V roku 1676 Sir Isaac Newton použil trojuholníkový hranol na rozdelenie bieleho slnečného svetla do farebného spektra.
Rôzne farby vytvárajú svetelné vlny, ktoré sú špecifickým druhom elektromagnetickej energie.
Ľudské oko dokáže vnímať svetlo iba pri vlnových dĺžkach medzi 400 a 700 milimikrónov: 1 milimikrón alebo 1 mt = 1/1 000 000 mm.

Vlnové dĺžky zodpovedajúce jednotlivým farbám spektra a zodpovedajúce frekvencie (počet vibrácií za sekundu) pre každú prizmatickú farbu majú svoje vlastné charakteristiky.

Každá farba spektra je charakterizovaná svojou vlastnou vlnovou dĺžkou, to znamená, že ju možno presne špecifikovať vlnovou dĺžkou alebo frekvenciou vibrácií. Samotné svetelné vlny nemajú žiadnu farbu. Farba sa objaví iba vtedy, keď sú tieto vlny vnímané ľudským okom a mozgom. Ako rozpoznáva tieto vlny, stále nie je úplne známe. Vieme len, že rôzne farby vznikajú v dôsledku kvantitatívnych rozdielov v citlivosti na svetlo.

Zostáva preskúmať dôležitú otázku farby tela predmetov. Ak napríklad umiestnime červený a zelený priepustný filter pred oblúkovú lampu, potom oba filtre spolu vytvoria čiernu alebo tmu. Červená farba pohltí všetky lúče spektra, okrem lúčov v intervale, ktorý zodpovedá červenej farbe a zelený filter zachová všetky farby okrem zelenej. Nevynechá teda ani jeden lúč a dostaneme sa do tmy. Farby absorbované vo fyzikálnom experimente sa tiež nazývajú subtraktívne.

Farba predmetov vzniká hlavne v procese absorpcie vĺn. Červená nádoba sa javí ako červená, pretože absorbuje všetky ostatné farby svetelného lúča a odráža iba červenú. Keď hovoríme, že „tento pohár je červený“, v skutočnosti máme na mysli, že molekulárne zloženie povrchu pohára je také, že absorbuje všetky svetelné lúče okrem červených. Samotný pohár nemá žiadnu farbu, farba vzniká, keď je osvetlená. Ak je červený papier (povrch, ktorý pohlcuje všetky lúče okrem červeného) osvetlený zeleným svetlom, potom sa nám papier bude javiť ako čierny, pretože zelená farba neobsahuje lúče zodpovedajúce červenej farbe, ktoré by mohol náš papier odrážať. Všetky maliarske farby sú pigmentové alebo materiálové. Ide o nasiakavé (savé) farby a pri ich miešaní treba dodržiavať pravidlá odčítania. Keď sa v určitom pomere zmiešajú ďalšie farby alebo kombinácie obsahujúce tri základné farby - žltú, červenú a modrú, výsledkom bude čierna, zatiaľ čo podobná zmes nehmotných farieb získaná v Newtonovom experimente s hranolom bude mať za následok bielu, pretože tu je kombinovanie farieb založené na princípe sčítania, nie odčítania.

Dve farby, ktoré sa kombinujú a vytvárajú bielu, sa nazývajú doplnkové farby. Ak zo spektra odstránime jednu farbu, napríklad zelenú, a cez šošovku zbierame zvyšné farby - červenú, oranžovú, žltú, modrú a fialovú - potom sa získaná zmiešaná farba ukáže ako červená, tj. doplnková farba k zelenej, ktorú sme odstránili. Ak odstránime žltú farbu, zvyšné farby - červená, oranžová, zelená, modrá a fialová - nám poskytnú farbu fialovú, teda doplnkovú farbu k žltej. Každá farba je komplementárna k zmesi všetkých ostatných farieb v spektre. V zmiešanej farbe nevidíme jej jednotlivé zložky.

V prírode neexistujú žiadne kvety ako také. Každý odtieň, ktorý vidíme, je určený jednou alebo druhou vlnovou dĺžkou. vzniká pod vplyvom najdlhších vĺn a predstavuje jednu z dvoch strán viditeľného spektra.

O povahe farby

Vzhľad tejto alebo tej farby možno vysvetliť vďaka zákonom fyziky. Všetky farby a odtiene sú výsledkom toho, že mozog spracováva informácie prichádzajúce cez oči vo forme svetelných vĺn rôznych dĺžok. Pri absencii vĺn ľudia vidia a pri súčasnom vystavení celému spektru vidia bielu farbu.

Farby predmetov sú určené schopnosťou ich povrchov absorbovať vlny určitej dĺžky a odpudzovať všetky ostatné. Na osvetlení tiež záleží: čím je svetlo jasnejšie, tým intenzívnejšie sa vlny odrážajú a tým jasnejšie sa objekt javí.

Ľudia sú schopní rozlíšiť viac ako stotisíc farieb. Obľúbené šarlátové, bordové a čerešňové odtiene tvoria najdlhšie vlny. Aby však ľudské oko videlo červenú, nesmie presiahnuť 700 nanometrov. Za týmto prahom začína pre ľudí neviditeľné infračervené spektrum. Opačná hranica oddeľujúca fialové odtiene od ultrafialového spektra je na úrovni asi 400 nm.

Farebné spektrum

Spektrum farieb ako určitú množinu farieb, rozložené v poradí narastajúcej vlnovej dĺžky, objavil Newton počas svojich slávnych pokusov s hranolom. Bol to on, kto identifikoval 7 jasne rozlíšiteľných farieb a medzi nimi 3 hlavné. Červená je rozlíšiteľná aj základná farba. Všetky odtiene, ktoré ľudia rozlišujú, sú viditeľnou oblasťou rozsiahleho elektromagnetického spektra. Farba je teda elektromagnetická vlna určitej dĺžky, nie kratšej ako 400, ale nie dlhšej ako 700 nm.

Newton si všimol, že lúče svetla rôznych farieb majú rôzne stupne lomu. Správnejšie povedané, sklo ich lámalo inak. Najväčšia vlnová dĺžka prispela k maximálnej rýchlosti prechodu lúčov hmotou a v dôsledku toho k najnižšej refragibility. Červená farba je viditeľné znázornenie najmenej lámaných lúčov.

Vlny tvoriace červenú farbu

Elektromagnetická vlna sa vyznačuje takými parametrami, ako je dĺžka, frekvencia a vlnová dĺžka (λ) sa zvyčajne chápe ako najkratšia vzdialenosť medzi jej bodmi, ktoré oscilujú v rovnakých fázach. Základné jednotky vlnovej dĺžky:

• mikrón (1/1000000 metra);
• milimikrón alebo nanometer (1/1000 mikrónu);
• angstrom (1/10 milimikrónu).

Maximálna možná vlnová dĺžka červeného svetla pri prechode vákuom je 780 mm (7800 angstromov). Minimálna vlnová dĺžka tohto spektra je 625 mm (6250 angstromov).

Ďalším významným ukazovateľom je frekvencia oscilácií. Súvisí to s dĺžkou, takže vlnu možno špecifikovať ktoroukoľvek z týchto veličín. Frekvencia vĺn červeného svetla sa pohybuje od 400 do 480 Hz. Energia fotónu v tomto prípade tvorí rozsah od 1,68 do 1,98 eV.

Červená teplota

Odtiene, ktoré človek podvedome vníma ako teplé alebo studené, majú z vedeckého hľadiska spravidla opačný teplotný režim. Farby spojené so slnečným žiarením – červená, oranžová, žltá – sa zvyčajne považujú za teplé a opačné farby za studené.

Teória žiarenia však dokazuje opak: červené majú oveľa nižšie odtiene ako modré. V skutočnosti sa to dá ľahko potvrdiť: horúce mladé hviezdy sú červené, zatiaľ čo miznúce hviezdy sú červené; Pri zahrievaní sa kov najskôr zmení na červenú, potom na žltú a potom na bielu.

Podľa Wienovho zákona existuje inverzný vzťah medzi stupňom ohrevu vlny a jej dĺžkou. Čím viac sa objekt zahrieva, tým viac energie pochádza zo žiarenia z oblasti krátkych vlnových dĺžok a naopak. Zostáva len pamätať si, kde vo viditeľnom spektre existuje najdlhšia vlnová dĺžka: červená farba zaberá polohu kontrastujúcu s modrými tónmi a je najmenej teplá.

Odtiene červenej

V závislosti od konkrétnej hodnoty, ktorú má vlnová dĺžka, červená farba nadobúda rôzne odtiene: šarlátová, karmínová, bordová, tehlová, čerešňová atď.

