Главная » Технология

В чем заключается суть аддитивного синтеза цветов. Физиология цветоощущения. и пар дополнительных цветов


Подобные документы

    Применение высокой печати при изготовлении полиграфической продукции. Синтез цвета в полиграфии. Цифровая цветопроба. Особенности устройств бесконтактной печати. Области их применения. Изготовление изданий, скомплектованных вкладкой и подборкой.

    контрольная работа , добавлен 10.02.2009

    Современные способы печати полиграфической продукции. Виды трафаретной печати: шелкография и ризография. Плоская офсетная печать. Технология цифровой и глубокой печати. Флексография - высокая ротационная печать красками с применением эластичных форм.

    контрольная работа , добавлен 15.01.2011

    Обоснование аспектов цвета и его использование в типографике. Гармония цвета как сочетание близлежащих тонов в пределах одной-двух красок и исключение цветовых диссонансов, образующих парные противоположности. Воздействие цвета на физиологию человека.

    реферат , добавлен 06.02.2012

    Описание свойств печатных красок - кроющей способности, прозрачности, цветового фона, липкости и вязкости. Измерение захвата краски различных наложений красочных слоев. Анализ влияния на цвет печатного изображения последовательности наложения красок.

    реферат , добавлен 09.01.2012

    Современное состояние офсетной печати. Параметры качества тиражных оттисков. Синтез цвета при многокрасочном печатании. Определение оптимальных зональных оптических плотностей для различных печатных пар краска-бумага. Профилирование печатного процесса.

    дипломная работа , добавлен 06.07.2010

    Обоснование флексографского способа печати с анализом возможностей других альтернативных видов и способов печати. Технологические решения в допечатных процессах. Выбор формного оборудования. Технические характеристики формных пластин компания DuPont.

    курсовая работа , добавлен 22.01.2013

    Исследование видов и конструкций полиграфической техники и средств обработки текстовой и изобразительной информации. Описание оборудования допечатного, печатного и брошюровочно-переплетного производства. Виды красочных аппаратов флексографской печати.

    отчет по практике , добавлен 10.08.2014

    Выбор способа печати и печатного оборудования. Стоимость затрат при печати малых тиражей. Оборудование, необходимое для послепечатных и отделочных процессов. Фальцовка бланков и буклетов. Формат, красочность и тиражи изданий. Выбор расходных материалов.

    контрольная работа , добавлен 30.03.2015

    Техническая характеристика картонной коробки для новогоднего подарка. Выбор способа печати и печатного оборудования. Подбор расходных материалов. Описание технологической схемы печатного процесса. Контроль качества продукции. Выбор варианта отделки.

    курсовая работа , добавлен 10.01.2014

    Выбор и обоснование способа печати. Способ высокой, глубокой и плоской офсетной печати. Выбор печатного оборудования. Основные и вспомогательные материалы для печатного процесса: бумага, краска. Подготовка бумаго-передающего и приемно-выводного устройств.

Процесс получения различных цветов с помощью нескольких основных (первичных) излучений или красок называется цветовым синтезом. Существует два принципиально различных метода цветового синтеза: аддитивный и субтрактивный синтезы.

В аддитивном синтезе смешиваются первичные излучения. В качестве первичных могут быть использованы два, три и более различных по цвету излучений, но наиболее распространен трехцветный аддитивный синтез. Первичные цвета и создающие их излучения называются основными. Основные излучения аддитивного синтеза - синие, зеленые и красные, т.е. излучения трех основных зон спектра.


Аддитивный синтез цвета (модель RGB)- воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего - Red, Green, Blue). Используется в мониторах издательских систем при создании цветных изображений на экране, а также на экране телевизора (рис. 1.4.).

Рис. 1.4. Аддитивный синтез цвета

Разновидностью аддитивного синтеза является временное смешение - последовательное смешение или образование различных цветов при быстрой смене излучений вне глаза, например, на диске типа волчка или на экране цветного телевизора. При быстром вращении окрашенного в разные цвета диска цвета суммируются вследствие явлений инерционности зрения.

Пространственное смешение - другая разновидность аддитивного способа. Пространственное смешение основано на том, что глаз не различает очень близко расположенные друг к другу мелкие разноцветные участки, а воспринимает их слитно, как одно целое. Если эти мелкие участки имеют различную окраску, то мы видим только их обобщенный цвет - цвет аддитивной смеси. Если ряд очень мелких разноцветных пятнышек, лежащих близко одно от другого, рассматривать на достаточно большом удалении, то эти пятнышки в отдельности зрительно не различаются. Вместо разноцветных мелких пятнышек мы видим одинаковые по цвету участки. Например, отдельные песчинки на берегу, мы различаем лишь на близком расстоянии. Листы бумаги, слегка покрытые угольной пылью, на удалении мы видим серыми, не различая на них отдельных пылинок и просвечивающую между ними бумагу.

Смешение цветов мелких разноокрашенных участков с образованием единого для них цвета происходит по правилам аддитивного синтеза, т. е. оптическим смешением излучений. Это объясняется тем, что при взгляде на какой-либо предмет его изображение непрерывно перемещается по сетчатке глаза. Если отдельные цветные элементы малы в сравнении с непрерывными колебаниями глаза, то на одни и те же рецепторы попадают последовательные излучения от рядом расположенных разноцветных элементов.



