Измерение цветов или что такое колориметрия. Измерение и сравнение цветов

Лекция 8 НАУКА ОБ ИЗМЕРЕНИИ ЦВЕТА (КОЛОРИМЕТРИЯ)

«Если Вы умеете измерить цвет, Вы можете его контролировать»

Руководство по цвету фирмы X-RITE

«.. что касается колориметрии, то я сейчас не представляю себе жизни без нее. Такая наука одна на свете: она не может без живого человека, ведь главный измерительный прибор, изначаль­ный инструмент колориметрии – это наш глаз.»

Е.Н. Юстова

Наука о цвете из-за входящих в нее художественных и эстетических аспектов не может разрабатываться как строго научная дисциплина.Полное право называться точной наукой может входящая в нее частная дисциплина – колориметрия (наука об измерении цвета). Э то дисциплина на стыке физики, математики, биологии, физиологии, психологии. В ней приходится работать одновременно в двух направлениях: изучать и глаз, и цвет. Колориметрия– единственная физико-математическая дисциплина, которая изначально построена на ощущениях. Все приборы, работающие в рамках этой науки, тестируются глазами. Главный измерительный прибор колориметрии– это человеческий глаз, в котором рождается цвет.

Физиком Эрвином Шредингером был введен термин «метрика цвета», который обозначает учение о взаимном количественном выражении цветов.

Низшая метрика цвета осуществляется при помощи оценки тождественности цветов с применением цветовых уравнений,высшая -путем оценки цветовых различий или тождественности отдельных цветовых характеристик.

Ниже даются строгие определения колориметрических терминов .

Цвет (психофизический * ); цвет в колориметрии – трехмерная век­торная величина, однозначно характеризующая группу излучений, визу­ально неразличимых в колориметрических условиях. Определяется ко­ордина­тами цвета в одной из стандартных колориметрических систем МКО

Колориметрическая система – система количественного выражения цвета, основанная на возможности воспроизведения данного цвета путем аддитивного смешения трёх выбранных цветовых стимулов. Понятие «колориметрическая система» относится к системам RGB, XYZ МКО 1931 г. и XYZ МКО 1964 г. В широком смысле термин «система координат» или просто «система» может относиться к производным системам количественного выражения цвета, базирующихся на трех выбранных цветовых стимулах колориметрических систем.

Координаты цвета – количества трех основных цветов, необходимые для по­лучения колориметрического равенства с измеряемым цветом.Измерить цвет– это определить три координаты цвета.

Цветовое различие (визуальное) – различие между двумя цветами, каким его видит человеческий глаз. Описывается в терминах субъективных цветовых характеристик: светлее, темнее, насыщеннее, краснее, зеленее, желтее и т.д.

Цветовое различие D Е – обозначение общего цветового различия между цветами. Определяется расстоянием между двумя точками, представляющими цветовые стимулы в выбранном цветовом пространстве. Описывает величину (размер, степень, количество в порогах) различия между цветами и не дает качественного представления о его природе. Качественное представления дают различия в компонентах цветового различия.

Порог цветоразличения – наименьшее воспринимаемое глазом различие в цвете. В значительной степени зависит от условий наблюдения.

Цветовое пространство – трехмерное пространство для геометрического представления воспринимаемых или психофизических цветов.

Цветовое пространство CIE 1976 ( L * a * b *) – трехмерное приблизительно равноконтрастное цветовое пространство, полученное построением в прямоугольных координатахL *, a *, b * , однозначно связанных с координатамиXYZ в системе МКО. КоординатаL * характеризует светлоту, координатаa * - содержание красного или зеленого цвета, координатаb * - содержание желтого или синего цвета. В этом пространстве цвет может также определяться полярными координатамиL *, C *, h , гдеC * коррелирует с насыщенностью, аh (угол цветового тона)-с цветовым тоном. Равнозначное обозначение- CIELAB .

Формула цветового различия CIE 1976 ( L * a * b *): DE СМС( l : c ) – служит для расчета общего цветового различия между двумя цветами с известными координатамиL *, C *, h , Обозначение( l : c ) относится к коэффициентам коррекции для светлоты и насыщенности. При отношенииl : c = 1:1 формула предназначена для расчета воспринимаемых цветовых раздичий, при отношенииl : c = 2:1 – для определения приемлемых цветовых различий. Обозначение-СМС (1:1) иСМС (2:1).

Дин Джадд и Гюнтер Вышецки не преувеличивали, когда писали о том, что «удовлетворяющее по­купателя про­изводство предметов потребления... может быть осуществлено только с при­влечением в широком объеме методов цветового контроля. Ц ветовые изме­рения являются неотъемлемой составной частью современ­ной деловой жизни » .

Если в начале прошлого века Генри Форд мог представить покупателю свою последнюю модель лимузина «любого цвета, при условии, что он чер­ный», то от 2.500 цветовых оттенков автокрасок, имеющихся во всей Европе в 1970 г., их число к концу века превышало 20.000. Из года в год к ним добав­ляется несколько сот но­вых цветовых оттенков. «Банки цветов» отдельных фирм содержат сотни и тысячи цветов, на каждый из которых имеется отрабо­танная рецептура с использованием технологии и материалов данной фирмы. Но работа с таким большим числом образцов цвета, с их воспроизведением в материале, невоз­можна без использования современных технологий и науки о цвете. Чтобы эффективно использовать цвет, его обязательно нужно держать под строгим контролем. Если вы умеете измерять цвет, вы можете его контро­лировать, сообщать и передавать информацию о цвете в виде величины коэф­фициента отражения (спектральные данные) и в виде значений координат цвета.

