Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
26
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
130.56 Кб
Скачать

ЦВЕТ

Цветом можно любоваться бесконечно, но вот обсуждать тему цвета, порой бывает трудно. Дело в том, что слова, которые мы используем для описания цвета, слишком неточны и часто приводят к взаимному непониманию. Путаница происходит не только с такими техническими терминами как "значение", "насыщенность" и "цветность", но даже с такими простейшими словами, как "светлый", "чистый", "яркий" и "тусклый". Даже специалисты ведут свои споры так до сих пор и не утвердив стандартные определения понятий.

Собственно цвет (Hue): этот термин описывает главную характеристику цвета, которая отличает красный цвет от желтого и синего. Цвет в значительной степени зависит от длины волны света излучаемого или отражаемого объектом. Например, диапазон видимого света находится между инфракрасным (длина волны ~700nm) и ультрафиолетовым (длина волны ~400nm). Тон ("Hue") (иные переводы: собственно цвет, краска, оттенок, тон): Именно это слово мы имеем в виду, когда задаем вопрос "Какой это цвет?". Мы интересуемся свойством цвета, которое называется "Тон/Hue". Например, когда мы говорим о красном, желтом, зеленом, и синем цветах, мы имеем в виду "тон/hue". Различные тона создаются светом с различной длиной волны. Таким образом, этот аспект цвета обычно довольно легко распознать.

Контраст тонов - явно различные тона

Контраст тона - различные оттенки, одинаковый тон (синий)

Хроматичность (Chromaticity, Chorma): О хроматичности мы говорим, когда рассуждаем о "чистоте" цвета. Подробнее в следующей статье "Теория цвета" . Это свойство цвета говорит нам, насколько он чист. Это означает, если в цвете отсутствуют примеси белого, черного или серого, цвет имеет высокую чистоту. Эти цвета выглядят живыми и чистыми. Это понятие связано с насыщенностью. И его часто путают с насыщенностью. Однако мы будем продолжать использовать эти термины раздельно, потому что на наш взгляд они относятся к различным ситуациям, о чем будет сказано несколько ниже.

Высокая хроматичность - очень сияющие, живые цвета

Низкая хроматичность - ахроматичные, бесцветные цвета

Хроматичность одинакова - средний уровень. Та же живость цветов несмотря на различный тон; чистота меньше, чем у образцов выше.

Насыщенность (Saturation): в связи с хроматичностью насыщенность говорит нам, как цвет выглядит в различных условиях освещенности. Например, комната окрашенная в один цвет ночью будет выглядеть иначе, чем днем. В течение дня, несмотря на то, что цвет будет неизменен, его насыщенность будет меняться. Это свойство цвета также называют интенсивностью. Насыщенность не имеет отношения к словам "темный", "светлый". Вместо этого используйте слова "бледный", "слабый" и "чистый", "сильный".

Насыщенность одинаковая - та же интенсивность, различные тона

Контраст насыщенности - различные уровни наполнения, тон одинаковый

Яркость (Value): когда мы говорим, что цвет "темный" или "светлый", мы имеем в виду его яркость. Это свойство сообщает нам, насколько свет светел или темен, в том смысле, насколько он близок к белому. Например, канареечный желтый цвет считается светлее синего "navy blue", который в свою очередь сам светлее черного. Таким образом, значение (value) канареечного желтого выше, чем синего "navy blue" и черного.

Низкая яркость, постоянная - одинаковый уровень яркости

Контраст яркостей - серый = ахроматичный

Контраст яркостей - полное различие яркости

Светимость (Luminance): несмотря на то, что вместо этого слова часто употребляют слово "яркость" (brightness), мы предпочитаем использовать слово "светлота". Это понятие связано с многими теми же переменными, что и яркость в смыле "value". Но в данном случае используется другая математическая формула. Если говорить кратко, вспомните цветовой круг. В нем цвета расположены по кругу с одинаковой светимостью. Добавление белого увеличивает светимость, добавление черного - уменьшает.

Оттенок (tint), тональность (tone), и тень (shade): эти термины часто используются неправильно, но они описывают довольно простое понятие в цвете. Главное помнить, насколько цвет отличается от своего начального тона (hue). Если к цвету добавляется белый, эта более светлая разновидность цвета называется "оттенок" (tint). Если цвет делается темнее путем добавления черного, полученный цвет называется "тень" (shade). Если же добавляется серый цвет, каждая градация дает вам различную тональность (tone).

