Systemy sterowania reprodukcjš barwPrzestrzenie trójchromatyczneczęœć III
6 gru 2016 14:43

Profile ICC wykorzystywane w systemach sterowania barwš zawierajš informacje o barwie zapisane między innymi w postaci składowych trójchromatycznych. Sš to współrzędne w przestrzeniach trójchromatycznych wprowadzonych przez Międzynarodowš Komisję Oœwietleniowš CIE w 1931 roku. Stanowiš one także podstawę do wyliczania innych wartoœci barwometrycznych. Zanim przejdziemy do opisania samych przestrzeni trójchromatycznych, zajmiemy się wprowadzeniem niezbędnych do ich zrozumienia pojęć. Jednš z podstawowych właœciwoœci wzroku ludzkiego jest jego widmowa nieselektywnoœć. Oznacza to, że odbierajšc jakiekolwiek promieniowanie nie jesteœmy w stanie okreœlić (na podstawie działania jedynie naszych zmysłów) jego składu widmowego. Co więcej, istnieje szereg bodŸców œwietlnych różnišcych się rozkładem spektralnym, które wywołujš identyczne wrażenia barwne. Dzięki temu też, gdy na to samo miejsce siatkówki pada więcej niż jeden bodziec œwietlny, nie obserwujemy każdego z nich niezależnie, lecz wywołujš one jedno wrażenie zależne od charakteru każdego z bodŸców składowych. Efekt ten wykorzystuje się przy addytywnym mieszaniu barw, a œciœlej rzecz ujmujšc, przy addytywnym mieszaniu bodŸców œwietlnych. Gdy oœwietlimy biały ekran trzema wišzkami barwnych œwiateł Đ czerwonš, zielonš i niebieskš w taki sposób, jaki został przedstawiony na rysunku 1, to z miejsc, od których odbijajš się jednoczeœnie dwie lub trzy wišzki, docierajš do oka zmodyfikowane (względem pierwotnych) œwiatła o szerszych zakresach widmowych, wywołujšce odmienne wrażenia barw (purpurowej, niebieskozielonej, żółtej i białej). Należy podkreœlić, że pojęcie mieszaniny addytywnej dotyczy łšczenia promieniowań widzialnych i nie ma nic wspólnego z materiš. Prawa rzšdzšce mieszaninami addytywnymi sformułował i opublikował w 1853 roku niemiecki matematyk i fizyk Hermann Guenther Grassmann. Stwierdził on, że oko ludzkie jest w stanie wychwycić tylko trzy rodzaje różnic pomiędzy barwami (wyrażone jako zmiany w: długoœci fali dominujšcej Đ odcienia; luminancji Đ jaskrawoœci oraz czystoœci Đ nasycenia). Ponadto, jeżeli w mieszaninie dwóch œwiateł jedno z nich poddawane jest cišgłej zmianie, to barwa mieszaniny zmienia się w sposób cišgły. Najważniejsze jednak prawo Grassmanna mówi, że œwiatła o identycznych barwach, niezależnie od ich składu widmowego, dajš w mieszaninie z innymi identyczny efekt barwny. Przytoczone prawa stanowiš podstawę całej współczesnej barwometrii. Pozwoliły one bowiem na sformułowanie wniosków, według których trójwymiarowa rzeczywista przestrzeń wektorowa może służyć jako model obiektywnego przedstawiania barw. Jednym z pierwszych urzšdzeń służšcych do porównywania barw, pozwalajšcych zarazem w sposób obiektywny je opisać, był komparator barw nazywany również kolorymetrem trójbodŸcowym. Jego schematycznš budowę przedstawiono na rysunku 2. Pole widzenia obserwatora podzielone jest na dwie równe częœci. W jednej z nich obserwator widzi badane œwiatło (lewa częœć na rysunku), a w drugiej barwę uzyskanš w drodze mieszania trzech bodŸców podstawowych. Obydwa promieniowania sš odbite w sposób rozproszony od klina fotometrycznego. Pozwala to na uniezależnienie obserwowanych barw od innych niż rozkład widmowy promieniowania cech charakterystycznych badanych przedmiotów (kształt, struktura powierzchni, przeznaczenie itp.). Poprzez odpowiednie