Глава 4. Рис. 4.5. Функции смещения цветов r\, gx и ft* (трехстимульные величины рав-ноэнергетического спектра) в первичной системе /?

Рис. 4.5. Функции смещения цветов r\, gx и ft* (трехстимульные величины рав-ноэнергетического спектра) в первичной системе /? = 700,0 нм, G=546,l нм нй=435,8 нм [24].

заданы, можно более точно описать трехстимульные коэффициенты цвета UU:

Здесь все еще являются трехстимульными коэффи-

циентами, однако относятся к монохроматическим составляющим равноэнергетического спектра. Они известны как функции цветового смешения по отношению к основным цветам R, G н В. Если основные цвета Я, G и В представлены в виде монохроматических источников с длинами волн соответственно 700, 546 н 436 нм, то усредненные функции смешения цветов для большой группы наблюдателей имеют внд кривых на рис. 4.5. Из этого рисунка следует, что можно подобрать_свет с длиной волны, например, 500 нм, если основные цвета Д, G и Б взять в долях г(500)-— 0,08, £(500) =0,1 и 5(500) =0,05.

Ввиду наличия отрицательных значений функций смешения цветов (рис. 4.5) использование этих функции неудобно, и поэтому МК.0 выбрала другую систему основных цветов, с помощью которой обеспечиваются неотрицательные значения функций смешения цветов во всем ^идимом спектре. Основные цвета МК.0 обозначаются как.Y, У и Z, а связанные с нами функции смешения цветов - как х_%. у_У и г_к. С «х помощью вы-

Ощущение, восприятие и проектирование систем

Рис. 4.6. Функции смешения цветов хх, ух, *х по МКО 1931 [24].

числяются трехстимульные коэффициенты X, Y и Z. Функции смешения цветов **, ух и z_h показаны на рис. 4.6.

Одновременно МКО определила три световых источника А, В и С, относительные распределения энергии которых заданы в диапазоне видимого света. Тогда можно более точно рассматривать спектральный состав N_x тестового цвета, поскольку он определяется спектральными распределениями энергии источника цвета Рх н отраженной тестовым объектом энергии Вх либо поглощенной им энергии 7\. Иными словами, если объект отражает свет и Nx==pxBx, то в основной системе МКО имеем

X = k ∑ ВхРхХх, Y = kZ ВхРхШ, Z = kZ BxPxZx, Я. Я. X,

где k — нормирующий множитель (равный ХОО/ИРхУх), с помощью которого устанавливается, что отражательная способность идеально рассеивающего объекта с идеально поглощающей поверхностью равна 100. Важная особенность этой системы заключается в том, что любая вычисленная величина У непосредственно дает светимость источника света либо отражательную способность предмета или степень поглощения света фильтром благодаря идентичности функции смешения цветов у функции эффективной светимости для стандартного наблюдателя.

Если заданы трехстимульные коэффициенты, то координаты цветности х и у вычисляются следующим образом:

x=X/(X+Y+Z), y = Y/(X+Y+Z).

180 Глава 4

Рис. 4.7. Диаграмма цветности МКО (х, у) с линией спектральных цветов, линией пурпурного цвета, хроматическими точками стандартных источников А, В и С в МКО и равноэиергетическим стимулом Е [24].

Координаты цветности определяют тот или иной цвет з плоскости поперечного сечения цветового пространства. Соответствующая диаграмма цветности показана на рис. 4.7.

Цвета спектра в диапазоне 380—760 нм образуют линию спектральных цветов. На рис. 4.7 отмечены также координаты осветительных приборов МКО А, В я С. Прямая линия, которая соединяет края спектра, соответствует пурпурному цвету, т. е. результату смешения в разных пропорциях красного (760 нм) и синего (380 нм) цветов.

Одним из многих полезных свойств показанной на рис. 4.7 диаграммы является то, что если известны координаты х, у некоторого цвета, а также указан источник света, который использовался при определении этих координат, то данный цвет может быть обозначен в рамках доминирующей в нем длины волны и чистоты, которые коррелируют с такими психологиче-

Ощущение, восприятие я проектирование снстеы

Рис. 4.8. Примеры определения цвета по параметрам доминирующей длины волны и периодичности из диаграммы цветности МКО [24].

