Синтез кольорів

3.1 Два типи складання кольорів

Процес одержання різних кольорів за допомогою декількох основних (первинних) випромінювань або фарб називається колірним синтезом. Існує два принципово різних методи колірного синтезу:

– адитивний;

– субтрактивний.

В адитивному синтезі змішуються первинні випромінювання. В якості первинних можуть бути використані два, три і більше різних за кольором випромінювань, але найбільш розповсюджений триколірний адитивний синтез. Первинні кольори та випромінювання, що їх утворюють, називають основними. Основні випромінювання адитивного синтезу – випромінювання трьох основних зон спектра: синього, зеленого і червоного кольорів.

Адитивний синтез кольору – відтворення кольору в результаті оптичного змішання випромінювань базових кольорів (червоного, зеленого і синього (R, G, B)). Принцип адитивний синтезу кольорів застосовують у моніторах видавничих систем при створенні кольорових зображень на екрані, а також на екрані телевізора. При адитивному синтезі кольори змінюються від зміни співвідношення інтенсивності основних випромінювань

Послідовне змішання або утворення різних кольорів при швидкій зміні випромінювань поза оком, наприклад, на диску типу вовчка або на екрані кольорового телевізора. При швидкому обертанні пофарбованого в різні кольори диска кольору складаються внаслідок явищ інерційності зору.

Просторове змішання – це різновид адитивного способу. Просторове змішання основане на принципі, що око не розрізняє дуже близько розташовані один від одного дрібні різнобарвні ділянки, а сприймає їх як одне ціле. Якщо ці дрібні ділянки мають різне фарбування, то людина бачить тільки їх узагальнений колір – колір адитивної суміші.

Якщо низка дуже дрібних різнобарвних цяток, що лежать близько одна від іншої, розглядати на досить великому видаленні, то ці цятки візуально окремо не розрізняються. Замість різнобарвних дрібних цяток людина бачить однакові за кольором ділянки.

Наприклад. Окремі піщини на березі людина розрізняє лише на близькій відстані. Аркуші папера, злегка покриті вугільним пилом, на видаленні людина бачить сірими, не розрізняючи на них окремих порошини і просвіти між ними.

Змішання кольорів дрібних різнобарвних ділянок з утворенням єдиного для них кольору відбувається за правилами адитивного синтезу, тобто оптичним змішанням випромінювань. Це пояснюється тим, що при погляді на який-небудь предмет його зображення безперервне переміщається сітківцею ока. Якщо окремі кольорові елементи малі порівняно з безперервними коливаннями ока, то на ті ж рецептори попадають послідовні випромінювання від поруч розташованих різнобарвних елементів. Просторове змішання різнобарвних дрібних пофарбованих ділянок має місце при синтезі кольору на відбитках високого і офсетного (плоского) друку, на картинах живопису, особливо, напрямок "пуантилізм".

Французькі художники винайшли в живописі подібний до автотипного синтезу художній прийом, назвавши його пуантилізмом. Він був винайдений для створення яскравих і чистих кольорів на полотнині. Суть прийому складається в нанесенні на полотно чітких роздільних мазків (у вигляді точок або дрібних прямокутників) чистих фарб у розрахунку на їх оптичне змішання в оці глядача, на відміну від механічного змішання фарб на палітрі. Винайшов пуантилізм французький живописець Жорж Сера на основі теорії додаткових кольорів. Було зазначено, що оптичне змішання трьох чистих основних кольорів (червоний, синій, жовтий) і пара додаткових кольорів (червоний–зелений, синій–жовтогарячий, жовтий–фіолетовий) дає значно велику яскравість, ніж механічна суміш фарб. Пуантилістична техніка допомогла створити яскраві, контрастні колоритні пейзажі П. Синьяку і тонко передати нюанси кольору полотнин Ж. Сера, а також підвищити декоративність картин багатьом їх послідовникам, наприклад італійському живописцю Дж. Бала.)

Величини, що характеризують кількість первинних випромінювань називають адитивними координатами кольору. Адитивні координати кольору вказують на відносні потужності змішування випромінювань при адитивному синтезі.

У субтрактивному синтезі новий колір одержують накладанням одного на іншій барвистих шарів – жовтого, пурпурного та блакитного. Сині, зелені і червоні випромінювання поглинаються цими фарбами (тобто послідовно віднімаються з білого світла). Тому колір пофарбованої ділянки визначається тими випромінюваннями, що проходять через усі три шари і попадають в око спостерігача. Жовта, пурпурна та блакитна фарби – основні (первинні) для субтрактивного синтезу.

Субтрактивний синтез кольору – одержання кольору в результаті вирахування окремих спектральних складових з білого. Такий синтез спостерігається при висвітленні білим світлом кольорового відбитка. Світло падає на кольорову ділянку; при цьому частина його поглинається (віднімається) барвистим шаром, а інша частина, відбиваючи, у вигляді пофарбованого потоку попадають в око спостерігача. Цей синтез використовується при змішанні пофарбованих середовищ. При субтрактивному синтезі кольори змінюються від товщини шарів або концентрації в них барвних речовин.

Наприклад. Виготовлення фарб поза машиною для одержання потрібних кольорів або відтінків на відбитку при друкуванні додатковою фарбою при накладенні шарів різних фарб на відбитку у глибокому друці, а також при накладенні різнобарвних растрових елементів на відбитку у високому та плоскому друці.

