Наше деловое партнерство www.banwar.org

Відомий ділянку спектра включає сім основних кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий. Насправді ж квітів набагато більше. Перехід від одного кольору до іншого відбувається безперервно, внаслідок чого виходить безліч колірних відтінків. Такий спектр називається безперервним. На рис. 1.1 число променів і їх колір після виходу з призми, а також кольору на інших малюнках відповідають наведеним в табл. 1.1 і для наочності показані не безупинно, а окремо. На рис. 1.1 пурпурового кольору, відсутній у видимому спектрі, не показаний.

* ()

При проходженні через призму світло розкладається на велике число кольорових променів, причому преломляемость кожного з променів різна. Наприклад, промінь синього кольору заломлюється сильніше, ніж червоного. Тому що відхиляє дію призми відносно синього променя більше, ніж червоного, в результаті чого ці промені мають різне спрямування після виходу з призми.

Якщо змішати всі кольори спектра, наприклад, за допомогою додаткових призм, знову отримаємо білий світ. Таким чином, білий світ є складним, що складається з безлічі кольорових променів. Однак самі кольорові промені прості і на складові частини не розкладаються. Ці промені є монохроматичними, т. Е. Одноколірними.

Ахроматические і хроматичні кольори. Всі кольори поділяються на ахроматичні і хроматичні. У спектрі немає чорних, сірих і білих квітів. Сірі кольори можуть бути отримані змішуванням чорного і білого кольорів, узятих в різних пропорціях. Білі, сірі та чорні кольори називають ахроматичними. Ахроматичні кольори розрізняються між собою лише по світлин: одні з них світлі, інші менш світлі, темні, темніші і т. Д. До білих квітів, освітленим денним світлом, відносяться колір гіпсу, свіжого снігу, білої глянцевого паперу, алебастру і т. д. Найбільш світлий білий колір мають сірчанокислий барій і окис магнію в порошку. Який щойно випав сніг темніше їх, а забруднений сніг можна назвати вже сірим. До чорних кольорів відносяться колір сажі, чорної туші, чорного оксамиту, чорної пакувального паперу для фотоматеріалів і т. Д. Найбільш чорний колір - колір поверхні чорного оксамиту. Чорна фотопапір багато світліше чорного оксамиту.

Яскравість непрозорих несамосвітних тел залежить від загальної кількості, що відбивається ними світла. Більш темний предмет під інтенсивним освітленням може виявитися яскравіше світлішого предмета, освітленого слабо. Але при будь-якої інтенсивності освітлення темніший предмет залишається більш темним, якщо тільки порівнювані за кольором предмети знаходяться в однакових умовах освітлення. Светлота є рівень зорового відчуття, виробленого яскравістю в залежності від умов спостереження. Досліди показують, що светлота спостерігається поверхні нелінійно залежить від її яскравості. Светлоту можна розуміти як відносну яскравість, характеризуючи її ставленням відбитого тілом світлового потоку до потоку, що падає на тіло, т. Е. Коефіцієнтом відображення. При більш інтенсивному освітленні пропорційно збільшується як кількість світла, що падає на тіло, так і кількість світла, відбитого їм. Коефіцієнт відображення залежить тільки від властивостей поверхні тіла, від якої відбивається світло і не залежить від того, слабо або інтенсивно освітлено тіло. У ахроматических тел він однаковий для світла будь-яких довжин хвиль.

Тіла, що мають ахроматичний колір, розрізняються за коефіцієнтом відбиття або для прозорих тіл за коефіцієнтом пропускання світлового потоку. Ці тіла відображають або пропускають світло невибіркову (неселективно), т. Е. В рівній мірі для всіх довжин хвиль видимої області спектра. Якщо коефіцієнт відбиття поверхні більше 75 - 80%, така поверхня називається білою, якщо менше 4 - 5% - чорної. Ахроматичних квітів незліченна кількість, однак очей людини здатний відрізняти один від одного лише обмежене їх число - близько 300.

Хроматическими є всі інші кольори. Існує надзвичайно багато хроматичних квітів, кожен з яких має в свою чергу безліч відтінків.

Колір є одним з основних і характерних якостей будь-якого об'єкта, тому колірної характеристиці об'єкта належить важливе місце. Однак, за винятком спеціальної літератури, колірна характеристика об'єкта часто дається дуже приблизно, за допомогою термінів, далеко не однозначно характеризують колір.

