Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цветоведение телевизионных систем. Монография
.pdf
5.1. Методы экспертизы подлинности документов
141
A
S
k
I
E
Tk
L
2
2
E x y
Отношение ординат рассчитанного спектра по формуле (5.1) к измеренным ординатам спектра источника света типа «А» дает искомый поправочный спектральный коэффициент:
.
По результатам экспериментального определения динамики «выцветания» цвета штриха красящего вещества шариковой авторучки, выполненного
с помощью установки оценки «возраста документа», установлено, что спектр
отражения от штриха по прошествии времени расширяется, а значит, насыщенность цвета уменьшается. Другими словами, происходит выцветание
цвета в зависимости от времени.
При этом зависимость временнóго интервала Т от отношения E/L
имеет линейный (или почти линейный) характер, и эту функцию можно описать прямой линией вида [50]:
, (5.2)
где k – коэффициент, зависящий от типа пасты шариковой ручки, который
определяется экспериментально;
; L = Y.
В этом случае по соотношению (5.2) достаточно легко можно определить возраст документа по результатам колориметрических измерений исследуемого и контрольного штрихов [51].
5.2. Диагностика заболеваний колориметрическим способом
Суть метода заключается в бесконтактной диагностике заболеваний, основанной на облучении и измерении, с последующим анализом колориметрически обработанного спектра терагерцового излучения.
Терагерцовым излучением называется электромагнитное излучение в
интервале частот 0,3 до 10 ТГц, то есть 0,31012…101012 Гц (длина волны
1 мм…30 мкм). Этот частотный интервал занимает часть электромагнитного
спектра между инфракрасным (ИК) и микроволновым диапазонами, поэтому
его часто также называют дальним ИК или субмиллиметровым диапазоном.
До настоящего времени терагерцовый диапазон остается малоизученным по сравнению с соседними – инфракрасным и микроволновым. Однако
экспериментально установлено, что в терагерцовом диапазоне лежат спектры излучения сложных органических молекул, таких как молекулы ДНК и
белков. Современные технологии позволяют создавать квантово размерные
объекты, другими словами квантовые точки. Энергия возбуждения квантовых точек по величине соответствует энергии фотонов терагерцового излучения, поэтому с его помощью можно когерентно управлять такими объектами. Терагерцовое излучение безвредно для человека, что позволяет при-
5. ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ КОЛОРИМЕТРИИ
142
менять его для медицинской диагностики, для контроля качества медикаментов и продуктов питания.
Тем или иным способом мы можем получить спектр либо отражения,
либо пропускания (в зависимости от того, где будет установлен приемник
излучения) терагерцового потока энергии исследуемого объекта. «Для раскрашивания» изображения объекта на экране монитора компьютера, с целью
его визуализации, проводится «колориметрическая обработка» спектра терагерцового диапазона. Этот процесс является чисто математическим и заключается в сдвиге терагерцового спектра в оптический диапазон.
Сравним спектр оптического диапазона с полученным спектром терагерцового диапазона по длинам волн. Известно, что видимый интервал длин
волн оптического спектра составляет от 380 до 780 нм. Пусть длина волны
терагерцового излучения в 0,03 мм будет соответствовать длине 380 нм оптического диапазона, длина волны в 1 мм – 780 нм, то есть чисто математически переместим длинноволновое терагерцовое излучение в коротковолновую оптическую область по длинам волн. В этом случае вид спектральной
кривой однозначно определит цвет излучения. Далее производятся цветовые
расчеты. Для получения строго линейной цветовой шкалы (это дает возможность однозначно определить цветовые различия областей анализируемого
объекта на экране монитора компьютера вне зависимости от его цветности)
полученные координаты цвета наблюдаемых областей исследуемого объекта
на экране монитора пересчитываются в строго равноконтрастное цветовое
пространство [52].
Для объемного отображения исследуемых областей человеческого тела
на экране монитора в терагерцовом диапазоне длин волн достаточно использовать два детектора.
При наличии статистики диагностирования болезни по значению цвета
нездоровых органов человека возможно применение программного продукта
распознавания цвета. Это позволит отчасти автоматизировать процесс диагностирования. Причем по динамике изменения цвета (изменения вида спектральной кривой) можно судить о давности заболевания.
i
V
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В основе учения о цвете лежит представление о его математическом выражении как векторе многомерного пространства (в колориметрии, которая
занимается оценкой ощущений – как векторе трехмерного пространства), а о
цветности, отражающей только цветовые ощущения, как двумерном числе,
которое может быть представлено точкой на плоскости. Математическое
определение цветности послужило основой для построения колориметрических систем.
