Тема лекции №3: синтез цвета

Сложение цветов. Если на глаз действует смесь излучений, то реакции рецепторов на каждое из них складываются. Смешение окрашенных световых пучков дает пучок нового цвета. Смесь красок или окрашенных жидкостей имеет также иной цвет, чем каждый из ее компонентов. Эффект получения нового цвета в результате смешения излучений или сред, например красок, получил название сложения цветов.

Различают два типа сложения – аддитивное (смешение излучений) (лат. additio – складываю) и субтрактивное (смешение сред) (лат. subtragere – вычитаю). Эти две фундаментальные теории, в настоящее время признаны учеными, экспериментирующими в данной области. Названия связаны с тем, что при смешении излучений их действия складываются. Каждая из смешиваемых сред, наоборот, поглощает определенные излучения, вычитая их из светового пучка, направленного на смесь. Субтрактивный, вычитательный способ сложения цветов осуществляется с помощью сред, называемых красками субтрактивного синтеза. В литературе приводятся и другие названия сред, используемых для субтрактивного синтеза: двухзональные светофильтры, субтракторы. Однако термин «краски» самый употребительный.

Получение заданного цвета сложением других называется его синтезом. Аддитивный синтез используется главным образом при измерении цветов, а субтрактивный – при воспроизведении цветных оригиналов в цветной фотографии и полиграфии.

Синтез (от греч. synthesis – соединение), соединение (мысленное или реальное) различных элементов объекта в единое целое (систему); синтез неразрывно связан с анализом (расчленением объекта на элементы).

Эффект получения нового цвета наблюдается не только при смешении излучений или красок, но и в ряде других случаев. Примером служит получение нового цвета при быстром чередовании окрашенных участков. Наблюдая вращающийся волчок, плоскость которого разделана на разноокрашенные секторы, наблюдатель видит новый цвет, отличный от цветов каждого из них. Сложение цветов в этом случае – результат зрительной инерции.

Аддитивный синтез цвета. Изучение закономерностей эффекта показало, что в основе эффектов смешения излучений и смешения сред лежат неодинаковые физические явления. Например, где смешиваются зеленый и синий лучи, ясно виден голубой, при смешивании красного и синего получается пурпурный цвет, и неожиданно зеленый и красный дают желтый. Еще более неожиданно то, что все три цвета вместе – красный, зеленый и синий дают белый цвет. Если продолжать варьировать получившиеся цвета, можно увидеть бесконечное их множество. Важно, что смещение именно излучений трех основных цветов дает такое большое разнообразие оттенков. В этом заключается теория аддитивного синтеза цвета.

По такому же принципу работает монитор компьютера. Если одновременно ввести мельчайшие пиксели синего, зеленого и красного цветов, экран будет белым. Выбором сочетания трех основных цветов (излучений), получается множество оттенков, видимых на экране монитора. Это является сутью аддитивного принципа синтеза цветов.

Аддитивный синтез основан на представлениях теории цветового зрения. Цвета излучений, используемых для синтеза, и сами они называются основными. Количественные характеристики основных, например мощность или яркость, часто называются их количествами. Получение заданного цвета смешением основных, взятых в нужных количествах, называется его аддитивным синтезом.

Количества единиц основных, необходимые для аддитивного синтеза некоторого цвета, называются его цветовыми координатами – красной, зеленой и синей – и обозначаются К, З, С. Уравнения, выражающие условия получения того или иного цвета, называются цветовыми и в общем случае имеют вид

Ц = КК + ЗЗ + СС (3.1)

Члены уравнения (3.1) КК, ЗЗ, СС называются цветовыми составляющими цвета. Уравнение (3.1) в общем случае может иметь отрицательные цветовые составляющие, а цвета – отрицательные координаты, в примере красная, Ц_н = – КК + ЗЗ + СС.

Сумма называется модулем цвета m: К + З + С = m.

Цветовой тон численно можно выразить показателем цветового тона к _ц.т.:

, (3.2)

где х ₁ – наибольшая цветовая координата, х ₂ – средняя и х ₃ – наименьшая.

Характеристика насыщенности определяется как относительная, называемая показателем цветового тона к _н:

. (3.3)

Разделив координаты цвета на модуль, получим их относительные значения, называемые координатами цветности:

Уравнение вида

Ц = кК + зЗ + сС (3.4)

дает представление о качестве цвета, независимо от его количества. Оно называется уравнением цветности. Это уравнение иногда называется единичным.

Законы синтеза. Законы аддитивного синтеза цвета сформулированы Г. Грасманом (1853 г.).

Первый закон Грасмана (трехмерности). Любой цвет однозначно выражается тремя, если они линейно независимы.

Линейная независимость заключается в том, что нельзя получить никакой из указанных трех цветов сложением двух остальных. Закон утверждает возможность описания цвета с помощью цветовых уравнений.

Второй закон Грасмана (непрерывности). При непрерывном изменении излучения цвет изменяется также непрерывно.

Третий закон Грасмана (аддитивности). Цвет смеси излучений зависит только от их цветов, но не от спектрального состава.

Субтрактивный синтез цвета. Цвет на бумаге, разнообразие красок на фотографии образуются в результате субтрактивного синтеза цветов, рассчитанного на зрительное восприятие человеком. Поясним суть этого восприятия. Белый свет от источника освещения, например, солнца или лампы, попадает на изображение и поглощается им, в соответствии с краской различных участков. Отраженный свет возбуждает в глазе синие, красные и зеленные чувствительные колбочки, что воспринимается мозгом человека и трактуется им как определенный, известный человеку цвет. Иными словами, представление о цвете, с точки зрения физиологии, формируется одинаково, а трехцветные чувствительные колбочки возбуждаются излучениями соответствующих цветов.

В случае субтрактивного синтеза для количественного выражения цвета иногда пользуются субтрактивными координатами, позволяющими выразить цвет через количества красок, взятых для его синтеза. Методически удобнее, однако, и для характеристики субтрактивно получаемых цветов пользоваться обычными цветовыми уравнениями, предварительно рассчитав зональные коэффициенты пропускания красок.

Получается простая формула: вычитая из белого красный и зеленый цвета, получаем синий. Множество других цветов также можно синтезировать при вычитании разнообразных цветов из белого.

Итак, зрительное восприятие цвета является простой комбинацией красного, синего и зеленого излучений, попадающих в глаз человека, а сам цвет, достигающий человеческого глаза, формируется с помощью вычитания соответствующих цветов из белого, отражающегося от бумаги или холста.

При первом знакомстве с теорией цвета различия между аддитивным и субтрактивным синтезом цвета покажутся незначительными, Тем не менее, знание процесса образования цветов являются необходимым условием профессиональной работы.

Основная литература: 1[46-53]

Контрольные вопросы:

1 Сложения цветов

2 Аддитивный синтез цвета

3Цветовые координаты

4 Цветовые составляющие цвета

5 Модуль цвета

7 Показатель цветового тона

8 Координаты цветности

9 Уравнение цветности

10 Первый закон Грасмана (трехмерности)

11 Второй закон Грасмана (непрерывности)

12 Третий закон Грасмана (аддитивности)

13 Субтрактивный синтез цвета

Дата добавления: 2014-12-08