В субтрактивном синтезе новый цвет получают наложением одного на другой красочных слоев - желтого, пурпурного и голубого. Синие, зеленые и красные излучения поглощаются этими красками (т.е. последовательно вычитаются из белого света). Поэтому цвет окрашенного участка определяется теми излучениями, которые проходят через все три слоя и попадают в глаз наблюдателя. Желтая, пурпурная и голубая краски - основные (первичные) для субтрактивного синтеза. Субтрактивный синтез цвета (модель CMYK – Cyan, Magenta, Yellow, Key color) - получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого (рис. 1.5.). Такой синтез наблюдается при освещении белым светом цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть, отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя.


Рис. 1.5. Субтрактивный синтез цвета

Само название цветового синтеза указывает на принцип образования различных цветов. Слова «аддитивный» - слагательный, «субтрактивный» - вычитательный. При аддитивном синтезе цвета меняются от изменения соотношения интенсивности основных излучений, а при субтрактивном синтезе - от толщины слоев или концентрации в них красящих веществ. Поэтому помимо понятия о первичных цветах и красках для характеристики синтеза вводят понятие о количестве первичных излучений или красок. Эти величины, которые характеризуют количества первичных излучений или основных красок, называют аддитивными или субтрактивными координатами цвета.

Аддитивные координаты цвета указывают на относительные мощности смешиваемых (слагаемых) излучений при аддитивном синтезе. Субтрактивные координаты цвета указывают на относительные количества желтой, пурпурной и голубой красок, которыми воспроизводятся все другие цвета на оттиске.

Как и в аддитивном, в субтрактивном синтезе новый цвет может быть образован меньшим или большим, чем три, числом основных красок. На практике для субтрактивного синтеза часто используют большее число красок. Например, к трем цветным добавляют четвертую – черную, так называемый «ключевой цвет» (key color).

Парыгин Владислав

Работа посвящена Международному Году света и световых технологий. Опытным путём автор исследовал аддитивный и субтрактивный методы синтеза света и вывел их закономерности.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com


Подписи к слайдам:

Исследование закономерностей синтеза света Автор: Парыгин Владислав, 8 класс МКОУ – Плотниковской СОШ № 111 Руководитель: Лаврентьева Светлана Владимировна, учитель физики

2015 – год света и световых технологий Свет – это решение проблем в области энергетики, сельского хозяйства, связи, образования и медицины, новые типы источников света, новые способы отображения и обработки информации в IТ - технологиях, новые оптические методы исследования. Благодаря свету мы можем видеть окружающие предметы, ориентироваться в пространстве, получать информацию об окружающем мире, видеть мир многоцветным. Эмблема Года света и световых технологий

Проблемные вопросы исследования Почему изображение одного и того же предмета на фотографии и на мониторе компьютера выглядят по-разному? Как образуются цвета предметов и изображений? Изображение на мониторе компьютера Изображение на фотобумаге установить закономерности синтеза света. Цель работы

Задачи исследования найти, изучить и отобрать необходимую информацию о синтезе света: провести эксперимент по синтезированию света; проанализировать полученные результаты: сделать выводы. Методы исследования поиск и анализ информации из различных источников; эксперимент; наблюдение; фотографирование.

Your Text Here Задачи исследования: 1. Найти, изучить и отобрать необходимую информацию о синтезе света. 2. Провести эксперимент по синтезированию света с помощью цветных светофильтров. 3. Проанализировать полученные результаты. 4. Сделать выводы. 5. Оформить отчёт о результатах исследования в печатном виде. 6. Для защиты исследования подготовить мультимедийную презентацию об исследовании. Часть 1. Теоретическая

История появления понятия цвета В Х III веке английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон наблюдал и описывал оптический спектр, получающийся в стакане с водой. Первое объяснение видимого излучения дал Исаак Ньютон в Х VIII веке. « Цвет - это электромагнитная волна, воспринимаемая человеческим глазом, участок спектра», писал И. Ньютон в работе «Оптика». И.Ньютон с призмой, разлагающей свет в спектр Спектр в стакане с водой

Попытки исследования цвета были проведены Иоганном Гёте в труде «Теория цветов». История появления понятия цвета М.В. Ломоносов в 1856 году высказал мысль о том, что в нашем глазу есть три рода светочувствительных элементов, которые по-разному реагируют на свет разного спектрального состава.

История появления понятия цвета Трехцветная теория цветового зрения М.В. Ломоносова развита и подтверждена фактами оптического смешения цветов английским физиком Томасом Юнгом и немецким физиком Германом Гельмгольцем. Т.Юнг Г.Гельмгольц В самом деле, все возможные цвета могут быть получены смешением в разных пропорциях трех взаимно независимых цветов - красного, зеленого и синего.

Цветовые модели Аддитивная модель Субтрактивная модель

Аддитивный синтез света Аддитивный (от англ. add - добавлять, складывать) синтез создаёт цвет, добавляя свет к тёмному фону. Основные цвета: синий, зелёный, красный (а) и дополнительные цвета: жёлтый, пурпурный, голубой (б).