Из теории функционального анализа известно, что базисом пространства
R может быть система любых линейно-независимых векторов {R1, R2, …,
R} [53]. Выбор базиса позволяет реализовать отображение f1: R R или
при введении нормировки f2: R R
элементов < , то полным прообразом каждого элемента из R
–1
; причем так как число спектральных
–1
является
совокупность всех спектральных характеристик, приводящих к равным
Таким образом, собрав в один класс все те элементы из R, образы которых в
–1
R
совпадают, реализуется некоторое разбиение на классы спектральных
характеристик воздействующего излучения.
Заметим, что частным случаем такой классификации спектров является
международная колориметрическая система XYZ, используемая в большинстве практических случаев. Для этой системы = 3. Кривые удельных координат цвета в этой системе определяются функциями относительной спектральной чувствительности трех рецепторов феноменологической модели
зрительного анализатора человека. Каждой точке на цветовом графике МКО
1931 г. приписывается определенная цветность, адекватная ощущениям, вызываемым при воздействии светового излучения на глаз человека.
Мерой различия цветностей, отражаемых двумя точками на плоскости
цветового графика, может служить расстояние между ними. Психофизиологические эксперименты показывают, что одинаковым ощущениям цветовых отличий в разных участках цветового графика XYZ или RGB соответствуют неодинаковые расстояния между точками, отражающими сравниваемые цветности. Однако преобразованием координат можно построить цветовой график, на котором одинаковым расстоянием между точками
двух цветностей соответствуют одинаковые цветовые различия, оцениваемые по зрительному восприятию. Такой цветовой график называется равноконтрастным.
Для построения равноконтрастного цветового графика необходимо
определить пороги цветоразличения, то есть те минимальные цветовые отли-
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
144
чия, которые лежат на грани цветоразличения в выбранных условиях наблюдения. Вокруг любой точки цветового графика на основе экспериментов
можно построить окрестность, в пределах которой испытуемый не воспринимает изменения цвета. Использование дисперсионных оценок совокупности реализаций отдельных испытаний приводит к построению эллипсов,
представляющих собой в статистическом смысле геометрическое место точек одинаково воспринимаемых цветностей. Полуоси эллипсов равны средним квадратическим ошибкам установки цветовых равенств по оценке испытуемых. Эти значения и принимают за пороги цветоразличения. Значения порогов в разных участках цветового графика системы XYZ различны. Нетрудно представить, что зная пороги цветоразличения, можно определить число
цветностей, различаемых зрительным анализатором.
Очевидно, что цветовой график был бы равноконтрастным, если бы пороги цветоразличения имели вид окружностей одинакового радиуса по всей
плоскости цветового графика. Получить такой график удается преобразованием координат диаграммы цветности XYZ.
Особенности цветового зрения человека и количественные соотношения, описывающие процесс цветовосприятия, являются основой для проектирования систем цветного телевидения, цветного кино (выбор колориметрических характеристик датчика сигнала и воспроизводящих устройств,
определения допусков на искажения по цветопередаче).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кравков С.В. Глаз и его работа. – М.: АН СССР, 1950. – 532 с.
2. Телевидение: Учебное пособие для вузов / Р.Е. Быков, В.М. Сигалов, Г.А.
Эйссенгардт / Под ред. Р.Е. Быкова. – М.: Высшая школа, 1988. – 248 с.
3. Телевидение : Учебник для вузов / В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Я.В. Дру-
зин и др. / Под ред. В.Е. Джакония. – М.: Радио и связь, 1997. – 640 с.
4. Мамчев Г.В. Теория и проектирование стереотелевизионных устройств :
Учебное пособие. – Новосибирск: СибГУТИ, 1999. – 230 с.
5. Теория и практика цветного телевидения / Под ред. проф. П.В. Шмакова. –
М.: Советское радио, 1962. – 663 с.
6. Новаковский С.В. Цветное телевидение (Основы теории цветовоспроизве-
дения). – М.: Связь, 1975. – 376 с.
7. Мамчев Г.В. Аппаратура формирования и воспроизведения телевизион-
ных изображений : Монография. – Новосибирск: СибГУТИ, 2012. – 245 с.
8. Munsell A., Sloan T., Godlove I. Munsell neutral value scall // Opt. Soc. Am., v.
23. – 1933. – P. 394.
9. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. – М.: Мир, 1978. – 592 с.
10. Кустарев А.К. Колориметрия цветного телевидения. – М.: Связь, 1967. –
335 с.
11. CIE (Commission Internationale de I’Eclairage) Publication N. 15.2, Colorime-
try. Official Recommendations of the International Commission on Illumination, Second edition | Vienna, Austria. Central Bureau of the CIE. – 1986.
12. Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Световые измерения в телевидении. – М.:
Связь, 1973. – 224 с.
13. M.R. Luo, G. Gui and B. Rigg. The Development of the CIE 2000 Colour Dif-
ference Formula: CIEDE2000. Colour Imaging Institute University of Derby,
UK.
14. Гуревич М.М. Введение в фотометрию. – Л.: Энергия, 1968. – 244 с.
15. Кравков С.В. Цветовое зрение. – М.: АН СССР, 1951. – 175 с.
16. Фершильд Марк Д. Модели цветового восприятия. – США: Рочестерский
технологический институт Манселловская научная лаборатория по цвету,
2004. – 438 с.
17. Певзнер Б.М. Качество цветных телевизионных изображений. – М.: Радио
и связь, 1988. – 224 с.
18. Нюберг Н.Д. Теоретические основы цветной репродукции. – М.: Совет-
ская наука, 1948. – 176 с.
19. Михайлов В., Шурбелев П. Видеокамеры. От телевизионной камеры к ви-
деокамере // 625. ТВ информационно-технический журнал. – 2000. – № 9. –
С. 5‒14.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
146
20. Техника цветного телевидения / Под ред. С.В. Новаковского. – М.: Связь,
1976. – 494 с.
21. Самойлов В.Ф., Хромой Б.П. Основы цветного телевидения. – М.: Радио и
связь, 1982. – 160 с.
22. Хлебородов В.А. Выставка NAB 2003: Телекамеры, видеокамеры и теле-
кинодатчики для телевидения стандартной и высокой четкости // Техника
кино и телевидения. – 2003. – № 6. – С. 3‒6.
23. Ложкин Л.Д., Неганов В.А. Цвет, его измерение, воспроизведение и вос-
приятие в телевидении. Ч. 2. – Самара: ПГУТИ, 2013. – 286 с.
24. Мамчев Г.В. Устройства воспроизведения телевизионных и компьютер-
ных изображений. – Новосибирск: СибГУТИ, 2004. – 258 с.
25. Гурфинкель Б.И. и др. Катодолюминесцентные дисплеи на базе матрич-
ных автоэлектронных катодов и активной управляющей подложки //
Электронная промышленность. – 1995. – № 8. – С. 5‒7.
26. Плоский базовый элемент для дисплеев с автоэлектронной эмиссией //
Техника кино и телевидения. – 1997. – № 9. – С. 27.
27. Касимов Р., Самохин В. Нанотехнологии наступают… // 625. ТВ инфор-
мационно-технический журнал. – 2007. – № 7. – С. 82‒88.
28. Нюберг Н.Д. Цветная кинематография / Пер. с нем. С.В. Немыцкого. – М. –
Л.: Госкиноиздат, 1939. – 334 с.
29. Ложкин Л.Д., Неганов В.А. Нетрадиционный метод разработки равнокон-
трастного цветового пространства для телевидения // Физика волновых
процессов и радиотехнические системы. – 2011. – Т. 14. – № 2. – С. 102‒
109.
30. Terstiege H. Chromatic adaptation: A state-of-the art report // J. Col. & Ap-
pear. – 1972. – № 1. – Р. 19‒23.
31. Breneman E.J. Corresponding chromaticities for different states of adaptation
to complex visual fields // J. Opt. Soc. Am. – 1987. A4. – Р. 1115‒1129.
32. Mac-Adam D.L. A nonlinear hypothesis for chromatic adaption // Vis. Res. –
1961. – № 1. – Р. 9‒41.
33. Mac-Adam D.L. Color Measurements. Theme and Variations. – Springer –
Verlag. – Berlin – Geidelberg – New-York. – 1981. – 230 p.
34. Nayatani Y., Takahama K. and Sobagaki H. Formulation of a nonlinear model
of chromatic adaptation // Cjlor Res. Appl. – 1981. – № 6. – Р. 161‒171.
35. Stevens C. and Stevens S.S. Brightness functions: Effects of adaption // J. Opt.
Soc. Am. – 1963. – V. 53. – Р. 375‒385.
36. Nayatani Y. Revision of chroma and hue scales of a nonlinear color – appear-
ance model // Color Res. Appl. – 1995. – V. 20. – Р. 143‒155.
37. CIE, A Method of Predicting Corresponding Colors under Different Chromatic
and Illuminance Adaptations // CIE Tech. Rep. – 1994. – 109. – Vienna.
38. Fairchild M.D. and Pirrotta E. Predicting the Lightness of Chromatic Object
Colors Using CIELAB // Color Res. Appl. – 1991. – V. 16. – Р. 385‒393.