Odtieň sa vyznačuje 4 parametrami. Sú to napríklad:

1. Odtieň je miesto, ktoré farba zaberá v spektre medzi 7 viditeľnými farbami. Dĺžka elektromagnetickej vlny udáva tón.
2. Jas je určený silou vyžarovania energie určitého farebného tónu. Extrémne zníženie jasu vedie k tomu, že človek vidí čiernu farbu. S postupným zvyšovaním jasu sa za ním objaví vínová, po - šarlátová a pri maximálnom zvýšení energie - jasne červená.
3. Svetlosť - charakterizuje blízkosť odtieňa k bielej. Biela farba je výsledkom miešania vĺn rôznych spektier. Ako sa tento efekt postupne zvyšuje, červená farba sa zmení na karmínovú, potom na ružovú, potom na svetloružovú a nakoniec na bielu.
4. Sýtosť – určuje vzdialenosť farby od šedej. Šedá farba je svojou povahou tri základné farby zmiešané v rôznych množstvách, pričom sa jas vyžarovaného svetla zníži na 50 %.

Viditeľné svetlo je energia tej časti spektra elektromagnetického žiarenia, ktorú sme schopní vnímať očami, teda vidieť. Je to také jednoduché.

Vlnová dĺžka viditeľného svetla

A teraz je to ťažšie. Vlnové dĺžky svetla vo viditeľnej oblasti spektra sa pohybujú od 380 do 780 nm. Čo to znamená? To znamená, že tieto vlny sú veľmi krátke a vysokofrekvenčné a „nm“ je nanometer. Jeden takýto nanometer sa rovná 10 -9 metrom. A z ľudského hľadiska je to jedna miliardtina metra. Teda meter je desať decimetrov, sto centimetrov, tisíc milimetrov alebo... Pozor! Jedna miliarda nanometrov.

Ako vidíme farby v spektre viditeľného svetla

Naše oči dokážu nielen vnímať tieto drobné vlny, ale aj rozlišovať medzi ich dĺžkami v rámci spektra. Takto vidíme farbu – ako súčasť viditeľného spektra svetla. Červené svetlo, jedna z troch základných farieb svetla, má vlnovú dĺžku približne 650 nm. Zelená (druhá hlavná) - približne 510 nm. A nakoniec, tretí je modrý - 475 nm (alebo tak). Viditeľné svetlo zo Slnka je akýmsi kokteilom, v ktorom sa miešajú tieto tri farby.

Prečo je nebo modré a tráva zelená?

V skutočnosti sú to dve otázky, nie jedna. A tak dáme dve rôzne, ale súvisiace odpovede. V poludňajšej modrej vidíme jasnú oblohu, pretože krátke vlnové dĺžky svetla sa pri zrážke s molekulami plynu v atmosfére rozptýlia efektívnejšie ako dlhé vlnové dĺžky. Modrosť, ktorú vidíme na oblohe, je teda modré svetlo rozptýlené a mnohokrát odrazené molekulami atmosféry.

Ale pri východe a západe slnka môže obloha získať červenkastú farbu. Áno, toto sa stáva, verte mi. Stáva sa to preto, že keď je Slnko blízko horizontu, svetlo musí prejsť dlhšiu vzdialenosť cez oveľa hustejšiu (a prašnejšiu) vrstvu atmosféry, aby sa k nám dostalo, ako keď je Slnko za zenitom. Všetky krátke vlny sú absorbované a musíme sa uspokojiť s tými dlhými, ktoré sú zodpovedné za červenú časť spektra.

Ale s trávou je všetko trochu iné. Vyzerá zeleno, pretože absorbuje všetky vlnové dĺžky okrem zelenej. Nemá rada zelenú, vidíte, tak nám ich odráža späť do očí. Z rovnakého dôvodu má každý predmet svoju farbu – vidíme tú časť svetelného spektra, ktorú nedokázal pohltiť. Čierne predmety sa javia ako čierne, pretože pohlcujú všetky vlnové dĺžky bez toho, aby čokoľvek odrážali, zatiaľ čo biele predmety, naopak, odrážajú celé viditeľné spektrum svetla. To tiež vysvetľuje, prečo sa čierna na slnku zahrieva oveľa viac ako biela.

Obloha je modrá, tráva zelená, pes je priateľ človeka

A čo je za viditeľnou oblasťou spektra?

Keď sa vlny skracujú, farba sa mení z červenej na modrú až fialovú a nakoniec viditeľné svetlo zmizne. Ale samotné svetlo nezmizlo – ale presunulo sa do oblasti spektra nazývanej ultrafialové. Hoci túto časť svetelného spektra už nevnímame, práve vďaka nej svietia žiarivky, niektoré typy LED diód a všetky druhy chladných vecí, ktoré svietia v tme. Nasleduje röntgenové a gama žiarenie, s ktorým je lepšie sa vôbec nezaoberať.

Na druhom konci spektra viditeľného svetla, kde končí červená, začína infračervené žiarenie, ktoré je viac teplo ako svetlo. Mohlo by vás to veľmi dobre usmažiť. Potom prichádza mikrovlnné žiarenie (veľmi nebezpečné pre vajíčka) a ešte ďalej - to, čo sme kedysi nazývali rádiové vlny. Ich dĺžky sa už merajú v centimetroch, metroch a dokonca aj kilometroch.

A ako to všetko súvisí s osvetlením?

Veľmi relevantné! Keďže sme sa veľa naučili o spektre viditeľného svetla a o tom, ako ho vnímame, výrobcovia osvetľovacích zariadení neustále pracujú na zlepšovaní kvality, aby uspokojili naše neustále rastúce potreby. Takto sa objavili „celospektrálne“ lampy, ktorých svetlo je takmer na nerozoznanie od prirodzeného svetla. Farba svetla sa stala dostupnou, aby mala reálne čísla na porovnanie a marketingové triky. Pre rôzne potreby sa začali vyrábať špeciálne lampy: napríklad lampy na pestovanie izbových rastlín, ktoré poskytujú viac ultrafialového žiarenia a svetla z červenej oblasti spektra pre lepší rast a kvitnutie, alebo „tepelné lampy“ rôznych typov, ktoré sa usadili v domácnostiach. ohrievače, hriankovače a grily v "Shaurma z Ashot."

čo je farba? Najprv musíte definovať, aká je farba. V priebehu rokov existencie vedy o farbe sa uviedlo množstvo hodnotení fenoménu farieb a farebného videnia, ale všetky možno zredukovať na jednu jednoduchú definíciu: farba je súbor psychofyziologických reakcií človeka na svetelné žiarenie vychádzajúce z rôznych samosvietiacich predmetov (svetelných zdrojov) alebo odrazené od povrchu nesamosvietiacich predmetov, ako aj (v prípade priehľadných médií) cez ne prenášané. Človek má teda možnosť vidieť predmety okolo seba a vnímať ich ako farebné vďaka svetlu – koncept fyzického sveta, ale samotná farba už nie je konceptom fyziky, keďže ide o subjektívny vnem, ktorý sa rodí v našom vedomie pod vplyvom svetla.

Veľmi presnú a stručnú definíciu farby poskytli Judd a Wyshetsky: „. . . samotnú farbu nemožno redukovať na čisto fyzické alebo čisto psychologické javy. Predstavuje charakteristiku svetelnej energie (fyziky) prostredníctvom vizuálneho vnímania (psychológie).

Svetlo je z hľadiska fyziky jedným z typov elektromagnetického žiarenia vyžarovaného svietiacimi telesami, ktoré je tiež výsledkom množstva chemických reakcií. Toto elektromagnetické žiarenie má vlnový charakter, t.j. sa šíri v priestore vo forme ním vykonávaných periodických kmitov (vĺn) s určitou amplitúdou a frekvenciou. Ak si takúto vlnu predstavíte vo forme grafu, dostanete sínusoidu. Vzdialenosť medzi dvoma susednými vrcholmi tejto sínusovej vlny sa nazýva vlnová dĺžka, meraná v nanometroch (nm) a predstavuje vzdialenosť, ktorú svetlo prejde počas jednej periódy oscilácie.

Ľudské oko je schopné vnímať (vidieť) elektromagnetické žiarenie len v úzkom rozsahu vlnových dĺžok, obmedzených na oblasť od 380 do 760 nm, ktorá sa nazýva oblasť viditeľných vlnových dĺžok, ktoré v skutočnosti tvoria svetlo. Žiarenie do 380 a nad 760 nm nevidíme, ale môžeme ho vnímať inými mechanizmami dotyku (napríklad infračervené žiarenie) alebo zaznamenávať špeciálnymi prístrojmi (obr. 1.1).