Компьютеризированные системы расчета рецептур и подгонка цвета с по­мощью спектрофотометров и компьютерных программ – это стратегия большинства крупных фирм, выпускающих и использующих окрашенные материалы.

Для того, чтобы владеть современными технологиями, свя­занными с измерением и преобразованием цвета, например, в компьюте­рах, скане­рах и принтерах, также необходимо знание колориметрии.

Для чего нужны цветовые измерения в промышленности? В первую оче­редь они необходимы для того, чтобы определить, соответствует или нет цвет окрашенной продукции норме, то есть, это – объективный метод кон­троля цвета при выпуске или приемке окрашенной продукции . Они необходимы для:

аттестации цвета, то есть, в качестве цветовой меры эталонов (кон­трольных образцов цвета) и цвето­вых различий между допускаемыми от­кло­нениями на цвет материала;

объективного сравнения с цветом выпускаемого или поставляемого ма­териала в ар­бит­ражных случаях; сравнения с образцами цвета других фирм, международных атласов, карто­тек, каталогов цветов;

оценки цвета образцов по объективным колориметриче­ским ха­рактеристи­кам;

в автоматизированных системах расчёта рецептур для воспроизведе­ния эталонного цвета и в автоматизированных процессах производства окрашен­ных материа­лов;

объективного определения степени изменения цвета (эталонов, мате­риалов) в про­цессе хранения и использования на протяжении срока действия. Степень изменения определяется по значениям цвето­вых различий D Е .

Разработка и стандартизация методов измерения цвета .

В основе современных методов измерения цвета лежат законы Грассмана и аддитивное сложение цветов. Грассман сформулировал свои знаменитые три закона, которые в на­стоя­щее время ци­тируются в разных формулировках. Их можно выразить в виде основного общего закона: «Светоадапти­рован­ный трихроматический глаз оце­нивает падающее на него излучение по трем не зависящим друг от друга спек­тральным функциям воздействия (сложения) линейно и постоянно, причем объединяет эти отдельные воздействия в неразрывное суммарное воздействие (стимул)».

По-отдельности законы можно сформулировать как закон трехмерности , закон непрерывности, закон аддитивности. Излучения, кото­рые кладутся в ос­нову системы цветовых измерений, называют основными стимулами . При графическом построении зависимостей количеств основных цветов от длины волны получаются функции длины волны, называемые функциями сложения цветов или просто кривыми сложения. Функции сложения цветов (кривые сложения) характеризуют стандартного колориметрического наблюдателя (три стандартные кривые спектральной чувствительности трех разных «фотоприемников» человеческого глаза).

Подлинному прогрессу в области измерения цвета способствовала воз­никшая в 20-ые годы прошлого века потребность в технических измерениях и характеристиках цвета окрашенной продукции. Особенно остро встала про­блема инструментальной оценки цвета нефти в США, которая продава­лась по цвету, а визуальная оценка при нестандартных условиях определе­ния то и дело приводила к разногласиям. Подобные проблемы возникали и в тек­стиль­ной промышленности, особенно при поставках текстиля для воен­ных ве­домств, а также в лакокрасочной и других отраслях. Необходимость использования объективных методов контроля цвета промышленной продукции привела к созданию и стандартизации колориметрических систем. Создание спектрофотометра (поставлен фирмой «Дженерал электрик» на ми­ровой рынок в 1930 г.) и принятие на заседании VIIIсессии МКО (Международ­наяй комиссия по освещению) в 1931г.стандартных условий измерения цвета: функций сложения цветов, стандартных излучений А, В и С и стандартной гео­метрии освеще­ния/наблюдения положили начало промышленному ис­пользо­ванию цвето­вых измерений.Стандартная колориметрическая система XYZ МКО 1931 г., установленная стандартамиМКО иИСО , стала основой цвето­вых измерений во всем мире.

Система спецификации цвета МКО во многих случаях оказывается весьма полезной и используется прак­тически во всех применениях цветовых измерений. Однако для успеш­ного ее приме­нения необходимо знать ее возможности и огра­ничения.

Функции сложения цветов (кривые сложения) МКО 1931 г. Они характе­ризуютстан­дартного колориметри­ческого наблюдателя (три стандартные кри­вые спек­тральной чувствительно­сти трех разных «фотоприемников» человеческого глаза) при малых углах поля зрения (<4°). Первоначально данные были получены путем усреднения экспериментов Гилда и Райта по уравниванию наблюдателями спектральных цветов в поле зрения 2° с помощью суммы трех цветов R , G , B (крас­ный, зеленый, синий) с длиной волны 700, 546,1 и 435,8 нм. Однако из-за отрица­тельных значений части функции r (λ) ее нельзя использовать для аддитив­ного сложения цвета.

(а)
(б)

Рис. 50. Кривые сложения цветов стандартного колориметрического на­блюдателя, полученные на основе данных опытов Гилда и Райта (а), кривые сложения цветовx(λ), y(λ), z(λ) для стандартного колори­метрического наблюдателя МКО 1931 г. (б)

Для того чтобы избежать отрицательных значений кри­вых сложе­ния, они были подвергнуты линейному математическому преобра­зованию, в ре­зультате чего были получены кривые сложенияx (λ), y (λ), z (λ) (рис. 50), которые известны как кривые сложения цветов стандартного колори­метрического наблюда­теляМКО 1931 г. В новой системе основные цветаX , Y , Z являются нереальными (воображае­мыми, гипотетическими) цветами.