39. Fairchild M.D. A Model of Incomplete Chromatic Adaptation // Proceedings
of the 22nd Session of the CIE. – Melbourne, 1991. – Р. 33‒34.
147
40. Fairchild M.D. Some Hidden Requirements for Device – Independent Color
Imaging // SID International Symposium. – San Jose, 1994. – Р. 865‒868.
41. Fairchild M.D. Refinement of the RLAB Color Space // Color Res Appl.,
1996. – Р. 338‒346.
42. CIE TC8-01 Technical Report, A Color Appearance Model for Color Man-
agement Systems // CIE Pub. 159, 2004.
43. Новаковский С.В., Бичуцкий В.И., Шкловер Д.Д., Филатов Т.И., Бемзен
С.А. Фотоэлектрический цветоанализатор // Авторское свидетельство
СССР № 1206869/26-25. – Опубл. 21.09.1971.
44. Ложкин Л.Д., Суворов Г.А. Вопросы спектрального измерения цветности
// Техника кино и телевидения. – 1979. – № 3. – С. 35‒39.
45. Ложкин Л.Д. Колориметр // Авторское свидетельство СССР № 881539,
кл. G01J 3/50. ‒ Опубл. 15.11.1981.
46. Тарасов К.И. Спектральные приборы. ‒ 2-ое изд., дополн. и перераб. ‒ Л.:
Машиностроение. – 1977. – 368 с.
47. Лебедева В.В. Техника оптической спектроскопии / Под ред. проф. Коро-
лева Ф.А. – М.: Изд. Московского университета. – 1977 . – 384 с.
48. Ложкин Л.Д. Установка спектрального измерения координат цвета и
цветности в телевидении / Тезисы докладов научно-технического семинара «Вопросы повышения качества и надежности студийного и внестудийного оборудования цветного телевидения. – Челябинск: 1979. – С. 45-47.
49. Ложкин Л.Д. Многоцветной колориметр // Патент на полезную модель
№ 93977 от 10.05.2010, бюл. № 13, МПК G01J 3/50.
50. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. – М.: Наука, 1973. –
872 с.
51. Ложкин Л.Д., Неганов В.А. Экспертиза давности документов по динамике
выцветания цвета штрихов, с использованием спектрального анализа //
Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2012. Т. 15. –
№ 2. – С. 77‒83.
52. Ложкин Л.Д. Пороги цветоразличения и дифференциальная геометрия //
Оптический журнал, – 2012. – Т. 79. – № 2. – С. 22‒28.
53. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функциональ-
ного анализа. – М.: Наука, 1972.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
А – стандартный источник белого цвета с цветовой температурой 2848 К
АЦП – аналого-цифровой преобразователь
ВУ – видеоусилитель
Е – стандартный равноэнергетический источник белого цвета с цветовой
температурой 5700 К
ЖК – жидкие кристаллы
ЖКЭ – жидкокристаллический экран
ИК – инфракрасный
КМОП – структура типа комплементарный металл-окисел-полупроводник
МКО – Международная комиссия по освещению. Создана в 1913 году, явля-
ется наиболее авторитетным органом в мире в вопросах, входящих в
компетенцию светотехнической подотрасли. Разрабатывает нормы, реко-
мендации, стандарты по технике всех видов освещения, а также занима-
ется вопросами измерения цвета
ПЗС – приборы с зарядовой связью
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство
ПК – персональный компьютер
ПО – программное обеспечение
ПП – плазменная панель
ППЗУ – программируемое постоянное запоминающее устройство;
ПСС – преобразователь свет-сигнал
ПТС – передвижная телевизионная станция
СРО – светорасщепляющая оптика
ТВЧ – телевидение высокой четкости
УУ – управляемый усилитель (с переменным коэффициентом передачи);
ФП – фотоприемник
ФПМ – фотоприемная матрица
ФЭУ – фотоэлектронный умножитель
ЦТ – цветное телевидение
ЭЛТ – электронно-лучевая трубка
ANSI (American National Standards Institute) – Американский национальный
институт стандартов
ATD – это аббревиатура от ахроматического (Achromatic), тританопического
(Tritanopic) и дейтеранопического (Deuteranopic) механизмов зрительного
восприятия. Таким образом ATD – это модель цветового зрения, учиты-
вающая хроматическую адаптацию
149
B (Blue) – обозначение основного (первичного) синего цвета
В – стандартный источник белого цвета с цветовой температурой 4800 К
С – стандартный источник белого цвета с цветовой температурой 6500 Е,
соответствующий прямому солнечному свету (смешанный цвет излуче-
ния солнца и неба) при малооблачном небе
CAT (Chromatic Adaptation Transform) – модель смены хроматической адап-
тации;
CCD (Charge Coupled Device) – международное обозначение ПЗС
CIE (Commission Internationale de I’Eclairage) – Международная комиссия по
освещению (МКО)
