пары относительных цветовых координат достаточно для однозначного определения третьей составляющей. На основе этой колориметрической системы получается лишь новый вариант однозначногоописания цвета на базе основных цветов CIE. Вместо стандартных цветовых координат X, Y и Z задаются только координаты цветности x и y, которые позволяют определить чистоту цвета и цветовой тон. Координаты цветности (обозначаются прописными буквам r, g, b) вычисляются из координат цвета R, G, B по формулам: r= R/(R+G+B); g=G/(R+G+B); b=B/(R+G+B). При этом получается, что r+g+b=1. Это означает, что для определения координат цветности необходимо знать значения только двух координат (например, r и g), при этом значение третьей координаты (b) может быть вычислено из первых двух. Как известно уравнение цвета излучения Ф в общем случае выглядит так: Ф = x´X + y'Y + z'Z, где x´, y´, z´ - координаты цвета излучения в стандартной колориметрической системе МКО 1931 г. (ХYZ); X, Y, Z - основные цветовые стимулы, на которых основана трехцветная колориметрическая система. Координаты цветности х, у, z равны отношениям каждой из трёх координат -цвета к их сумме (модулю цвета) М: М = x´ + y´ + z´

В свою очередь координаты цвета определяются выражениями:

где – функции сложения колориметрической системы МКО 1931 г. XYZ , φ_i(λ) – спектральная плотность мощности излучения облучаемого источника. Ф = x·М·X + y·М·Y + z·М·Z.

График цветности МКО с координатами стандартного белого излучения Е и А (крестики) и с допустимой областью белого цвета (пунктирная линия).

12. Цветовые системы, координаты цвета и цветности МКО. Цветовое различие.

В 1931 г. Международная комиссия по освещения (МКО) приняла новую колориметрическую систему. В этой системе используется цветовой график в виде равнобедренного прямоугольного треугольника, в вершинах этого треугольника расположены условные (нереальные) цвета X, Y,Z, суммированием которых в соответ-ствующих пропорциях можно получить все реальные цвета с любой насыщенностью и любым тоном. Локус, определяющий вместе с пурпурной линией область всех реальных цветов, находится внутри треугольника XYZ. Как и любое трехкомпонентное цветовое пространство цветовое пространство, сформированное тремя цветами XYZ может быть для удобства работы представлено в виде графика цветностей, аналогичного графику цветностей r, g, b. Обычно график цветностей x, y, z изображают в виде прямоугольного треугольника, две стороны которого соответствуют координатам x, y, а гипотенуза — координате z. Вершины треугольника соответствуют положениям трех цветов X, Y и Z. Указанием координаты z обычно пренебрегают, поскольку ее значение может быть получено из значений двух других координат. Помимо этого на график цветностей также наносится линия цветностей чистых спектральных и пурпурных цветов, представляющие собой фактический цветовой охват человеческого глаза. Положение любого цвета может быть определено на графике цветностей МКО указанием двух координат цветности x и y. Модель CIELAB наиболее точно описывает параметры цвета, так как обладает самым широким охватом. Ее часто используют в качестве внутренней модели многих программных продуктов и с ее помощью в них осуществляется пересчет из одной модели цвета в другую. Достоинством данной модели является то, что в ней информация о цвете и яркости разделены и являются независимыми. Это дает возможность изменять тоновые градационные характеристики изображения не затрагивая цветовые. Использование фильтров в канале Lightness не искажает цветовую информацию. Недостатком можно считать высокую концентрацию цветовой информации в середине осей a и b. Это затрудняет тонкую коррекцию цвета с помощью градационных кривых. Еще одним преимуществом системы Lab является ее равноконтрастность. Равноконтрастность системы означает, что в любом цветовом диапазоне равные цветовые различия будут выражаться равными числовыми величинами, определяемыми в данной системе (во всех зонах пороги различения будут одинаковы).

Для определения цветового различия ΔЕ любой пары цветов необходимо сначала найти соответствующие им точки в равномерном цветовом пространстве, а затем рассчитать расстояние между ними, которое определяется по формуле ∆E^*ab= √(ΔL^*)²+(Δa^*)²+(Δb^*)². Следует отметить, что человеческий глаз сильнее реагирует на изменение цветового тона, нежели светлоты.