Методы / Луизов Цвет и свет

19.3. Глянец, кроющая способность и цвет покрытий.

Не весь свет, освещающий поверхность предмета, в частности лакокрасочное покрытие, входит внутрь поверхностного слоя, Часть света обязательно отражается, не меняя своего спектрального состава. Отражение может быть либо зеркальным, если поверхность гладкая, либо диффузным, если поверхность матовая. Практически возможны все промежуточные варианты, т. е, к диффузно рассеянному свету может примешиваться зеркальная составляющая. Мы уже знаем, что она называется глянцем. В зависимости от назначения изделия, от требований к нему глянец может рассматриваться и как вредное и как полезное свойство покрытия.

Степень глянца определяется блеском поверхности изделия, т. е. общим

поверхность. Непрозрачность шжрытия обеспечи* вается в основном введенным в него пигментом (иногда и дру-гими веществами, называемыми йаполнителями). Пусть для того чтобы закраеить площадь S (м2) так, чтобы на закрашиваемой поверхноети стали невидимы даже широкие черные и белые полосы, требуется М кг пигмента. Эти данные характеризуют

Размерность Q, как видно из формулы, м2·кг-1, т, е. кроющая способность показывает, сколько квадратных метров поверхности можно закрасить (до ее полного сокрытия) одним килограммом пигмента.

Кроющая способность зависит от разности показателей преломления пигмента и пленкообразователя и от размеров частиц пигмента. Теория ГКМ во многих случаях позволяет рассчитать, кроющую способность с достаточной для практичееких целей точностью. Но не во всех случаях следует полностью скрыватъ лакируемую поверхность. Иногда, наоборот, ее структура должна рставаться видимой при некотором изменении ее восприятия связанного с цветом, блеском. Так, например, при производстве Деревянной мебели обычно оставляют видимой структуру дерева; Пигменты, применяемые для таких покрытий, называются лессирующими.

19.4 Задание цвета покрытия.

Цвет может быть задан тремя основными способами: 1) дан образец цвета; 2) даны его нормированные координаты x', у', z', вычисляемые по формулам (8.27), (8.28); 3) дана таблица (или кривая) зависимости коэффициента отражения р от длины волны λ.

Вспомним теперь, как составляются образцы цвета для атласа. Необходимы два ахроматических красителя (черный и белый) и в общем случае два пигмента для подбора заданного цветового тона. Если цветовой тон образца λ, то, может быть, найдется пигмент, дающий точно такой тон. Если же такой пигмент не будет найден, придется смешивать два: один с цветовым тоном, имеющим λ1 < λ , другой – с цветовым тоном λ2 > λ. Черный краситель нужен, чтобы уменьшать яркость (коэффициент отражения) покрытия, белый – чтобы уменьшать его чистоту. Выбрав четыре вещества, колорист смешивавт их с пленкообразователем в той или иной пророрции, пока не найдет смесь, достаточно близкую по цвету с цветом образца. Примерно так же действует колорист и во втором случае, только теперь получаемые накраски уже нельзя визуально сравнивать с образцом, а приходится их цвет измерять колориметром и сопоставлять полученные координаты с заданными.

Но тут возникает вопрос: при каком освещенни измерять координаты получаемых цветов? Очевидно, задавая координаты х', у' и z', необходимо сразу указать, при каком

источнике они получены. Обычно указывается один из стандартных источников, А, В, С или

ГОСТ 13527–78, ГОСТ 2846–82. Кроме того, выпущен ряд стандартов по устойчивости к отдельным видам воздействий: ГОСТ 9733.1–83 (устойчивость к свету); ГОСТ 9733.2–83 (к свету и погоде); ГОСТ 9733.4–83 (к стирке); ГОСТ 9733.23–83 (к декатировке); ГОСТ 9733.27–83 (к трению). Всего 27 стандартов, обозначения которых отличаются числом после точки (от 1 до 27) и относятся каждое к особому воздействию.

19.6. Реклама и освещение торговых помещений.

