Умови точного кольорозподілу

Управління відтворенням кольорового об'єкту

Умова незалежності від спектрального складу. Рівність двох випромінювань за кольором не гарантує їх однакової фотографічної дії. На рис. 2.1 наведені відтворення об'єктів ідентичних за кольором. На ньому дані спектри випускання двох ламп, екранованих жовтим світлофільтром: 1 – звичайної лампи розжарювання, 2 – ртутної лампи СВД. Колір випромінювання першого джерела жовтий. Це витікає з того, що світловий потік, що виходить зі світлофільтру, розподілений по двох зонах спектру – зеленою і червоною. Колір другого джерела такий самий, тому що потік в цьому випадку належить жовтій ділянці спектру. За кривими основних збуджень отримаємо фізіологічне підтвердження тотожності цих метамерних кольорів.

Рис. 2.1 –Спектри однакових за кольором, але по-різному відтворних випромінювань: 1 – спектр лампи розжарювання, екранованої жовтим світлофільтром; 2 – жовта лінія (l = 578 нм) ртутної лампи СВД, екранованої тим же світлофільтром

З рис. 2.1 видно, що лампа розжарювання повинна дати почорніння на червонофільтровому і зеленофільтровому негативах і відповідно до цього колір її випромінювання відтворюється жовтою фарбою. Ртутна лампа діє на матеріал тільки за зеленим світлофільтром, і тому її колір відтворюється двома фарбами – блакитною і жовтою, тобто. на репродукції виходить зеленим.

Розглянутий приклад показує, що випромінювання кольориметрично однакових кольорів, можна реєструвати по-різному при кольороподіленні, якщо ці кольори не ізомерні.

Дві ділянки, що мають тотожні кольори, фотографуються (а отже, і відтворюються) однаково, якщо актинічність відбиваних ними випромінювань визначається тільки їх кольорами, незалежно від спектральних складів. Ця так звана умова незалежності від спектрального складу була вперше сформульована Нюбергом. Воно дотримується в тих випадках, коли криві віддзеркалення полів, що мають тотожні кольори, незалежно від природи об'єктів, в межах пропускання кожного з кольороподільних світлофільтрів, близькі між собою. Тоді при фотографуванні через ці світлофільтри при однакових джерелах з безперервним спектром поля тотожних кольорів дають рівну оптичну щільність. Якщо ж в межах пропускання світлофільтрів криві сильно розходяться (рис. 2.1), умова незалежності не дотримується.

Практично усі об'єкти, відтворні засобами кольорової фотографії і поліграфічної кольорової репродукції, відбивають або працюють на пропускання, але не випускають власного світла і освітлюються від сонця або ламп розжарювання, тобто від джерел, спектри яких безперервні. Розглянутий вище приклад (рис. 2.1) відноситься до об'єктів іншого типу – випускають власне світло. У зв'язку з цим необхідно з'ясувати, як ведуть себе типові об'єкти кольоровідтворення – відбивають – і чи можливо для їх полів, що мають однакові кольори, розбіжність спектральних кривих, подібну до показаного на рисунку.

Нюберг сформулював відповідь на це питання та довів «теорему про три точки». За цією теоремою криві спектрального розподілу коефіцієнта віддзеркалення полів однакових кольорів при їх освітленні від джерел з безперервними спектрами мають щонайменше три точки перетину. Це означає, що спектральні криві відбиваючих об'єктів, що мають однакові кольори, близькі один одному. Тому кольороподілення таких об'єктів дає дуже схожі результати.