dozowanie udziałów bodŸców podstawowych w mieszaninie obserwator ma za zadanie otrzymać identyczny efekt barwny w obu częœciach widzianego pola. Udział poszczególnych bodŸców podstawowych w mieszaninie można okreœlić na podstawie ich luminancji zależnej od maksymalnej porcji danego składnika i stopnia jego osłabienia. Jednak ten sposób mierzenia udziału w mieszaninie jest raczej niewygodny ze względu na bardzo duże różnice luminancji bodŸców podstawowych (np. promieniowanie niebieskie o takiej samej mocy jak zielone ma około 75 razy niższš luminancję). Wynika to z przebiegu względnej widmowej skutecznoœci œwietlnej obserwatora kolorymetrycznego normalnego V. Dlatego w kolorymetrii opisuje się udział bodŸców podstawowych w tzw. jednostkach trójchromatycznych, to znaczy tak, aby przy równych miarach udziału tych bodŸców ich mieszanina odtwarzała barwę umownie achromatycznš (białš). Za barwy umownie achromatyczne uważa się barwy tzw. normalnych Ÿródeł œwiatła, do których należy między innymi żarówka ze skrętkš wolframowš. Jeżeli przez LR0, LG0, LB0, oznaczymy luminancje składników dajšcych w mieszaninie barwę promieniowania emitowanego przez żarówkę (lub inne znormalizowane Ÿródło œwiatła), zaœ przez LR, LG i LB Đ luminancje składników odtwarzajšcych danš barwę, to udział barw podstawowych w mieszaninie dajšcej badanš barwę wyrażony w jednostkach trójchromatycznych wynosić będzie: Liczby tR, tG oraz tB nazywamy składowymi trójchromatycznymi badanej barwy [C] w przestrzeni trójchromatycznej bodŸców podstawowych [R], [G], [B], a efekt odtworzenia bodŸca [C] w komparatorze zapisujemy w postaci tzw. równania trójchromatycznego: Otrzymujemy w ten sposób przestrzeń wektorowš z wybranš bazš (odpowiadajšcš bodŸcom podstawowym). W przestrzeni tej wszystkie wektory o nieujemnych, ograniczonych z góry współrzędnych (tj. bodŸce o nieujemnych składowych trójchromatycznych) odpowiadajš barwom, które da się uzyskać na drodze mieszania addytywnego bodŸców podstawowych. Dla każdego wybranego układu trzech istniejšcych w przyrodzie barw podstawowych istniejš niestety barwy, których nie da się uzyskać we wspomniany wczeœniej sposób (np. barwy o większej luminancji niż maksymalna porcja podstawowych albo barwy bardziej nasycone od barw podstawowych). Nie oznacza to jednak, że barw tych nie da się opisać w wybranym układzie trójchromatycznym. Wystarczy w tym celu bšdŸ osłabić badany bodziec (np. poprzez zastosowanie szarego filtra), bšdŸ zmniejszyć jego nasycenie (mieszajšc go z odpowiednimi porcjami bodŸców podstawowych). Równanie trójchromatyczne porównania takich barw w komparatorze przybierze wówczas postać: gdzie tC jest współczynnikiem osłabienia badanego bodŸca. Jest ono równoważne równaniu: Widać z niego, iż każda ze składowych trójchromatycznych może być liczbš ujemnš. W dowolnej przestrzeni trójchromatycznej istniejš ponadto wektory, które nie reprezentujš żadnych barw psychofizycznych. Przykładem takich wektorów sš wektory przeciwne do reprezentujšcych barwy psychofizyczne. W niniejszej częœci wprowadziliœmy ogólne pojęcie przestrzeni trójchromatycznych, które stanowiš podstawę współczesnej kolorymetrii. W następnej częœci opiszemy dwa przykłady przestrzeni trójchromatycznych wprowadzonych przez Międzynarodowš Komisję Oœwietleniowš: CIERGB oraz CIEXYZ. cdn. Autor jest adiunktem w Instytucie Poligrafii Politechniki Warszawskiej oraz konsultantem w firmie Grafikus Sp. z o.o.

error: Kopiowanie zabronione!