Теория измерения цвета

Что такое цвет?

Освещение и цвет

Свет излучается в виде электромагнитных волн различными источниками, такими как солнце, электрическая лампа, монитор. Излучение, которое испускают эти предметы, обычно состоит из смеси волн различной длины. Человеческий глаз воспринимает излучение в диапазоне от 380 до 780 нанометров (нм). Оно занимает промежуточное положение между ультрафиолетовым и инфракрасным излучениями.

Белый дневной свет содержит волны всех длин спектра примерно в одинаковых пропорциях. С помощью призмы, благодаря зависимости угла преломления от длины волны, свет может быть разложен на спектр видимых цветов, от красного до фиолетового.

Как видят наши глаза?

Существуют три типа светочувствительных клеток, которые имеют максимальную чувствительность на трех различных участках длин волн: красном, зелёном и синем. Одновременное восприятие излучения с различными длинами волн даёт нам возможность различать несколько миллионов цветов.

Сетчатка наших глаз состоит из двух видов светочувствительных клеток:

• Приблизительно 120 миллионов клеток для восприятия яркости света
• Приблизительно 6 миллионов клеток для восприятия цвета

Международная комиссия по освещению CIE (Commission International de l’Eclairage) исследовала спектральную чувствительность людей к красному, зелёному и синему цветам в 1931 году. Результатами исследования являются стандартные функции спектральных величин для стандартного наблюдателя, который представляет нашу среднюю способность воспринимать цвета. Эти графики чувствительности составляют основу для любого измерения цвета.

CIE определила стандартного наблюдателя при наблюдении под углами 2 и 10 градусов, так как мы воспринимаем цвет в небольших предметах, которые мы рассматриваем под меньшим углом по-другому, чем более крупные предметы, рассматриваемые под углом 10 градусов или большим.

Наше восприятие цвета является субъективным, находящимся под воздействием многих факторов. В то время как мы легко можем улавливать цветовые различия между двумя смежными цветовыми тонами (оттенками), запоминать цвет в точности и узнавать его с уверенностью человек не способен. Для точного определения и воспроизведения цветов в качестве численного значения, независимо от наших зрительных впечатлений, необходимо аппаратное измерение цвета.

Принцип измерения

Мы измеряем цвет с целью объективного описания и количественного определения нашего зрительного впечатления от цвета с помощью величин цветовых измерений. Это позволяет нам определять цвета численно и передавать информацию о цветах без эталона, только с помощью цифр. Другое важное применение – измерение цветовых различий между эталоном и образцом продукции. Измерение цвета также является основой для составления рецепта красок.

Существуют два метода измерения цвета:

• Колориметрический метод
• Спектральный метод

Колориметрический метод

Измерительный свет, излучаемый встроенной лампой, отражается образцом и через цветные фильтры воспринимается тремя фоточувствительными сенсорами. Фильтры, создающие в трёх цветных каналах спектральную чувствительность, соответствующую стандартным спектральным функциям, в качестве таковых имитируют спектральную чувствительность сетчатки глаза и соответствуют колбочкам глаза. Измерением сигнала сенсоров получают цифровые значения цветовых координат XYZ для красного, зелёного и синего цветов. Затем они используются для всех остальных колориметрических вычислений.

Спектральный метод

Спектрофотометры измеряют величину излучения во всей видимой области спектра. Измерительный свет, излучаемый встроенной лампой, отражается образцом и делится призмами или дифракционными решетками на участки с полосой пропускания 10 нм. Свет каждого участка поступает на фоточувствительный элемент. Матрица фотоэлементов выдает полную информацию о распределении энергии по всему спектру излучения отраженного, поглощенного или пропущенного образцом. Значения цветовых координат XYZ и колориметрические индексы вычисляются на основании спектральных значений.