Отже, однакові кольори відбиваючих об'єктів при кольороподіленні через зональні світлофільтри відтворюються однаково. Подібність результатів не обов'язково дотримується при кольороподіленні через вузькі, наприклад монохроматичні, світлофільтри; область їх пропускання може наводитись якраз на ту ділянку спектру, де криві віддзеркалення розходяться максимально. Світлофільтри ж з широкими областями пропускання дають можливість реєструвати середні значення потоків в межах смуги пропускання. Тому при дослідженні процесу кольороподіленні можна розглядати не безліч об'єктів різної природи (мальовничі фарби, барвники кольорофотографічних зображень, кольори натурних об'єктів та ін.), а один оригінал-дублікат, виготовлений тими фарбами, якими проводитиметься синтез.

Отже, дублікаційна теорія дозволяє на підставі аналізу спектральних кривих фарб оцінювати відтворення кольорів будь-якого оригіналу за умови їх синтезу цими фарбами. Тому надалі вивчатимемо репродукційні властивості не довільного оригіналу, а дубліката, тобто фарбової системи. Перевага такого об'єкту полягає в простоті кількісної оцінки результатів відтворення.

Нижче будуть продемонстровані два дублікати – система фарбових клинів і шкала охоплення. Перший з них мало зручний для дослідження процесу, оскільки містить обмежене число кольорів. На його прикладі легше зрозуміти принципи дублікаційной теорії, ніж на складнішому. Другий дублікат – шкала охоплення. Вона служить основою для строгої побудови дублікаційної теорії відтворення кольорового оригіналу.

Принципи оцінки кольороподільних спотворень і їх корекції. Внаслідок шкідливого поглинання фарби, що створює перешкоду при синтезі, яку традиційно називають кольороподільним спотворенням, відповідна зональна щільність репродукції стає більшою, ніж в оригіналі. Жовта фарба лягає на пурпурну, таку, що заважає її виділенню. В цьому випадку говорять, що жовта погано відділяється від пурпурної. У наведеному прикладі пурпурна так само погано відділяється від блакитної.

Умова точного кольороподілення в реальному процесі кольоровідтворення стосовно оригіналу-дубліката виглядає таким чином: щільність кольороподіленого негативу повинна залежати від кількостей, що виділяється, і не залежати від кількостей фарб, що не виділяються. У нашому прикладі цій умові задовольняє тільки блакитний негатив.

У додатку до довільного оригіналу умову точного відносно цих фарб кольороподілення можна сформулювати так. На кольороподіленому негативі довільний оригінал повинен давати градацію оптичної щільності тільки на ділянках, які для точного кольороподілення вимагають тих або інших кількостей фарби, що виділяється, і не давати градації на ділянках, які відтворюються фарбами, що не виділяються. Таке формулювання по відношенню до довільного оригіналу мало практичне: якщо він фотографується без дубліката, то кількості фарб, потрібних для відтворення тієї або іншої ділянки, – його субтрактивні координати, заздалегідь невідомі.

Отже, для оцінки точності кольороподілення відносно цих фарб довільний оригінал необхідно піддавати кольороподільній зйомці спільно з дублікатом; у простому випадку дублікатом можуть бути декілька полів, зроблених фарбами синтезу. Це дозволяє, зокрема, оцінювати кольороподільні спотворення на ділянках негативів довільного оригіналу за результатами кольороподілення дубліката.

Таким чином, він використовується для визначення субтрактивних координат тих або інших кольорів довільного оригіналу.

Кольороподільні спотворення можна виражати, наприклад, графіками відокремлення. Вони будуються в загальному випадку в координатах D_i (c^j_n), де D_і – щільність кольороподіленого негативу (i – ч, з або с); с^j_n – поверхнева концентрація фарби (j – б, п або ж). На практиці користуються й іншими величинами, лінійно пов'язаними з вказаними, якщо вони зручніші для вимірів.

Рис. 2.2 – Графіки відокремлення: а – жовта (що виділяється) погано відділяється від пурпурної і повністю – від блакитної: б – пурпурна не повністю відділяється від блакитної; в – повне відділення блакитної від жовтої і пурпурної

Наприклад, за віссю абсцис відкладають площі растрових елементів (поліграфічне відтворення) або номери полів шкали-клину, оскільки зазвичай відомі концентрації фарби на полях або інші характеристики її кількостей.