Стандартный колориметрический наблюдатель МКО 1964 г. Несмотря на то, что система МКО 1931 г. была официально признана во всем мире, у нее имелся ряд недостат­ков.

Новые кривые сложе­ния были найдены на ос­нове многочисленных опытов, выполненных Стайл­сом, Бёрчем и Сперанской. Полученные кривые сложения были названы кривыми сложения до­полнительного стандартного колориметрического наблюда­теля МКО 1964 г. Угол поля зре­ния при уравнивании цветов был равен не 2° (как в первона­чальных экспе­риментах), а 10°, что соответствует вос­приятию цветовых полей большего размера. Например, для площади диаметром 3,5 см на расстоянии 1 м, угол зрения равен точно 2°, а диаметром 17,5 см - 10°(рис. 51).

Рис. 51. Различие между двумя стандартными наблюдателями МКО

МКО при­няла решение рекомендовать к использованию обе системы кривых сложе­ния. Когда оценивают боль­шие по размеру цветовые образцы, ис­пользуют кривые сложения для дополнительного стан­дартного колориметриче­ского наблюдателя 1964 г. (десятиградусного наблюдателя).

Оптическая геометрия измерения. При измерении цвета МКО рекомен­дует использовать четыре типа оптической геометрии освещения/наблюдения: 0/45; 45/0; 0/Дифф; Дифф./0 (рис. 52).

Рис. 52. Стандартные геометрии МКО

Первая цифра означает угол между нормалью к поверхности образца и на­правлением освещения образца, вторая – угол между нормалью и направлением на­блюдения.

В современных приборах с геометрией 45/0 и 0/45 для снижения влияния на ре­зультат измерения фактуры поверхности образца и положения образца относи­тельно прибора используют кольцевые осветители (источники) либо освещение об­разца из нескольких направлений.

Геометрии, обозначаемые Дифф./0°и 0°/Дифф., используют для макси­мально равномерного освещения образца в интег­рирующей оптической сфере, обычно покрытой изнутри сульфатом бария илиSpectralon Ò .

Стандартные излучения и стандартные источники света. МКО предложила несколько стандартных ко­лориметрических излучений, которые были обозначены латинскими бук­вамиA ,B ,C ,D ,E иF . Стандартные излучения МКО – это значения относительной мощности излучения в интервале от 300 до 830 нм с шагом 1или 5 нм. Стандартные излучения воспроизводят при помощи стандартных источников света – реальных источников света, спектральное распределение энергии которых в той или мере аппроксимирует одно из стандартных излучений.

В качестве характеристики цветности излучения источников света используется цветовая температура. Внедренные МКО стандартные источники освещения характеризуются сле­дующими значениями цветовой температуры:А (свет лампы накаливания) – 2856 К,В (солнечный свет) – 4874 К,С (рассеянный дневной свет) – 6774 К.

Набор стандартных источников среднедневного света D имеет диапазон корре­лированных цветовых тем­ператур от 4000К до 7500К. Дан­ные спектрального рас­пределения излученияD были определены пу­тем усреднения данных многочислен­ных измере­ний спектра дневного света выполненных в различ­ных районах Велико­брита­нии, Канады и США. Для различных целей было определено не­сколько спек­тральных распределений источникаD для различ­ных значений цветовой темпера­туры:D50 ,D55 ,D60 ,D65 ,D70 ,D75, соответственно, с коррелиро­ванными цвето­выми температурами 5000 K, 5500 K, 6000 K, 6500 K, 7000 K, 7500 K. ИсточникD65 сле­дует считать наиболее универсальным, поскольку он наиболее точно ап­проксимирует среднедневной свет. ИсточникD50 принят в качестве стандартного в полиграфии, поскольку лучше всего подходит для характеристики изображения, напечатанного стан­дартными типографскими красками на бумаге. Ис­точникD55 принят в качестве стандартного в фото­графии: лампы с цветовой температурой 5500 К используются в просмотровом оборудовании для слайдов и эту цветовую температуру имеет свет лампы-вспышки.

Излучение Е - источник излучения, имеющий равноэнергети­ческий (не ме­няющийся с изменением длины волны) спектр, с цветовой темпера­турой 5460К. Соответствует гипотетическому идеальному источнику белого света Реально не существует в природе и используется в колориметрии только в расчетных целях. Его координаты цветности: x = 1/3, y = 1/3 обозначаются на графике цветности МКО точкой, называемой точкой белого цвета.

РазличныеизлученияF представляют со­бой излучение наиболее распростра­ненных люминесцентных ламп. Например,F 11 – узкопо­лосное излучение в трех длинах волн люминесцентной лампы белого света с корре­лированной цветовой температурой 4000 К. Эта лампа (TL 84 Philips ) широко ис­пользуется в колоримет­рии, благодаря ее распространению в освещении, свя­зан­ному с высокой световой эффективностью и высоким индек­сом цветопередачи.