Словесний визначення того чи іншого кольору не є досить точним і об'єктивним. Так, кажуть "червона гвоздика", "червоний дах", "червоні черевики" і т. Д. У даному випадку одним і тим же найменуванням кольору "червоний" характеризуються кольору, значно відрізняються один від одного. Таке ж становище з терміном "білий". Зазвичай називають білим колір неба, сонця, електричної лампи розжарювання різної потужності, будь-який з освітлювальних люмінесцентних ламп, стеаринової свічки і т. Д. Тим часом легко довести, що кольоровості цих випромінювань далеко не однакові. Очевидно, для визначення кольору необхідно встановити якісь фізичні характеристики, об'єктивну систему параметрів, однозначно характеризують колір. Нижче буде викладено кілька систем визначення кольору.

Якщо світлова енергія зосереджена в дуже вузькій області довжин хвиль або, наприклад, на одній довжині хвилі, то при її сприйнятті виникає відчуття спектрального (монохроматичного) кольору. Внаслідок цього всі спектральні кольори можуть бути охарактеризовані домінуючою довжиною хвилі їх випромінювання, що відповідає певному кольору, яка називається колірним тоном λ.

Для об'єктивної оцінки кольору використовується система найменувань в залежності від колірного тону. Природною шкалою колірних тонів є спектр денного світла, в якому завжди зберігається одна і та ж послідовність кольорів (табл. 1.1).

Так як в реальному спектрі існує безперервний перехід одного кольору в інший, то число квітів невизначено велике. Тому поділ видимій області спектра на колірні ділянки умовно. Треба відзначити, що довжина хвилі, що характеризує колірний тон кольору, аж ніяк ще не вказує на те, що спектральний склад цього кольору однаковий зі спектральним складом будь-якого іншого, колірний тон якого визначається тією ж довжиною хвилі. Довжина хвилі, що характеризує колірний тон, нічого не говорить про спектральний склад цього кольору, вона говорить тільки про те, що відтінок цього кольору точно такий же, як у спектрального кольору даної світлової хвилі. У табл. 1.2 порівнюються по колірному тону найбільш характерні фарби [17], складені на основі найкращих вітчизняних пігментов1.

1 ()

Всі спектральні кольору є чистими. Розведення якогось спектрального кольору ахроматическим дає такий колір, колірний тон якого буде той же, що і у спектрального, а чистота P інша. Під чистотою кольору розуміють ступінь розведення спектрального кольору білим або, іншими словами, чистота кольору являє собою відносну величину спектральної складової в тому чи іншому кольорі. У спектральних кольорах немає домішки білого. Чим більше спектральний колір буде розбавлений білим, тим менше чистим він стане. Зрештою суміш спектрального та білого кольорів не буде відрізнятися від білого кольору, т. Е. Чистота її буде дорівнює нулю. Прикладом квітів однакового колірного тону і різної чистоти може служити в різного ступеня вигоріла на сонці кольорова матерія або пофарбована папір.

Таким чином, спектральні кольори мають чистоту, рівну одиниці, а ахроматичні - рівну нулю. Якщо, наприклад, кажуть, що зелений колір має колірний тон λ = 530 нм і чистоту P = 0,7, це означає, що даний колір складається з 70% чистого спектрального кольору з довжиною хвилі 530 нм і 30% білого кольору.

Слід мати на увазі можливість різного розуміння "чистоти" кольору. Справа в тому, що згідно з формального визначення все спектральні кольори мають максимально можливої чистотою кольору P, що дорівнює 100%. Однак з точки зору суб'єктивного сприйняття (а воно в пізнанні кольору має відігравати вирішальну роль) різні спектральні чисті кольори представляються неоднаково насиченими, неоднаково контрастують з білим кольором. Наприклад, жовтий колір (λ = 575 нм) представляється найбільш близьким до білого, т. Е. Найменше насиченим, і, навпаки, фіолетовий колір (λ = 440 нм) сприймається як сильно насичений, т. Е. Найбільш контрастний щодо білого. До білого кольору треба додати зовсім небагато фіолетового, щоб вже стало помітним першої граничної відмінність цієї суміші від вихідного білого кольору. Тим часом жовтого кольору потрібно для цієї мети в сотні разів більше. Цим і можна чисельно характеризувати в відносну міру насиченість того чи іншого кольору.

