Измерение цвета. Способы описания цвета

В тех же случаях, когда  используется субтрактивный синтез (в процессе печати красками, чернилами, красителями и т. д.), цветовой охват  принимает форму шестиугольника. В нем помимо точек, соответствующих  краскам синтеза желтой, пурпурной  и голубой (триадных красок), наносятся точки, соответствующие цвету попарных наложений: желтая + голубая = зеленая; желтая + пурпурная = красная; голубая + пурпурная = синяя. Точки, соединенные прямыми, образуют область цветового охвата. Внутри нее находятся все цвета, которые могут быть воспроизведены данной триадой. Чем больше площадь охвата, тем большее количество цветов можно воспроизвести. Рассматривая положение области цветового охвата, можно определять, какие цвета в нее не входят.

Можно ли воспроизвести конкретным печатающим устройством с известными цветовыми характеристиками триады красок (чернил, красителей) тот или  иной цветной оригинал? Особенно актуален этот вопрос при выводе на печать цветного изображения, полученного на мониторе. Дело в том, что чернила принтеров, тонеры, люминофоры мониторов, светочувствительные  матрицы сканеров обладают, как правило, собственными цветовыми охватами, не совпадающими друг с другом. Более  того, люминофоры двух мониторов (так  же как, например, и чернила принтеров  различных производителей) могут  отличаться друг от друга цветовыми  охватами.

В полиграфии с проблемами цветового охвата приходится сталкиваться при изготовлении цветопробы. Так вот, если цветовой охват, например, красок офсетной печати меньше цветового охвата цветопробы, то возможно получение пробного оттиска, соответствующего оттиску офсетному, без искажения результатов (рисунок 7а).

Рисунок 7 - Схематическое  сравнение цветового охвата цветопробы и красок печати.

Однако если цветовой охват  красок печатного процесса где-либо выходит за пределы цветового  охвата цветопробы (рисунок 7б, закрашенный участок), то ни при каких условиях невозможно воспроизведение цветов объекта, выходящих за пределы охвата.[7]

 

 

3 ЛОКУС  ЦВЕТОВ

В колориметрии применяется  диаграмма цветности, позволяющая  производить расчеты, связанные  с разложением и синтезом различных  цветовых излучений.

Диаграмма цветности (рисунок 8) представляет собой прямоугольный треугольник, площадь которого разбита координатной сеткой. Внутрь треугольника вписана сложная подковообразная фигура, называемая локусом цветов. Название говорит о том, что она ограничивает видимые нами цвета.

По периметру локуса размещаются  спектральные цвета максимальной насыщенности. Их, как известно, семь - фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Четких границ между спектральными цветами нет, и они плавно переходят друг в друга, порождая более ста различимых глазом оттенков. На левом конце подковы находится фиолетовый цвет, а на правом - красный. Замыкает локус прямая, проведенная между этими концами. На этой прямой расположены пурпурные цвета, не входящие в спектр. Неспектральными являются также и все цвета, лежащие внутри локуса.

Средствами цветной печати невозможно передать полностью все  видимые человеком цвета (почему - об этом будет сказано ниже).

Локус вместе с линией пурпурных  цветов охватывает все цвета, воспринимаемые глазом. Точки на диаграмме цветности, лежащие вне локуса, не соответствуют  реальным цветам и потому не представляют интереса для колориметрии.

Площадь локуса разделена  на участки разного цвета, границы  между которыми, как и между  цветами на спектральной линии, выражены нечетко. Чем ближе к середине локуса, тем бледнее цвета (меньше их насыщенность). Любой цвет с помощью  диаграммы определяется двумя координатами - x и y. В точке с координатами x = 0.33 и y = 0.33 расположен белый цвет. Это  и есть минимум насыщенности любого цвета.

Соединяя точку белого с любой точкой на спектральной кривой, очерчивающей локус, получаем прямую, на которой расположены цвета  разной насыщенности, но одного цветового  тона. Таким образом, любая точка  на локусе цветов дает наглядное представление  о цветовом тоне и насыщенности, а также о возможности получения  данного сложного цвета путем  смешения других.