Использование аддитивного синтеза Пикселы экрана Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и использует систему цветов RGB. Поверхность монитора состоит из мельчайших точек (пикселов) красного, зеленого и синего цветов. Остальные цвета получаются сочетанием основных.

Использование аддитивного синтеза Жорж Сера Картина Ж.Сера в стиле пуантилизм

Субтрактивный синтез света Субтрактивный (от англ. subtract - вычитать) синтез использует пигменты или красители, наносимые на белую поверхность, таким образом, вычитая из белого света красный, зеленый или синий цвета. Новый цвет получают наложением одного на другой красочных слоев - желтого, пурпурного и голубого. Метод широко используется в полиграфии для печати цветных изображений. При по парном наложении триадных (CMY) красок можно получить цвета, которые являются основой для аддитивного синтеза.

Your Text Here Задачи исследования: 1. Найти, изучить и отобрать необходимую информацию о синтезе света. 2. Провести эксперимент по синтезированию света с помощью цветных светофильтров. 3. Проанализировать полученные результаты. 4. Сделать выводы. 5. Оформить отчёт о результатах исследования в печатном виде. 6. Для защиты исследования подготовить мультимедийную презентацию об исследовании. Часть 2. Практическая

Оборудование Приборы и материалы: три диапроектора, экран, светофильтры из оптического стекла, полоски цветной бумаги, пищевые красители, салфетки бумажные.

Исследование аддитивного синтеза цвета Складываемые цвета Результирующий цвет Фотография Красный + зелёный Жёлтый (дополнительный к синему) Синий + зелёный Голубой (дополнительный к красному) Синий + красный Пурпурный (дополнительный к зелёному) Красный + зеленый + синий Белый

Исследование аддитивного синтеза цвета Складываемые цвета Результирующий цвет Фотография Полоска бумаги красного цвета помещена в зелёный световой поток Бумага кажется коричневого цвета Полоска бумаги синего цвета помещена в красный световой поток Бумага кажется пурпурного цвета Цвет непрозрачного предмета зависит от состава падающего на него света и от состава отражённого света.

Законы аддитивного синтеза сложение первого и второго основных цветов дает дополнительный к третьему. Например, сложение красного и зелёного даёт жёлтый, который является дополнительным к третьему основному цвету – синему. цветовые оттенки зависят от интенсивности смешивающихся световых потоков. сложение всех трех излучений дает белый цвет.

Исследование субтрактивного синтеза света Используемые светофильтры Полученный цвет Фотография Жёлтый + голубой Зелёный (дополнительный к пурпурному) Пурпурный + голубой Синий (дополнительный к жёлтому), оттенок зависит от насыщенности исходных цветов Пурпурный + жёлтый Красный (дополнительный к голубому) Жёлтый+ голубой + пурпурный Чёрный

Исследование с помощью растворов пищевых красителей В местах, где смешиваются потоки разных цветов, получается новый цвет фиолетовый оранжевый зелёный голубой + жёлтый = зелёный красный + жёлтый = оранжевый голубой + красный = фиолетовый Все растворы вместе = чёрный

Законы субтрактивного синтеза Сложение первого и второго дополнительных цветов дает основной к третьему. Например, сложение жёлтого и голубого даёт зелёный цвет, а он является основным к третьему дополнительному цвету – пурпурному. Сложение всех трех излучений дает черный цвет. Оттенок получаемого цвета зависит от насыщенности исходных цветов.

Заключение В результате исследования мы выяснили, что называют синтезом света и что он бывает двух видов – аддитивным и субтрактивным. Опытным путём установили закономерности аддитивного и субтрактивного синтезов света. Гипотеза, выдвинутая в начале работы, частично подтвердилась: цвет предмета может образовываться не только в результате сложения других цветов, но и в результате их вычитания.

Заключение Аддитивным синтезом можно получать цвета высокой насыщенности. Мониторы компьютеров и телевизоров излучают свет, чтобы воспроизвести цвет в аддитивном режиме, в то время как принтеры используют пигменты или красители, чтобы поглотить свет и синтезировать субтрактивные цвета. Так как при передаче изображения с помощью монитора или экрана используется RGB -модель, а при печати на принтере - модель CMYK, изображения отличаются друг от друга, так как цвет зависит как от параметров устройств: качества и марки печатной краски, свойств бумаги, свойств люминофора и других параметров конкретного монитора, принтера или печатного пресса. монитор принтер

Благодарим за внимание www.themegallery.com

Цветоощущение (цветовая чувствительность, цветовое восприятие) - способность зрения воспринимать и преобразовывать световое излучение определённого спектрального состава в ощущение различных цветовых оттенков и тонов, формируя целостное субъективное ощущение («хроматичность», «цветность», колорит).

Цвет характеризуется тремя качествами:

  • цветовым тоном, который является основным признаком цвета и зависит от длины световой волны;
  • насыщенностью, определяемой долей основного тона среди примесей другого цвета;
  • яркостью, или светлотой, которая проявляется степенью близости к белому цвету (степень разведения белым цветом).

Человеческий глаз замечает изменения цвета только в случае превышения так называемого цветового порога (минимального изменения цвета, заметного глазом).

Физическая сущность света и цвета

Светом или световым излучением называются видимые электромагнитные колебания.