Ryža. 1.1. Spektrum elektromagnetického žiarenia a spektrum viditeľného svetla

V závislosti od vlnovej dĺžky je svetelné žiarenie vnímané ľudským okom ako sfarbené v tej či onej farbe (správnejšie spôsobuje, že človek cíti tú či onú farbu) od fialovej po červenú (tabuľka 1.1). Táto schopnosť určuje možnosť ľudského farebného videnia.

Spektrum ako charakteristika farby. V prírode je žiarenie z rôznych svetelných zdrojov alebo predmetov zriedka monochromatické, t.j. reprezentované žiarením len jednej špecifickej vlnovej dĺžky, a má dosť zložité spektrálne zloženie, t.j. obsahuje žiarenie rôznych vlnových dĺžok. Ak tento obrázok uvedieme vo forme grafu, kde vlnová dĺžka je vynesená pozdĺž osi y a intenzita je vynesená pozdĺž osi x, potom dostaneme vzťah tzv. farebné spektrum žiarenia alebo jednoducho farebné spektrum. Pre lakované povrchy je farebné spektrum definované ako závislosť koeficientu odrazivosti ρ od vlnovej dĺžky λ, pre transparentné materiály - koeficient priepustnosti τ od vlnovej dĺžky a pre svetelné zdroje - intenzita žiarenia od vlnovej dĺžky. Príklady farebných spektier rôznych svetelných zdrojov a materiálov sú na obr. 1.2 a obr. 1.3.

Ryža. 1.2. Krivky spektra odrazu rôznych farieb: smaragdovo zelená, červená rumelka, ultramarín

Ryža. 1.3. Príklady spektrálneho rozloženia intenzity žiarenia rôznych svetelných zdrojov: svetlo z jasnej modrej oblohy, priemerné denné slnečné svetlo, svetlo žiarovky

Tvar spektrálnej krivky možno použiť na posúdenie farby žiarenia odrazeného od povrchu objektu alebo vyžarovaného samosvietiacim zdrojom svetla. Čím viac má táto krivka tendenciu k priamke, tým viac bude farba žiarenia pôsobiť sivo. Čím menšia alebo väčšia je amplitúda spektra, tým menej alebo viac jasná bude farba žiarenia objektu. Ak je emisné spektrum nulové v celom rozsahu okrem určitej úzkej časti, budeme pozorovať tzv čistá spektrálna farba, zodpovedajúce monochromatickému žiareniu emitovanému vo veľmi úzkom rozsahu vlnových dĺžok.

V dôsledku zložitých procesov interakcie svetelného toku s atmosférou, okolitými objektmi a inými svetelnými tokmi nadobúda energetické spektrum žiarenia reálnych objektov spravidla oveľa zložitejšiu formu. Nájsť čisté kvety v prírode je prakticky nemožné. Napríklad, aj keď vezmeme slnečné žiarenie na poludnie ako štandard bielej farby, potom sa v skutočnosti ukáže, že nie je biele, ale má jednu alebo druhú farbu, ktorá vzniká v dôsledku zmien v spektrálnom zložení. slnečného žiarenia pri prechode hrúbkou zemskej atmosféry: molekuly vzduchu, ako aj častice prachu a vody v atmosfére interagujú s tokom slnečného žiarenia a v závislosti od vlnovej dĺžky tento proces prebieha menej alebo intenzívnejšie. Preto vo večerných a ranných hodinách, keď je Slnko nízko nad obzorom a slnečné lúče musia prejsť v atmosfére väčšiu vzdialenosť ako na poludnie, sa nám slnečné svetlo javí nie biele, ale žltkasté a objekty ním osvetlené sa javia ako farbené v rôznych odtieňoch žltej, oranžovej, ružovej a červenej. Je to spôsobené tým, že atmosféra pohlcuje krátkovlnnú (bežne modrú) zložku a dlhovlnnú (bežne červenú) zložku slnečného žiarenia voľne prepúšťa. Ukazuje sa teda, že farba predmetov priamo závisí od svetelného zdroja, ktorý osvetľuje povrch predmetu. Presnejšie povedané, svetelné žiarenie odrazené od povrchu predmetu alebo ním prejdené a vytvárajúce vnem farby tohto predmetu vo vizuálnom prístroji je určené vlastnosťami samotného predmetu odrážať alebo absorbovať svetlo v závislosti od vlnovej dĺžky, a vlastnosťami svetelného zdroja použitého na osvetlenie tohto objektu meniť intenzitu žiarenia v závislosti od vlnovej dĺžky (obr. 1.4). Pri meraní farieb je preto vždy potrebné brať do úvahy použité osvetlenie a podľa možnosti použiť len štandardné svetelné zdroje a nepoužívať naraz niekoľko rôznych druhov zdrojov. To isté platí pre akúkoľvek prácu s farebnými obrázkami, kedy je potrebné zabezpečiť vysokú presnosť farieb.

Fenomén farebného videnia. Pri uskutočňovaní svojho slávneho experimentu s rozkladom slnečného svetla na spektrum urobil Newton veľmi dôležité pozorovanie: napriek tomu, že spektrálne farby hladko prechádzali jedna do druhej a prechádzali celou masou rôznych farebných odtieňov, v skutočnosti toto všetko Ukázalo sa, že rôzne farby je možné zredukovať na sedem farieb, ktoré nazýval primárne: červená, žltá, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová a fialová. Následne rôzni výskumníci ukázali, že počet týchto farieb možno zredukovať na tri, a to červenú, zelenú a modrú. Skutočne, žltá a oranžová sú kombináciou zelenej a červenej, modrá je kombináciou zelenej a modrej. To isté platí pre všetky ostatné farebné tóny, ktoré je možné získať kombináciou červenej, zelenej a modrej, ktoré sa preto nazývajú primárne farby.

Jung a Hemholtz, ktorí študovali farebné videnie, navrhli, že takéto javy sú vysvetlené prítomnosťou troch farebne citlivých analyzátorov v ľudskom zrakovom aparáte, z ktorých každý je zodpovedný za vnímanie červeného, ​​zeleného a modrého svetelného žiarenia vstupujúceho do oka. Neskôr tento predpoklad dostal dosť silné vedecké potvrdenie a vytvoril základ pre trojzložkovú teóriu farebného videnia, ktorá vysvetľuje fenomén videnia farieb tým, že v ľudskom oku existujú tri typy buniek vnímajúcich farbu, citlivých na svetlo. rôzne spektrálne zloženie.

Tieto bunky boli skutočne viditeľné v sietnici oka a keďže sa pod mikroskopom javili ako okrúhle, podlhovasté telá trochu nepravidelného tvaru, nazývali sa kužele. Kužele sú rozdelené do troch typov v závislosti od spektrálneho zloženia žiarenia, na ktoré sú citlivé, a sú označené gréckymi písmenami β (beta), γ (gama) a ρ (rho). Prvý typ (β) má maximálnu citlivosť na svetelné vlny s dĺžkou od 400 do 500 nm (podmienečne „modrá“ zložka spektra), druhý (γ) - na svetelné vlny od 500 do 600 nm (podmienečne „zelená“ ” zložka spektra) a tretia (ρ) - na svetelné vlny od 600 do 700 nm (bežne „červená“ zložka spektra) (obr. 1.5 b). V závislosti od dĺžky a intenzity svetelných vĺn prítomných vo svetelnom spektre sú určité skupiny kužeľov viac alebo menej excitované.

	A)
	b)

Ryža. 1.5. Krivka relatívnej svetelnej účinnosti tyčí (prerušovaná čiara) a kužeľov (a) a krivky spektrálnej citlivosti kužeľov normalizovaných na jednotku (b)

Zistilo sa tiež, že existujú ďalšie bunky, ktoré nie sú citlivé na presne definované spektrálne žiarenie a reagujú na celý tok svetelného žiarenia. Pretože pod mikroskopom sú tieto bunky viditeľné ako predĺžené telá, nazývali sa tyčinky.

Dospelý človek má asi 110-125 miliónov tyčiniek a asi 6-7 miliónov čapíkov (pomer 1:18). Relatívne povedané, obraz, ktorý vidíme, rovnako ako digitálny obraz, je diskrétny. Ale keďže je množstvo obrazových prvkov veľmi veľké, jednoducho to necítime.

Je zaujímavé všimnúť si ďalšiu vlastnosť. Svetelná citlivosť tyčiniek je oveľa vyššia ako citlivosť čapíkov, a preto za súmraku alebo v noci, keď je intenzita žiarenia vstupujúceho do oka veľmi nízka, čapíky prestávajú fungovať a človek vidí iba cez tyčinky. Preto v túto dennú dobu, ako aj pri slabom osvetlení, človek prestáva rozlišovať farby a svet sa pred ním objavuje v čiernobielych (pochmúrnych) tónoch. Navyše citlivosť ľudského oka na svetlo je taká vysoká, že ďaleko presahuje možnosti väčšiny existujúcich systémov na záznam obrazu. Ľudské oko je schopné reagovať na tok svetelného žiarenia rádovo 10–16 W/cm2. Ak by sme chceli túto energiu využiť na ohrev vody, tak zohriatie jedného kubického centimetra vody o 1° by trvalo 1 milión rokov. Ak vyjadríme citlivosť ľudského oka v jednotkách filmovej rýchlosti, je to ekvivalent filmu s citlivosťou 15 miliónov jednotiek ASA.