Мы привыкли к тому, что вывески магазинов часто выполняются с помощью газосветных трубок, изогнутых в виде букв надписи («Кондитерская», «Гастроном», «Ткани» и т. п.) и светящих красным, зеленым или голубым светом. Конечно, это прежде всего информация, но в какой-то мере и реклама. Цветное освещение витрин, призванное привлечь внимание к выставляемым товарам и сделать их более привлекательными, безусловно, играет роль рекламы. Но в общем в нащей стране реклама играет почти исключительно чисто информационную роль, хотя, конечно, оформители витрин стараются достигнуть эстетических эффектов. Соответственно освещение в торговом зале прежде всего должно способствовать тому, чтобы покупатель получал наиболее адекватное впечатление о предлагаемых товарах. Видимо, идеальным было бы здесь освещение источниками, имитирующими D65. Но, во-первых, такой источник с трудом создается даже для колориметрических измерений. Во-вторых, создаваемое им освещение, как будто и близкое по спектральному составу к естественному дневному, внутри помещений часто оказывается неприятным. Как компромисс, вполне осуществимый, можно требовать, чтобы магазины освещались люминесцентными лампами холодного белого света (Тц = 4300 К) или даже просто белого света (Тц = 3500 К).

Глава 20. Воспроизведение цветных изображений.

20.1. Первые попытки.

Еще в каменном веке человек начал пытаться изображать довольно примитивными, но выразительными рисунками объекты окружающего мира, наиболее привлекающие его внимание, прежде всего животных. Сейчас. найдено большое количество. таких изображений на скалах, на стенах и потолках пещер. Во многих рисунках видно стремление передать не только форму, очертания. животного, но и его цвет. Так, на потолке Альтамирской пещеры (Испания, провинция Сантандер) изображено много разных животных и среди них необычайно выразительная фигура бизона, выполненная смелыми штрихами и большими пятнами черной, красной и желтой краски. Специалисты датируют картину эпохой верхнего палеолита, т. е. написана она во всяком случае более десяти тысяч лет тому назад.

20.2.Начало книгопечатания.

Впятом тысячелетии до н. э. в Египте был изобретен папирус, материал, очень удобный для письма и рисования. Можно считать, что тогда появились первые книги, выполненные в виде свитков папируса. Рукописные книги снабжались иллюстрациями, часто цветными. Да строго говоря, и различие между текстом и рисунком в то время было не столь явным, как сейчас: ведь надписи выполнялись иероглифами, которые первоначально были не чем иным как схематизированными изображениями различных предметов и животных.

Во II веке н. э. в Китае научились выделывать бумагу, в IX –

обожженной глины, из них набирать любой текст. В XIII веке обожженная глина была заменена металлом (первоначально бронзой) и печатные книги стали получать все большее распространение.

В Европе книги, напечатанные с набора отдельными литерами, появились в середине XV столетия. Как и в Китае, им предшествовало появление книг, напечатанных с помощью выпуклых текетов, вырезанных на деревянных досках. Таким же способом печатались различные картины, изображение святых, игральные карты.

Текст, как правило, печатался черной краской (первоначально смесью сажи с вареным льняным маслом). Иллюстрации (гравюры) можно было выполнять любым цветом, но, как правило, каким-ни« будь одним. Если издатель не хотел этим довольст-воваться, рисунки приходилось выполнять и раскрашивать различными красками от руки. Конечно, даже при скромных тиражах издания (в XV веке средний тираж – 300 экз.) такая ручная работа сильно замедляла выпуск книги и удорожала ее. Иногда цветными иллюстрациями из всего тиража украшали несколько книг, которые продавались по повышенным ценам или предназначались в дар знатным лицам.

Как мы уже говорили, воспроизводить в рисунках то, что он видел, человек начал еще в каменном веке. В исторический период изобразительное искусство делало все большие успехи. В средние века в Западной Европе и в России появились талантливые художники, создавались замечательные картины. Еще больших успехов достигла живопись в эпоху Возрождения. Техника создания картин могла быть различной, но наибольшую известность получили картины, написанные маслом.

Техника живописи весьма усовершенствовалась, было найдено много новых пигментов, которые в смеси с маслом разнообразили палитру художника, позволяя ему наилучшим образом изображать людей, животных, картины природы, выражая вместе с тем свое отношение к изображаемому, свои эмоции, короче говоря, создавать настоящие шедевры искусства. Конечно, гениальный художник может и простым пером нарисовать картину, которая заворожит и глубоко взволнует нас, но все же нельзя отрицать, что овладение цветом сильно расширяет возможности самовыражения художника и воздейетвия на зрителя.

И вот уже в эпоху Возрождения возникло определенное несоответствие: творения поэта, писателя, мыслителя, ученого можно было легко размножить и делать их достоянием сотен читателей, а шедевры живописца сохранялись в единственном экземпляре, доступные только немногим. Развитие техники должно было преодолеть это несоответствие.

20.3. Методы цветной печати.