У субтрактивному синтезі новий колір може бути створений меншим або більшим числом (ніж три) основних фарб. На практиці для субтрактивного синтезу часто застосовують більше число фарб. Так, до трьох основних кольорів додають четверту – чорну.

Величини, що характеризують кількість основних фарб називають субтрактивними координатами кольору. Субтрактивні координати кольору вказують на відносні кількості жовтої, пурпурної та блакитної фарб, якими відтворюють всі інші кольори на відбитку.

3.2 Адитивний синтез кольору, схема синтезу, рівняння кольору, його аналіз

Адитивний синтез кольору – відтворення і сприйняття кольору шляхом оптичного змішування випромінювань базових кольорів (червоного, зеленого та синього – R, G, B).

Так, дія на сітківку ока випромінювань червоного і зеленого кольорів око сприймає це як жовтий, жовтогарячий або салатовий кольори різних відтінків залежно від співвідношення випромінювань двох зон спектра світла.

Адитивний синтез кольору використовується при створенні кольорових зображень на екрані телевізора; моніторах комп’ютерів видавничих систем; на окремих ділянках відбитку (зображення, де відбувається накладення різнобарвних растрових елементів у результаті їх малих розмірів) при автотипному синтезі кольору в поліграфії.

Отримання випромінювань для синтезу. Для синтезу необхідно червоний, зелений і синій світлові пучки. Їх можна отримати або від джерела, що випускає забарвлені випромінювання, або від звичайних теплових випромінювачів (ламп розжарювання), екранованих червоним, зеленим і синім світлофільтрами.

Оптичні квантові генератори (лазери). Одним із джерел, що дають випромінювання неохідних кольорів, є оптичні квантові генератори (лазери). Лазери мають збуджені атоми активного середовища переходять на нижчі рівні впорядковано, під впливом стимулюючих цей перехід фотонів. Внаслідок впорядкованості переходу випромінювання висококогерентно, монохроматично.

Газорозрядні джерела Ще одним джерелом є газорозрядні лампи – спектральні лампи, що випускають серії монохроматичних випромінювань (спектральні лінії) за рахунок випромінювання пропускання електричного струму через гази або пари металів. Газорозрядні джерела використовують при юстируванні спектральних приладів.

Лампи розжарювання. Якщо використовуються лампи розжарювання, то смуги пропускання екрануючих світлофільтрів повинні займати одну третину спектру. Це забезпечує достатню яскравість зображень при певних потужностях ламп. Принцип отримання випромінювань, потрібних для аддитивного синтезу кольорів за допомогою світлофільтрів, називається субтрактивним (віднімальним).

Схема синтезу. Аддитивний синтез заснований на уявленнях теорії колірного зору. Для синтезу необхідно три випромінювання, одне з яких найбільшою мірою дратує синєчутливі рецептори, інше – зеленочутливі та третє – червоночутливі. Комбінуючи їх потужності, легко викликати безліч поєднань роздратувань, тобто безліч колірних відчуттів.

Кольори випромінювань, використовуваних для синтезу називають основними. Кількісні характеристики основних кольорів при синтезі, наприклад потужність або яскравість, називають їх кількостями. Отримання заданого кольору змішенням основних, узятих в потрібних кількостях, називається адитивним синтезом.

На рис. 3.1 показана схема аддитивного синтезу на екрані. Основні колори виходять субтрактивно за допомогою проекційних ліхтарів, об'єктиви яких закриті червоним, зеленим і синім світлофільтрами. Для дозування основних використовуються оптичні клини. На екрані змішуються світлові пучки, що пропускаються світлофільтрами і клинами, що дозволяє отримати задані кольори.

Рис. 3.1. Схема адитивного синтеза кольору

За оптичною щільністю полів дозуючих клинів можна розрахувати кількості основних, спрямованих на екран. Якщо, наприклад, за одиницю прийняті потужності пучків при виведених клинах, а в пучках знаходяться поля, що мають оптичну щільність, рівну 0,6; 0,3; 1,3, то основні складаються на екрані в кількостях 0,25; 0,5; 0,05 одиниць. Таким чином можна отримати деякий жовто-зелений колір К_ЖЗ (найбільше роздратування зеленочутливих рецепторів, при меншому червоночутливому і незначному синєчутливому). Позначивши буквами Ч, З і С одиниці кількостей основних, отримаємо умову, при якій їх суміш виявляється зорово тотожною жовто-зеленому кольору К_ЖЗ:

Кількості одиниць основних, необхідні для адитивного синтезу деякого кольору (у нашому прикладі 0,25; 0,5 і 0,05), називають його колірними координатами – червоний (Ч), зелений (З) і синій (С). Це не обов'язково долі одиниці, як у наведеному прикладі: для синтезу деякого кольору, що має велику світлоту, необхідно узяти не 0,25 одиниць, а, наприклад, 2,5. Для зростання координати кольору, що синтезується на екрані, у 10 разів необхідно збільшити потужність лампи у ліхтарі в стільки ж разів.

Колірне рівняння – рівняння, що вказує на рівність кольору з кольором оптичної суміші інших кольорів, узятих у визначеній пропорції.

Результат вимірювання якого-небудь кольору К, вираженого трьома координатами, записується у вигляді колірного рівняння

(3.1)

де ЧЧ, ЗЗ, СС – кольорові складові кольору;

ч, з, с – кольорові координати кольору.

Це рівняння дає можливість чисельно оцінювати колірний тон і насиченість.

Дата добавления: 2014-01-05