CIECAM97s – модель цветового восприятия, способная прогнозировать ши-
рокий диапазон эффектов, зависящих от степени адаптации, внешнего
окружения и яркости
CIECAM02 – модель цветового восприятия, в которой используется линей-
ный расчет смены хроматической адаптации, в результате чего структура
данной модели стала более простой
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) – матрица, имеющая
структуру комплементарный металл-окисел-полупроводник
CMY (CYAN, Magenta, Yellow) – субтрактивная система смешения основных
цветов (голубой, пурпурный и желтый)
CMYK (CYAN, Magenta, Yellow and Black) – субтрактивная цветовая модель
смешения основных цветов (голубой, пурпурный, желтый и черный)
D65 (D6500) – стандартный источник белого цвета с цветовой температурой
6500 К, соответствующий усредненному цвету дневного облачного неба
D-ILA (Direct Image Light Amplifier) – усилитель света от изображения, вос-
производимого непосредственно на жидкокристаллической панели без
ЭЛТ
DLP (Digital Light Processing) – цифровая обработка света
FED (Field Emission Display) – дисплей с автоэлектронной эмиссией
G (Green) – обозначение основного (первичного) зеленого цвета
HD (High Definition) – высокое разрешение
HP ( Hewlett-Packard) – компьютерная фирма США
HLS (Hue – тон, Lightness – светлота и Saturation – насыщенность) – цветовая
модель, в которой яркостная и цветовая характеристики рассматриваются
отдельно. При этом цвет задается не смешением трех цветов, а по значе-
ниям цветового тона, насыщенности и интенсивности
HSB (Hue – тон, Saturation – насыщенность, Brightness – яркость) – цветовая
система, наиболее точно соответствующая способу восприятия челове-
ком, позволяющая описывать цвета интуитивно ясным и привычным спо-
собом. Цветовое пространство HSB является вариантом пространства
RGB и также базируется на использовании основных цветов. В данной
системе все цвета определяются с помощью комбинации трех базовых
параметров: оттенок, насыщенность, яркость
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
150
IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) – оксид индия, галлия, цинка – полупро-
водниковый материал, используемый в качестве слоя для изготовления
прозрачных тонкопленочных транзисторов
L – тип колбочек, обладающих наибольшей чувствительностью к длинновол-
новой (Long-wavelength) части видимого спектра, то есть к красному (R)
цвету
L*a*b* – равноконтрастная цветовая система, являющаяся модификацией цве-
тового пространства W*U*V* (МКО LABUV), рекомендованная МКО в
1976 году
LCD (Liquid Crystal Display) – жидкокристаллическое воспроизводящее
устройство
LCoS (Liquid Crystal on Silicon) – жидкокристаллическая матрица, изготов-
ленная на силиконовой подложке
L*u*v* – равноконтрастная цветовая система, являющаяся модификацией цве-
тового пространства W*U*V* (МКО LABUV), рекомендованная МКО в
1976 году
М – тип колбочек, обладающих наибольшей чувствительностью к средне-
волновой (Middle-wavelength) части видимого спектра, то есть к зеленому
(G) цвету
МКО Lab – сокращенное обозначение цифровой модели L*a*b* (МКО-1976)
МКО LABUV – другое обозначение равноконтрастного цветового простран-
ства W*U*V* (МКО-1964)
МН – обозначение дуговой металлогалогенной лампы низкого давления
MPCD (Minimum Perceptible Color Difference) – минимально воспринимаемое
цветовое различие
NTSC (National Television Standard Committee) – Национальный комитет те-
левизионных стандартов США
OLED (Organic Light Emitting Display) – дисплей на органических светодио-
дах
PDP (Plasma Display Panel) – плазменная панель
PiP (Picture in Picture) – «картина в картине»
R (Red) – обозначение основного (первичного) красного цвета
RAM (Random Access Memory) – память с произвольным доступом к запи-
санной информации
RLAB (Reproduction LAB) – модель цветового восприятия, используемая при
работе с изображениями. В данном случае LAB – неформальная аббреви-
атура разных квазиравноконтрастных цветовых пространств
S – тип колбочек, обладающих наибольшей чувствительностью к коротко-
волновой (Short-wavelength) части видимого спектра, то есть к синему (В)
цвету
S – стандартный источник белого цвета с цветовой температурой 25 000 К,
соответствующий цвету голубого неба
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]