Тема лекции №11. Основные колориметрические системы

Первая колориметрическая система RGВ была предложена и принята в 1931 г. международной комиссией по освещению (МКО), в литературе часто вместо МКО используется аббревиатура С1Е. Выбор основных цветов этой системы осуществлялся исходя из следующих требований.

1. Выбранные основные должны легко воспроизводиться.

2. Каждый из выбранных основных должен возбуждать возможности лишь одну группу цветоошущающих рецепторов

Учитывая год разработки первой колориметрической системы, следует отметить, что в то время наиболее воспроизводимыми считались излучения газосветных ламп, из которых с помощью светофильтров легко выделялись монохроматические излучения. В связи с этим С1Е в качестве основных были выбраны излучения:

красное (λ_R = 700 нм), выделяемое красным светофильтром из лампы накаливания;

зеленое (λ_G = 546,1 нм) линия ев спектре ртутной лампы; синее λ_B = 435,8 нм) линия g в спектре ртутной лампы.

Цвета этих излучений получили соответственно названия R(red), С(green), В(blue), а колориметрическая система—CIERGB.

Для колориметрических измерений удобнее выбирать едини­цы световых величин таким образом, чтобы одинаковые коли­чества основных давали белый цвет. Это один из основных прин­ципов синтеза в колориметрии.

Экспериментально было установлено, что это возможно при соотношении яркостей соответствующих цветов R:G:В = = 1:4,59:0,06. Эти качества основных получили название яркостных коэффициентов:

(11.1)

Для перехода к энергетическим величинам за единицы коли­честв основных RGВ принимают не яркостные коэффициенты, а яркостные единицы: Вв: Вс; Вв. Эти величины больше яркоcтных коэффициентов в 680 раз:

(11.2)

Учитывая, что яркости пропорциональны световым потокам, можно считать, что при соотношении световых потоков F_R, F_G, F_B, = = 1:4,59:0,06 будет также получен белый цвет. Это позволяет вы­разить количества основных F_R, F_G, F_B, в люменах:

F_R; = 680 лм; F_G, = 3121 лм; F_B = 41 лм.

Зная связь между световым потоком F_λ и потоком излучения можно выразить основные К, G, В в энергети­ческих единицах-ваттах.

Так как потоки излучения, переносимые основными, обозна­чают К. С, В, то можно записать:

(11.3)

Принимая во внимание, что F_R = 680L_R, F_G = 680 L_G, F_B = 680L_B и что u_R = u₇₀₀ = 0.004, u_G = u₅₄₆ = 0,984, u_В = u₄₃₆ = 0,018, получим R = 243,9 Вт, G = 4,66 Вт, В = 3,38 Вт

Обычное написание в общем, виде цветового уравнения CIERGB.

Ц=RR+GG+ВВ

Для перехода к уравнению цветности находят модуль цвета m— сумму координат цвета (m = R + G + В) и затем каждый и членов уравнения (11.4) делят на модуль:

(11.4)

где r, g, b—координаты цветности.

Яркость цвета (В_ц) определяется суммой яркостей основных его составляющих:

(11.5)

учетом (11.2) переходя от яркостных единиц к яркостным коэффициентам, получим

(11.6)

(11.7)

Вынесем модуль цвета за скобки.

Тогда формула (11.6) примет вид (11.7). Сумма в скобках выражает яркость единичного цвета Ц. Она называется яркостным коэффициентом цвета Ц:

(11.8)

Заменяя сумму, стоящую в скобках выражения (11.7) на L_ц получаем.

Определение психофизических характеристик доминирующей длины волны и чистоты

(11.9)

цвета в CIERGB проводят по диаграмме цветности rg, полученной при помощи кривых сложения.

Кривые сложения r(λ), g(λ), b (λ) Диаграмма цветности. Кривые сложения r(λ), g(λ), b (λ), и представляют собой распределение по спектру цветовых координат R_λ, G_λ, B_λ монохроматических излучений мощностью 1 Вт{Ф_oλ) (рис. 6.2, вкладка, с. 272). Поэтому значения ординат кривых сложения называют удельными, т.е. отнесенными к единице мощности.

В CIERGB ординаты кривых сложения (удельные координа­ты) были установлены опытным путем. Экспериментально на­хождение удельных координат осуществлялось путем подбора смеси излучений основных RGB к спектральным излучениям произвольной мощности и последующего деления их координат на мощность:

(11.10)

Поскольку не все спектральные цвета можно образовать сме­сью реальных цветов, то полученная кривая имеет отрица­тельные значения в определенном участке. Это говорит о том, что для получения цветового равенства один из основных цве­тов должен смешиваться с исследуемым спектральным.

С помощью кривых сложения находят точки, выражающие спектральные цвета (максимальной насыщеннос­ти) в треугольнике цветности rOg. Для них определяют координа­ты цветности одноваттных монохроматических излучений види­мого диапазона оптического излучения. Эта кривая называется локусом. Крайние точки этой размокнутой кривой соединяют между собой (рис. 6.3). На по­лученной таким образом линии (на рисунке она изображена пунк­тиром) лежат единичные пурпурные цвета максимальной насы­щенности. Пурпурных цветов в спектре нет, их получают искусст­венным путем, смешивая в различных количествах красный и фиолетовый цвета. Площадь, ограниченная локусом и пунктирной прямой, называется областью реальных цветов. Вне этой области находятся цвета более насыщенные, чем реальные.

Как видно из рис. 6.3, цветовой треугольник rOg целиком рас­положен внутри области, ограниченный локусом. Все цвета, ле­жащие внутри треугольника, имеют положительные координа­ты цветности. У цветов, лежащих вне треугольника, одна из ко­ординат цветности имеет отрицательное значение. Это связано с наличием области отрицательных значений кривой сложения r(λ).

:

Рис. 11.1. Положение локуса относительно Рис. 11.2. Диаграмма цветности треугольника rgb. rg.

Для определения качественных характеристик цвета пользуются диаграммой цветности rg, (или цветовым графиком rg,), представляющим сетку прямоугольных координат с нанесенным на нее локусом (рис. 11.2). Локус замнут линией пурпурных цветов.

Данная диаграмма цветности rg, характеризуется следующи­ми колориметрическими свойствами.

1. Белая точка Б имеет координаты (0.33; 0,33).

2. Насыщенность цветов возрастает от белой точки к локусу.

3. На прямой, соединяющей белую точку с локусом, лежат цвета постоянного цветового тона.

4. Локус является границей самых насыщенных (спектраль­ных) цветов.

Основная литература (осн. 1 [215-236])

Контрольные вопросы

По каким причинам было принято в системе RGB использования аббревиатуры CIE?

Назовите основные принципы синтезов в колориметрии?

Как определяют яркостные коэффициенты?

Что представляют собой кривые сложения?

Что характеризуют диаграмма цветности rg?