На рис. 2.2 наведені графіки відокремлення, отримані вимірюванням оптичної щільності негативів. Іноді ті ж залежності представляють в координатах D^p_i(D^op), тобто у вигляді звичайних градаційних графіків. У цьому випадку вісь ординат має напрям, зворотний показаному на рис. 2.2, і графіки дзеркально звертаються.

Кольороподільні спотворення можна виражати не лише графічно, але і чисельно, наприклад відношенням тангенсів кутів нахилу графіків відокремлення або величиною, що спотворює різниці ΔD^Б-j, де індекс вказує різницю оптичної щільності, виміряної на негативі: б – білого поля (паперу, вільного від фарби), що дає на негативі максимальну щільність, і j – поля, утвореного фарбою, яка дає кольороподільні спотворення (при ідеальному кольороподіленні під ці фарби вона б не виділялася).

Чисельне значення даної величини ΔD^Б-j може бути отримане як в результаті безпосереднього виміру оптичної щільності кольороподіленого негативу, так і прочитано по графіку відокремлення (рис. 2.2,а). Оптична щільність негативного зображення білого поля виражається на цьому графіку ординатою D^н_о, узятою при нульовій щільності оригіналу (за яку, як відомо, приймається оптична щільність паперу).

На рис. 2.2,а показано значення спотворюючої різниці для деякого поля п оригіналу-дубліката:

(2.1)

Чим різниця ΔD^Б–П менше, тим жовта фарба краще відділяється від пурпурної.

Кольороподільне ретушування. У нашому випадку її техніка проста: треба закрити шкідливі зображення на жовтому і пурпурному негативах, де вони розташовані окремо від корисних – кольороподільні спотворення очевидні. Якщо ж оригінал довільний, ретуш кольороподілених негативів значно складніше і вимагає від виконавця високої кваліфікації. Проте робота полегшується застосуванням дубліката («атласу ретушера»). Об'єм ретушування, який знадобився б для приведення кольорів репродукції до кольорів оригіналу, у разі дубліката відомий: він виражається різницею кількостей фарби на ділянках репродукції і оригіналу.

Тим самим стає відомим і характер ретушування негативів довільного оригіналу, оскільки тотожні кольори відтворюються однаково.

Маскування. Кольорокорегуючим маскуванням є усі методи автоматичного усунення кольороподільних недоліків. Проте часто цьому терміну надають вужчий сенс, маючи на увазі компенсацію шкідливого зображення тим, що відповідають йому, але зворотним по розподілу оптичної щільності.

Розглянемо схему процесу на прикладі дубліката (рис. 2.3). Так, необхідно виправити жовтий негатив, що має шкідливе зображення за пурпурною фарбою. Для цього виберемо той з негативів, на якому ця фарба виділена корисно – пурпурний. Виготовимо з нього позитивне зображення так, щоб інтервал його дорівнював шкідливому контрасту на жовтому негативі по пурпурній фарбі. Сумісний жовтий негатив з діапозитивом. Спотворення по пурпурній фарбі буде компенсовано. Зображення, закриваюче шкідливе, називається кольорокоректуючою маскою. Негатив, з якого її отримують, – масковим, а той, який вона виправляє, – маскованим.

Рис. 2.3 – Схема маскування жовтого негативу

Міра кількості фарби. Однією з умов точного відтворення кольорів оригіналу служить строга узгодженість (збалансованість) часткових зображень за градацією – контрасту, кількостям фарб, мірі опрацювання тіньових і світлових деталей. Якщо ця умова не дотримана, то хроматичні кольори оригіналу при відтворенні спотворюються по колірному тону, а ахроматичні придбавають той або інший тон.

Наприклад, у разі, коли жовте часткове зображення містить менше фарби, ніж блакитне, зелені ділянки оригіналу виходять на репродукції синьо-зеленими, а сірі – синюватими.