Световые излучения подразделяются на сложные и простые .

Белый солнечный свет - сложное излучение, которое состоит из простых цветных составляющих – монохроматических (одноцветных) излучений. Цвета монохроматических излучений называют спектральными.

Если луч белого цвета разложить с помощью призмы в спектр, то можно увидеть ряд непрерывно изменяющихся цветов: темно-синий, синий, голубой, сине-зеленый, желто-зеленый, желтый, оранжевый, красный.

Цвет излучения определяется длиной волны. Весь видимый спектр излучений расположен в диапазоне длин волн от 380 до 720 нм (1 нм = 10 -9 м, т.е. одной миллиардной доли метра).

Всю видимую часть спектра можно разделить на три зоны

  • Излучением длиной волны от 380 до 490 нм называется синей зоной спектра;
  • от 490 до 570 нм - зеленой;
  • от 580 до 720 нм - красной.

Различные предметы человек видит окрашенными в разные цвета потому, что монохроматические излучения отражаются от них по-разному, в разных соотношениях.

Все цвета делятся на ахроматические и хроматические

  • Ахроматические (бесцветные) - это серые цвета различной светлоты, белый и черный цвета. Ахроматические цвета характеризуются светлотой.
  • Все остальные цвета – хроматические (цветные): синий, зеленый, красный, желтый и т.д. Хроматические цвета характеризуются цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.

Цветовой тон - это субъективная характеристика цвета, которая зависит не только от спектрального состава излучений, попавших в глаз наблюдателя, но и от психологических особенностей индивидуального восприятия.

Светлота субъективно характеризует яркость цвета.

Яркость определяет силу света, излучаемую или отражаемую с единицы поверхности в перпендикулярном к ней направлении (единица яркости – кандела на метр, кд/м).

Насыщенность субъективно характеризует интенсивность ощущения цветового тона.
Поскольку в возникновении зрительного ощущения цвета участвует не только источник излучения и окрашенный предмет, но и глаз и мозг наблюдателя, то следует рассмотреть некоторые основные сведения о физической сущности процесса цветового зрения.

Восприятие цвета глазом

Известно, что глаз по устройству представляет собой подобие фотоаппарата, в котором сетчатка играет роль светочувствительного слоя. Излучения различного спектрального состава регистрируются нервными клетками сетчатки (рецепторами).

Рецепторы, обеспечивающие цветовое зрение, подразделяются на три типа. Каждый тип рецепторов по-разному поглощает излучение трех основных зон спектра - синей, зеленой и красной, т.е. обладает различной спектральной чувствительностью. Если на сетчатку глаза попадает излучение синей зоны, то оно будет воспринято только одним типом рецепторов, которые и передадут информацию о мощности этого излучения в мозг наблюдателя. В результате возникнет ощущение синего цвета. Аналогично будет протекать процесс и в случае попадания на сетчатку глаза излучений зеленой и красной зон спектра. При одновременном возбуждении рецепторов двух или трех типов будет возникать цветовое ощущение, зависящее от соотношения мощностей излучения различных зон спектра.

При одновременном возбуждении рецепторов, регистрирующих излучения, например, синей и зеленой зон спектра, может возникнуть световое ощущение, от темно-синего до желто-зеленого. Ощущение в большей степени синих оттенков цвета будет возникать в случае большей мощности излучений синей зоны, а зеленых оттенков - в случае большей мощности излучения зеленой зоне спектра. Равные по мощности излучения синей и зеленой зон вызовут ощущение голубого цвета, зеленый и красной зон - ощущение желтого цвета, красной и синей зон - ощущение пурпурного цвета. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются в связи с этим двухзональными. Равные по мощности излучения всех трех зон спектра вызывают ощущение серого цвета различной светлоты, который превращается в белый цвет при достаточной мощности излучений.

Аддитивный синтез света

Это процесс получения различных цветов за счет смешивания (сложения) излучений трех основных зон спектра - синего, зеленого и красного.

Эти цвета называются основными или первичными излучениями адаптивного синтеза.

Различные цвета могут быть получены этим способом, например, на белом экране с помощью трех проекторов со светофильтрами синего (Blue), зеленого (Green) и красного (Red) цветов. На участках экрана, освещаемых одновременно из разных проекторов могут быть получены любые цвета. Изменение цвета достигается при этом изменением соотношения мощности основных излучений. Сложение излучений происходит вне глаза наблюдателя. Это одна из разновидностей аддитивного синтеза.

Еще одна разновидность аддитивного синтеза - пространственное смещение. Пространственное смещение основано на том, что глаз не различает отдельно расположенных мелких разноцветных элементов изображения. Таких, например, как растровые точки. Но вместе с тем мелкие элементы изображения перемещаются по сетчатке глаза, поэтому на одни и те же рецепторы последовательно воздействует различное излучение соседних разноокрашенных растровых точек. В связи с тем, что глаз не различает быстрой смены излучений, он воспринимает их как цвет смеси.

Субтрактивный синтез цвета

Это процесс получения цветов за счет поглощения (вычитания) излучений из белого цвета.

В субтрактивном синтезе новый цвет получают с помощью красочных слоев: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow). Это основные или первичные цвета субтрактивного синтеза. Голубая краска поглощает (вычитает из белого) красные излучения, пурпурная - зеленые, а желтая - синие.