Ми відчуваємо оком не всяке роздратування (стимул), а лише те, інтенсивність якого не менше певної величини, що носить назву абсолютного порога відчуття. У тих випадках, коли має місце деякий початкове роздратування, ми відчуваємо його зміна лише тоді, коли воно досягає певної величини, що становить певну частку початкового роздратування. Ця відносна величина називається порогом розрізнення або різницевим порогом.

Ступінь відмінності хроматичного кольору від ахроматичного, т. Е. Насиченість, може бути виражена кількістю порогів розрізнення, що містяться між двома взятими квітами. Чим більш насиченим є хроматичний колір в порівнянні з рівним з ним по світлин ахроматическим, тим більше порогів між ними розрізняє очей. Однак вимір насиченості цим методом досить незручно і складно. Тому в кольорознавства прийнято вимірювати насиченість, а чистоту кольору. Поняття чистоти кольору і його насиченості певною мірою різні. В пізнанні кольору вирішальне значення має насиченість, а не чистота.

Аналогічно сказаному раніше про яскравість і світлин можна говорити про колірному тоні і насиченості, коли це стосується випромінювання, і про колірну тональність і колірної насиченості, коли мова йде про зоровому відчутті. Поняття відмінності і подібності випромінювань по колірному тону і насиченості аналогічно поняттю відмінності і подібності зорових відчуттів по колірної тональності і колірної насиченості.

Тон і чистота кольору звуться кольоровості. Але кольоровість, будучи якісною характеристикою кольору, не визначає його кількісної сторони. Два кольори з однаковою кольоровістю можуть мати різну яскравість.

Зміна яскравості кольору характеризує пропорційне зміна потужності всіх складових випромінювань. При зменшенні яскравості світлового пучка до нуля ми відчуваємо його колір як чорний. Чорний колір не є забарвленим світлом, він відповідає відсутності світла. У разі зміни яскравості світлового пучка при постійному його складі дещо змінюється його колір. Слід зазначити, що іноді такі зміни вислизають від нашої уваги з причин психологічного порядку: якщо відомо, що даний колір червоний, ми зберігаємо за ним цю назву, навіть якщо його інтенсивність і зменшується.

Коли ми порівнюємо два кольори одного і того ж колірного тону, то більш яскравий колір здається світліше, а менш яскравий - темніше. Два кольори вважаються однаковими, якщо вони мають однакові кольоровість і яскравість. Тому для точного визначення кольору з якісною і кількісної сторони необхідно мати три числові характеристики: колірний тон λ, чистоту P і яскравість L.

Светлоту хроматичних квітів, так само як светлоту ахроматических, характеризують коефіцієнтом відображення. Але хроматичні тіла володіють виборчим відображенням і поглинанням. Отже, коефіцієнт відображення у хроматичних тел різний для світла різної довжини хвилі (цим і пояснюється наявність у них колірного тону). Светлота хроматичних тел визначається з порівняння їх коефіцієнтів з коефіцієнтами тих ахроматических тел, які дорівнюють з ними по світлин, т. Е. Здаються ні темніше, ні світліше їх. Зразкові коефіцієнти відбиття деяких кольорових поверхонь наведені в табл. 1.3.

Зазначені характеристики - колірний тон, чистота і яскравість - дають нам можливість замінити нечітке словесний опис кольору точними цифрами. Наприклад, світло-рожевий колір - це червоний колір невеликої чистоти і тому він характеризується даними: λ = 640 нм; P = 0,1; L = 2 нт. Однак експериментальне визначення цих величин вимагає дорогої апаратури, а самі вимірювання їх тривалі і нелегкі.

Система вираження кольору через колірний тон і чистоту може бути наочно представлена у вигляді колірного кола (рис. 1.2) - найпростішого колірного графіка, на якому зручно простежити деякі закономірності змішування кольорів, але не можна проводити будь-які обчислення.

Хроматичний, безперервно змінюється, спектральний ряд виявляється розімкненим на своїх кінцях - червоному і фіолетовому. Змішуючи крайні спектральні кольору видимого спектру (червоний і фіолетовий), можна отримати перехідні між ними проміжні кольори, які називаються пурпуровими. Додавши пурпурові кольори до спектральних і розташувавши ті і інші (спектральні в природній послідовності і пурпурні, по колу), отримаємо колірний круг.

