Глава 6. Измерения цвета

Общие замечания. В технической литературе, касающейся вопросов цвета, освещения, характеристик цветных светофиль­тров и различных способов цветовоспроизведения часто приво­дятся количественные данные рассматриваемых цветов, в виде их объективной характеристики. При этом системы количественных оценок цвета бывают различны. Каждая из них имеет свои особенности в применениях к тем или иным научным или производственным целям. Оператору необходимо хотя бы в общих чертах понимать принципы цветовых изме­рений и, в частности, понимать существующий международ­ный язык в области цветовой технической информации. Неко­торые же способы цветовых измерений и документации цвета настолько просты, что оператор с пользой для своей техники экспонометрии может пользоваться ими сам.

§ 42. Виды измерений цвета. Вопросами измерений цвета занимаются две самостоятельные науки—колориметрия и спектрофотометрия.

Колориметрия преследует количественную характеристику цвета как зрительного ощущения, независимо от спектрально­го состава лучей, образующих данный цвет.

Спектрофотометрия занимается характеристикой цветов только со стороны их спектральных составов, раскрывая этим физическую сущность цвета.

^ 43. Цели измерений цвета. Визуальные оценки цветов, в таких определениях как красный, зеленый, насыщенный, слабонасыщенный, светлый и темный, являются только

39

КАЧЕСТВЕННЫМИ определениями цвета. Они всегда , субъективны и приблизительны. 1

К измерениям цвета прибегают в тех случаях, когда визу- ] альные его оценки недостаточны для технических целей и необходимы точные количественные, объективные данные.

Кинооператору количественные данные яркости цветов » необходимы для экспонометрических расчетов; количествен- I ные оценки их светлоты необходимы для суждения о вероят- ;

ных интервалах яркости объекта съемки при тех или иных контрастах освещения; количественные данные цветности 1 нужны ему для сравнения цветных светофильтров и источни­ков света; справки по спектральным характеристикам цветов нужны для координации цветовых и спектральных свойств объекта съемки со спектральными характеристиками факто­ров съемочного процесса при решении экспонометрических за­дач. Измерения цветовых плотностей негатива служат многим целям контроля процессов съемки и обработки цветного фильма.

При исследовательских работах измерения цвета применя­ются для его документации и объективной оценки результа­тов его фотографического воспроизведения. |

§ 44. Спектральные измерения цвета. Спектральные изме­рения цвета относятся к спектрофотометрии. Спектрофото­метрами называются приборы, служащие для измерений коэффициентов пропускания или отражения света цветными телами в узких зонах спектра, в пределах отдельных длин волн.

Измерения ведутся последовательно по всему спектру, через определенные интервалы длин волн и по найденным спектральным коэффициентам строится спектрофотометриче-ская кривая данного цветного тела. При точных лабораторных измерениях применяются интервалы по 10 нанометров. Для менее точных, но вполне достаточных для фотографических целей, берут всего три точки спектра, позволяющие построить спектральную характеристику цвета в виде трехступенчатого зонального графика отражения или пропускания.

При зональном методе границы зон устанавливаются по спектру для синей зоны—от 400 до 490 нм. для зеленой—от 490 до 570 нм и для красной—от 570 до 700 нм.

Для спектральных измерений цвета применяют визуальные и фотоэлектрические приборы. С помощью последних измере­ния производятся более быстро. Существуют фотоэлектриче­ские спектрофотометры автоматически вычерчивающие спек­тральную кривую измеряемого цвета.

Спектрофотометрические кривые дают картину лишь ОТНОСИТЕЛЬНОГО спектрального состава данного цвета,

40

а не абсолютного. Следовательно, по ним можно судить толь­ко о цветности и светлоте данного цветного тела, но не о яр­кости его.

Упрощенные спектральные измерения могут быть выполне­ны и с помощью обычного фотоэлектрического экспонометра, снабженного зональными светофильтрами. Три замера света, сделанные через светофильтры дают три числа, могущие слу­жить зональной характеристикой спектрального состава цвета. Но следует иметь в виду, что ответы экспонометра в данном случае не дают непосредственно величин трех зональных яр­костей цвета, так как показания прибора зависят от плотно­стей зональных светофильтров и спектральной чувствитель­ности фотоэлемента. Истинные зональные яркости цвета могут быть найдены по таблице, учитывающей два последних фак­тора. Необходимо учитывать при этом и линейность характе­ристики применяемого гальванометра (отклонения от линей­ности).

§ 45. Измерения цветовых характеристик. Цветовые харак­теристик тел могут быть найдены двумя методами,—либо непосредственными измерениями их, либо расчетным путем по имеющейся спектральной характеристике цвета. Последний путь отличается высокой точностью, но в технических произ­водственных целях применяется редко.

; Приборы, служащие для непосредственных измерений цве-! та называются колориметрами. Они делятся на визуальные | и фотоэлектрические.

; В визуальных колориметрах находятся два поля сравнения, [ на одном из которых располагается измеряемый цвет, а на ' другом, путем смешения трех основных инструментальных цветов, подбирается цвет равный измеряемому. Потребные для равенства полей количества трех исходных цветов (их яр-

^ кости) и составляют количественную характеристику цвета. По способу подбора цветов колориметры делятся на ад­дитивные и субтрактивные. В аддитивных колориметрах ис-,

ходными цветами являются—красный, зеленый и сине-фиоле-| товый, в субтрактивных—желтый, пурпурный и голубой. I Принципиальные схемы трехцветных колориметров приве­дены на рис. 16.