Citlivosť tyčiniek a čapíkov na svetelný tok v závislosti od vlnovej dĺžky popisujú krivky spektrálnej citlivosti ľudského oka (obr. 1.5 b). Na charakterizáciu všeobecnej spektrálnej citlivosti ľudského oka na tok svetelného žiarenia sa používa krivka relatívnej svetelnej účinnosti oka, alebo, ako sa to nazýva, krivka viditeľnosti, ktorá určuje všeobecnú citlivosť oka. ľudské oko na svetlo, berúc do úvahy farebné (kužeľ) alebo svetelné (tyčinkové) videnie (obr. 1.5 a). Tieto závislosti sú veľmi zaujímavé pre odborníkov, pretože pomáhajú vysvetliť množstvo známych javov ľudského videnia.

Z týchto kriviek teda môžete vidieť, že človek je veľmi schopný vnímať zelenú a zelenožltú farbu, pričom jeho citlivosť na modré je výrazne nižšia.

Situácia sa trochu mení za súmraku, kedy čapíky citlivé na jasné svetelné žiarenie začínajú strácať svoju účinnosť a mení sa pomer medzi tyčinkami a čapíkmi - maximálna spektrálna svetelná účinnosť sa posúva smerom k modrému žiareniu (tyčinkové videnie).

Ďalšou zaujímavosťou je, že očná šošovka ťažšie zaostrí na predmety, ak sú sfarbené do modrofialova. To sa vysvetľuje poklesom spektrálnej citlivosti oka v týchto oblastiach spektra. Preto sa sklá niekedy vyrábajú nie neutrálne priehľadné, ale zo žltého alebo hnedého farebného skla, ktoré filtruje modrofialovú zložku spektra.

Vzhľadom na to, že krivky spektrálnej citlivosti sa čiastočne prekrývajú, môže sa človek stretnúť s určitými ťažkosťami pri rozlišovaní niektorých čistých farieb. Takže vzhľadom na skutočnosť, že krivka spektrálnej citlivosti kužeľov typu r (podmienečne citlivá na červenú časť spektra) si zachováva určitú citlivosť v oblasti modrofialových farieb, zdá sa nám, že modré a fialové farby majú prímes z červenej.

Ovplyvňuje vnímanie farieb a celkovú svetelnú citlivosť oka. Keďže krivka relatívnej svetelnej účinnosti je gaussovská s maximom pri 550 nm (pre videnie za denného svetla), farby na okrajoch spektra (modrá a červená) vnímame ako menej jasné ako farby, ktoré zaujímajú centrálnu polohu v spektre ( zelená, žltá, azúrová).

Keďže spektrálna citlivosť ľudského oka je nerovnomerná v celom spektre, pri snímaní farieb môžu nastať javy, keď sa nám dve rôzne farby s rôznym spektrálnym rozložením budú zdať rovnaké, pretože spôsobujú rovnaké budenie očné receptory. Takéto farby sa nazývajú metamerické a opísaný jav sa nazýva metamerizmus. Často sa pozoruje, keď sa konkrétny lakovaný povrch pozerá pod rôznymi zdrojmi osvetlenia, ktorých svetlo pri interakcii s povrchom mení spektrum jeho farby. V tomto prípade môže napríklad biela látka vyzerať na dennom svetle ako biela, ale pri umelom svetle mení svoj odtieň. Alebo dva predmety, ktoré majú rôzne reflexné spektrá, a teda by mali mať rôzne farby, vnímame v skutočnosti ako rovnaké, pretože spôsobujú jednoznačnú excitáciu troch centier vnímania farieb oka. Navyše, ak sa pokúsime reprodukovať farbu týchto objektov, povedzme, na fotografickom filme, ktorý používa mechanizmus registrácie obrazu odlišný od ľudského vizuálneho aparátu, tieto dva objekty budú mať s najväčšou pravdepodobnosťou odlišné farby.

Ryža. 1.6. Ilustrácia fenoménu metamerizmu

Tri farebné vzorky s rôznou spektrálnou odrazivosťou vyzerajú pri osvetlení denným svetlom identicky. Keď sa tieto vzorky reprodukujú na fotografický film, ktorého spektrálna citlivosť je iná ako spektrálna citlivosť ľudského zrakového aparátu, alebo keď sa zmení osvetlenie, zmenia svoju farbu a stanú sa inak sfarbené.

Všetky moderné technológie na reprodukciu farebných obrazov sú založené na využití fenoménu metamérie: keďže pri reprodukcii farieb nie je možné presne reprodukovať spektrum určitej farby pozorovanej v prirodzených podmienkach, je nahradená farbou syntetizovanou pomocou určitého súboru farieb. farby alebo žiariče a majúce vynikajúce spektrálne rozloženie, ale vyvolávajúce v divákovi rovnaké farebné vnemy.

Znalosť charakteristík ľudského zraku je veľmi dôležitá pri navrhovaní systémov záznamu a spracovania obrazu. Práve preto, aby sa v maximálnej miere zohľadnili osobitosti ľudského zraku, výrobcovia fotografických materiálov pridávajú ďalšie farebne citlivé vrstvy, výrobcovia tlačiarní pridávajú ďalšie tlačové farby atď. Žiadne vylepšenia modernej techniky však stále neumožňujú vytvoriť systém reprodukcie obrazu, ktorý by sa dal porovnať s prístrojom ľudského zraku.

Klasifikácia farieb. Ako už bolo naznačené, v závislosti od vlnovej dĺžky žiarenia je svetlo vnímané ľudským okom ako sfarbené v tej či onej farbe od fialovej po červenú. Farby vnímané v tomto prípade sa zvyčajne nazývajú čisté spektrálne farby a charakteristika, ktorá určuje ich farbu, sa v kolorimetrii nazýva farebný tón. Farebný tón jednoznačne súvisí s vlnovou dĺžkou, a preto sa často vyjadruje v nanometroch.

Všeobecne sa uznáva, že ľudské oko je schopné rozlíšiť až 150 rôznych farebných tónov čistých spektrálnych farieb. K tomuto číslu treba prirátať ďalších 30 fialových farieb, ktoré sa v spektre nenachádzajú, ale dajú sa získať zmiešaním modrého a červeného spektrálneho žiarenia.

Okrem čistých spektrálnych a čisto purpurových farieb existuje aj množstvo farieb tzv achromatické alebo neutrálne farby, teda kvety bez farby. To zahŕňa čiernu, bielu a rôzne odtiene šedej medzi nimi. Vnímanie týchto farieb nastáva vtedy, keď na ľudské oko nepôsobí prúd svetelného žiarenia (čierna farba), alebo naopak pôsobí naň prúd maximálnej intenzity (biela farba). Pocit šedej farby nastáva vtedy, keď svetelný tok pôsobiaci na oko rovnako vzrušuje farebne citlivé analyzátory (kužele). Navyše, spektrum žiarenia tejto farby nemusí byť rovnomerné (rovnaká energia), stačí, že spôsobí rovnaké budenie troch centier vnímania farieb oka a samotné spektrum žiarenia môže byť veľmi nerovnomerné (obr. 1.6).

Ak zmiešate čistú spektrálnu farbu s bielou alebo sivou, dôjde k javu, keď farba začne strácať na čistote a postupne prechádzať do bielej alebo šedej. V tomto smere sa na charakterizáciu farby okrem farebného tónu používa aj charakteristika nazývaná sýtosť alebo čistota farby. V skutočnosti v prírode až tak veľa čistých spektrálnych farieb nenájdeme a namiesto nich oveľa častejšie vidíme farby viac či menej desaturované. Predpokladá sa, že pre každý farebný tón je ľudské oko schopné rozlíšiť až 200 úrovní sýtosti.

Charakteristiky odtieňa a sýtosti sa často kombinujú a nazývajú sa chrominanciou, čo môže slúžiť ako kvalitatívne charakteristiky vnímanie farieb.