У основі уявлень про баланс знаходиться поняття про міру кількості фарби. Не встановивши вказану міру, не можна зробити висновок про співвідношення кількостей фарб, наприклад жовтої і блакитної. Якщо не встановлена міра, то незрозуміло, що означає «мало» жовтої.

У теорії кольоровідтворення прийнято встановлювати кількість фарби за її вкладом в утворення нейтрального за кольором поля. Фарби, узяті в однакових кількостях, визначуваних вказаною мірою, дають при їх потрійному накладенні (блакитна + пурпурна + жовта) ахроматичне поле – сіре або чорне. Досвід показує, що кількості фарб, збалансовані «по сірому», забезпечують і правильне відтворення (при точному кольороподіленні) хроматичних кольорів. Аналогічний принцип використовується і при кількісному вираженні реакцій кольорочутливих рецепторів ока: якщо колір відчувається як ахроматичний, то реакції фоторецепторів вважаються рівними.

У чорно-білій репродукції і, зокрема, у фотографії кількість фарби (наприклад, металевого срібла) виражають через оптичну щільність почорніння. Цей захід пов'язаний з концентрацією фарби лінійно, за законом Бугера-Ламберта-Бера, і в той же час слугує мірою світлоти відповідно до закону Вебера-Фехнера.

Порівнювати кількості фарб субтрактивного синтезу за їх концентрацією (поверхневою або об'ємною) не має сенсу передусім тому, що така оцінка враховує питому масу фарби, яка не має відношення до кольоровідтворення. Тотожні за колірністю фарби можуть мати різні питомі показники поглинання, або, як то кажуть, різною інтенсивністю. Отже, узяті в однакових поверхневих концентраціях с_n вони відбивають випромінювання, що викликають різні по рівню реакції рецепторів ока. Полі, утворене накладенням усіх трьох фарб, узятих в однакових поверхневих концентраціях, з цієї причини тільки випадково може вийти ахроматичним – сірим або чорним.

Ахроматичним є колір, який виникає в результаті однакових реакцій усіх трьох приймачів цього аналізатора (тобто ока, позитивного кольорофотографічного матеріалу, електронного кольороподільника та ін.). Проте криві спектральної чутливості приймачів різних аналізаторів не співпадають. Тому «сіра» відносно кольорофотографічного позитивного матеріалу шкала може виявитися не сірою відносно ока, і навпаки – візуально сіра шкала може копіюватися на різні шари кольорофотографічного матеріалу по-різному, не даючи нейтрально-сірого зображення.

Тому міра кількості фарби, визначувана її «вкладом в сіре», залежить від типу аналізатора. Іншими словами, для зображення, призначеного для розгляду, існує одна міра кількості фарби, а для зображення, яке виготовлене для подальшого копіювання, – інша.

В якості міри, що відповідає викладеним вище уявленням про «вклад в сіре», прийнята ефективна щільність D^еф_λ, визначувана як логарифмоване відношення ефективного потоку Р^еф_0λ, що падає на зафарбовану поверхню, до ефективного потоку Р^эф_λ, відбитого нею:

(2.2)

Ефективним потоком називається добуток чутливості приймача S_λ. на потік випромінювання Ф_0λ, що падає на нього:

чи інтегральний ефективний потік:

(2.3)

де s (λ) – функція спектральної чутливості приймача; Ф₀ (λ) – функція спектрального розподілу потужності випромінювання.

Ефективний потік слугує мірою реакції приймача, відносно якого він визначений. Реакція залишається постійною при постійності ефективного потоку. Чинники S_λ і Ф_0λ взаємозамінні.

Таким чином, інтегральне значення ефективної щільності визначається вираженням:

(2.4)

де р (λ) – функція спектрального розподілу коефіцієнта віддзеркалення фарби; s_i (λ) – функція спектральної чутливості i-того (тобто червоного, зеленого або синього) приймача цього аналізатора.