Для того, чтобы субтрактивным способом, получить, например, красный цвет нужно на пути белого излучения поместить желтый и пурпурный светофильтры. Они будут поглощать (вычитать) соответственно синие и зеленые излучения. Такой же результат будет получен, если на белую бумагу нанести желтую и пурпурные краски. Тогда до белой бумаги дойдет только красное излучение, которое отражается от нее и попадает в глаз наблюдателя.

  • Основные цвета аддитивного синтеза - синий, зеленый и красный и
  • основные цвета субтрактивного синтеза - желтый, пурпурный и голубой образуют пары дополнительных цветов.

Дополнительными называют цвета двух излучений или двух красок, которые в смеси делают ахроматический цвет: Ж + С, П + З, Г + К.

При аддитивном синтезе дополнительные цвета дают серый и белый цвета, так как в сумме представляют излучение всей видимой части спектра, а при субтрактивном синтезе смесь указанных красок дает серый и черный цвета, в виде того, что слои этих красок поглощают излучения всех зон спектра.

Рассмотренные принципы образования цвета лежат и в основе получения цветных изображений в полиграфии. Для получения полиграфических цветных изображений используют так называемые триадные печатные краски: голубую, пурпурную и желтую. Эти краски прозрачны и каждая из них, как уже было указано, вычитает излучение одной из зон спектра.

Однако, из-за неидеальности компонентов субтактивного синтеза при изготовлении печатной продукции используют четвертую дополнительную черную краску.

Из схемы видно, что если наносить на белую бумагу триадные краски в различном сочетании, то можно получить все основные (первичные) цвета как для аддитивного синтеза, так и для субтрактивного. Это обстоятельство доказывает возможность получения цветов необходимых характеристик при изготовлении цветной полиграфической продукции триадными красками.

Изменение характеристик воспроизводимого цвета происходит по-разному, в зависимости от способа печати. В глубокой печати переход от светлых участков изображения к темным осуществляется благодаря изменению толщины красочного слоя, что и позволяет регулировать основные характеристики воспроизводимого цвета. В глубокой печати образование цветов происходит субтрактивно.

В высокой и офсетной печати цвета различных участков изображения передаются растровыми элементами различной площади. Здесь характеристики воспроизводимого цвета регулируются размерами растровых элементов различного цвета. Ранее уже отмечалось, что цвета в этом случае образуются аддитивным синтезом – пространственным смешиванием цветов мелких элементов. Однако, там, где растровые точки различных цветов совпадают друг с другом и краски накладываются одна на другую, новый цвет точек образуется субтрактивным синтезом.

Оценка цвета

Для измерения, передачи и хранения информации о цвете необходима стандартная система измерений. Человеческое зрение может считаться одним из наиболее точных измерительных приборов, но оно не в состоянии ни присваивать цветам определенные числовые значения, ни в точности их запоминать. Большинство людей не осознает, насколько значительно воздействие цвета на их повседневную жизнь. Когда дело доходит до многократного воспроизведения, цвет, кажущийся одному человеку «красным», другим воспринимается как «красновато-оранжевый».

Методы, которыми осуществляется объективная количественная характеристика цвета и цветовых различий, называют колориметрическими методами.

Трехцветная теория зрения позволяет объяснить возникновение ощущений различного цветового тона, светлоты и насыщенности.

Цветовые пространства

Координаты цвета
L (Lightness) - яркость цвета измеряется от 0 до 100%,
a - диапазон цвета по цветовому кругу от зеленого -120 до красного значения +120,
b - диапазон цвета от синего -120 до желтого +120

В 1931 г. Международная комиссия по освещению – CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) предложила математически рассчитанное цветовое пространство XYZ, в котором весь видимый человеческим глазом спектр лежал внутри. В качестве базовых была выбрана система реальных цветов (красного, зеленого и синего), а свободный пересчет одних координат в другие позволял проводить различного рода измерения.

Недостатком нового пространства была его неравноконтрастность. Понимая это, ученые проводили дальнейшие исследования, и в 1960 г. Мак-Адам внес некоторые дополнения и изменения в существовавшее цветовое пространство, назвав его UVW (или CIE-60).

Затем в 1964 г. по предложению Г. Вышецкого было введено пространство U*V*W* (CIE-64).
Вопреки ожиданию специалистов предложенная система оказалась недостаточно совершенной. В одних случаях используемые при расчете цветовых координат формулы давали удовлетворительные результаты (в основном при аддитивном синтезе), в других (при субтрактивном синтезе) погрешности оказывались чрезмерными.

Это заставило CIE принять новую равноконтрастную систему. В 1976 г. были устранены все разногласия и на свет появились пространства Luv и Lab, базирующиеся на том же XYZ.

Эти цветовые пространства принимают за основу самостоятельных колориметрических систем CIELuv и CIELab. Считается, что первая система в большей мере отвечает условиям аддитивного синтеза, а вторая - субтрактивного.

В настоящее время цветовое пространство CIELab (CIE-76) служит международным стандартом работы с цветом. Основное преимущество пространства - независимость как от устройств воспроизведения цвета на мониторах, так и от устройств ввода и вывода информации. С помощью стандартов CIE могут быть описаны все цвета, которые воспринимает человеческий глаз.