Кроме того, диаграмма цветности  позволяет оценить возможности  той или иной цветовой модели, используемой в компьютерной графике. На рисунке 8 точки внутри локуса, соответствующие красному (R), зеленому (G) и синему (B) цветам, соединены в треугольник. Он ограничивает цветовое пространство (еще говорят "цветовой охват") модели RGB, используемой при сканировании цветных изображений и выводе их на экран. Соединив точки голубого (C), пурпурного (M) и желтого (Y) цветов, получаем цветовое пространство для модели CMYK, применяемой на устройствах цветной печати и в полиграфии. На диаграмме видно, что эти модели не совпадают по возможностям и ни одна из них не охватывает все воспринимаемые глазом цвета. [2]

[3]

Рисунок 8  

4 ОБЩИЕ  СВЕДЕНЬЯ О СИСТЕМЕ СПЕЦИФИКАЦИИ

С появлением возможности  репродуцирования цветных изображений  появилась необходимость в оценке точности воспроизведения вообще и  цветовоспроизведения в частности. На начальном этапе развития процессов  цветовоспроизведения оригиналов достаточно было словесной оценки "хорошо" или "плохо". Кстати, это нередко  наблюдается и сейчас.

На любой выставке копировального или печатного оборудования вам  предложат прекрасно выполненную, яркую рекламную продукцию. Но насколько  воспроизведенное цветное изображение  соответствует оригиналу, сказать  трудно, - ведь у вас нет под  рукой оригинала.

Однако необходимость  в более объективной оценке точности цветовоспроизведения, нежели "хорошо - плохо", там, где процесс воспроизведения  цвета поставлен на промышленную основу, является весьма актуальной. Такая  оценка позволяла бы не только судить о соответствии воспроизводимого изображения  оригиналу, но и давала бы возможность  прогнозировать точность воспроизведения, а также программировать весь процесс.

Одним из самых простых  путей, принятым для оценки цветовоспроизведения, следует считать создание системы  спецификации цветов. Как правило, все  системы спецификаций основаны на использовании  наборов эталонов цвета, расположенных  в определенной зависимости. Зная эту  закономерность, легко отыскать тот  или иной образец с цветом, близким  к определяемому.

Принципиально все системы  спецификаций основаны на использовании  набора эталонов, сведенных в цветовые таблицы, называемые атласом цветов. Поскольку в них указываются  также цветовые координаты определяемых цветов, то атласы можно считать  также визуальным колориметром.

Основными достоинствами  атласа цветов следует считать их наглядность, компактность и простоту использования. Недостатком является малая точность, обусловленная дискретным характером измерения и различием  в спектральном составе источников освещения, при котором происходит сравнение цветов образца и атласа. Атласы цветов используются в тех  случаях, когда нет необходимости  в большой точности, но сам процесс  измерения надо выполнить быстро и просто.

Систем спецификаций, предложенных для практического использования, в настоящее время довольно много. Наиболее удачной для оценки качества цветовоспроизведения принято считать  систему Манселла. Она состоит из цветов, изменяющихся по трем независимым характеристикам: цветовому тону, насыщенности и светлоте. Шкала, составленная из этих трех характеристик, является пространственной, трехмерной. Иными словами, образуется некое цветовое тело.

В основе всякой системы  спецификации цветов (в том числе  и в системе Манселла) лежит цветовой круг. Цветовой круг Манселла содержит десять опорных цветов (рисунок 9). Сектора круга разделены еще на десять частей, где в соответствующих точках расположены промежуточные цвета, близкие по тону к соответствующему опорному цвету. Цветовой круг Манселла является равноконтрастным как по цветовому тону, так и по насыщенности.

Рисунок 9 - Схема построения цветового круга Манселла.

Светлота в цветовом теле Манселла определяется ахроматической осью, ступени которой (их тоже десять) различаются на постоянную величину.

Рисунок 10 - Цветовое тело Манселла.

В идеале цветовое тело Манселла должно иметь форму цилиндра. Однако если провести произвольное сечение, перпендикулярное ахроматической оси, то получится не круг, а иная фигура. По мере уменьшения или увеличения уровня светлоты от некоторого среднего значения число цветов, различаемых по насыщенности, уменьшается. Причем характер изменения числа цветов зависит от цветового тона. По этой причине реальное цветовое тело Манселла имеет форму не цилиндра, а фигуры, несимметричной относительно вертикальной и горизонтальной оси (рисунок 10).

 

Рисунок 11 - Сечение пространства цветов атласа Манселла плоскостью равной яркости.

