Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы светотехники. Учебное пособие
.pdf
7.1. Пороги цветоразличения
Рис. 7.1. К понятию порогов цветоразличения
Порог цветоразличенияЦп существенно отличается от порога
яркостей Ln. Яркость – величина скалярная, а цвет – величина векторная. Поэтому порог цветоразличения – тоже величина векторная, и
его следует характеризовать не только модулем, но и направлением.
Оказывается, что если в цветовом пространстве из точки, характеризующей цвет Ц0, провести вектора Цп, то концы векторов опишут
некое тело, в общем случае – эллипсоид.
Цвета, концы векторов которых лежат внутри этого объема, для
глаза неотличимы от цвета Ц0.
Минимальную, еще уловимую разницу в цвете называют порогом
цветоразличения.
Впервые пороги цветоразличения были определены Джаддом на
диаграмме цветностей xy (рис. 7.1).
На плоскости пороги цветоразличения имеют вид эллипсов, причем размеры эллипсов, соотношение осей и их направление зависят от
местоположения точки цвета Ц0. Внутри эллипсов находятся цветности,
визуально неотличимые от Ц0.
Впоследствии Мак-Адам, проведя тщательные исследования,
уточнил размеры и местоположение пороговых эллипсов на плоскости
цветностей xy (рис. 7.2), размеры эллипсов увеличены в 10 раз.
С увеличением яркости сравниваемых цветов пороги цветоразличения
на графике цветности понижаются. Видно, что пороги цветоразличения
неравномерно распределены по графику. В нижней, сине-фиолетовой
части, две близко расположенные точки выражают цвета, сравнительно
сильно различающиеся зрительно.
Чувствительность глаза к изменению цветности здесь велика.
А в верхней, желто-зеленой, наоборот, две точки, одинаково воспринимаемые по цвету, отстоят друг от друга на значительно большем
121
7.2. Равноконтрастные системы
Рис. 7.2. Пороговые эллипсы
расстоянии. Кроме того, пороги цветоразличения зависят и от направления осей эллипсов.
7.2. Равноконтрастные системы
Цветовой контраст – различие между двумя цветовыми
полями Ца и Цб, цвет которых различен.
Как измерить и как выражать цветовой контраст количественно?
Выберем два цвета Ца и Цб и измерим величину контраста между
ними в порогах, т. е. определим число порогов цветоразличения. Таким
образом, мы найдем количественно цветовой контраст.
Если взять два цветовых поля Ца и Цб и определить контраст между
ними, то возникнут определенные трудности в силу особенностей геометрии цветового пространства (в частности системы XYZ). Например,
число порогов цветоразличения (по которому казалось бы можно было
это сделать) зависит от пути перехода, причем передвижению по прямой от цвета Ца к цвету Цб отнюдь не всегда соответствует наименьшее
число порогов.
Поэтому речь идет о построении такой системы координат, где
равным отрезкам линии, проведенной между точками, изображающими
любые два цвета, соответствовали бы равные цветовые контрасты, т. е.
122
7.2. Равноконтрастные системы
равные числа порогов цветоразличения. По сути, речь идет о деформировании системы в пространстве. Такая система получила название
равноконтрастной.
Было предложено много моделей равноконтрастного цветового пространства. В настоящее время по решению МКО (CIE) рекомендовано
пользоваться двумя моделями цветового пространства: L
*u*v*
и L*a*b*.
1. Модель цветового пространства L*u*v*:
L 116( ) 16
3
y
, u* = 13L*(u – u0), v* = 13L*(v – v0). [7.4]
0
1
y
Все величины выражаются через координаты системы XYZ:
x
u
4
xyz
15 3
,
v
y
9
xyz
15 3
, [7.5]
где y0, u0, v0 – значения величин для белого света, т. е. для цвета одного
из стандартных источников: A, В, С или D65, для которого прово-
дятся расчеты.