скимн атрибутами, как цветной тон и чистота цвета. Яркость связана с отражательной способностью или с пропусканием посредством трехстимульного коэффициента У. На рнс. 4.8 приведены два примера применения метода.

Пусть Z — некоторый цвет с координатами ха, уа, а С — эталонный источник света. Тогда для нахождения доминирующей длины волны А нужно провести линию СА до пересечения ее с линией спектральных цветов, а затем считать длину волны, соответствующую точке пересечения.

(Р — точка пересечения прямой линии, соединяющей дна конца линии спектральных цветов, с продолжением отрезка СВ.) Чистотой А является отношение CA/CS, которое может быть измерено с помощью диаграммы или вычислено с помощью формулы

Чистота А я> (ха — хс) / (xs — хс).

Если, как в случае цвета В, продолжение СВ не пересекает спектр, отрезок СВ продолжают в обратном направлении до пересечения в Т, что дает дополнительную длину волны В. Чистота все еще определяется отношением СВ/СР, которое может быть либо измерено, либо вычислено, как и прежде.

Таким образом и применяется система МКО. Если имеются стандартные источники и функции смешения цветов стандартного наблюдателя, то требуется только измерить спектральное отражение или пропускание пигмента или красителя, например, для того, чтобы получить обозначение данного цвета с помощью двух чисел, а именно координат цветности х и у. Практическое преимущество данной системы очевидно: мы можем обозначать сигнальные огни так же легко, как. обозначали цвета позерх-ностей; подбор обозначений не требует обращения к атласам цветов; допуски обозначений наглядны и выражаются в графической форме. На рис. 4.9 приведен стандартный пример (МКО, 1959). Дополнительные сведения но этому вопросу можно найти з таких распространенных источниках, как [24].

182 Глава 4

Рис. 4.9. Диаграмма цветности МКО 1931, из которой показаны некоторые приемлемые зоны, рекомендованные для использования в цветовой сигнализации [24].

Теперь мы в состоянии исследовать и вторую часть задачи, которую мы перед собой поставили: выбор цветов для цветового кодирования. Для решения этой задачи диаграмма цветности МКО также оказывается чрезвычайно полезной. Решение задачи выбора цветов в значительной степени зависит от параметра различимости. На рис. 4.10 показаны эллипсы различимости Мак-Адама, построенные для нормальных наблюдателей [10]. Нужно отметить, что каждый эллипс для наглядности увеличен в 10 раз, показанные на рисунке з ><ы неразличимости действительно являются эллиптическими и ориентация главных осей эллипсов изменяется при переходе от нижнего левого угла к верхнему левому углу. Очевидно, что цветовое пространство, изображенное на диаграмме, не является однородным. Однако данная диаграмма позволяет для случая обычных (здоровых) испытуемых обозначить цвета с помощью цветового кода. Проделав это, мы получаем возможность определить характер различимости цветов теми наблюдателями, которые не имеют нормального цветового зрения, а характеризуются отклонениями от нормы. Какие же этр отклонения?

Ощущение, восприятие и проектирование систем _______________183

Рис. 4.10. Диаграмма цветности МКО 1У31, па которой показаны эллипсы Мак-Адама (увеличены в 10 раз).

Ранее мы утверждали, что любой цзет можно получить посредством аддитивного смешения грех основных цветов (первый закон Грассмаиа). Это справедливо только для лиц с нормальным цветовым зрением, доля которых среди мужского населения составляет примерно 92%. Имеются и другие группы испытуемых, которые ведут себя по-другому, однако их реакции также можно прогнозировать. Короче говоря, нз оставшейся доли 6% мужчин хотя и используют три основных цвета, но берут их при подборе конкретных цветов в других пропорциях. Нормальные наблюдатели (с нормальным цветовым зрением), которым для смешения требуется три цвета, называются нормальными трихроматами. Наблюдатели, которым при смешении требуются те же три основных цвета, но в других пропорциях, Называются аномальными трихроматами. Эта категория может быть разбита иа несколько групп в соответствии с характером используемых при смешении сочетаний основных цветов. На-