По современной терминологии способ, при котором литеры или элементы рисунка, покрываемые краской и дающие отпечаток на бумаге, лежат заметно выше остального уровня печатной формы, называется высокой печатью. Так печатались первые книги, так печатается большая часть современных книг и газет. Казалось бы, приготовив доски с выпуклыми изображениями, можно было бы применить их для печатанья многих цветных изображений. Взять вместо одной доски – печатной формы – несколько, по числу изображаемых цветов, и на каждой из них вырезать только ту часть картины, которая должна быть отпечатана одним цветом. А затем последовательно отпечатать все формы на один лист бумаги, каждую своей краской. Однако такой способ не получил широкого распространения.

Другой способ печати – глубокая печать. Здесь печатная форма выполняется в виде плоской поверхности (деревянной или, чаще, металлической), на которой специальными инструментами художник вырезает, выцарапывает (гравирует) рисунок. При нанесении краски она заполняет углубления поверхности и, когда к такой печатной форме прижимают лист бумаги, оставляет на нем рисунок, выгравированный художником. Этот рисунок называется гравюрой или эстампом.

Существует и другая техника глубокой печати. Гладкую поверхность металла покрывают тонким слоем воска, в котором художник прорезает штрихи и линии своего

рисунка. Затем вся поверхность протравливается кислотой, которая разъедает металл только в тех местах, где прорезан воск. Воск счищают, форму покрывают краской, которую затем снимают, но она остается в местах, разъеденных кислотой. Прижимая к форме лист бумаги, получают изображение, которое называется офортом.

Гравюры появились в Европе в конце XIV века и широко распространились в XV веке. Часто ими иллюстрировали книги.

Принципиально возможны и многоцветные гравюры, но фактически они появлялись редко и в основном в значительно более позднюю эпоху.

Подлежащую репродукции картину фотографируют несколько, скажем 6, раз, через 6 различных светофильтров. Затем каждую из шести пластин, которые послужат печатной формой, покрывают слоем хромированного альбумина. На пластину кладут один из полученных негативов и сильно освещают ее через негатив. На освещенных местах пластины, т. е. тех, над которыми плотность негатива мала, хромированный альбумин задубливается, т. е. необратимо коагулирует и теряет растворимость в воде. После обработки водой незадубленный альбумин смывается и на месте смытого альбумина образуются пробельные места печатной формы. На вторую форму накладывают второй негатив и последовательно получают все 6 форм. Каждую форму покрывают своей краской в соответствии с фильтром, через который фотографировался оригинал, и все формы отпечатывают на одном листе бумаги.

Мы дали только общую схему фотомеханического способа воспроизведения цветных изображений. Фактически применяемые мётоды имеют много вариантов. Часто подлежащая копированию картина фотографируется через растр, помещаемый перед фотопластинкой, на которую проецируется изображение при съемке. Растр состоит из двух плоскопараллельных стеклянных пластинок, на каждой из которых проведены параллельные линии. Пластинки растра складываются так, чтобы линии перекрсщивались. Таким образом изображение разбивается на множество мелких пятнышек, диаметр каждого из которых зависит от освещенности в данном элементе растра. (Условно пятнышки называют точками, хотя о диаметре точки говорить, в сущности, нельзя.)

В растре проводится от 20 до 100 линий на см; для иллюстраций в книгах – от 60 до 100 линий на см, т. е. от 6 до 10 линий на мм. Увидим ли мы отдельные пятна с расстояния наилучшего зрения, т. е. с расстояния 250 мм?

Проведем расчет для худшего случая 60 линий на см и для диаметра пятна Л, равного половине расстояния между линиями растра, т, е. для

d = 216 = 121 ≈ 8 10−2 мм.

Мы проводим расчет для пятна, равного половине периода растра, так как если пятно будет меньше, его еще трудней будет заметить, а если пятна будут больше, уменьшится расстояние между их краями и для зрения они начнут сливаться друс с другом.

должны различать отдельныс пятна, но только при их контрасте с фоном, близким к единице, см. формулу (2.8). Однако в работе (3) показано, что разрешающая способность цветового зрения значительно ниже, чем черно-белого. Кроме того, не нужно забывать, что мы рассмотрели только оттиск одной печатной формы, для одного цвета. Если же на один лист таких оттисков ляжет 6 или в, число пятен на каждом квадратном миллиметре станет значительно больше и различать их в отдельности мы, безусловно, не сможем.

Следует заметить, что пятна разных цветов иногда будут лежать рядом, иногда окажутся наложенными друг на друга. В первом случае произойдет пространственное смешение цветов, во втором – субтрактивное, так что в общем явление оказывается весьма сложным. Однако, так как даже на малой поверхности различных пятен много, вероятностные закономерности по законам статистики приведут к усреднению, обеспечивающему достаточное постоянство цвета. Иначе говоря, если достаточно большая площадь оригинала имеет один и тот же цвет, глаз, как правило, не замечает различий цвета на этой площади и в отпечатке.