Цветовое различие между двумя цветами в численном выражении
обозначается как Е(L*u*v*) и выражается как длина отрезка между
точками, изображающими эти цвета в трехмерном пространстве с координатными осями L*u*v*:
E
(L u v ) (L L ) (u u ) (v v )
222
12 12 12
1
2
. [7.6]
2. Модель цветового пространства L*a*b*:
1
L 116( ) 16
y
3
y
0
a 500() ()
11
xy
33
xy
00
,
b200()()
11
yz
33
yz
00
, [7.7]
где x0, y0, z0 – координаты цвета одного из стандартных источников
излучения: A, B, C или D65.
Цветовое различие в данной системе выражается также отрезком
прямой, соединяющей цвета Ца и Цб:
E
(Lab)(LL)(aa)(bb)
22 2
12 12 12
1
2
. [7.8]
Итак, значения Е – мера цветовых различий.
Какие величины цветового различия можно считать приемлемыми?
Есть два подхода:
1. Е – величина нормативная, цвет оттиска образца нетриадной
краски считается соответствующим цвету оттиска контрольного образца
краски, если минимальное цветовое различие Е 5,0 (ГОСТ 6593–83).
123
7.3. Сравнение цветовых систем
2. Е – величина договорная и является одним из условий до-
говора о поставке продукции. Такой подход практикуется на Западе и
применяется многими крупными компаниями.
Практикой установлено, что:
цветовое различие не заметно Е < 0,2;
цветовое различие еле заметно Е 0,2–0,5;
цветовое различие мало заметно Е 0,5–1,5;
цветовое различие заметно Е 1,5–3,0;
цветовое различие очень заметно Е 3,0–6,0;
цветовое различие большое Е 6,0–12,0;
цветовое различие очень большое Е > 12,0.
Опыт работы показывает, что практически значение Е 2,0
является вполне разумным и выполнимым показателем, обеспечивающим сочетание пожеланий заказчика и стоимости изготовления
краски.
Ни одна из предложенных в настоящее время систем не удовлетворяет идеальному равноконтрастному пространству. Но, тем не менее,
они все же лучше выражают зрительные оценки цветовых различий,
чем RGB или XYZ, и ими пользуются при составлении атласов, допусков и т. п.
7.3. Сравнение цветовых систем
Три колориметрические цветовые системы – RGB, XYZ, ,
p, L (нерасчетная) и две равноконтрастные – L*u*v* и L*a*b*.
Есть все основания считать цветовую систему RGB основной. Идея
ее понятна и проста. Три основных цвета физически осуществимы и
могут быть применены в визуальном колориметре.
Основные цвета системы XYZ неосуществимы, не могут быть применены в визуальном колориметре, существуют как линейная функция
реальных цветов. Система XYZ основана на системе RGB.
Система , p, L занимает несколько особое положение. Она
очень наглядна, ее координаты непосредственно связаны с нашими
ощущениями. Доминирующую волну мы воспринимаем как цветовой
тон, чистоту мы воспринимаем как насыщенность, т. е. интенсивность
окраски, а яркость (или коэффициент отражения) – как светлоту.
Но у этой системы есть существенный недостаток – три координаты
имеют разные размерности, что не дает возможности решать задачи
сложения цветов. Тем не менее эти координаты можно перевести в
координаты систем XYZ или RGB и проводить с ними любые колориметрические расчеты.
124
7.4. Системы спецификации цветов
Итак, все три системы точно выражают цвет, связаны между собой,
пригодны для решения любых колориметрических задач и переводятся
из одной в другую.
Две равноконтрастные системы L
*u*v*
и L*a*b* имеют практическое
использование в полиграфии при оценке цветовых различий и допусков
на цветовоспроизведение.
7.4. Системы спецификации цветов
Системы спецификации цветов – визуальные способы оценки
эталонов, расположенных в неких последовательностях.