Атлас Манселла построен по принципу сечения цветового пространства рядом плоскостей. Обычно в атласах цветов дают сечения тела Манселла плоскостями, проходящими перпендикулярно (при одинаковой яркости) (рисунок 11) и вдоль ахроматической оси (рисунок 12). Каждое поле атласа обозначают тремя символами, характеризующими цветовой тон, степень светлоты и насыщенности.

Рисунок 12 - Сечение пространства цветов атласа Манселла плоскостью,проходящей через ахроматическую ось.

Системы спецификаций позволяют  с достаточной степенью точности определять количественное соотношение  красок для получения необходимого цвета, то есть прогнозировать цвет будущей  репродукции.

Однако оценка точности цветовоспроизведения с помощью атласа цветов все-таки является субъективной. На практике же требуется объективная и строгая  оценка. Именно поэтому были созданы  колориметрические системы, позволяющие  с помощью математических зависимостей определять степень различия между  цветами.

Равноконтрастная система  и цветовой контраст

Рассмотренные выше колориметрические  системы RGB и XYZ дают возможность определять с помощью цветовых координат  характеристики цветов, что позволяет  их воспроизвести. Однако дать визуальную оценку различия между цветами эти  системы не позволяют. Например, мы знаем, что излучения с l=650 нм и l=680 нм будут красными. Но различает  ли глаз эти излучения? С помощью  колориметрических систем RGB и XYZ это  определить невозможно, так как эти  системы, будучи неравноконтрастными, не дают информации о степени различия близких цветов, особенно контрастирующих по цветовому тону.

Однако количественное выражение  цветовых различий имеет большое  практическое значение. Например, очень  часто требуется оценить точность цветовоспроизведения многокрасочного  оттиска или цветопробы по отношению к цветному оригиналу. Измерение малых цветовых различий в этом случае дает возможность объективно оценивать точность цветопередачи и предупреждать возможные ошибки.

Основой для оценки малых  цветовых различий является возможность  представления цвета в цветовом пространстве. Если цвета близки, то точки, выражающие эти цвета, будут  располагаться в пространстве недалеко друг от друга. С увеличением расстояния между точками будут увеличиваться  и различия между цветами. Выбрав единицу длины, соответствующую  одному порогу цветоразличия, можно выражать различие между цветами числом порогов цветоразличия. Это число показывает количество промежуточных цветов, мало отличающихся друг от друга, расположенных между сравниваемыми цветами.

Впервые пороги цветоразличия, или, другими словами, цветовые пороги, были описаны Джаддом, который определил их расположение на диаграмме xy. Джадд установил, что точки цветов, минимально отличимых от данного цвета, образуют эллипс. Такие эллипсы были названы пороговыми.

Позднее Мак-Адам установил, что цветовой порог зависит не только от положения опорной точки на графике XY, но и от направления изменения цветности (рисунок 13). В верхней части диаграммы XY порог увеличивается больше с изменением координаты Y. Минимально ощутимое изменение цветности в этом секторе диаграммы выражено довольно далеко отстоящими друг от друга точками. В нижней области цветового графика XY две близко расположенные точки выражают цвета, сравнительно сильно различаемые глазом. В этой части диаграммы цветовой порог возрастает с увеличением координаты X. Число порогов цветоразличия между двумя цветами называют цветовым контрастом (DЕ).

Рисунок 13 - Пороговые эллипсы Мак-Адама на диаграмме цветности XY.

Как видно из рисунок 13, расстояние между точками двух цветов не пропорционально цветовому контрасту между ними. Поэтому система XYZ непригодна для оценки количественного выражения цветовых различий. Для того чтобы можно было провести сравнение, необходима система, в которой расстояние между точками для любых цветов было прямо пропорционально визуально наблюдаемому различию между ними. При этом единица длины, соответствующая одному порогу цветоразличия, должна быть постоянной в любой области цветового пространства. Система с такими свойствами называется равноконтрастной.

К настоящему времени разработано  множество равноконтрастных колориметрических  систем, основанных на различных принципах. Все они созданы с таким  расчетом, что конкретно выбранной  единице DЕ соответствует один порог цветоразличия. Величина DЕ показывает, на сколько порогов отличаются сравниваемые цвета. Величину цветового порога во всех системах обычно находят из соответствующих формул. К сожалению, пока не найдена формула определения DЕ, точно предсказывающая воспринимаемые цветовые различия.