Таким образом, измерить цвет – значит определить три характеристики в одной из стандартных колориметрических систем при стандартных условиях осве­щения и наблюдения. Такими характеристиками, которые позволяют однозначно определить цвет, являются, например, координаты цветаX, Y, Z или координаты цветностиx, y и координата цветаY , численно равная коэффициенту яркости (или отражения, ρ), в системе XYZ МКО 1931 или 1964гг. Они являются основными. От этих характеристик можно перейти к характеристикам цвета в других цветовых пространствах, используемых для определения цвета и цветовых различий.

Другие модели цветовых пространств . Одним из существенных недостатков цветового пространстваXYZ МКО являлось то обстоятельство, что одинаковым из­менениям координат цвета не соответствуют равнозначные изменения цветовых ощущений. Иначе говоря, разница между двумя цветами, находящимися в одной области графика, не так ощутима, как точно такая же разница между двумя сосед­ними цветами, находящимися в другой области графика. Области порогов измене­ния цветности, границы которых для среднего наблюдателя соответствуют облас­тям визуально одинаковой цветности, на графике xy МКО 1931 г. имеют форму не окружностей, а эллипсов разного размера с разным наклоном осей. Эти эллипсы так и называются эллипсами Мак Адама (рис. 53), который первым столь наглядно пред­ставил неравномерность цветового пространства системыXYZ.

Рис. 53. Эллипсы Мак Адама, нанесенные на график МКО 1931 г. (для наглядно­сти представления эллипсы увеличены в 10 раз). Эти эллипсы приблизительно со­ответствуют пределам областей визуально одинаковой цветности для стандартного наблюдателя.

В дальнейшем были предложены различные проективные преобразования гра­фика xy МКО, которые по­зволили бы получить равноконтрастный цветовой гра­фик. Почему это так необхо­димо? Для того, чтобы можно было оценить различия между цветами. Понятиецветового различия ΔЕ было введено для объективной оценки цветового соответствия стандартного и ис­пытуемого образцов, определяе­мого какрасстояние между координатами цвета в соответствующих цветовых про­странствах.

В 1976 г. МКО рекомендовала использовать другие модели цветовых про­странств, из которых на практике наиболее распространенным является цветовое пространство CIELAB . Это пространство, по определению МКО, является прибли­зительно равноконтрастным. Оно представляет интерес и для дизайнеров, так как широко используется не только в измерении цвета материалов, но и в компьютерных программах.

Координаты цвета в этом пространстве: L * - светлота, которую можно ин­терпретировать как показатель ощущения яркости, пропорцио­нальная корню кубическому значений координаты цветаY , икоординаты a* и b* . Координатаa* описывает изменение цветности от зеленого цвета (ось отрицатель­ных значений координатыa* ) до крас­ного (ось положительных значений коорди­натыa* ), аb* - изменение цветно­сти от синего (ось отрицательных значений коор­динатыb* ) до желтого (ось положительных значений координатыb* ) цвета.

Для удобства использования была также предложена модификация модели CIELABпутем трансформации координат цветности из прямоугольной в по­лярные координаты цветового тонаh и насыщенности (C* ):

Новые координаты h иC* фактически являются коррелятами рассмотренных ранее психофизических характеристик цвета в виде цветового тона и насы­щенно­сти. На графике, также как цветовой тон и насыщенность, координатаh определя­ется углом, а координатаC* - радиусом относительно центра ко­ординат, которым является осьL* .

Рис. 54. График цветового пространства CIELAB в полярных координатахh иC*

Достоинством цветовой модели CIEL AB , определившим ее широкое исполь­зование в колориметрии и промышленности, явилось то обстоятельство, что она эффективно решила проблему представления величины цветовых разли­чий в про­мышленности, а также и то, что описание цвета в этой системе фак­тически моде­лирует процесс представления цвета аппаратом человеческого зрения. Как пока­зали недавние исследования человеческого зрения в процессе визуального воспри­ятия сигнал от палочек и колбочек, возникающий при на­блюдении того или иного цвета, далее трансформируется в три нервных им­пульса, один из которых соответ­ствует сигналу яркости, а два других являются цветоразностными сигналами.

Применение формул цветового различия. Разработанные формулы цветового различия позволяют избежать субъективных визуальных оценок, причины которого разнообразны и полностью неустранимы, и использовать методы объективной коло­риметрии для решения следующих задач: – установка объективных цветовых допусков и проверка соответствия цвета мате­риала установленным допускам; – объективная оценка цветоустойчивости материалов;

– количественная оценка степени метамеризма; – подбор близких (в пределах установленных различий) цветов из базы данных к испытуемому цвету и сортировка по цвету (разбиение множества образцов цвета на группы с за­данной величиной цветового различия внутри группы).

Самой распространенной формулой определения цветовых различий яв­ляется рекомендуемая МКО формула СIЕLАВ, которая входит во многие оте­чественные и зарубежные стандарты. Часто используют формулу цветовых различийCIELCH и соотносят различия в значениях полярных координатh иC* с визуально наблю­даемыми значениями цветового тона и насыщенности. Общая величина цветового различия, определенная в этих пространствах, одинакова. Но различия в координа­тахa* и b* дают возможность определить: является ли испытуемый цвет более красным, синим, желтым или зеленым, а различия в координатахh иC* - измене­ние его цветового тона и насыщенности по сравнению со стандартным цветом.

В программное обеспечение ряда прибо­ров, кроме этих формул, входит фор­мулаFМС-2 (Фриля-МакАдама-Чикке­ринга), которая не является рекомендацией МКО, но дает хорошее согласие инструментальных данных с визуальной оценкой, а такжеформулыСМС (l:с), CIE 94 (МКО 94) и формулаС IE DE 2000 . Для луч­шей корреляции с визуальной оценкой рекомендуется использоватьформулуСМС (l:с) .