Все разновидности литографии и офсетной печати относят к плоской печати. Различные варианты фотомеханического способа могут применяться и в высокой, и в плоской, и в глубокой печати.

20.6. Цветная фотография.

Попытки получения цветных фотоснимков появились вскоре после изобретения дагерротипии (1839 г.). На более реальную почву они встали после открытия явления сенсибилизации и применения ее для получения фотоэмульсий, чувствительных не только к коротковолновой, но и к длинноволновой части видимого спектра.

В 1891 г. французский физик Г. Липпман, используя образование стоячих волн над отражающей поверхностью, получил снимки в естественных цветах без светофильтров. В стоячей волне пучности образуются на расстоянии полуволны друг от друга, и если они получены в слое светочувствительного материала, именно в них будет выделяться металлическое серебро, образуя тонкие, параллельные друг другу зеркальные слои. Если фотопластинку, проэкспонированную монохроматическим светом с длиной волны λ, после проявления осветить белым светом, падающим по нормали к поверхности пластинки, в обратном направлении вследствие интерференции от разится почти исключительно свет с длиной волны λ. Если провести съемку многоцветной картины, после проявления мы увидим эту картину в ее естественных цветах.

Чрезвычайно изящный по своей идее способ Липпмана не нашел практического применения. Процесс фотографирования был сложен, цвета полученного изображения изменялись при изменении угла падения света на фотоснимок или угла наблюдения.

Дальнейшее развитие цветной фотографии пошло по линии создания цветоделенных диапозитивов. Для их получения конструировались специальные фотокамеры вроде изображенной на рис. 20.1. Объектив фотоаппарата фокусирует изображаемую картину одновременно на фотопластинках 2, 3 и 5, перед которыми поставлены фильтры красный, зеленый и синий. Разделение собираемого объективом света осуществляется зеркалами 1 и 4, из которых первое отражает около одной трети света, вторе – около половины. После проявления экспонированных пластинок и получения трех диапозитивов их можно спроецировать одновременно на экран и, если свет от каяждого диапозитива пропустить через соответствующий цветной фильтр, можно получить цветное изображение. Можно и просто видеть его цветным с помощью прибора, аналогичного изображенному на рис. 20.1, смотря в его объектив. Нужно только поместить вместо фотопластинок 2, 3 и 5 три диапозитива и осветить их тремя осветителями.

Рис. 20.1 Схема получения трех цветоделенных снимков.

Кроме того, три цветоделенных изображения можно синтезировать фотомеханическим способом и получить цветную репродукцию. Так и получали цветные снимки в начале

нашего столетия, например, в 1908 г. в журнале «Фотограф-любитель» был напечатан портрет Л. Н. Толстого, снятого в том же году в Ясной Поляне.

Все же широкое распространение цветная фотографня получила только после того, как съемку для нее стало возможным производить обычными фотоаппаратами, а обработку пластинок или пленок, вплоть до печатания позитивных изображений, проводить методами, не очень сильно отличающимися от тех, к которым уже привык фотограф. Только вместо обычной (черно-белой) пленки следует применять значительно более сложную цветную. Соответственно и для размножения снимков нужна специальная бумага.

При создании цветных пленок пришлось преодолеть некую принципиальную трудность. При фотографировании и воспроизведении цветных изображений с помощью цветоделенных снимков светофильтры при съемке давали окрашенный свет за счет

За последнее время были разработаны и другив способы получения цветных фотографий, в частности непосредственно позитивных изображений. Появились также системы, дающие готовый фотоснимок сразу послехъемки (28, 57).

Ясно, что с появлением трехслойной цветнойпленки была решена и задача создания цветного кино.

20.7. Светофильтры и красители.

Деление видимого спектра на три зоны требует трех светофильтров. Какими свойствами должныони обладать? Рассмотрение этого вопроса привело к, представлению об идеальных фильтрах. Идеальный фильтр должен полностыо поглощать или отражать две зоны спектра и полностью пропускать третью. Границами зон должны быть две длины волны λ1 и λ2. Таких фильтров не существует, и сейчас не видно путей к их созданию. Пропускание любого реальвого светофильтра изображается кривой, а не ступенчатой линией. Но представление об идеальных фильтрах помогает оценить реальный светофильтр, определяя степень его близости к идеальному.

Следует сказать, что