У видимому діапазоні очей людини може розрізнити близько 130, а в колірному колі близько 150 переходів по колірному тону (на пурпурові кольори припадає близько 20 порогів розрізнення). На рис. 1.2 колірний круг умовно розділений на дев'ять кольорів - вісім чистих спектральних і один пурпуровий. У центрі кола поміщається білий колір. Уздовж кожного радіуса, що з'єднує центр з окружністю, розташовуються точки, відповідні квітам однакового тону (постійна λ) з чистотою від 0 до 100%. Чим ближче до центру кола, тим більше в кольорі, якому точка відповідає, білого і менше чистого кольору. Навпаки, у міру наближення до кола колір набуває велику чистоту P і, нарешті, на окружності переходить в чистий колір.

Пурпурові кольори не є спектральними, тому вони не мають своїх значень довжин хвиль λ. Їх колірної тон визначається довжиною хвилі того кольору, який лежить на протилежному кінці діаметра колірного кола, але написаної з "штрихом" нагорі або зі знаком мінус. Тон пурпурних квітів полягає в межах від 493 'до 567' нм або від - 493 до - 567 нм. Таким чином, на такому колі виявляться всі можливі поєднання λ, і P. Самі числа λ і P приймають вид полярних координат з полюсом (початком) в центрі кола. Величина P дає відстань від центру, а λ визначає напрямок радіуса, але тільки не в кутовій мірі, а у вигляді довжини хвилі.

Насиченість фарби. Для оцінки барвистого складу вводять поняття насиченість фарби M, яка визначається процентним вмістом чистого пігменту в барвистому складі. Насиченість фарби слід відрізняти від чистоти і насиченості кольору, які визначають відчуття чистоти кольору.

Залежно від процентного вмісту (по масі) чистого пігменту в барвистому складі насиченість фарби M може бути великий, середній і малої:

Чисті пігменти мають M = 100%.

Кількість кольору. Колір діє на зір в залежності від величини твору площі пофарбованої поверхні на його насиченість. Це властивість називається кількістю кольору Q, яке показує міру відчуття кольору як функцію, залежну від колірної тональності і насиченості квітів об'єкта і фону, від співвідношень їх яркостей і кутових розмірів.

Кількість кольору розраховується [18]

Q = 0,8MWKL (Lo / Lф) K w (ωo / ωф)

де M - насиченість кольору,%; W - функція, що враховує зміну насиченості кольору в залежності від зміни його світлини, що оцінюється коефіцієнтом відображення ρ в процентах

K L - відносна величина одночасного контрасту між яскравістю спостережуваного колірного об'єкта L o і фону L ф; K w - відносна величина, що враховує співвідношення кутових розмірів колірного об'єкта w o і фону соф, на якому колірної об'єкт розглядається.

Розраховане за цією формулою кількість кольору вважається: великим при Q> 400, середнім при 200 <Q <400 і малим при Q <200. При одному і тому ж коефіцієнті відбиття і інших рівних умовах різні кольори і фарби можуть володіти різним кількістю кольору. Дані про кількість кольору в залежності від коефіцієнта відбиття поверхні ρ і насиченості фарби M наведені в табл. 1.4 [19].

Примітки (до табл. 1.4). 1. Межі насиченості фарб в таблиці вказані для стандартного джерела білого світла C при коефіцієнті відображення білил 90%.

2. Дані таблиці наведені для максимальних значень кількості кольору, відповідних розгляду колірного об'єкта на чорному тлі (L ср = 0) при відносно кутових розмірів об'єкта і фону 1: 2 або нагоди, коли об'єкт займає все поле зору.

3. Для визначення кількості кольору Q зразків, не зазначених в таблиці або розглянутих в умовах, що не відповідають приміткою 2, їх слід візуально порівнювати із зразками додатки Ш СН181 - 70 [19].

За інших рівних умов (колірному контрасті, адаптації) великою кількістю кольору мають кольорові поверхні, що характеризуються великою тілесним кутом, а також колірні об'єкти, що розглядаються на темному тлі. Зменшуючи насиченість кольору навколишніх поверхонь, підвищуючи їх яскравість і змінюючи розміри тілесного кута, під яким розглядається кольоровий об'єкт, можна отримати однакову кількість кольору.