Количество измеряемого цвета характеризуется тремя числами, показывающими относительные количества смешиваемых излучений. Эти числа называются цветовыми координатами. Все колориметрические методы основаны на трехмерности т.е. на своего рода объемности цвета.

Эти методы дают столь же надежную количественную характеристику цвета, как например измерение температуры или влажности. Отличие состоит лишь в количестве характеризующих значений и их взаимосвязи. Эта взаимосвязь трех основных цветных координат выражается в согласованном изменении при изменении цвета освещения. Поэтому «трехцветные» измерения проводятся в строго определенных условиях при стандартизованном белом освещении.

Таким образом, цвет в колориметрическом понимании однозначно определяется спектральным составом измеряемого излучения, цветовое же ощущение не однозначно определяется спектральным составом излучения, а зависит от условий наблюдения и в частности от цвета освещения.

Физиология рецепторов сетчатки

Восприятие цвета связано с функцией колбочковых клеток сетчатки глаза. Пигменты, содержащиеся в колбочках поглощают часть падающего на них света и отражающее остальную. Если какие-то спектральные компоненты видимого света поглощаются лучше других, то этот предмет мы воспринимаем как окрашенный.

Первичное различение цветов происходит в сетчатке- в палочках и колбочках свет вызывает первичное раздражение, которое превращается в электрические импульсы для окончательного формирования воспринимаемого оттенка в коре головного мозга.

В отличие от палочек, содержащих родопсин, колбочки содержат белок йодопсин. Йодопсин - общее название зрительных пигментов колбочек. Существует три типа йодопсина:

  • хлоролаб («зелёный», GCP),
  • эритролаб («красный», RCP) и
  • цианолаб («синий», BCP).

В настоящее время известно, что светочувствительный пигмент йодопсин находящийся во всех колбочках глаза, включает в себя такие пигменты, как хлоролаб и эритролаб. Оба эти пигмента чувствительны ко всей области видимого спектра, однако первый из них имеет максимум поглощения, соответствующий жёлто-зеленой (максимум поглощения около 540 нм.), а второй жёлто-красной (оранжевой) (максимум поглощения около 570 нм.) частям спектра. Обращает на себя внимание тот факт, что их максимумы поглощения расположены рядом. Это не соответствуют принятым «основным» цветам и не согласуется с основными принципами трёхкомпонентной модели.

Третий, гипотетический пигмент, чувствительный к фиолетово-синей области спектра, заранее получивший название цианолаб, на сегодняшний день так и не найден.

Кроме того, найти какую-либо разницу между колбочками в сетчатке глаза не удалось, не удалось и доказать наличие в каждой колбочке только одного типа пигмента. Более того, было признано, что в колбочке одновременно находятся пигменты хлоролаб и эритролаб.

Неаллельные гены хлоролаба (кодируется генами OPN1MW и OPN1MW2) и эритролаба (кодируется геном OPN1LW) находятся в Х-хромосомах. Эти гены давно хорошо выделены и изучены. Поэтому чаще всего встречаются такие формы дальтонизма, как дейтеронопия (нарушение образования хлоролаба) (6 % мужчин страдают этим заболеванием) и протанопия (нарушение образования эритолаба) (2 % мужчин). При этом некоторые люди, имеющие нарушения восприятия оттенков красного и зелёного, лучше людей с нормальным восприятием цветов воспринимают оттенки других цветов, например, цвета хаки.

Ген цианолаба OPN1SW расположен в седьмой хромосоме, поэтому тританопия (аутосомная форма дальтонизма, при которой нарушено образования цианолаба) - редкое заболевание. Человек, больной тританопией, всё видит в зеленых и красных цветах и не различает предметы в сумерках.

Нелинейная двухкомпонентная теория зрения

По другой модели (нелинейная двухкомпонентная теория зрения С. Ременко), третий «гипотетический» пигмент цианолаб не нужен, приёмником синей части спектра служит палочка. Это объясняется тем, что при яркости освещения достаточной для различения цветов, максимум спектральной чувствительности палочки (благодаря выцветанию содержащегося в ней родопсина) смещается от зелёной области спектра к синей. По этой теории колбочка должна содержать в себе всего два пигмента с рядом расположенными максимами чувствительности: хлоролаб (чувствительный к жёлто-зелёной области спектра) и эритролаб (чувствительный к жёлто-красной части спектра). Эти два пигмента давно найдены и тщательно изучены. При этом колбочка является нелинейным датчиком отношений, выдающем не только информацию о соотношении красного и зелёного цвета, но и выделяющем уровень жёлтого цвета в этой смеси.

Доказательством того, что приёмником синей части спектра в глазу является палочка, может служить и тот факт, что при цветоаномалии третьего типа (тританопия), глаз человека не только не воспринимает синей части спектра, но и не различает предметы в сумерках (куриная слепота), а это указывает именно на отсутствие нормальной работы палочек. Сторонники трёхкомпонентных теорий объяснить, почему всегда, одновременно с прекращением работы синего приёмника, перестают работать и палочки до сих пор не могут.

