13. Трехфильтровые денситометр и колориметр. Спектрофотометр. Физическое (спектральное), физиологическое и психологическое тождество оригинала и оттиска

При решении целого ряда научных и практических задач, например при контро­ле качества воспроизведения цвета в промышленности, требуется осуществлять точные измерения характеристик исследуемого цветового образца, таких как его координаты цвета, спектр излучения (отражения), оптическую плотность и т.д.

Использование для этих целей аппарата человеческого зрения не позволяет эффективно решать поставленные задачи, поскольку зрение человека, во-первых, является всегда субъективным, и, во-вторых, глаз человека, имея возможность видеть тонкие отличия цвета между двумя образцами цвета, не приспособлен для выполнения абсолютных цветовых измерений.

Поэтому для этих целей были разработаны специальные приборы — колори­метры и спектрофотометры. Приборы обоих типов измеряют световой поток излучения, отразившийся от поверхности объекта (для непрозрачных образцов), прошедший через него (для прозрачных образцов) либо испускаемый им (для самосветящихся образцов).

Спектрофотометры являются наиболее точными приборами для измерения цвета. Они определяют коэффициенты спектрального отражения и пропускания образца, а также позволяют измерять спектры излучения самосветящихся объек­тов. Для этого измеряемый поток излучения с помощью монохроматора либо на­бора интерференционных фильтров разлагается на отдельные спектральные со­ставляющие, интенсивность которых оценивается в определенных значениях длин волн. Таким образом получают набор значений интенсивности светового излуче­ния, измеренных в достаточно узких полосах спектра, являющихся аппроксимаци­ей всего спектра излучения.

Точность, с которой спектрофотометр измеряет спектр излучения, определяет­ся шириной единичного интервала длин волн Δλ, в котором оценивается величи­на потока излучения. Обычно величины Δλ=10 нм достаточно, чтобы с высокой степенью точности производить измерения спектров любых излучений. Более точ­ные спектрофотометры могут производить измерения спектра и в более узких ин­тервалах Δλ=5 нм и Δλ=1 нм, однако такая точность для большинства измере­ний будет уже излишней.

Другими параметрами, оценивающими качество спектрофотометра, являют­ся диапазон длин волн, в пределах которого может работать спектрофотометр, воспроизводимость измерений, возможность измерения образцов при различных условиях освещения и наблюдения. Для большинства задач достаточно оценить спектр светового излучения в видимом диапазоне длин волн от 380 до 730 нм, хотя для некоторых специальных случаев бывает необходимо также оценить ультрафио­летовую и инфракрасную составляющую излучения. Спектрофотометры измеря­ют только спектр излучения. Все остальные характеристики излучения рассчиты­ваются по спектральным данным.

Определение характеристик образца цвета с помощью спектрофотометра. Све­товой поток от источника света (1) с помощью оптической системы зеркал (2) проециру­ется на поверхность анализируемого образца (3). Отраженный от образца световой поток с помощью монохроматора (4) разлагается на отдельные спектральные составляющие в диапазоне длин волн А = 380—730 нм, для каждой из которых измеряется их интенсив­ность Ф(А) в конечном интервале длин волн Δλ, по которым по формуле (3.1) определяется спектральный коэффициент отражения и координаты цвета XYZ либо L*a*b* МКО

Колориметры напрямую измеряют координаты цвета излучения, без определе­ния его спектра через систему специальных светофильтров, выделяющих из него красную, зеленую и синюю спектральные составляющие (для вычисления коорди­нат цвета RGB), либо через специальные спектральные маски, которые приводят спектральное распределение излучения по форме к кривым сложения стандартно­го колориметрического наблюдателя (для вычисления координат XYZ).

Определение координат цвета с помощью фотоэлектрического колориметра со спектральными масками. Световой поток от источника света (/) освещает образец цвета (2). Отраженный от образца световой поток с помощью монохроматора оптиче­ской системы (3) и зеркал (4) делится на три световых потока, каждый из которых филь­труется системой спектральных светофильтров (5). Световой поток после прохождения через светофильтры попадает на фотоэлектрические преобразователи (6), определяю­щие координаты цвета XYZ излучения как интенсивность светового потока, прошедше­го через фильтры (5)

В зависимости от применяемого в них приемника колориметры бывают визуаль­ные и фотоэлектрические. В фотоэлектрических колориметрах приемниками из­лучения служат фотоэлементы или фотоумножители, спектральная чувствитель­ность которых с помощью спектральных масок корригирована под стандартные кривые сложения цветов (колориметрический наблюдатель). Такая конструкция значительно удешевляет стоимость колориметра по сравнению со спектрофото­метром, однако влечет за собой снижение точности прибора и резко ограничивает диапазон его применения. Поскольку колориметр определяет координаты цве­та образца по интенсивности трех световых потоков и не оценивает весь спектр излучения, вследствие метамерии возможны ситуации, когда два образца цвета, имеющие разные спектральные распределения излучения, будут определены ко­лориметром как одинаковые по цвету. Поэтому колориметры используются, как правило, в более дешевых цветоизмерительных системах. Например, коммерческих системах калибровки мониторов, для которых ошибки и неточности, допускаемые колориметром, оказываются несущественными. В промышленности и для научных целей, а также в случаях, когда критически важной является точность измерения, предпочтительным оказывается использование спектрофотометра.

Денситометр – прибор для измерения оптических плотностей (печернения). Показания прибора м.б. выражены в ед., позволяющих судить об интервале оптич. плотностей, контрасте печати, захвате (восприятии) краски, ее спектральной частоте (ахроматичности). Спектральные чувствительности 3-х, 4-х широкополосных каналов денситометра определены промышленными стандартами и денситометр. статусом ИСО (статусу А или статусу М). Статусу А соот-ют денси-ры используемые для фотографических, печатных и др. изоб. выполненных на подложке. Оптические плотности измеренные по статусу А не эквивалентны колорим-им значениям, поскольку спектральные чувств. существ. отличаются от кривых сложения станд. набл. МКО. Денсит. и колорим. – по 3 фотоприемника, работают и в проходящем и в отраж. свете, на выходе у денситометра – оптическая плотность, у колорим. – кривые смешения. Спектрофот. – больше фильтров, на вых. спектр. кривые.

Тождество оригинала. Объективное (факсимильное, физиологическое) тождество имеет место, ког­да цветовые возбуждения, поступ. к наблюдателю от оригинала и оттиска, одинаковы. Для ч-б изображ. оно обеспечивается равенством их соответствующих яркостей. Если же в силу тех или иных при­чин такого равенства не достигнуть, то речь может идти лишь о субъективном тождестве, т. е. о создании насколько это возможного кажущегося сход­ства или впечатления соответствия двух изображений. Факсимильное тоновоспроизв., при котором измеряемые денситометром оптические плотности оттиска равны плотностям соответств. участков оригинала редко встречается на практике. Существует тождественное тоновоспроизв. и редакционное, которое отличается тем, что при таком подходе проблема соответствия отт. оригиналу отходит на второй план. Объективное (во всем интервале, если он вмещается в охват печати; в части интервала, вмещ. охватом печати). Психовизуальное (сохран. рисунка равномерным сжатием его контрастов во всем интервале; повыш. общего контраста нелинейным сжатием интервала; ретушь контуров малого контраста). Редакционное воспроизведение – остается на решении редакции относительно ранее перечисл. факторов и м.б.: исправление дефектного оригинала (цветовая и градационная ретушь; информационно-статистический подход), сохранение или подчеркивание сюжетно-важной детали (за счет потери других деталей; с пом.ретуши).