Кроме измерений, заключающихся в прямом определении цветовых
координат или в их расчете по кривым сложения, существует еще один
способ описания цвета. Это указание цветового 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. В соответствии с принятой системой
составляют альбом эталонов или атлас цветов. В современных атласах
указываются и количественные характеристики – координаты, следовательно, такие атласы можно рассматривать не только как систему
эталонов, но и как визуальный колориметр.
Достоинства систем спецификации заключаются в наглядности,
простоте, доступности. Среди недостатков можно отметить главный –
низкая точность и зависимость от внешних условий.
Основой всякой системы спецификации цветов служит цветовой
круг. Пользуясь им, создается цветовое тело, заключающее все цвета,
входящие в систему. Естественной системой цветов является спектр. Если
замкнуть полосу спектра и ввести между фиолетовым (Ф) и красным
(К) участок пурпурных цветов (П), то получим основу для создания
системы спецификации цветов (рис. 7.3).
Цвета по периметру круга обладают наибольшей насыщенностью.
В центре круга – ахроматическая точка – белый цвет. Линия, соединяющая центр с периметром круга, – геометрическое место цветов
постоянного цветового тона, но с переменной насыщенностью. При
изменении светлоты – получается пространственная структура или
цилиндр. На практике цветовой круг получают с помощью цветовых
накрасок (образцов), а переходы между цветовыми тонами получаются
скачкообразными, например тело Манселла.
Цветовые круги, составляющие основу разных систем, имеют различные расстояния между цветами.
125
7.4. Системы спецификации цветов
Рис. 7.3. Принцип построения систем спецификации цветов
Рис. 7.5. Пример схемы расположения цветов атласа «Радуга»
126
7.5. Приборы для измерения цвета
Пользуясь цветовым телом, создают атласы цветов. Цветные таблицы
атласа изображают сечение пространственных структур в различных
системах. Попытки создать рациональную систему спецификации цветов
предпринимались со времен Ньютона. Известны система Оствальда,
система Манселла (илл. 7.4, цветная вкл.), система Рабкина, атлас
ВНИИМ и др.
В полиграфии при цветовоспроизведении конкретным способом
печати на конкретных бумагах широко используются системы спецификации цветов. Это практические руководства (рецептура) по смешению
пигментов для получения нужного цвета, которые реализуются в виде
цветовых накрасок (образцов). Известны системы смешения «Пантон»,
«Радуга» (рис. 7.5).
7.5. Приборы для измерения цвета
В процессе создания печатной продукции в современном
полиграфическом производстве используется большое количество измерительной техники, которая призвана контролировать и управлять
сложнейшими технологическими процессами. Среди этого многообразия
особое место занимают приборы, с помощью которых производится
контроль качества цветопередачи или цветовоспроизведения, иными
словами, приборы, предназначенные для измерения цвета.
Измерение цвета может решаться двумя способами: денситоме-
трически или колориметрически.
Денситометрия использует приборы, называемые денситометрами, которые измеряют величину оптической плотности слоев веществ
(красочных или нейтральных) в проходящем через эти слои или отраженном от них свете.
Колориметрия использует приборы и методы, которые призваны
дать более расширенную информацию о цвете, и может базироваться
на визуальных или спектральных измерениях.
В случае визуальных измерений оценка цветовых характеристик
осуществляется с помощью визуальных колориметров, в которых производится визуальное уравнивание наблюдателем цветовых контрастов
двух полей сравнения, созданных либо излучениями на двух гранях
равносторонней поворотной призмы (наиболее простой способ), либо
по системам спецификаций.
В случае спектральных измерений применяются специальные
приборы: колориметры и спектрофотометры. Результатами измерений
являются численные значения параметров в различных цветовых
моделях или спектральные зависимости соответствующих коэффи-
127
7.5. Приборы для измерения цвета
циентов модификации излучения данной средой – пропускания или
отражения.