Цветоизмерительные приборы. В соответствии с классификацией, установ­ленной изготовителями приборов и приведенной в , цветоизмерительные при­боры различаются по: типу измеряемого излучения (отраженный, пропускаемый, испускаемый свет или объединяющие измерения разных видов излучений), усло­виям применения (портативные, настольные (лабораторные), on-line, устанавли­ваемые на производственных линиях), оптической геометрии измерения (с геомет­рией 45/0 и 0/45, геометрией Дифф./0° и 0°/Дифф., геометрией 0/0 и другими, более редкими, многоугловые - гониоспектрофотометры) и способу определения координат цвета. По способу определения координат цвета различают три типа приборов:

колориметры – приборы для непосредственного измерения координат цвета для ограниченного набора колориметрических условий (источник/ наблюда­тель);

компараторы – приборы для сравнения цветовых характеристик (отношения ко­ординат цвета) испытуемого образца и близкого к нему по цвету образца сравнения, характеристики которого известны;

спектрофотометры – приборы, измеряющие спектр отра­жения (пропускания) об­разца и по спектральным данным осуществляющие расчет координат цвета в любых цветовых пространствах для всех возможных сочетаний источ­ник/ наблюдатель. Основное различие между спектрофотометрами и колоримет­рами является прин­ципиальным - колориметры не измеряют спектров . Спек­трофотометры, специально предназначенные для измерения цвета, часто назы­ваютспектроколориметрами.

На отечественном рынке цветоизмерительные приборы (а также камеры для визуального сравнения цвета) представляют фирмы:X - RITE (GretagМасbeth входит в нее),Dataсо1ог ,Hunter . Лидирующей является фирмаX - RITE . Они поставляют как портативные, так и стационарные приборы, в том числе, приборы высшего класса по точности и долговременной воспроизводимости результатов, с двухлучевыми оптическими схемами с двумя спектральными анализаторами, типа спектрофотометраСо1ог Еуе 7000 Масbeth илиSpectraflash SF 600 Рlus Dataсо1оr . Также имеются приборы для измерения цвета покрытий с металлическим, перламутровым и другими эффектами, типа многоуглового гониоспектрофотометраСо1ог Еуе 740 GL. Приборы различаются по назначению, конструкции, программному обеспечению, стоимости. Постоянно разрабатываются новые приборы.

На рис. 55 представлены спектроколориметры, используемые во ВНИИТЭ и рядом – современные приборы фирмыX - RITE .

(а)
(б)

Рис. 55. Спектроколориметры, используемые во ВНИИТЭ: «Радуга-2» (ЧОКБА, СССР), RFC-3 (фирма «OPTON», Германия)? (1973-1995 гг.), COLOR-EYE CE-3100 (Macbeth, США), (1995-2000гг.) (а), современные приборы фирмыX - RITE (б)

На отечественном рынке цветоизмерительные приборы (а также камеры для ви­зуального сравнения цвета) представляют фирмы: X - RITE (в настоящее время ши­роко известная фирмаGretagМасbeth входит в нее),Dataсо1ог ,Hunter .Они по­ставляют как портативные, так и стационарные приборы, в том числе, приборы высшего класса по точности и долговременной воспроизводимости результатов, с двухлучевыми оптическими схемами с двумя спектральными анализаторами, типа спектрофотометраСо1ог Еуе 7000 Масbeth илиSpectraflash SF 600 Рlus Dataсо1оr . Также имеются приборы для измерения цвета покрытий с металлическим, перла­мутровым и другими эффектами, типа многоуглового гониоспектрофотометраСо1ог Еуе 740 GL. Приборы различаются по назначению, конструкции, программ­ному обеспечению, стоимости.

Стороженко, Алексей Иванович

Ученая cтепень:

Кандидат технических наук

Место защиты диссертации:

Санкт-Петербург

Код cпециальности ВАК:

Специальность:

Оптические и оптикоэлектронные приборы и комплексы

Количество cтраниц:

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ КООРДИНАТ ЦВЕТА И ЦВЕТНОСТИ

1.1 Общие сведения о принципах, методах и приборах определения цвета

1.2 Визуальное измерение цвета

1.3 Расчетный (спектрофотометрический) метод

1.4 Принципы объективного измерения цвета

1.4.1 Метод компарирования

1.4.2 Метод непосредственного измерения координат цвета и цветности

1.5 Приборы для определения координат цвета и цветности

1.5.1 Приборы для визуального измерения цвета

1.5.2 Приборы для расчетного способа определения координат цвета и цветности

1.5.3 Приборы для объективного измерения цвета

1.6 Сравнительный анализ погрешностей методов измерений координат цвета и цветности

1.7 Исследование зависимости координат цветности от геометрии измерений

ИСТОЧНИКИ СВЕТА ДЛЯ ЦВЕТОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1 Виды источников света для цветовых измерений

2.2 Исследование погрешностей методов измерений координат цветности источников излучений

2.2.1 Метод определения координат цветности источника при сравнении с известным источником

2.2.2 Метод непосредственного определения спектра источника и расчета координат цветности

2.2.3 Исследование погрешностей методов измерений координат цветности источников

2.2.4 Особенности измерений координат цветности автомобильных ламп и выбор цветов в светодиодных светофорах