оттенки (добавляем белый к чистому цвету)

тени (добавляем черный к чистому цвету)

тональности (добавляем серый к чистому цвету)

Комплиментарные, дополнительные цвета (Complementary Colors): когда два или несколько цветов подходят "друг к другу", их называет комплиментарными, дополнящими друг друга цветами. Этот признак абсолютно субъективен, и мы готовы его обсудить и выслушать другие мнения. Более точным определением будет "если два цвета, будучи смешанными вместе, дают нейтрально-серый (краска/пигмент) или белый (свет) цвет, они называются дополняющими, комплиментарными".

Основные цвета (Primary Colors): определение основных цветов зависит от того, как мы собираемся воспроизводить цвет. Цвета, видимые при расщеплении солнечного света с помощью призмы (см. статью "Призмология"), иногда называют спектральными цветами. Это красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Эту комбинацию КОЖЗГСФ часто сводят к трем цветам: красный, зеленый и сине-фиолетовый, которые являются основными цветами аддитивной системы цветов (свет). Первичными цветами субтрактивной системы цветов (краска, пигмент) являются циан, фуксин и желтый. Запомните комбинация "красный, желтый голубой" не является комбинацией основных цветов!

Системы (RGB, CMYK, HSL): в различных случаях в зависимости от того, как воспроизводится цвет используются различные цветовые системы. Если мы используем источники света - доминирующей системой является RGB (от "red/green/blue" - "красный/зеленый/синий").

Для цветов, которые получаются путем смешивания красок, пигментов или чернил на ткани, бумаге, полотне или другом материале, в качестве цветовой модели используется система CMY (от "cyan/magenta/yellow" - "циан/фуксин/желтый"). В связи с тем, что чистые пигменты очень дороги, для получения черного (букве K соответствует Black) цвета используется не равная смесь CMY, а просто черная краска.

Другой популярной цветовой системой является HSL (от "hue/saturation/lightness" - "цвет/насыщенность/яркость"). У этой системы есть несколько вариантов, где вместо насыщенности используется хроматичность (chroma), светимость (luminance) вместе с яркостью (value) (HSV/HLV). Именно эта система соответствует тому, как человеческий глаз видит цвет.

Физическая природа света и цвета

Свет воспринимается глазом и вызывает ощущение различных цветов. Человек ощущает цвет при попадании в глаз света, то есть световой энергии.

Свет представляет собой один из видов электромагнитных колебаний, к которым относятся также радиоволны, инфракрасные, рентгеновские лучи и другие разновидности электромагнитного излучения. Электромагнитные излучения распространяются в виде волн и характеризуются длиной волны и ее амплитудой.

Длина волны определяется расстоянием А (рис. 1) между максимальными гребнями волн. Высота волны над средним уровнем определяет амплитуду колебания а (рис. 1). Длина волны обозначается буквой λ и в видимой части спектра выражается в нанометрах (нм), то есть 10-9 м.

Рис. 1. График волнообразного излучения: А – длина волны; а – высота волны

При наличии излучений с одинаковыми длинами волн, но с различной амплитудой колебаний свет качественно одинаков, однако интенсивность его будет различна. Излучения с различными длинами волн даже при одинаковых амплитудах колебаний дают качественно различный свет. Таким образом, амплитуда колебаний определяет ее количественную характеристику – интенсивность света.

Глаз человека чувствителен к весьма малой области электромагнитных колебаний с длиной волны 380–760 нм. Световые волны в этих пределах, действуя на глаз, вызывают ощущение света. Электромагнитные волны в пределах названных длин носят название видимого света. Свет, состоящий из колебаний только одной частоты, называется простым, или монохромным (газосветные лампы, свечение которых происходит при прохождении электрического тока через газы или металлические пары: неон, аргон, ртуть и др.). Такие лампы излучают свет, состоящий из небольшого числа отдельных монохроматических колебаний.

Излучение обычных источников света – дневной свет, свет электрических ламп накаливания – состоит из смеси большого числа излучений с различными длинами волн и содержит волны всех длин видимой части спектра. Такой свет называется сложным, или смешанным.

Ощущения, получаемые глазом в результате действия различных спектральных излучений даже при одинаковой интенсивности, обладают различной светлотой. Это связано с тем, что глаз имеет неодинаковую чувствительность к лучам различной длины волны.

Максимальной чувствительностью глаз обладает к желто-зеленым лучам с длиной волны 555 нм; минимальной – к лучам обоих концов спектра (рис. 2).

Рис. 2. Кривая спектральной чувствительности глаза

Пучок солнечного света, проходя через стеклянную призму, образует непрерывный спектр, цвета которого измеряются от красного через о, ж, з, г, с к фиолетовому. Диапазон длин волн оптического излучения (света) заключен между величинами 380–760 нм. К оптическому излучению примыкают невидимые электромагнитные излучения – ультрафиолетовые (380 – 10 нм) и инфракрасные (780 – 0,01 нм). Каждой длине волны соответствует ощущение какого-либо цвета (табл. 1).

