Цветовые координаты системы и цветность

КОЛОРИМЕТРИЯ

ЛЕКЦИЯ № 7

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦВЕТА

Колориметрия (цветовые измерения), наука о методах измерения и количественном выражении цвета. В результате цветовых измерений определяются три числа, так называемые цветовые координаты, полностью определяющие цвет при некоторых строго стандартизированных условиях его рассмотрения.

Основой математического описания цвета в колориметрии является экспериментально установленный факт, что любой цвет при соблюдении упомянутых условий можно представить в виде смеси (суммы) определённых количеств трёх линейно независимых цветов, т. е. таких цветов, каждый из которых не сможет быть представлен в виде суммы каких-либо количеств двух других цветов. Групп (систем) линейно независимых цветов существует бесконечно много, но в колориметрии используются лишь некоторые из них. Три выбранных линейно независимых цвета называются основными цветами; они определяют цветовую координатную систему. Тогда три числа, описывающие данный цвет, являются количествами основных цветов в смеси, цвет которой зрительно не отличим от данного цвета; эти три числа и есть цветовые координаты данного цвета.

Экспериментальные результаты, которые кладут в основу разработки колориметрических цветовых координатных систем, получают при усреднении данных наблюдателя (в строго определённых условиях) большим числом наблюдателей; поэтому они не отражают точно свойств цветового зрения какого-либо конкретного наблюдателя, а относятся к так называемому среднему стандартному колориметрическому наблюдателю. Будучи отнесены к стандартному наблюдателю в определённых неизменных условиях, стандартные результаты смешения цветов и построенные на их основе колориметрические цветовые координатные системы описывают фактически лишь физический аспект цвета, не учитывая изменения цветовосприятия глаза при изменении условий наблюдателя, интенсивности цвета и по другим причинам.

Когда цветовые координаты какого-либо цвета откладывают по трём взаимно перпендикулярным координатным осям, этот цвет геометрически представляется точкой в трёхмерном, так называемом цветовом пространстве или же векторном, начало которого совпадает с началом координат, а конец - с упомянутой точкой цвета. Точечная и векторная геометрическая трактовки цвета равноценны и обе используются в колориметрии. Точки представляющие все реальные цвета, заполняют некоторую область цветового пространства. Но математически все точки пространства равноправны, поэтому можно условно считать, что и точки вне области реальных цветов представляют некоторые цвета. Такое расширение толкования цвета как математического объекта приводит к понятию нереальных цветов, которые невозможно наблюдать или как-либо реализовать практически. Тем не менее, с этими цветами можно производить математические операции, так же, как и с реальными цветами, что оказывается чрезвычайно удобным. За единичные количества основного цвета в цветовой координатной системе принимают такие их количества, которые дают в смеси некоторый исходный (опорный) цвет (чаще всего белый).

Своего рода “качество” цвета, называемое его цветностью, геометрически удобно характеризовать в двумерном пространстве - на “единичной” плоскости цветового пространства, проходящей через три единичные точки координатных осей (осей основных цветов). Линии пересечения единичной плоскости с координатными плоскостями образуют на ней так называемый цветовой треугольник, в вершинах которого находятся единичные значения основного цвета. Если такой треугольник - равносторонний, его часто называют треугольником Максвелла.

Цветность какого-либо цвета определяется не тремя его цветовыми координатами, а соотношением между ними, т. е. положением в цветовом пространстве прямой, проведённой из начала координат через точку данного цвета. Другими словами, цветность определяется только направлением цветового вектора, а не абсолютной его величиной и, следовательно, её можно охарактеризовать положением точки пересечения этого вектора с единичной плоскостью. Вместо треугольника Максвелла часто используют цветовой треугольник более удобной формы - прямоугольный и равнобедренный. Положение точки цветности в нём определяется двумя координатами цветности, каждая из которых равна частному от деления одной из цветовой координаты на сумму всех цветовых координат. Двух координат цветности достаточно, т. к., по определению, сумма её трёх координат равна единице. Точка цветности опорного цвета, для которой три координаты равны между собой (каждая равна одной третьей), находится в центре тяжести цветового треугольника.

Представление цвета с помощью цветовой координатной системы должно отражать свойства цветового зрения человека. Поэтому предполагается, что в основе всех цветовых координатных систем лежит так называемая физиологическая цветовая координатная система. Эта система определяется тремя функциями спектральной чувствительности трех различных типов приемников света (называемых колбочками), которые расположены в сетчатке глаза человека и реакции которых, согласно наиболее употребительной трехкомпонентной теории цветового зрения, ответственны за человеческое восприятие. Реакции этих приемников на излучение - это цветовые координаты в физиологической цветовой

координатной системе, но функции спектральной чувствительности глаза не удается установить прямыми измерениями. Их определяют косвенным путем и не используют непосредственно в качестве основы построения колориметрических систем.

Дата добавления: 2014-12-16