7.5.1. Денситометрия. Для измерения оптической плотности
образца в проходящем свете, измеряемый образец помещается между
источником света (лампа накаливания) и фотоприемником (обычно
фотодиод или фоторезистор). Величина оптической плотности образца
в проходящем свете (рис. 7.6, 1):
F
D
0
lg
, [7.9]
F
где D – величина оптической плотности,
–коэффициент пропускания образца,
F0, F – падающий и прошедший через образец потоки излучения
(фотоприемником измеряются электрические токи, которые пропорциональны соответствующим потокам излучения).
При измерении оптической плотности образца в отраженном свете,
измеряемый образец помещается на белую поверхность и освещается
источником света под определенным углом (обычно 45°) к нормали
образца, при этом приемник располагается под углом 0° к нормали
образца.
Возможно и другое измерение – с геометрией 45°–0° или 0°–45°
в соответствии с рекомендациями ISO 16536. Величина оптической
плотности в отраженном свете (рис. 7.6, 2):
F
D
0
, [7.10]
lg
F
где D – величина оптической плотности,
– коэффициент отражения образца.
Конструктивно в денситометрах в отраженном свете часто применяются кольцевое (под углом 45°) расположение облучающих ламп
и один приемник, находящийся нормально над образцом (часто для
подвода оптического излучения к приемнику используется оптоволокно).
Такая симметричная геометрия существенно повышает чувствительность метода и снижает погрешности измерений за счет влияния
неравномерно рассеянного света. Описанные два метода измерения
оптических плотностей схематично изображены на рис. 7.6.
Описанные приборы широко применяются для измерения нецветных объектов (фотоформ в допечатных процессах), поскольку предназначены для регистрации интенсивностей излучения.
128
7.5.1. Денситометрия
Рис. 7.6. Принципы построения денситометров
Однако денситометры могут измерять и цветные объекты, если
оговорены зоны оптического спектра, в пределах которых происходит
оценка оптических плотностей. При этом на оптическую плотность
будут влиять и источник света, и спектральная чувствительность приемника, и тип применяемых красок.
Предназначение «цветных» денситометров состоит не в измерении цвета, а в контроле заданного цвета. Контроль производится на
контрольном поле известной краски через зональный светофильтр по
изменению оптической плотности этого слоя при изменении толщины
слоя краски. Данный контроль позволяет в свою очередь контролировать
настройки печатной машины.
В «цветных» денситометрах для выделения спектральных зон измерения используются цветные светофильтры или зональные светофильтры,
а измеряемые оптические плотности называются зональными D
i
, где
j
j – краска (C, M, Y), i – зона светофильтра (R, G, B) (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Конструкция колориметра-денситометра
129
7.5. Приборы для измерения цвета
Рис. 7.8. Эффект поляризационного фильтра:
1 – естественный, неполяризованный свет источника; 2 – поляризационный
фильтр, линейно поляризующий излучение источника, перпендикулярно плоскости
рисунка; 3 – направление колебаний электромагнитных волн после прохождения
через поляризационный фильтр; 4 – поверхность краски; 5 – направление
колебаний отраженных от поверхности электромагнитных волн;
6 – поляризационный фильтр, линейно поляризующий излучение, в плоскости
рисунка; 7 – слой краски; 8 – отраженный луч от слоя краски; 9 – направление
колебаний электромагнитных волн за вторым поляризационным фильтром;
10 – приемник излучения
Для обеспечения стандартизации методов измерений в цветной
денситометрии стандартизируются не спектральные характеристики
зональных светофильтров, а статусы. По своей сути статусы – это
относительные спектральные актиничности (эффективности) денситометра за измерительным комплектом светофильтров. Например, статус
М – комплект светофильтров для измерения цветных, негативных
маскированных фото- и кинопленок. Статус Е – комплект для полиграфического офсетного репродуцирования (DIN E):
Status Process ink Filter color Peak
wavelength
DIN E Cyan Red 620±5 20
Magenta Green 530±5 20
Yellow Blue 430±5 20
130
Bandwidth
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]