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЦВЕТА

3.1 Стандартные источники света

3.2 Цветность стандартных источников А, В, С, D

3.3 Воспроизведение стандартных источников А, В, С

3.4 Воспроизведение источника D

3.5 Исследование возможности воспроизведения источника D65 с помощью импульсной лампы

3.6 Оценка возможности разработки требуемого источника излучения, состоящего из нескольких светодиодов

3.7 Источник D65, состоящий из нескольких светодиодов

СНИЖЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ КООРДИНАТ ЦВЕТА И ЦВЕТНОСТИ МЕТОДОМ ПЕРЕСЧЕТА

4.1 Вывод формул пересчета

4.2 Теоретическое исследование погрешности метода

4.3 Исследование погрешности метода пересчета

РАЗРАБОТКА ФИЛЬТРОВОГО КОЛОРИМЕТРА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО МЕТОД ПЕРЕСЧЕТА

5.1 Принцип работы фильтрового колориметра

5.2 Оценка теоретической погрешности прибора

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Оценка погрешностей визуальных и фотоэлектрических методов измерения координат цвета"

В настоящее время все более и более широкое распространение получают колориметрические измерения в различных областях применений. Так исторически основными направлениями таких измерений принято считать полиграфическую, текстильную, а также оптическую промышленности. С появлением новых материалов в области дорожных знаков, разметки и светофоров и, соответственно, новых стандартов цветовые измерения получили и здесь очень большое значение. Кроме того, особое место занимает контроль цвета при производстве косметических средств и упаковок, где требуется получать одинаковый выбранный цвет для каждого типа продукции.

С расширением колориметрических измерений появляются новые автоматические приборы для проведения цветовых измерений, а морально устаревающие приборы просто заменяются. Так перестали применяться визуальные колориметры, для работы с которыми требуется и хорошее цветовое восприятие оператора, и специальные навыки работы с такими приборами. Однако чаще всего основная причина замены оборудования связана с распространенным мнением, что все современные приборы должны обязательно иметь связь с компьютером и быть максимально автоматизированными. Такой перевес в сторону автоматизации ведет к тому, что одни методы получают большее распространение, а другие -исчезают. Однако если попытаться сравнить погрешности разных приборов, то чаще всего оказывается, что на большинство современных приборов приводятся погрешности, измеренные в разных системах цветов. Кроме того, на зарубежные приборы практически всегда приводятся погрешности, измеренные в своих лабораторных условиях, по своим методикам и на своих комплектах эталонных образцов. В Российской Федерации пока еще используется абсолютная погрешность измерений в наиболее распространенной системе цветов XYZ, что позволяет сразу отнести прибор к определенному классу: рабочее средство измерений или рабочий эталон. Однако уже наблюдается тенденция к зарубежному способу представления погрешностей.

В настоящее время проблема оценки погрешностей различных методов измерений цвета очень актуальна: исследование на основе испытаний приборов различных типов может дать не только подробный анализ преимуществ и недостатков существующих методов измерений, но и возможность качественно описать и количественно оценить все составляющие погрешности измерений, а также предложить способы для уменьшения погрешности.

Следовательно, для выполнения поставленной проблемы необходимо:

1. сравнить возможности и сопоставить погрешности забытых классических методов измерений координат цвета и цветности с методами, получившими распространение только за последние годы;

2. провести испытания методов измерения цвета источников излучений;

3. исследовать влияние геометрии измерений на координаты цветности;

4. по результатам анализа наиболее существенных составляющих погрешностей измерений координат цвета и цветности различными методами предложить алгоритмы и схемные решения отдельных узлов и элементов измерительных установок и приборов, позволяющих повысить точность измерений.

Применение современной микроэлектронной техники может снизить себестоимость изготовления новых колориметров. Для этого требуется провести анализ существующих методов снижения погрешности и модернизировать их для возможности встраивания в микропроцессорное устройство. Использование всех существующих достижений значительно упрощает схему прибора, а погрешность измерений координат цветности остается приемлемой для практического применения.

Заключение диссертации по теме "Оптические и оптикоэлектронные приборы и комплексы", Стороженко, Алексей Иванович

Результаты теоретического и практического исследований метода

пересчета показывают, что алгоритм работает с некоторой погрешностью,

но абсолютная погрешность координат цветности остается в пределах

допустимых для рабочего средства измерения пределах - 0.02-0.03. Однако

для некоторых образцов были получены несколько большие значения

погрешности. Это связано с тем, что исследования проводились на

визуальном колориметре и, следовательно, на результируюшую

погрешность измерений еще влияет цветовая адаптация глаза,

восприимчивость глаза к цвету, усталость глаза и другие субъективные

причины. Исследование применимости метода пересчета показало, что данный

алгоритм может быть применен для снижения погрешности измерений при

изготовлении объективного фильтрового колориметра, в котором кривые

сложения неточно соответствуют или даже значительно отличаются от

стандартизованной системы XYZ. Колориметр, калиброванный таким

способом и измеряюпций только координаты цветности, может использоваться в качестве рабочего средства измерения, а, при

оптимальном выборе градуировочных фильтров, прибор может также

измерять и координаты цвета. Применение метода пересчета с делением

локуса на области позволяет еще больше уменьшить погрешность, но

усложняет расчеты. Так как, вывод формул пересчета производится только

один раз, то этот способ повышения точности оправдан экономически. Следовательно, метод пересчета позволяет разрабатывать суш;ественно