Кроме того, подтверждением этого механизма является и давно известный Эффект Пуркинье, суть которого заключается в том, что при наступлении сумерек, когда освещённость падает, красные цвета чернеют, а белые кажутся голубоватыми . Ричард Филлипс Фейнман отмечает, что: «это объясняется тем, что палочки видят синий край спектра лучше, чем колбочки, но зато колбочки видят, например, тёмно красный цвет, тогда как палочки его совершенно не могут увидеть».

В ночное время, когда поток фотонов недостаточен для нормальной работы глаза, зрение обеспечивают в основном палочки, поэтому ночью человек не может различать цвета.

На сегодняшний день придти к единому мнению о принципе цветовосприятия глазом пока не удалось.

Получение заданного цвета смешением основных, взятых в необхо­димых количествах, называется аддитивным синтезом.

Примером аддитивного синтеза цвета может служить проецирова­ние на экран тремя диапроекторами излучений одинаковой мощности, экранированных синим, зеленым и красным светофильтрами (рис.5.21, вкладка). Используя различные сочетания выделенных световых пото­ков, взятых в одинаковых количествах, можно получить цвета, приве­денные ниже.

Смешиваемые потоки Результирующий (синтезируемый) цвет
синий + зеленый голубой

синий + красный пурпурный

зеленый + красный желтый

синий + зеленый + красный белый


Восприятие цвета на упаковке 143

Изменяя мощности смешиваемых излучений, можно получать и дру­гие цвета. Так, смесь зеленого и красного излучений в равных количе­ствах образует чисто желтый цвет. Меняя количества этих излучений, можно получать целый ряд цветов: зеленых, желто-зеленых, красно-оранжевых, красных и т.д.

При одновременном увеличении всех трех основных излучений цвет получается более светлым.

Насыщенность цвета зависит от числа излучений, образующих тот или иной цвет. Чем меньше излучений участвует в образовании цвета, тем он более насыщен. Поэтому монохроматические излучения имеют самый насыщенный цвет. Аддитивным синтезом можно получать цвета высокой насыщенности, например при смешивании монохроматичес­ких лазерных излучений.

Приведенный пример с диапроекторами относится к аддитивному синтезу, при котором смешение излучений происходит вне глаза. Су­ществуют еще два варианта аддитивного смешения излучений. Оста­новимся вкратце на них.

Пространственное смешение. Основано на свойстве глаза не разли­чать близко расположенные друг к другу мелкие цветные участки, а вос­принимать их как единое целое, образованное смешением исходных цве­тов. Если ряд мелких цветных объектов рассматривать на достаточно большом удалении, то по отдельности они не различаются и представля­ют собой однотонную поверхность. Например, в пору начала «золотой осени» в солнечный день вся листва березовой рощи издали кажется жел­той. Однако, подойдя ближе, можно увидеть еще оставшиеся зеленые листочки. Кроме того, и сами желтые листья различаются между собой.

Такое смешение цветов разноокрашенных мелких участков с обра­зованием единого для них цвета происходит по правилам аддитивного синтеза. При взгляде на предмет его изображение непрерывно переме­щается по сетчатке глаза. Когда цветные элементы малы в сравнении с непрерывными колебаниями глаза, то на одни и те же рецепторы после­довательно попадают излучения от рядом расположенных элементов. При быстрой смене излучений глаз не различает их смену.


Пространственный способ смешения цветов известен в живописи. Художник наносит на холст краску мелкими мазками различных кра­сок, которые на некотором удалении воспринимаются как целостные изображения. На пространственном смешении цветов основано полу­чение полноцветных изображений в высокой и офсетной печати в по­лиграфии. Подробнее это рассмотрено в подразд. 5.6.4.

Временное (последовательное) смешение. Этот тип образования различных цветов основан на быстрой смене излучений вне глаза. При-


мером может служить быстрое вращение окрашенного волчка или диска с разноцветными секторами. При быстром чередовании цветов реакции разных цветоощущающих рецепторов на них складываются. При этом различные цвета сливаются в один цвет и цвет диска (или волчка) вос­принимается как один цвет аддитивной смеси действующих излучений.

Другим примером временного (последовательного) смешения мо­жет служить экран цветного телевизора (монитора). На экране имеют­ся мелкие (растровые) ячейки. При воздействии на них электронных пучков они создают оптическое излучение синего, зеленого и красного цветов в определенном порядке по строкам и столбцам (рис.5.22, вклад­ка) . В процессе демонстрации энергия электронных пучков быстро меняется. При этом происходит последовательное смешение синих, зе­леных и красных излучений. Из-за малых размеров растровых ячеек они в отдельности не видны, а быстрая смена электрических сигналов делает незаметным последовательное свечение всех растровых элементов. По­этому изображение на экране получается резким с различными цветами.

В результате изучения оптического смешения цветов немецким ма­тематиком Грассманом в середине XIX века были сформулированы за­коны аддитивного синтеза цвета .

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

Линейно независимыми цветами называются такие три цвета, каж­дый из которых не может быть получен смешением двух других.