Dva rovnaké farebné tóny sa od seba môžu líšiť nielen sýtosťou, ale aj jasom (silou) ich vyžarovania, ktoré sa pri charakterizovaní vlastností nesamosvietiacich predmetov zvyčajne vyznačuje pojmom svetlosť farby. Ak sýtosť farieb možno interpretovať ako pomer čistej farby k bielej pridanej k nej, potom svetlosť možno interpretovať ako pomer čistej farby k čiernej pridanej k nej. Keď sa intenzita (jas) svetelného žiarenia zvyšuje, farba nadobúda rôzne farebné odtiene od čiernej po bielu. Svetlosť priamo súvisí so sýtosťou farieb, pretože zmena jasu farby často vedie k zmene jej sýtosti.

Ak sa farebnosť môže použiť ako kvalitatívna charakteristika farby, potom sa ako kvantitatívne hodnotenie farby môže použiť svetlosť.

Tri charakteristiky farby, ktoré sme uvažovali, menovite odtieň, sýtosť a svetlosť, sú často usporiadané vo forme trojrozmerného grafu, na ktorom hodnota svetlosti slúži ako referenčná os, pozdĺž ktorej sú farby umiestnené od čiernej po bielu, sýtosť meniaca sa pozdĺž radiálnej súradnice, keď sa farba vzďaľuje od stredu grafu, a farebný tón je charakterizovaný uhlovou súradnicou, ako je znázornené na obr. 1.7. Teoreticky by mal byť takýto graf valec, ale častejšie je umiestnený vo forme obráteného kužeľa, ktorého vrchol zodpovedá čiernemu bodu a základňa maximálnej hodnote svetlosti. To je v dobrej zhode s tým, že pri nízkych hodnotách jasu žiarenia začína človek farby horšie rozlišovať a pri minimálnej hodnote jasu ich nerozlišuje vôbec.

Ak tento graf nakreslíme do roviny, pričom odstránime súradnicu svetlosti a ponecháme len odtieň alebo odtieň a sýtosť (chromatickosť), dostaneme konštrukciu, ktorá sa zvyčajne nazýva farebný kruh (obr. 1.8), čo je kruh, pozdĺž ktorého farebné tóny od červenej až po fialovú. Každá farba vo farebnom koliesku má číselnú súradnicu vyjadrenú v stupňoch od 0° do 360°. Červená začína a končí farebné koliesko zodpovedajúce bodu 0° (360°). Oranžová zodpovedá súradniciam 40°, žltá - 60°, zelená - 120°, azúrová - 180°, modrá - 240°, fialová - 300°. Všetky tieto farby, s výnimkou oranžovej, ktorá je zmesou červenej a žltej, sa na farebnom koliesku zdajú byť umiestnené v rovnakom odstupe 60° od seba.

Ryža. 1.8. Farebný kruh

Farby, ktoré sú na farebnom koliesku oproti sebe, sa nazývajú dodatočné farby. Napríklad červená a azúrová, zelená a purpurová, modrá a žltá atď. Tieto farebné páry majú množstvo zaujímavých vlastností, ktoré sa používajú v technológii reprodukcie obrazu a ktoré budú podrobne diskutované nižšie.

Charakteristiky odtieňa, sýtosti a svetlosti sú najčastejšie používané vizuálne, alebo, ako sa tiež nazýva, psychofyzické charakteristiky farby a používajú sa, keď je potrebné určiť farbu bez použitia zložitého matematického aparátu.

Ďalšími prostriedkami na určenie farby môžu byť atlasy farieb, ktoré poskytujú vzorky farebných vzorov na rôznych povrchoch a materiáloch, zoskupené podľa určitej charakteristiky. Takéto atlasy majú široké využitie v tlači, textilnom priemysle a architektúre. Napríklad tlačené katalógy farieb Pantone, vzorky konštrukčných farieb atď. Každá farba v atlase farieb má svoj vlastný index, podľa ktorého možno určiť jej polohu v atlase, ako aj recept na farby potrebné na jej získanie.

V kolorimetrii sa hojne využíva Munsellov atlas farieb, ktorý zostavil začiatkom 20. storočia americký umelec Albert Munsell. Munsell zoskupil farby do troch súradníc farebný tón (Hue), nasýtenia (Chroma) A ľahkosť (Hodnota).

Munsell rozdelil farebné tóny (Hues) do 10 základných tónov, ktoré označil zodpovedajúcimi písmenovými indexmi: R(červená), YR(žlto-červená), Y(žltá), G.Y.(žltá zelená), G(zelená), B.G.(modro zelená), B(Modrá), P.B.(fialová modrá) a R.P.(červeno-fialová). V každom z nich identifikoval 10 odtieňov, čím získal 100 čistých farebných tónov. Usporiadal ich do kruhu, čím vytvoril geometrickú štruktúru podobnú nám už známemu farebnému kruhu. Tónové hodnoty vybral Munsell tak, aby susedné vzorky mali rovnaký farebný rozdiel pre oko bežného pozorovateľa za normálnych svetelných podmienok (týmto osvetlením mal Munsell na mysli poludňajšie svetlo oblohy v severných zemepisných šírkach). Pomocou stredu výsledného kruhu ako bodu achromatických farieb Munsell usporiadal vzorky farieb od stredu kruhu k jeho okraju podľa zvyšujúcej sa sýtosti (Chroma) farby. Nakoniec zo stredu kruhu postavil os, pozdĺž ktorej boli farby zoskupené, keď sa ich svetlosť (Value) zvyšovala. Podľa stupňa zvýšenia svetlosti boli farby rozdelené do 10 skupín od 0 (čierna) do 9 (biela) a stupnica jasu nebola zvolená lineárna, ale logaritmická, čo je v súlade s tým, ako sa vníma zmena jasu. osobou. Podľa stupňa zvýšenia sýtosti však farby nemali jasné a identické rozdelenie, pretože spektrálna citlivosť ľudského oka v rôznych oblastiach spektra nie je rovnaká, a preto človek môže vidieť rozdiely v sýtosti. rôzne farebné tóny menej alebo presnejšie. Tak pre 5R keď Hodnota = 2 Munsell identifikoval iba 3 stupne nasýtenia a pre 5PB pri rovnakej ľahkosti - 28 . Zároveň bol pre rôzne hodnoty svetlosti nerovnaký aj možný počet farebných vzoriek s rôznou sýtosťou, čo je v súlade s tým, že človek nedokáže dobre rozlíšiť farby pri príliš nízkych a príliš vysokých úrovniach jasu. Ak farebné vzorky zoskupíte do priestorového telesa, potom bude výsledná geometrická štruktúra do istej miery asymetrická, pripomínajúca mierne nepravidelne tvarované jablko alebo zdeformovanú guľu. Mimochodom, presne takto bol často prezentovaný spotrebiteľovi atlas farieb Munsell vo forme akejsi farebnej glóbusu (obr. 1.10).

Na presné určenie konkrétnej farby použil Munsell špeciálny súradnicový systém, ktorý je označený ako Hue (odtieň), Value (svetlosť) / Chroma (sýtosť). Napríklad farba červenofialová je v atlase označená ako 6RP4/8, Kde 6RP- súradnica farby so svetlosťou 4 so sýtosťou 8 .

Okrem Munsella sa na vývoji podobných farebných atlasov podieľalo množstvo ďalších výskumníkov. V Nemecku vyvinul podobný atlas farieb Ostwald takmer v rovnakom čase ako Munsell. Podobná práca bola vykonaná v Kanade, USA a mnohých ďalších krajinách a často bolo vytvorených niekoľko národných farebných štandardov pre rôzne oblasti priemyslu. V Sovietskom zväze boli vyvinuté a používané Rabkinov atlas farieb a VNIIM atlas. D. I. Mendelejev.

Okrem atlasov farieb boli vyvinuté aj početné systémy na klasifikáciu farieb podľa ich názvu. Hoci tieto systémy nemožno nazvať úplne vedecky spoľahlivými (rôzni pozorovatelia môžu pod rovnakým názvom rozumieť rôznym farbám), môžu slúžiť ako doplnok k existujúcim systémom klasifikácie farieb.

Ako najjednoduchší príklad môžeme uviesť sedem farebných názvov, ktoré popisujú časti viditeľného spektra a tvoria známy vzorec o poľovníkovi a bažantovi: červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová, fialová.

Termíny, s ktorými sú umelci zvyknutí pracovať, sa budú zdať oveľa zložitejšie a, prirodzene, početnejšie. Ak si zoberieme sady farieb predávané v umeleckých obchodoch, nájdeme medzi názvami farieb ako okrová, kobaltová, rumelka atď., čo sú všeobecne uznávané pojmy, ktoré si každý profesionálny umelec spojí s určitými farbami, aj keď, samozrejme, , budú nevyhnutne rozdiely v tom, aké farby konkrétny človek pod tým či oným menom myslí.