К В аддитивных колориметрах инструментальными цветами ^Являются три светофильтра постоянной плотности, перед кото­рыми расположены светопоглотители, регулирующие количе­ство проходящего через фильтры света. В субтрактивном же колориметре применяются светофильтры переменной плот­ности, в виде цветных оптических клиньев.

Аддитивные колориметры работают точнее субтрактивных, так как длина волны их инструментальных цветов постоянна,

41

а у субтрактивных она изменяется в зависимости от плот-^ ности красочного слоя фильтра. Однако, для производствен- , ных кинотехнических целей точность цветовых измерений, , даваемая су бтр активными колориметрами, достаточна

Су»н1и 1<о лори ^»Тре6:

Сп)'Ьи7и&ного СуУтра&Тм^ноГв

ряс. /е

Принципиальные схемы трехцветных колориметров

Фотоэлектрические колориметры представляют собой,Я в сущности, светомеры с переменной настройкой их на отдель­ные спектральные зоны. Они делятся на трехзональные и двух­зональные. Настройка осуществляется установкой перед фото­элементом зональных светофильтров. В трехзональных коло­риметрах применяются красный, зеленый и сине-фиолетовый светофильтры, в двухзональном — красный и синефиолето-•вый.

Двухзональные светомеры служат для оценки цветности света по методу сине-красного отношения. Для цветовых оце­нок они пригодны только в отношении тех цветов, спектры ко­торых относятся к температурным излучателям.

Трехзональные фотоэлектрические колориметры (цветоме-ры) пригодны для измерения цветов любых тел и источников света. Принципиальная их схема показана на рис. 17.

§ 46. Системы цветовых координат. В зависимости от того, каким целям служат измерения цвета, применяются различ­ные системы цветовых координат. Так как цвет—трехмерная величина, то все системы цветовых измерений являются трех­координатными.

42

а) система К, Р, Ь (цветовой тон, насыщенность и светло­та. Координатами этой системы являются три основные ха­рактеристики цвета—цветовой тон (К}, насыщенность (Р) и светлота (Ь). Применяется система в тех случаях, когда необходимо сравнение цветов по их описательным характери-

фотоелемент

^

ТурелЬ

с зональными светоФил&трДми

Г^лИАивметр

Рис. 17

Принцип устройства фотоэлектрического колориметра

стикам Преимущества данной системы перед другими в том, что ее координаты дают наиболее наглядное представление о цвете. Примерная запись цвета: Х=620 нм., Р=20%; Ь=40°/о. По ней нетрудно видеть, что данный цвет оранжевый, слабо­насыщенный, светлый, с таким же примерно коэффициентом отражения, что и человеческая кожа.

б) система КЗС (красный, зеленый, синий). Координатами ее являются три аддитивных составляющих цвета, — коли­чества трех основных цветов, красного, зеленого и синего, сложением которых данный цвет может быть точно вопроиз-веден. Система эта дает как бы формулу получения цвета ад­дитивным путем с помощью трех основных цветов, принятых за эталонные.

в) система ^Ж (голубой, пурпурный, желтый). Коорди­наты ее—три субтрактивные составляющие данного цвета, в виде оптических плотностей трех красочных слоев—голубо-

43

го, пурпурного и желтого, с помощью которых данный цвет может быть воспроизведен субтрактивным путем. Имеются в виду три светофильтра, названных цветов с определенными спектральными характеристиками, принятыми за эталон в данной системе.

г) международная система X, У, 2 (икс, игрек, зет). Прин­ципиально это то же, что и система КЗС, с той разницей, что в ней приняты за основные три условных цвета,—красный '(X), зеленый (У) и синий (2), с такими спектральными ха­рактеристиками (нереальными), при которых, эти цвета, если бы они существовали , выглядели бы более насыщенными, чем цвета спектра.

Принять за основные именно такие цвета пришлось пото­му, что с их помощью становится возможным записывать фор­мулы цветов любой высокой насыщенности, включая и спек­тральные. Реальные цвета КЗС в принципе непригодны для измерений цветов высокой насыщенности, так как никакой их смесью невозможно получить цвет более насыщенный, чем три исходные. По этой причине большая группа насыщенных цветов, и в том числе все спектральные с чистотой 100%, не может быть воспроизведена смешением реальных основ­ных цветов и, следовательно, не поддается измерению.

Относительные количества основных цветов, входящих в формулу цвета принято обозначать малыми буквами х, у, г. Тогда общий вид цветового уравнения для цвета Ф в данной системе представится так:

Ф=хХ+уУ+г2,

где х, у, г называются трехцветными коэффициентами (или относительными компонентами цвета).

Система X, У, 2 построена на математической расчетной основе, позволяющей оперировать основными цветами как по­ложительными и отрицательными величинами. Грубую анало­гию можно привести с пружинными торговыми весами, шкала которых рассчитана на предельный вес, например 1 кг. На та­ких весах можно взвесить и более тяжелый груз, если вос­пользоваться гирей «отрицательного веса», положив ее на чашку противовеса.