20. Характеристики зрительного процесса. Цветоощущение.

Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза S, M, L. Пунктиром показана сумеречная, «чёрно-белая» восприимчивость палочек

В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на красный, зелёный и синий участки спектра. Ещё в 1970-х годах было показано, что распределение типов колбочек в сетчатке неравномерно: «синие» колбочки находятся ближе к периферии, в то время как «красные» и «зеленые» распределены случайным образом, что было подтверждено более детальными исследованиями в начале XXI века. Соответствие типов колбочек трём «основным» цветам обеспечивает распознавание тысяч цветов и оттенков. Кривые спектральной чувствительности трёх видов колбочек частично перекрываются, что способствует явлению метамерии. Очень сильный свет возбуждает все 3 типа рецепторов, и потому воспринимается, как излучение слепяще-белого цвета (эффект метамерии).

Равномерное раздражение всех трёх элементов, соответствующее средневзвешенному дневному свету, также вызывает ощущение белого цвета.

Общий суммарный уровень возбуждения создает ощущение светлоты. Светлота характеризуется яркостью. Соотношение уровней возбуждения К, З, С – приемников описывает ощущение цветности, т.е. качество.

Характеристики зрительного ощущения: { компоненты цвета }

L v = L к + L з + L с

Для излучения со сплошным центром яркости компонентов:

S к, з, с max – максимальное значение абсолютной спектральной чувствительности.

Координаты цвета:

С умма координат цвета:

Плоскость единых цветов с локусом цветности, линией пурпурных цветов и координатной сеткой называют диаграммой цветности. Координаты цветности произвольной точки определяют длинной перпендикуляров, опущенных на стороны треугольников.

21. Основные понятия и определения колориметрии. Цвет и его компоненты. Цветовое уравнение.

Под цветом мы понимаем весь комплекс зрительных ощущений. Он включает в себя общий уровень возбуждения органов зрения и соотношение уровня возбуждения К, З, С.

L = L к + L з + L с

Абсолютный спектр чувствительности колометрии определен как:

V(λ) = Лк * К(λ) + Лз * З(λ) + Лс * С(λ)

Л – яркостные коэффициенты

К(λ) – удельные координаты

Lv = 683(Лк * К + Лз * З + Лс * С)

1 1 1

к = ― * К; з = ― * З; с = ― * С;

σ σ σ

к,з,с - координаты цветности, они характеризуют цветность.

к + з + с = 1 . Такая схема называется схема КЗС. В ней 3 основных цвета.

При графическом изображении цветового пространства начало всех секторов помещено в точке О. Это точка черного цвета. Цветовое пространство бесконечно и характеризуется как положительно, так и отрицательно. В то же время ощущениям вызываемым в органе зрения отвечают лишь положительные значения яркостей.

Локус представляет собой непрерывную линию. Она сжата в начале (380 – 440) и растянута в конце (580 – 660). Соединив точки, соответствующие положению цветов с длинами волн 380 и 700 нм, мы получим прямую линию, на которой будут лежать чистые пурпурные цвета, отсутствующие в спектре, но которые можно получить путем смешения чистых синего и красного цветов. Если все реальные излучения состоят из монохроматических, а цветовые вектора подчинены правилу векторного суммирования, то все реальные цвета лежат внутри локуса. А линию, являющуюся геометрическим местом точек цветности монохроматических излучений и соответствующую 100% насыщенным спектральным цветам, называют локусом.

Цветовая система XYZ МКО. Для того, чтобы избежать отрицательных значений кривых сложения, они были подвергнуты линейному математическому преобразованию, в результате чего были получены новые кривые сложения, обозначаемые x_bar(λ), y_bar(λ), z_bar(λ) и известные как кривые сложения цветов для стандартного колориметрического наблюдателя МКО 1931 г.

Они были найдены путем перенесения системы цветовых координат, основанной на использовании трех основных цветов R = 700 нм, G = 546.1 нм и B = 435.8 нм, в систему координат, основанную на использовании трех воображаемых (физически не существующих) цветов X, Y и Z, как это показано на рис. 2.6. Эти цвета являются физической абстракцией и выполняют лишь вспомогательную математическую роль.

Принято при Lx=0; Ly=1; Lz=0; Lv=683Y.

Колориметристами было предложено использовать оценки, основанные на использовании в качестве эталона сравнения непосредственно зрительный аппарат человека.

(2.1)

где Rγ — реакция колбочек типа γ, Rβ — реакция колбочек типа β, Rρ — реакция колбочек типа ρ на поток светового излучения в зависимости от длины волны λ.

Рис. 2.6. Цветовой треугольник и линия чистых спектральных цветов в координатах воображаемых цветов XYZ

В соответствии с рекомендацией МКО переход от основных цветов Райта к цветам XYZ осуществляется по формулам:

где R, G, B — основные цвета с длинами волн 700, 546.1 и 435.8 нм.

Координаты цветности x, y, z будут в соответствии с ф. (2.1) определяться как

(2.6)