Uskutočnilo sa tiež množstvo pokusov vyvinúť vedecky presnejšie systémy pomenovania farieb. A tak März a Paul vytvorili farebný slovník obsahujúci takmer 4000 mien, z ktorých asi 36 sú vlastné mená, 300 sú zložité slová pozostávajúce z názvu farby a zodpovedajúceho prídavného mena. V roku 1931 medzirezortný výbor pre farby USA (ISCC), poverený Farmakologickým výborom, vyvinul systém pomenovaných farieb na opis farby lakovaných povrchov. Tento systém pokrýval 319 označení, ktoré boli založené na názvoch farieb navrhnutých Munsellom. To zahŕňalo názvy hlavných tónov - „červená“ (R), "žltá" (Y), "zelená" (G), "Modrá" (B), "Fialová" (P), "olivový" (Ol), "hnedá" (Br) a "ružové" (Pk), - ku ktorým boli pridané prídavné mená „slabý“, „silný“, „svetlý“, „tmavý“ na označenie ďalších farieb, ako aj výrazy „bledý“, „brilantný“, „hlboký“, „súmrak“, „ živý“.

Všetky ostatné systémy vyvinuté inými výskumníkmi sú postavené podobným spôsobom a zvyčajne majú až niekoľko stoviek mien. Príkladom takéhoto systému, ktorý sa v súčasnosti široko používa v internetových aplikáciách, je systém 216 farieb odporúčaný konzorciom World Wide Web Consortium (W3C) ako štandardné farby, ktoré možno použiť na špecifikáciu farby v rámci jazyka HTML.

Charakteristika svetelných zdrojov. Keďže žiarenie z predmetov a materiálov okolo nás, ktoré vstupuje do našich očí a spôsobuje vnem farby, je determinované Spomedzi rôznych svetelných žiarení, ktoré je ľudské oko schopné vnímať, samotné žiarenie vyžarované jedným alebo druhým samosvietiacim zdrojom, ako je slnko, žiarovka, obzvlášť sa rozlišuje, fotografická blesková lampa atď. Keďže svetelné zdroje zohrávajú veľmi dôležitú úlohu pri určovaní farby predmetov a materiálov, boli podrobne študované a bol vyvinutý špeciálny systém na ich klasifikáciu, ktorý je založený na koncepcii teplota farby.

Ako viete, ak kovový predmet zahrejete na vysokú teplotu, začne vyžarovať svetelné žiarenie. Čím vyššia je teplota vlákna, tým intenzívnejšia bude táto žiara. Zároveň sa v závislosti od teploty žiary zmení aj jej farba. Najprv bude tmavo červená, potom červená, potom oranžová a potom biela. Ako sa ukázalo, tento jav nie je jedinečný pre kov, ale pozorujeme ho pri zahrievaní mnohých pevných látok s vysokou teplotou topenia. Práve na jeho použití sú postavené elektrické žiarovky: elektrický prúd prechádza tenkým volfrámovým drôtom, v dôsledku čoho sa drôt zahrieva a vyžaruje svetlo. Okrem toho sa dá farba žiary predmetu celkom presne posúdiť v závislosti od teploty ohrevu volfrámu: pri zahriatí na teplotu niekoľko stoviek stupňov má červenkastý odtieň, pri zahriatí na teplotu 1000 K - oranžová, 2000 K - žltá; Žiaru telesa zahriateho na niekoľko tisíc stupňov už vnímame ako bielu. Svetlo slnka je tiež spôsobené žiarením, ktoré je výsledkom reakcií prebiehajúcich na jeho povrchu, zahriatom na teplotu asi 6500 K. Povrch niektorých hviezd má teplotu nad 10000K a preto je farba ich žiarenia modrá (tabuľka 1.5). So zmenou teploty sa zodpovedajúcim spôsobom mení aj spektrálne zloženie žiarenia (obr. 1.11).

Ryža. 1.11. Normalizované spektrálne distribúcie žiarenia čierneho telesa pri rôznych farebných teplotách

Keďže povaha žiarenia pre väčšinu samosvietiacich zdrojov sa riadi rovnakými zákonmi, bolo navrhnuté použiť teplotu ako charakteristiku farby žiarenia. Keďže pre rôzne telesá v závislosti od ich chemického zloženia a fyzikálnych vlastností poskytuje zahriatie na danú teplotu mierne odlišné spektrum žiarenia, ako štandard farebnej teploty sa používa hypotetické absolútne čierne teleso, čo je kompletný žiarič, ktorého žiarenie závisí len od jeho teploty a nezávisí od žiadnej z jeho ďalších vlastností.

Spektrum luminiscencie absolútne čierneho telesa v závislosti od teploty jeho ohrevu možno určiť podľa Planckovho zákona. Napriek existujúcim rozdielom sa všetky ostatné telesá správajú pri zahrievaní celkom podobným spôsobom ako ideálne čierne teleso, a preto sa ukazuje použitie farebnej teploty ako charakteristiky farby žiarenia zo samosvietiacich zdrojov, prírodných aj umelých. vo veľmi veľkom počte prípadov. Keďže sa spektrálne rozloženie žiarenia, a teda aj jeho farba, dané skutočným telesom, zriedka presne zhoduje so spektrálnym rozdelením a farbou ideálneho čierneho telesa pri danej farebnej teplote, pri charakterizácii žiarenia skutočných telies sa používa sa koncept korelovaná farebná teplota, čo znamená farebnú teplotu ideálneho čierneho telesa, pri ktorej sa farba jeho žiarenia zhoduje s farbou žiarenia daného telesa. V tomto prípade sa zvyčajne spektrálne zloženie žiarenia a fyzikálna teplota týchto telies ukazuje ako rozdielne, čo celkom logicky vyplýva z rozdielu fyzikálnych vlastností skutočného a ideálneho čierneho telesa.

V súlade s tým, koľko svetelných zdrojov existuje na svete, koľko je prevádzkovaných v rôznych podmienkach, existuje toľko spektrálnych rozložení ich žiarenia. Fázy slnečného žiarenia a ich korelované farebné teploty sa teda menia vo veľmi širokom rozsahu v závislosti od geografickej polohy, dennej doby a stavu atmosféry (obr. 1.12, tabuľka 1.6). To isté platí pre umelé zdroje svetla, napríklad žiarovky, ktorých farebná teplota sa mení v závislosti od ich konštrukcie, prevádzkového napätia a prevádzkového režimu (tabuľka 1.6).

Ryža. 1.12. Normalizované spektrálne rozloženia rôznych fáz denného svetla: 1) svetlo z oblohy v zenite, 2) svetlo z oblohy úplne pokrytej mrakmi, 3) priame slnečné svetlo na poludnie; 4) priame slnečné svetlo 1 hodinu pred západom slnka

Napriek existujúcej rozmanitosti rôznych svetelných zdrojov však väčšina svetelných zdrojov používaných v priemysle a technike môže byť štandardizovaná. Takúto štandardizáciu navrhla Medzinárodná komisia pre osvetlenie (CIE), podľa ktorej bolo identifikovaných niekoľko takzvaných štandardných kolorimetrických žiaričov, ktoré boli označené latinkou A, B, C, D, E A F(Tabuľka 1.7). Na rozdiel od skutočných svetelných zdrojov štandardné CIE žiariče popisujú triedy svetelných zdrojov ako celok na základe priemerných hodnôt ich spektrálnych rozložení. Takáto štandardizácia sa ukázala ako celkom efektívna, pretože, ako sa ukazuje, napriek rozdielom možno väčšinu skutočných svetelných zdrojov pomerne presne porovnať s príslušnými štandardnými žiaričmi.