Таблица 1

Длина волн основных цветов

Цвет

Длина волны, нм

Ширина спектра, нм

Красный

760–620

160

Оранжевый

620–585

35

Желтый

585–575

10

Желто-зеленый

575–550

25

Зеленый

550–510

40

Голубой

510–480

30

Синий

480–450

30

Фиолетовый

450–380

70

 

Характеристики источников света

Световые характеристики источников света основаны на двух основных фотометрических стандартах: сила света и световой поток. Единица измерения светового потока - люмен. 1 люмен эквивалентен световому потоку, излучаемому точечным источником с силой света 1 кандела внутри телесного угла 1 стерадиан.

Световой поток F

Силу света измеряют в канделах (в переводе с латинского - свеча). Кандела - это сила света обычной восковой свечи. Возникает вполне правомерный вопрос: почему силу света измеряют в канделах, а не Вт/стерадиан (Вт/ср)? Часто так и делают, но при использовании мощных светодиодов для освещения возникает следующее неудобство. Если включить зеленый, красный и синий светодиоды с одинаковой силой света, измеренной в Вт/ср, то яркость зеленого светодиода будет существенно выше. Это явление объясняет рассмотренные нами выше графики на рисунках 3 и 4, иллюстрирующие разную чувствительность глаза человека к разным длинам волн видимого спектра. Яркость красного светодиода нам казалась бы меньше, чем у зеленого, а свечение синего светодиода вообще оказалось бы очень тусклым. Чтобы устранить эти причины, силу света измеряют в канделах, а световой поток в люменах (см. рис. 1). При расчете освещенности именно люмен является наиболее подходящей единицей измерения для расчетов и сравнения разных источников света.

Сила света I

Сила света I - это пространственная плотность светового потока или отношение светового потока внутри телесного угла к величине этого телесного угла. Проще говоря, сила света показывает, какую часть светового потока излучает источник в рассматриваемом направлении. Сила света измеряется в канделах (кд). Для пересчета кандел в люмены применяют следующий метод: 1. Зная двойной угол половинной яркости светодиода q, взятый из документации производителя, вычисляем соответствующий телесный угол ? = 2p (1-cos(q/2)). 2. Определяем световой поток F = Ix?, где I - сила света светодиода.

Освещенность Е

Освещенность характеризует уровень освещения поверхности, создаваемый световым потоком, падающим на поверхность. В системе СИ измеряется в люксах. Рассчитывается по формуле E = F/S (1 люкс = 1 люмен/м2). Освещенность пропорциональна силе света. С увеличением дистанции от поверхности освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. При падении световых лучей наклонно к освещаемой поверхности освещенность падает пропорционально косинусу угла падения лучей.

Яркость L

В фотометрии термин «яркость» рассматривают применительно к поверхности. Хотя мы все часто употребляем термин «яркость светодиода», это некорректно. Более правильные термины - сила света и световой поток. В данном случае речь идет о яркости поверхности, то есть отраженном от нее свете. Яркость L - это отношение силы света I элемента поверхности к площади его проекции, перпендикулярной рассматриваемому направлению или L = I/S x cosa. Из всех фотометрических величин яркость наиболее близко связана со зрительными ощущениями, так как освещенности изображений предметов на сетчатке глаза пропорциональны именно яркости этих предметов.

Световая отдача

Световая отдача характеризует эффективность источника излучения, определяющая, какой вырабатывается световой поток на 1 Вт подведенной мощности. Единица измерения - лм/Вт. Теоретически максимально возможная световая отдача равна 683 лм/Вт у источника света с длиной волны 555 нм при преобразовании электрической энергии в свет без потерь. Из последнего предложения следует, что 1 люмен - это световой поток зеленого излучателя света без потерь с длиной волны 555 нм мощностью 1/683 Вт. Обычная лампа накаливания 60 Вт обеспечивает световой поток 500 лм (светоотдача - 8,33 лм/Вт). Лампа накаливания мощностью 100 Вт излучает световой поток около 1300 лм (13 лм/Вт). Люминесцентная лампа мощностью 26 Вт создает световой поток около 1600 лм (61,5 лм/Вт). Уличная натриевая газоразрядная лампа излучает 10000...20000 лм. Натриевые лампы низкого давления обеспечивают один из максимальных показателей эффективности - световая отдача около 200 лм/Вт. Фирма Cree выпускает светодиоды с оптической эффективностью более 100 лм/Вт. По оценкам экспертов со временем этот показатель будет только увеличиваться, а цена ультраярких и осветительных светодиодов будет только уменьшаться.

8

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.