более простые, но в тоже время достаточно точные приборы.ГЛАВА 5

РАЗРАБОТКА ФИЛЬТРОВОГО

КОЛОРИМЕТРА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО

МЕТОД ПЕРЕСЧЕТА

5.1 Принцип работы фильтрового

колориметра

При изготовлении фильтрового колориметра, в настоящее время,

расчетчики стараются разрабатывать и изготавливать светофильтры,

спектры пропусканий которых подобны общепризнанным кривым

сложений XYZ , , Создание светофильтров, подобных кривым

сложения XYZ, возможно, но решить эту задачу с требуемой

погрешностью очень сложно, так как стекол с требуемым спектральным

составом не существует. Добиться достаточно близкого спектрального

состава возможно используя несколько различных, часто редких и очень

дорогих, цветных оптических стекол. Однако, цветные фильтры, спектры

пропусканий которых подобны другим кривым сложения, например -

системе RGB , изготовить относительно просто. Известно, что некоторые приборы специально разрабатывались для

обеспечения решения особых задач. В них спектральные коэффициенты

пропусканий трех светофильтров полностью охватывают видимую часть

спектра, но не подобны каким-либо общепринятым кривым сложений

(например - колориметр ФМ104М , , изготовленный в ГОИ , с

системой цветов Шкловера). При попытке провести прямые измерения на

таком приборе координаты цвета и цветности испытуемого образца будут

иметь значительную погрешность. Поэтому, в методике измерений таких иметь значительную погрешность. Поэтому, в методике измерений таких

приборов всегда есть пересчет результатов измерений из системы цветов

колориметра в стандартизованную систему XYZ по приводимым

формулам. Этот способ еще пятьдесят лет назад был описан как метод

градуировки по трем образцам в описании визуального колориметра ФМ 18а . Однако с переходом на новые (в основном спектральные)

приборы этот метод был забыт и отброшен в сторону - современная

тенденция приборостроения состоит в том, что все составляющие

элементы прибора должны быть, воспроизведены наиболее точно. Такой

подход не всегда оправдан - есть ряд задач, где требуется произвести

измерения только как "индикатор" цвета, а погрешность для прибора

такого класса может быть довольно значимой, но приемлемой. Таким образом, макет фильтрового колориметра может иметь либо

более легко воспроизводимую известную систему цветов, либо

специальную систему цветов. Очевидно, что, если есть возможность

разработать собственную систему цветов, то это даст ряд преимуществ,

таких как:

В качестве регистрирующих устройств можно использовать любые

приемники оптического излучения,

Светофильтры можно изготавливать из наиболее распространенных

марок стекол,

Можно увеличить сигналы с приемников без использования

дополнительного электрического усиления изменяя спектральный

состав соответствующего светофильтра. Так как математический пересчет не представляет сложностей для

современной электроники, то, учитывая все выщеизложенное, была

предложена принципиальная схема работы (рисунок 5.1.1) фильтрового

колориметра. образец

Измерение

сигналов

Пересчет

формулам:

рез-тов на

1 - Оптический блок, 2 - Электронный блок регистрации сигналов, 3 - Пересчет

сигналов из системы цветов колориметра в заданную систему, 4 -Дисплей

Рисунок 5.1.1 -Принципиальная схема работы фильтрового колориметра

Оптический блок (рисунок 5.1.1) может быть реализован под

различные задачи. Поэтому предложена одна из самых распространенных

на сегодня схема, где в оптическом блоке устанавливается один источник

излучения и испытуемый образец, а три корригированных приемника

излучения регистрируют сигналы. В качестве источника излучения можно

использовать, например, менее мощную, чем испытанная выше лампа

ИФП -8000, импульсную трубчатую ксеноновую лампу ИПО -75. Образец,

работающий на отражение, устанавливается в положение А. Если образец

работает на пропускание, то его устанавливают в положение Б, а в

положение А устанавливают эталонный образец белого цвета из стекла

МС-20. Предложенный оптический блок макета может быть изменен для

обеспечения возможности измерения координат цветности источников

излучений, а также можно изменить и предложенную геометрию

измерений на любую другую. Для расчета координат цвета и цветности

необходимо три приемника излучения, спектральные чувствительности

которых разделяют все видимое излучение на три области красно оранжевых, желто-зеленых и сине-фиолетовых цветов. Папример можно

выбрать такие сочетания приемников и светофильтров: Se+CC-8, Se+3C-

11, Se+OC-5. Электронный блок регистрации должен обеспечить

аналоговое усиление и фильтрацию, а также измерение аналого-цифровым

преобразователем полученных с фотоприемников сигналов. По трем

цифровым отсчетам производится пересчет координат цвета из системы цветов колориметра в заданную систему по заложенной в

микропроцессоре устройства программе. После пересчета результаты

сразу же выводятся тем же микропроцессором на дисплей. Очевидны преимущества такой схемы:

Простота изготовления,

Универсальность,

Компактность,

Невысокая стоимость комплектующих уже при мелкосерийном

производстве. Основа всех преимуществ - это применение метода пересчета на

основе современной электроники. Несмотря на то, что такой метод раньше

очень широко применялся, не удалось найти сведений о теоретической

погрешности метода, то есть его собственной погрешности, вызванной

именно неточностью самого пересчета. Также не было обнаружено

никаких сведений о границах применимости метода, то есть насколько

сильно спектры пропусканий светофильтров могут отличаться от кривых

сложений системы цветов, в которую производится пересчет. 5.2 Оценка теоретической погрешности