Tabuľka 1.7.
Štandardné kolorimetrické žiariče MKO

čl. izlu- klábosiť	Charakteristický
A	Pod týmto zdrojom určila CIE kompletný svetelný žiarič (ideálne čierne teleso) s teplotou 2856K. Na jeho reprodukciu sa používa žiarovka s volfrámovým vláknom s korelovanou farebnou teplotou 2856K a pre presnejšiu reprodukciu celého spektra zdroja A sa odporúča použiť labky s tavenou kremennou žiarovkou
B, C	Reprodukujte denné slnečné svetlo: B- priame slnečné svetlo s korelovanou farebnou teplotou 4870 K, C- nepriame slnečné svetlo s korelovanou farebnou teplotou 6770 K. Pri výpočte týchto žiaričov došlo k množstvu nepresností, a preto sa v kolorimetrických výpočtoch prakticky nepoužívajú a sú nahradené štandardným žiaričom. D. Z tohto dôvodu sa v špecifikáciách štandardných žiaričov MKO často vôbec neuvádzajú
D	Je to štandardný svetelný zdroj, voči ktorému je kalibrovaná väčšina zobrazovacích zariadení. Reprodukuje rôzne fázy priemerného denného svetla v rozsahu korelovaných teplôt farieb od 4000 K do 7500 K. Údaje o spektrálnom rozložení žiarenia D boli určené spriemerovaním údajov z viacerých meraní spektra denného svetla uskutočnených v rôznych oblastiach Veľkej Británie, Kanady a USA. Na rôzne účely bolo definovaných niekoľko distribúcií spektrálnych zdrojov D pre rôzne teploty farieb: D50, D55, D60, D65, D70, D75 s korelovanými teplotami farieb 5 000 K, 5 500 K, 6 000 K, 6 500 K, 7 000 K, 7 500 K, ktoré zodpovedajú určitým fázam denného svetla. Zdroj D65 by sa malo považovať za najuniverzálnejšie, pretože sa najviac približuje priemernému dennému svetlu. Zdroj D50 prijatý ako štandard v tlači, pretože sa najlepšie hodí na charakterizáciu obrazu vytlačeného štandardnými tlačiarenskými farbami na papier. Zdroj D55 prijaté ako štandard vo fotografii: sú to lampy s farebnou teplotou 5500 K, ktoré sa používajú v zariadeniach na prezeranie diapozitívov a svetlo blesku má túto farebnú teplotu. Na rozdiel od iných štandardných zdrojov presne reprodukujte štandardné zdroje D dosť ťažké, keďže neexistujú umelé zdroje svetla s takýmto spektrálnym rozložením žiarenia. Medzi najčastejšie používané riešenia, ktoré uspokoja spotrebiteľa kvalitatívne aj ekonomicky, patrí použitie žiariviek s vhodnou korelovanou farebnou teplotou, ktorých emisné spektrum je navyše korigované špeciálnymi svetelnými filtrami.
E	Hypotetický zdroj žiarenia so spektrom rovnakej energie (nemení sa s vlnovou dĺžkou) s teplotou farby 5460 K. V prírode sa v skutočnosti nevyskytuje a používa sa v kolorimetrii iba na účely výpočtu
F	Štandardný žiarič popisujúci spektrálne rozloženie žiarenia z rôznych žiariviek. F1- žiarenie z teplej žiarivky s korelovanou farebnou teplotou 3000 K, F2- žiarivka studeného denného svetla s korelovanou farebnou teplotou 4230 K, F7- žiarivka s korelovanou teplotou farby 6500K

Spolu s farebnou teplotou sa niekedy používa aj jej recipročná hodnota, nazývaná mired (označuje sa μrd) resp. inverzný mikrokelvin.

Použitie μrd namiesto Kelvinovej stupnice má dve výhody: po prvé, jedna jednotka μrd približne zodpovedá znateľnému jedinému prahu pre zmenu farby svetelného toku, a preto je vhodnejšie charakterizovať farbu žiarenia v týchto jednotkách; po druhé, μrd je vhodné použiť na charakterizáciu filtrov na konverziu farieb a vyváženie farieb: zmena teploty farby poskytovaná filtrom, vyjadrená v μrd, sa pri práci so žiarením z jednej farebnej teploty na druhú nezmení.

Napríklad oranžový konverzný filter série 85 znižuje farebnú teplotu priemernej dennej farby z 5 500 K na 3 400 K o 2 100 K (112 μrd). Ak sa však použije na zníženie teploty farby svetelného toku s teplotou farby 4000K, zmena teploty farby vyjadrená v K nebude 2100K, ale 7246K a vyjadrená v μrd sa nezmení.

Aranžovanie kvetov. Získanie novej farby zmiešaním niekoľkých základných farieb určuje možnosť získania farebného obrazu vo fotografii, kine, televízii, tlači a výpočtovej technike. Je založený na fenoméne miešania emisných spektier tvorených lakovanými povrchmi alebo svetelnými žiaričmi. Výsledkom je nová farba, ktorá má svoje spektrum (obr. 1.13).

Ak napríklad zoberieme tri svetelné žiariče vybavené červeným, zeleným a modrým filtrom a premietneme ich žiarenie v jednom bode na biele plátno, tak dostaneme biely bod. Ak je jeden z žiaričov vypnutý a zmiešava sa len žiarenie červeného žiariča so zelenou, modrá so zelenou a zelená s červenou, tak na obrazovke dostaneme najskôr žltú, potom purpurovú a potom azúrovú. Ak zoberieme všetky tri žiariče a zmiešame ich žiarenie v rôznych pomeroch, potom môžeme získať pomerne veľké množstvo farieb a ich odtieňov. Čím menší je rozdiel v intenzite medzi tromi žiaričmi, tým nižšia bude sýtosť farieb a tým viac bude mať tendenciu byť neutrálne. Ak bez zmeny pomerov troch žiarení znížime ich intenzitu, získame rovnakú farbu, ale s menším jasom. V krajnom prípade, keď sa intenzita všetkých troch žiaričov zníži na nulu, dostaneme čiernu.

V prípade, že sa berú iba dve základné farby:

V skutočnosti by sme namiesto červenej, zelenej a modrej mohli použiť ľubovoľné farby, ale jednoducho zmiešaním červenej, zelenej a modrej môžeme získať tú najlepšiu kombináciu farieb. Zrejmým vysvetlením tejto skutočnosti sú zvláštnosti ľudského zraku a prítomnosť troch receptorov vnímajúcich farby v ľudskom zrakovom aparáte, z ktorých každý je citlivý na červené, zelené a modré lúče. Vytváranie farby pomocou troch žiaričov modrej, zelenej a červenej farby možno teda považovať za riadenú excitáciu troch farebných receptorov oka, čo má za následok schopnosť vyvolať u diváka pocit určitej farby.

Podľa podobnej schémy sa farebný obraz vytvára na obrazovke video a počítačového monitora, televízora, LCD projektora a iných zariadení, ktoré využívajú žiarenie z troch základných farieb na syntetizovanie farby alebo (v prípade zariadení na vstup obrazu) rozkladajú obraz na primárne farby.

Keďže sa na získanie farby zmiešava (sčítava) žiarenie troch základných farieb, tento spôsob syntézy farieb sa nazýva aditívny (od slovesa pridať- zložiť).

Ryža. 1.13. Aditívne miešanie farieb

Obrázok ilustruje výrobu aditívnej farebnej zmesi na príklade farebného monitora Sony Trinitron. Emisie z troch červených fosforov (R), zelená (G) a modré farby (B), ktorých spektrálne emisie sú znázornené na obrázku, sú sčítané pre každú vlnovú dĺžku, čo umožňuje získať farebnú zmes, ktorá v závislosti od intenzity žiary každého fosforu reprodukuje veľké množstvo rôznych farieb a ich odtiene. Upozorňujeme, že žiara červeného fosforu má takmer čiarové spektrum, čo je spôsobené prítomnosťou prvkov vzácnych zemín v jeho zložení

Vo väčšine prípadov však nie je technologicky možné spojiť svetelné toky troch žiaričov do farby, napríklad v kinematografii, fotografii, tlači, textilnom priemysle a priemysle farieb a lakov.

Vo fotografii prechádza svetelný tok bieleho svetla tromi farebnými vrstvami fotografického materiálu tvoreného žltým, purpurovým a azúrovým farbivom. Pri tlači prechádza svetelný tok vrstvou žltého, purpurového a azúrového atramentu a pri odraze od povrchu papiera prechádza opačným smerom a vytvára farebný obraz.

V dôsledku prechodu svetelného toku bieleho svetla cez vrstvu farbiva alebo pigmentu dochádza k selektívnej absorpcii časti energie spektra žiarenia, v dôsledku čoho svetelný tok získava jednu alebo druhú farbu.

Tak je možné pomocou žltých, fialových a azúrových farbív ako modulátora farebného žiarenia, osvetleného svetelným tokom bieleho svetla, získať rovnaké toky červeného, ​​zeleného a modrého žiarenia, pomocou ktorých je možné ovládať excitáciu troch centier vnímania farieb oka.

Ryža. 1.14. Subtraktívne miešanie farieb

Obrázok ilustruje výrobu subtraktívnej farebnej zmesi na príklade farebného reverzibilného fotografického filmu sekvenčnou absorpciou modrej (C), Fialová (M) a žltá (Y) farbivá s hustotami C = 100 %, M = 60 %, Y = 20 % žiarenia zo zdroja denného svetla (D65) v každom intervale vlnových dĺžok. Farba získaná ich zmiešaním je jedným z odtieňov modrej. Žiarenie získané v dôsledku čiastočnej absorpcie svetelného toku subtraktívnymi farbivami možno v tomto prípade považovať za súčin emisného spektra svetelného zdroja a reflexných spektier farbív.