Функції S_i (λ) визначають тип оптичної щільності. Якщо це функції (криві) основних збуджень або лінійно пов'язані з ними функції складання тієї або іншої колориметричної системи, то відповідна ефективна щільність називається колориметричною D^кол. Якщо це криві спектральної чутливості приймачів кольорофотографічного матеріалу (синьо-, зелено- і червоночутливих шарів позитивної плівки), то ефективна щільність називається копіювальною D^коп.

Якщо ефективна щільність деякої ділянки на усіх трьох часткових зображеннях однакова, то відповідні кількості фарб вважаються рівними. На зображенні ділянка виходить ахроматичною за кольором відносно цього аналізатора. Якщо, наприклад, рівна колориметрична щільність, то він ахроматичний зорово.

З формули (2.4) зрозумілий і принцип чисельної оцінки даної величини. Ефективна щільність поля, зайнятого цією фарбою, дорівнює одиниці, якщо воно послабляє ефективний потік в 10 разів.

Існують три способи визначення ефективності щільності: розрахунковий, денситометричний і експериментальний.

При розрахунку користуються наближеною формулою:

(2.4, а)

Значення величин, що входять в неї, беруть з довідників, в яких даються таблиці відповідних функцій.

Спектральні інтервали, через які підсумовують S _λ, Ф_оλ і р_λ, вибирають відповідно до вимог до точності розрахунку.

Денситометричний метод визначення полягає у вимірі ефективної щільності через світлофільтри, які приводять спектральні чутливості денситометра до чутливостей приймачів аналізатора, наприклад очі. Практично часто задовольняються виміром оптичної щільності через зональні світлофільтри – червоний, зелений і синій, визначаючи таким чином наближені значення ефективної щільності.

При відповідальних визначеннях ефективна щільність знаходить експериментально. Зупинимося на вимірі копіювальної щільності методом фотографічного фотометрування. На матеріал, відносно якого визначається D^коп, копіюють спільно два об'єкти – вимірюваний (кольорове зображення, шкала або просто поле) і еталон, яким служить сіра шкала з відомою оптичною щільністю. Визначення засноване на тому, що поля обох об'єктів дають однаковий копіювальний ефект у тому випадку, якщо їх копіювальна щільність рівна. Знаходять оптичну щільність копії вимірюваного поля і потім чисельно ту ж щільність на копії еталону. Відповідна щільність еталону є копіювальна щільність вимірюваного об'єкту.

Проте у більшості випадків чисельне значення оптичної щільності копії вимірюваного поля на копії еталону знайти не можна. Її щільність виявляється великою або меншою, ніж що дається вимірюваним полем. Тоді прибігають до інтерполяції. За результатами копіювання еталону будують градаційну криву D^к_сер=f(D^ор_сер), приклад якої показаний на рис. 2.4. На її осі ординат знаходять точку, що виражає щільність копії вимірюваного, тобто кольорового, поля (на рисунку показано стрілкою). Потім за цією точкою визначають значення щільності поля сірої шкали, яке викликає відповідне почорніння на копії.

Рис. 2.4 – Схема визначення ефективної щільності

Ця щільність є одночасно і копіювальна щільність вимірюваного поля, оскільки еталон і вимірюваний оригінал дають однакові копіюючі ефекти при рівній копіювальній щільності. У прикладі, приведеному на рисунку, кольорове поле, що дало на копії оптичну щільність D^K_кол. =1,8, має копіювальну щільність D^коп =0,8.

Отже, міра кількості фарби в процесах кольоровідтворення – її ефективна щільність.

Замість загальних позначень D^еф, D^кол, D^коп часто застосовують конкретні D_i (де і – загальне позначення фарби – ж, п або б) або D_i (де i – зона, в якій виміряна ця ефективна щільність, – с, з або ч).

Дата добавления: 2014-01-05