3. Основные характеристики цвета (цветовой тон, насыщенность, светлота). Тело цветового охвата Оствальда (Мансела).

Впервые модель тела цветового охвата предложил Вильгельм Оствальд. Оствальд исходил из того, что цвет включает в себя три параметра: цветовой тон (Н), насыщенность (S) и светлоту (B). На плоском цветовом круге можно задать только два параметра: цветовой тон и насыщенность. Цветовой тон определяется местом цвета на цветовом круге, а насыщенность – удалённостью от центра. Следовательно для того, чтобы создать систему, в которой каждому цвету определено своё место, необходимо создать 3-мерную схему. Оствальд взял за основу цветовой круг Ньютона и добавил к нему ещё одну координату – светлоту, имеющую 8 градаций от белого до чёрного. Поскольку увеличение и уменьшение светлоты цвета ведёт к уменьшению насыщенности, тело цветового охвата Оствальда представляет собой два конуса, основанием которых является цветовой круг – цвета максимальной насыщенности (см. рис ).

рис

Цветовой круг был разбит на 24 цветовых тона, и каждый цветовой тон имел 7 градаций насыщенности. Таким образом, тело цветового охвата Оствальда включало в себя 680 цветов. Схема Оствальда была красивой, но не вполне точной. Её недостатки были учтены и исправлены в теле цветового охвата Манселла (Muncell).

4. Метамеризм цвета и трёхкомпонентная теория цветового зрения. Зональные диаграммы. 7. Зональная диаграмма как способ оценки цвета. Определение характеристик цвета по зональной диаграмме.

Метамеризм - ощущение одного и того же цвета можно получить излучениями с разными спектральными характеристиками.

Трехкомпонентная теория была развита Томасом Юнгом (1773—1829). Человек исключительно ода­ренный, Юнг был практикующим врачом в Лондоне и вместе с тем сделал выдающиеся открытия в различных областях науки: в механику ввел величину, которую называют модулем Юнга, в оптике, по суще­ству, доказал волновую природу света своими опы­тами по дифракции, внес большой вклад в расшиф­ровку египетских иероглифов. Если Ньютон показал, что разные цвета можно получать смешением других цветов, то Юнг ввел понятие о трех основных цветах и простым, изящным опытом показал, как их смеше­нием можно получить другие цвета. Взяв три проек­ционных фонаря, Юнг направил их свет на белый экран так, чтобы проекции кругов частично перекры­вались (рис. 1). В три фонаря были вставлены све­тофильтры: зеленый, красный, синий. В середине картины перекрывались изображения всех трех цве­тов и появлялся белый цвет. Перекрытие синего и зеленого давали голубой, зеленого и красного - желтый, красного и синего – пурпурный.

Юнгу было ясно, что трехкомпонентность цвета нельзя объяснить физическими свойствами самого света. Значит, она зависит от свойств глаза. Глаз имеет три приемника с различными чувствительностями к разным областям спектра. Суммирование степени их возбуждения светом дает ощущение того или иного цвета.

Д. К. Максвелл (1831 —1879), создавший электро­магнитную теорию света, очень интересовался цве­товым зрением. Максвелл построил первый колори­метр, в котором измеряемый цвет Ц освещал половину поля зрения, в то время как другая освещалась смесью трех излучений: красного, зеленого и синего. Интенсивности каждого из излучений можно было изменять до тех пор, пока не устанавливалось равен­ство цвета обоих полей прибора. После установления равенства можно было написать уравнение

Ц = аК + bЗ + сС,

где Ц — измеряемый цвет, а коэффициенты а, b и с - величины, пропорциональные интенсивностям крас­ного (К), зеленого (3) и синего (С) излучения соот­ветственно. У Максвелла эти коэффициенты были равны или пропорциональны ширине щели, пропускающей каждое из трех излучений к полю сравнения.

За основные Максвелл принял три спектральных цвета с длинами волн = 630 нм, = 528 нм и= 457 нм. Графически смешение цветов Максвелл изобразил в виде равностороннего треугольника. Стороны треугольника нанесены штрихами, в вершинах лежат излучения с,,. Цвет, получающийся в результате сложения интенсивностей, пропорциональных коэффициентам а,b и c для основных цветов, можно найти по принципу отыска­ния центра тяжести, как и в круге Ньютона. При ра­венстве а = b = с получается белый цвет (центр тре­угольника).

Спектрально-чистые цвета лежат на сплошной линии за пределами штрихового треугольника. При положительных значениях всех трех коэффициентов а, b и c можно получить только цвета, лежащие вну­три треугольника и на его сторонах.

Пусть по правилу сложения сил мы нашли для не­которого цвета Ц его положение на треугольнике Максвелла. Проведя из точки белого цвета W через любую точку Ц прямую до ее пересечения со сплош­ной линией спектрально - чистых тонов, мы получаем длину волны цвета Ц. Чем дальше точка Ц от точки W, тем больше чистота цвета Ц. Таким обра­зом, точка на чертеже дает возможность судить о значениях величин и р для этого цвета. ЯркостьL зависит от абсолютных значений величин а, b и с.

На рис. 3 представлены в виде кривых найден­ные Максвеллом значения коэффициентов а,b и c для спектральных цветов. Смысл отрицательных ко­эффициентов мы поясним при описании современной колориметрической системы RGB.

Крупный ученый Г. Гельмгольц (1821 —1894), сде­лавший много открытий в различных областях физи­ки, признал трехкомпонентную теорию зрения, способcтвовал ее развитию, построил свою модель колори­метра. На колориметре Гельмгольца работали Кениг и Дитеричи. Работы по развитию и конкретизации трехкомпонентной теории шли в двух направлениях: поиска трех веществ сетчатки и зависимости чув­ствительности их от длины волны; изучения, чувстви­тельности трех приемников по данным колориметри­ческих измерений.

Следует заметить, что чувствительность вещества сетчатки может отличаться от чувствительности при­емника в целом, так как информация, полученная от колбочек, довольно сложно кодируется.

Зональная диаграмма

По спектральной характеристике можно понять какова цветность излучения, но сложно. Поэтому спектральную характеристику заменили тремя эквивалентными значениями.

К, З, С

ρ

_{400   700}

Ахроматический цвет будет просто прямой линией.

Про существующую плотность или малые значения можно считать, что можно оттуда начинать отсчёт, представив его за ахроматический. Но и цвет этот будет мене насыщенный из-за присутствия ахроматического цвета.

Цветовой тон определяется одной или двумя преобладающими зонами.

Насыщенность определяется разницей между минимальной и максимальной зоной.

Цвет нулевой насыщенности – ахроматический.

И цвет 100%-ной насыщенности если одна зона (ρ_min) ноль.

Если вторую зону опускать, насыщенность меняться не будет, будет меняться цветовой тон.

ρ_max - ρ_max

S = —————— * 100%

ρ_max

если ρ_max = ρ_min, то S = 0 (ахромат)

если ρ_min = 0, то S = 100%