Pri tlači a tlači sa k trom farbám žltej, purpurovej a azúrovej pridáva aj čierna. Je to dané po prvé ekonomickými úvahami, pretože to umožňuje znížiť spotrebu drahších farebných atramentov, a po druhé, umožňuje nám to vyriešiť niektoré zásadné problémy, ktoré vznikajú v procese trojfarebnej tlače v dôsledku nedokonalostí použité tlačiarenské farby, ktorých reflexné spektrum v praxi nie je obmedzené len na žltú, iba purpurovú a iba azúrovú.

Keďže svetelné toky sa pri získavaní farby nesčítavajú a svetelný tok bieleho svetla je čiastočne absorbovaný v dôsledku interakcie s farbivom, tento spôsob syntézy farieb sa nazýva subtraktívne (od slovesa odčítať- odčítať).

3. Základné charakteristiky farby (odtieň, sýtosť, svetlosť). Ostwaldov (Mansel) gamut telo.

4. Farebná metaméria a trojzložková teória farebného videnia. Zónové diagramy. 7. Zónový diagram ako spôsob hodnotenia farby. Stanovenie farebných charakteristík pomocou zónového diagramu.

5. Aditívna syntéza farieb. Zákony aditívnosti farieb.

6. Metódy aditívnej syntézy farieb. Farebná rovnica.

8. Subtraktívna metóda tvorby farieb a jej využitie vo filmovej technike. Uveďte príklady. Systém subtraktívnych svetelných filtrov.

9. Systém hodnotenia farieb založený na stupni odlišnosti od „bielej“ (systém lb-cc). Farebné a fotografické vyváženie filmu a „Vyváženie bielej“ videokamery.

10. Analýza farby svietidiel pomocou kolorimetra. Výber korekčných svetelných filtrov.

11. Metódy hodnotenia farebných a fotografických charakteristík svetelných filtrov.

12. Filtre na kompenzáciu osvetlenia.

13. Kolorimetre: existujúce konštrukcie a princípy fungovania. Vlastnosti použitia trojzónových kolorimetrov.

14. Kolorimeter "Minolta Color Meter 2" - jeho možnosti, technické vlastnosti, vlastnosti použitia.

Otázka 2

1. Metódy hodnotenia farebného podania filmov:

2. Vizuálny spôsob hodnotenia podania farieb vo filme a videotechnike.

3. Posúdenie farebného podania na základe hustôt negatívu. Prechod od zónových koeficientov odrazivosti farebného objektu k hustotám v negatíve. Diagram relatívnej zónovej hustoty.

4. Metódy praktického skúšania farebných filmov. Určenie skutočnej rovnováhy filmu. Metódy na uvedenie filmu do štandardnej rovnováhy.

5. Farba a stupnice šedej. Účel váh, požiadavky na ne, vlastnosti použitia.

6. Farebné a fotografické vyváženie filmu. Možné dôvody jeho absencie a spôsoby, ako to dosiahnuť.

9. Spôsoby zníženia sýtosti farieb vo filme.

10. Reprodukcia farieb v štandardnom dvojstupňovom filmovom procese a videotechnike.

11. Farebné skreslenia spôsobené rozdielmi v spektrálnych citlivostiach oka a filmu (videokamera).

12. Najčastejšie skreslenie farieb v moderných farebných filmoch.

14. Fotografovanie v interiéri žiarivkami: spôsoby a prostriedky na dosiahnutie farebno-fotografickej rovnováhy.

Otázka 3 (problémy a praktické úlohy)

1. Vlnová dĺžka a farba svetla. Farebný kruh. Harmonogram MCO.

SPEKTRÁLNE ZLOŽENIE SVETLA

Optická oblasť spektra elektromagnetického žiarenia pozostáva z troch sekcií: neviditeľné ultrafialové žiarenie (vlnová dĺžka 10-400 nm), viditeľné svetelné žiarenie (vlnová dĺžka 400-750 nm), vnímané okom ako svetlo, a neviditeľné infračervené žiarenie (vlnová dĺžka 740 nm). nm - 1-2 mm).

Svetelné žiarenie, ktoré pôsobí na oko a spôsobuje vnem farby, sa delí na jednoduché (monochromatické) a zložité. Žiarenie so špecifickou vlnovou dĺžkou je tzv monochromatické.

Jednoduché žiarenie nie je možné rozložiť na iné farby.

Spektrum je sekvencia monochromatického žiarenia, z ktorých každé zodpovedá určitej vlnovej dĺžke elektromagnetickej vibrácie.

Keď sa biele svetlo rozloží hranolom na súvislé spektrum, farby v ňom sa postupne premieňajú jedna na druhú. Všeobecne sa uznáva, že v rámci určitých vlnových dĺžok (nm) má žiarenie tieto farby:

390-440 – fialová

440-480 - modrá

480-510 – modrá

510-550 – zelená

550-575 - žltozelená

575-585 - žltá

585-620 – oranžová

630-770 – červená

Ľudské oko je najcitlivejšie na žltozelené žiarenie s vlnovou dĺžkou asi 555 nm.

Existujú tri zóny žiarenia: modrofialová (vlnová dĺžka 400-500 nm), zelená (dĺžka 500-600 nm) a červená (dĺžka 600-680 nm). Tieto zóny spektra sú tiež zónami prevládajúcej spektrálnej citlivosti očných prijímačov a troch vrstiev farebného fotografického filmu. Svetlo vyžarované konvenčnými zdrojmi, ako aj svetlo odrazené od nesvietivých telies, má vždy zložité spektrálne zloženie, to znamená, že pozostáva zo súčtu rôznych monochromatických žiarení. Spektrálne zloženie svetla je najdôležitejšou charakteristikou osvetlenia. Priamo ovplyvňuje priepustnosť svetla pri fotografovaní na farebné fotografické materiály.

Newton urobil prvý krok k meraniu farieb - systematizoval farbu podľa odtieňa, skonštruoval farebný kruh

Okrem toho Newton uskutočnil experimenty s pridaním žiarenia rôznych farieb a predstavil koncept Hlavná A dodatočné farby. Experimentálne zistil, že akúkoľvek farbu možno získať ako súčet vyžarovaní troch farieb – modrej, zelenej a červenej – ktoré pomenoval primárne farby. Toto tvrdenie tvorilo základ farebnej rovnice, kde farba je reprezentovaná súčtom žiarení troch základných farieb (K, Z, S), braných v určitom pomere:

C = kK + zZ + sS,

Kde s, z, k – koeficienty zodpovedajúce zmiešaným intenzitám modrého, zeleného a červeného žiarenia. V zahraničnej literatúre sú tieto hodnoty intenzity označené zodpovedajúcim spôsobom R, G, B.

Farebný kruh- schéma, ktorá systematizuje farbu podľa odtieňa. V spektre farby hladko prechádzajú jedna do druhej, ale v spektre nie sú žiadne fialové, fialové alebo karmínové tóny. Zároveň vo fialovej farbe jasne cítime prítomnosť červenej. Preto Isaac Newton usporiadal všetky farebné tóny podľa ich vzájomnej podobnosti do kruhu. Newton usporiadal farby tak, aby komplementárne farby ležali oproti sebe. Následne sa farebné koliesko trochu zmenilo

(Goetheho farebné koliesko, Munsellovo farebné koliesko a pod.), kde nie je splnená podmienka komplementárnosti protikladných tónov.

S Ďalšou etapou vývoja kolorimetrie polovice tela Ostwaldovho farebného gamutu bol plán CIE (International Commission on Illumination). Potreba jeho vytvorenia bola spôsobená skutočnosťou, že nie všetky nasýtené farby je možné získať z troch základných farieb. Niektoré farby získané pridaním základných farieb majú menšiu sýtosť ako čisté spektrálne farby. A aby sa aditívnym spôsobom dala získať naozaj akákoľvek farba, pôvodné primárne farby musia mať sýtosť vyššiu ako 100 %, teda sýtejšiu ako spektrálne farby. V skutočnosti takéto farby nemôžu existovať, ale takéto farby boli zavedené ako matematické abstrakcie. Boli nazývané X, Y, Z - červená, zelená a modrá.

Tabuľka MKO je v skutočnosti upravené farebné koliesko, na ktorom sú umiestnené farby 100% sýtosti. Smerom k stredu saturácia klesá na 0. CIE graf sa často používa na označenie farby žiarenia z rôznych svetelných zdrojov.

Okrem harmonogramu MKO sa v súčasnosti využívajú napríklad aj iné kolorimetrické systémy Lab. Rozsah L určuje jas farby, A- blízkosť farby k červenému alebo zelenému farebnému tónu, b– farba blízka modrej alebo žltej.

Treba poznamenať, že žiadny z existujúcich kolorimetrických systémov plne neodráža všetky javy farebného videnia. Preto sa kolorimetrické systémy naďalej vyvíjajú a zdokonaľujú.