Благодаря этому закону стало возможным описание цвета с помо­щью цветовых уравнений. Приняв в качестве линейно независимых цветов красный, зеленый и синий, можно выразить любой произволь­ный цвет с помощью уравнения

ц=кк+зз+сс,

где Ц - синтезируемый цвет; КК,33,СС - цветовые составляющие

цвета Ц; К,3,С - цветовые координаты; К,3,С - единицы основных

Второй закон Грассмана (непрерывности). При непрерывном из­менении излучения цвет изменяется также непрерывно. Данный закон утверждает, что нет таких цветов, которые бы стояли особняком и к которым нельзя было бы подобрать бесконечно близкий цвет.

Третий закон Грассмана (аддитивности). Цвет смеси зависит только от цвета смешиваемых излучений и не зависит от их спектраль­ного состава. Из этого закона следует, что если каждый из двух визу­ально одинаковых цветов смешивать с третьим, то независимо от спек-


Восприятие цвета на упаковке 145

трального состава этих двух цветов результирующий цвет в обоих слу­чаях будет одинаковым. Например, при смешивании желтого излуче­ния или смеси зеленого с X =546 нм и красного с Л =700 нм, дающих также желтое излучение, с одним и тем же голубым излучением полу­чаются два одинаковых цвета, не отличимых друг от друга.

5.6.3. Субтрактивный синтез цвета

В отличие от аддитивного, субтрактивный синтез основан не на сло­жении, а на вычитании излучений. В этом случае часть излучения белого цвета, образованного красным, зеленым и синим световыми пучками, попадает в глаз, преобразуясь окрашенной поверхностью объекта. Ины­ми словами, слой вещества, дающий окраску, вычитает определенную долю красного, зеленого или синего излучения, направленного на объект, то есть поглощает. Таким образом, окраска объекта преобразует энер­гию упавшего на него излучения. Это приводит к тому, что, отражаясь от поверхности объекта или проходя через него (для прозрачных тел), одни лучи поглощаются полностью или ослабевают сильнее, чем другие. В этом случае на сетчатку глаза цвета основных излучений попадут в различных количествах, что вызовет ощущение того или иного цвета.

Для субтрактивного синтеза характерно то, что результат определя­ется не столько тем, какие лучи отражает (пропускает) красочный слой (или слои), а тем, какие лучи он поглощает. Субтрактивный синтез мож­но еще определить как смешение окрашенных сред. Цвета таких сред являются дополнительными к основным цветам аддитивного синтеза. Такими средами могут служить триадные краски: желтая (Ж), пурпур­ная (П) и голубая (Г) или прозрачные красители того же цвета.

Рассмотрим общие закономерности субтрактивного синтеза на при­мере идеальных светопоглощающих красочных слоев. Это такие среды, которые имеют поглощение строго в одной зоне спектра (рис. 5.23, вкладка) и не обладают светорассеянием.

На рис.5.24 (вкладка) показано образование различных цветов суб­трактивного синтеза в проходящем свете. При прохождении белого све­та, содержащего в равных количествах излучения всех трех зон спект­ра, через желтую окрашенную среду поглощаются синие лучи. На пур­пурный окрашенный слой попадут лучи только двух зон спектра - зе­леной и красной. В этом случае будут поглощены зеленые лучи. Таким образом, через обе окрашенные среды пройдет лишь красное излуче­ние. В результате цвет будет красным (рис. 5.24, а). На рис. 5.24, б пока­зано получение зеленого цвета при прохождении белого излучения че­рез желтый и голубой слои и синего (рис. 5.24, в) через пурпурный и голубой. При прохождении белого света через все три окрашенные ере-


146 _____________________________________________________ Глава 5

ды происходит поглощение всех его составляющих. В результате цвет становится черным (рис. 5.24, г).

Управляя толщиной красочных слоев, можно менять поглощение в той или иной зоне спектра. При совмещении таких слоев можно полу­чать различные цвета - оранжевые, желто-зеленые, зелено-голубые и т.д.

На рис. 5.25 (вкладка) показаны примеры субтрактивиого синтеза идеальными красками в отраженном свете. Например, в случае нало­жения на бумагу двух красок - желтой и голубой - цвет будет воспри­ниматься так же, как и в проходящем свете, - зеленым. Однако в дан­ном случае излучение будет дважды проходить через красочные слои, наложенные на бумагу. Это привносит некоторые особенности, но не меняет сущности самого субтрактивиого синтеза.

Когда все три краски наложены друг на друга, все три составляю­щие белого излучения К, 3 и С поглощаются при попадании на красоч­ные слои. Цвет будет черным.

Используя при субтрактивном синтезе идеальные краски, можно получить широкую гамму цветов как в проходящем, так и в отражен­ном свете.

При использовании не идеальных, а реальных красок (красителей) (рис.5.26, вкладка) число синтезируемых цветов заметно уменьшается. Это связано с тем, что реальные краски имеют поглощение не в одной, а в двух или трех зонах спектра. Это приводит к искажению цветового тона. Так, желтая краска при наличии вредного поглощения в зеленой зоне спектра начинает приближаться к оранжевой. Кроме того, реаль­ные краски не являются прозрачными, а обладают определенной степе­нью светорассеяния. Это заметно сказывается на насыщенности синте­зируемых цветов. Она уменьшается и, как следствие, уменьшается чис­ло цветов, воспроизводимых такими красками. Все это приходится учи­тывать при воспроизведении цветных оригиналов.