Диаграмма цветности. 
Определение параметров диодов и составление диаграммы цветности поверхности

Графическое представление цветов требовало бы трехмерной координатной системы, что не всегда удобно. Цветность может быть выражена путем нанесения коэффициентов х и у на обычную двумерную систему декартовых координат. Такой график называется диаграммой цветности (рис. 4). Сплошной линией на рисунке показано расположение чистых спектральных цветов, нанесенное на основании кривых смешения МОК.

Система прямоугольных координат является в настоящее время наиболее употребительной для выражения результатов цветных измерений. Раньше для этого чаще применяли равносторонний треугольник (так называемый цветовой треугольник или треугольник Максвелла), вершины которого соответствуют содержанию лишь одного первичного в количестве, равном единице. Трехцветные коэффициенты каждого цвета, соответствующего определенной точке внутри треугольника, определяются длиной перпендикуляров, опущенных от данной точки на три стороны треугольника. Из свойств равностороннего треугольника следует, что сумма перпендикуляров для всех точек внутри треугольника постоянна, что и требуется для трехцветных коэффициентов. Такой треугольник представлен на рис. 5.

Трехцветные коэффициенты определяют некоторую точку («цветовая точка») на диаграмме цветности. Так, для нормальных осветителей значения цветовых координат, определяющих их цветовые точки («белая точка»), следующие:

осветитель А… х = 0,448; y= 0,407.

осветитель В… х = 0,3485; у = 0,352.

осветитель С… х = 0,310; у = 0,316.

Стандартное излучение А представляет собой излучение абсолютно черного тела при температуре 2856 К. Спектр излучения соответствует излучению лампы накаливания.

Стандартное излучение В — излучение с коррелированной цветовой температурой 4874 К, что соответствует прямому солнечному свету при высоте стояния солнца меньше 30є.

Стандартное излучение С — рассеянный свет дневного неба, затянутого облаками при высоте стояния солнца менее 30є, с коррелированной цветовой температурой 6774 К.

Диаграмма цветности обладает одним свойством, которое делает ее незаменимой для представления результатов оптического смешения двух или более стимулов. На рис. 4 некоторый красный представлен точкой R, некоторый зеленый — точкой G. Независимо от пропорций, в которых смешиваются эти два стимула, результирующий цвет будет всегда лежать на прямой, соединяющей R с G.

Рис. 4. Диаграмма цветности

Рис. 5. Цветовой треугольник Максвелла

В силу такого свойства диаграммы цветности все реальные цвета должны лежать внутри плоскости, ограниченной кривой спектральных цветов.

Легко видеть, что на концах прямой, проведенной через «белую точку», будут лежать взаимно дополнительные цвета, причем количества их, необходимые для составления белого цвета, будут пропорциональны длинам отрезков от белой до соответствующей цветной точки.

Рассмотрим теперь смешивание цветов с математической точки зрения как некое геометрическое построение. Цвет можно представить вектором в трехмерном пространстве, где по трем осям отложены величины X, Y и Z, т. е. данному цвету соответствует точка в пространстве. Точка, соответствующая другому цвету, у которого компоненты равны x?, y? и z?, расположена в другом месте. Как мы уже знаем, сумма двух цветов есть новый цвет, который получается векторным суммированием первых двух. Диаграмму можно упростить и изобразить все на плоскости, если воспользоваться следующим наблюдением: возьмем свет определенной окраски и просто удвоим коэффициенты X, Y и Z, т. е. все компоненты увеличим, а соотношение между ними оставим неизменным; тогда получится свет той же самой окраски, но более яркий. Поэтому можно привести любой свет к одной и той же интенсивности и затем спроектировать все построение в трехмерном пространстве на плоскость, как это сделано на рис. 4.

Отсюда следует, что любой цвет, полученный смешением двух заданных цветов, изображается точкой, лежащей на линии, которая соединяет оба выбранных цвета. Например, смесь, составленная из равных частей обоих цветов, лежит на середине соединяющего их отрезка; смесь из ¼ одного цвета и ¾ другого лежит на расстоянии ¼ длины отрезка и т. д.

Поскольку сам по себе феномен цвета включает объективное физическое (источник света и наблюдаемый объект) и субъективное (зрение) начала, то для однозначного определения цвета достаточно условно предлагают пользоваться объективными и субъективными характеристиками цвета (табл. 1).