Кількість кольору об'єктів і фарб можна визначити наступними способами:

візуальним зіставленням з атестованими еталонами на ахроматичні тлі з відповідними коефіцієнтами відображення. Атестованими еталонами кольору непрозорих матеріалів можуть служити зразки Атласу квітів ВНДІ метрології ім. Д. І. Менделєєва [20], Альбому кольорів опорної шкали зразків кольору (додаток III CH181 - 70) [19];

числом порогів цветоразличения. Методика і приклади розрахунку кількості кольору по порогам цветоразличения наведені в п. 2.4.

При розгляданні квітів поверхонь або об'єктів можливі наступні випадки їх колірного відчуття: ізольований колір, коли колір поверхні або об'єкта розглядається на чорному тлі; неізольований колір, коли колір поверхні або об'єкта розглядається на тлі, відмінному від чорного, т. е. на тлі іншого кольору або інший світлини. В цьому випадку відбувається зміна видимості колірного тону, світлини і насиченості одних об'єктів під впливом інших, що знаходяться в полі зору при одночасному їх сприйнятті. Об'єкт, що викликає подібні зміни, називається индуцирующим полем, а об'єкт, властивості якого змінюються, - тестовим полем.

Сприйняття кольору поверхні або об'єкта у великій мірі залежить від стану колірної адаптації, т. Е. Усталеного стану очі, властивості якого змінюються при попаданні в поле зору спостерігача різних кольорів. Зміною колірної адаптації називають перехід від одного стану адаптації до іншого. Зміна зорового сприйняття колірного об'єкта тільки під впливом зміни колірної адаптації називають адаптаційним зрушенням. Він визначає відмінність зорового сприйняття колірного об'єкта спостереження.

Чорне тіло і колірна температура. Поверхня, яка повністю поглинає всі падаючі на неї випромінювання незалежно від довжини хвилі, напрямку падіння і поляризації випромінювання, називається чорною. Очевидно, що коефіцієнт відображення такої поверхні буде дорівнює нулю для променів будь-якої ділянки спектра. Можна уявити собі замкнену порожнину (рис. 1.3.) З будь-якого матеріалу, нагрітого до високої температури, а отже, що випускає світло. Усередині такої порожнини світло переходить від однієї стінки до іншої, поглинаючись останніми. При постійній температурі стінок внутрішні ділянки порожнини поглинають і випромінюють постійну кількість енергії. Якщо в такий замкнутої порожнини виконати маленький отвір, то кількість що виходить через нього світла буде дорівнює кількості світла, що отримується будь-яким іншим подібним ділянкою внутрішньої поверхні. Якщо зовні через цей отвір в порожнину входить світло, він багато разів відбивається і поглинається усередині цієї порожнини. При відсутності різниці між вхідним і вихідним світлом кількість світла, що випускається не збільшується. Тіло, яке повністю поглинає падаюче на нього випромінювання, називається чорним тілом, а випромінювання, що випускається маленьким отвором в його оболонці, - випромінюванням чорного тіла.

Розподіл енергії світлового потоку, що виходить через вузький отвір чорного тіла, можна обчислити на підставі теоретичних міркувань, які добре підтверджуються експериментом. Розрахунки показують, що зазначений розподіл енергії залежить тільки від температури оточуючих стінок (рис. 1.4.). Для зручності порівняння і розташування кривих на малюнку відносна енергія, відповідна довжині хвилі 560 нм, прийнята однаковою для всіх кривих. Різне розподіл енергії, випромінюваної тілом, сприймається оком у вигляді різних кольорів, тому його зручно оцінювати колірною температурою випромінювання чорного тіла.

Колірною температурою називають температуру чорного тіла, при якій його випромінювання має ту ж кольоровість, що і розглядається лікування при заданій температурі. Якщо колірна температура джерела світла (досліджуваного випромінювання) дорівнює, наприклад 6500 K 1, підігрітий до такої температури. Це означає лише те, що дане джерело випромінює світло тієї ж кольоровості, що і чорне тіло при вказаній температурі. Чорне тіло, будучи нагрітим, володіє суцільним спектром випромінювання, а кольоровість останнього однозначно визначається колірною температурою.

1 ()

Спосіб характеристики кольоровості випромінювання за допомогою колірної температури, строго кажучи, не застосуємо до випромінювань, мають вибірковий характер, але практично використовується і в цих випадках, наприклад для характеристики кольоровості випромінювання люмінесцентних ламп.