спектроколориметр полихроматор отражение колориметрия Таблица 1.

Когда мы рассматриваем два цветных объекта, то мы не только замечаем, что их цвета различны, но и в каком именно отношении они отличаются друг от друга. Так, с одной стороны, мы различаем цвета красные, зеленые, синие и их оттенки: желто-зеленый, сине-зеленый и т. д. В таких случаях говорят, цвета различаются по цветовому тону. Для определенности обозначения цветового тона указывают длину волны (табл. 1), т. е. говорят о цветовом тоне такой-то длины волны l, нм, которую, таким образом, принято считать объективной измеряемой величиной, цветовой тон — свойством зрительного ощущения, т. е. субъективной характеристикой.

Два цвета, одинаковые по цветовому тону, могут различаться и по другим признакам. Среди цветов особое место принадлежит «бесцветным» или ахроматическим. Это белые и все серые вплоть до черного. Ахроматические цвета те, которые не имеют цветового тона. В противоположность им — хроматические цвета, т. е. цвета с наиболее выраженной хроматической составляющей (с сильно выраженным цветовым тоном). Такие цвета принято относить к насыщенным цветам. Напротив, чем слабее выражен цветовой тон, тем ближе цвет к хроматическому, тем насыщенность меньше. Насыщенность — субъективная характеристика, может быть оценена количественно, определяется чистотой.

Чистота цвета является объективной характеристикой и выражается в %. Таким образом, насыщенность — характеристика, позволяющая оценить долю чистой хроматической составляющей в общем цветовом ощущении. Насыщенность оценивается числом порогов цветоразличения. Н, пор. Чистота — степень приближения цвета к чистому спектральному Р, %. Цветовой тон и насыщенность, или длина волны и чистота, называемые цветностью, считают качественной характеристикой цвета. Количественная характеристика определяется его яркостью (L, кд/м²). Количественное выражение уровня зрительного ощущения, производимого яркостью, как известно называют светлотой, измеряемой в порогах В, пор. Подавляющее большинство окружающих нас предметов одновременно и поглощают, и отражают (а светопроницаемые и пропускают) свет в широком диапазоне длин волн видимой области спектра (380 — 760 нм), т. е. поверхности избирательно реагируют на падающий на них свет, однако степень отражения ими (и по аналогии — пропускания) излучения разных длин волн различна (рис. 6).

Рис. 6. Кривые спектрального отражения поверхности свежевыпавшего снега: (1), желтой бумаги (2) и кривые спектрального пропускания зеленого (3), красного (4) и синего (5) стекол.

При освещении любого тела часть монохроматического света (красный, синий и т. д.) отразится, часть возможно пройдет через него и часть поглотится им. Отношение монохроматического светового излучения данной длины волны л, отраженного поверхностью, к падающему на эту поверхность монохроматическому свету, носит название спектрального коэффициента отражения с_л:

(9).

где Ф_сл — отраженное монохроматическое излучение данной длины волны л; Ф_л — монохроматический свет с длиной волны л, падающий на объект.

Соответственно, отношение монохроматического света, прошедшего через среду (например, цветное стекло), к падающему монохроматическому, называется спектральным коэффициентом пропускания Т_л:

(10).

где Ф_Тл — монохроматический свет, прошедший через среду; Ф _л — падающий монохроматический свет.

Кривые спектральных коэффициентов отражения и пропускания, приведенные на рис. 7, показывают, что поверхность свежевыпавшего снега одинаково отражает излучения всех длин волн падающего на него света, желтая бумага хорошо отражает желтые и оранжевые лучи, несколько хуже зеленые и красные и совсем мало синие и фиолетовые. Зеленое стекло хорошо пропускает только зеленые излучения, хуже голубые и желтые и почти не пропускает остальные. Красное стекло хорошо пропускает красные лучи, несколько хуже оранжевые и желтые и не пропускает остальные. Синее — хорошо пропускает синие и фиолетовые, хуже голубые и не пропускает остальные лучи.

При отражении и пропускании избирательно отражающих и пропускающих тел спектральный состав светового потока меняется. Поэтому цвет этих поверхностей зависит как от спектрального состава падающего на них светового потока, так и от отражательной или пропускающей способности поверхности, характеризуемой с_л и Т_л. Таким образом, зрение судит о цвете поверхности по отраженному от нее свету, попавшему в глаз.