Основная часть любого объективного фильтрового колориметра -

оптико-электронная схема, в которую входят:

Источник(и) излучения,

Светофильтры,

Приемники излучений. В разработке любого прибора необходимо всегда учитывать его

предполагаемую стоимость. Значительный вклад в обшую цену

фильтрового колориметра вносит использование цветных стеклянных

светофильтров, а также стоимость фотоприемников.Анализ погрешностей позволил предположить, что есть возможность

свободно выбирать не только градуировочные образцы, но и системы

цветов, значительно отличающихся от стандартизованных систем RGB,

XYZ, LAB, и произвести пересчет в систему XYZ, в которой принято

представлять результаты цветовых измерений. Это позволяет существенно

упростить схемные и конструктивные рещения измерительных приборов и

соответствует современным тенденциям, когда стараются уменьщить

количество дорогостоящих оптических элементов, заменяя их средствами

вычислительной техники. Именно поэтому потребовалось провести

теоретическое исследование предполагаемых схем. Это позволило не

создавая несколько разных рабочих макетов приборов, оценить

погрещности и диапазоны измерений координат цветности предложенных

схем колориметров. Наиболее распространенной схемой , любого фильтрового

колориметра для определения координат цвета и цветности прозрачных

или отражающих образцов является схема с одним источником и тремя

корригированными приемниками, В качестве источника излучения обычно

используют лампу накаливания, которая работает в режиме источника А и

освещает испытуемый образец, но в данном макете прибора можно легко

установить импульсный источник D65 на основе исследованной лампы

ИФП, Такая схема можно, нанример, реализовать в следующей

комбинации:

Лампа накаливания включается в таком режиме, чтобы ее цветовая

температура была 2856 К, то есть ее спектр соответствует спектру

излучения источника А;

В качестве трех приемников используются кремниевые

фотоприемники со светофильтрами из стекол СС-2*СЗС-22, ЗС 8*СЗС-23 и ОС-17*СЗС-23 (спектральные характеристики при

использовании источника А приведены на рисунке 5,2,1),

аэ^ооспосмоч"псогсосз)Осдэт^тцэгооспогчпгю(огсоо5Осм

Рисунок 5.2.1 -Кривые сложений системы XYZ и подобранные кривые спектральных

Возможен и другой подход, который состоит в том, чтобы

поочередно освещать тремя цветными источниками поверхность

испытуемого образца, а сигналы регистрировать одним приемником. С

появлением разнообразных цветных светодиодов этот способ очень легко

реализовать. При их использовании можно работать в импульсном режиме

и тем самым дополнительно снизить влияние фоновой засветки. Спектры

излучений цветных светодиодов не очень широкие, но, благодаря

большому выбору по длинам волн, можно включать сразу несколько

источников для обеспечения необходимого спектрального состава. Получить спектр, подобный кривой сложения Z при угловом размере поля

Для кривой сложения Y - белый светодиод со светофильтром из стекла

марки ЖЗС-18, для X - белый светодиод со светофильтром из стекол

марок ОС-17 и СЗС-23 вместе с уже упомянутым синим светодиодом, но

при значительно меньшей мощности. Полученные спектральные кривые

при использовании кремниевого приемника показаны на рисунке 5.2.2.Белый св-д * 0С17

0.08*Синий св-д

ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

Рисунок 5.2.2 -Кривые сложений системы XYZ и подобранные кривые спектральных

чувствительностей трех корригированных приемников (для источника А)

Второй способ может быть несколько изменен: несколько

светодиодов, перекрывая весь видимый спектр, излучают поочередно, а

один приемник их регистрирует. На рисунке 5.2.3 показаны спектральные

характеристики семи цветных светодиодов и одного белого. Координаты

цветностей в стандартизованной системе XYZ 1931 г. отмечены на

рисунке 5.2.4. Такая схема представляет не что иное, как реализацию методов

многоцветной колориметрии. Для работы с таким колориметром

необходима более сложная система расчета, состоящая из четырех этапов:

1. Предварительное измерение сигналов, получаемым от трех, наиболее

полно охватывающих видимый спектр, светодиодов (например: синий

440 нм + белый + красный 690 нм);

2. Приближенное определение координат цветности испытуемого

образца по формулам пересчета для выбранных светодиодов;

3. Измерение трех сигналов от тех трех светодиодов, в область цветов которых попали предварительно определенные координаты цветности

(пример выбора областей показан на рисунке 5.2.4);

4. Окончательный пересчет сигналов по формулам для выбранных

светодиодов в координаты цветности в требуемой системе. ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

Рисунок 5.2.3 - Спектральные кривые светодиодов

о 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

Рисунок 5.2.4- Координаты цветности светодиодов в системе XYZ1931 г.Испытания проводились на основе сравнения расчетных координат

цветности с пересчитанными значениями случайно выбранных 100

образцов. В разное время на разных установках были измерены их

спектральные данные и получены координаты цвета и цветности для

источника А в системе цветов XYZ 1931 г. В первом способе, составив кривые сложений, спектральные

характеристики которых приведены на рисунке 5.2.1, были рассчитаны

координаты цветности в полученной системе цветов, подобной

стандартизованной системе XYZ. Затем был произведен пересчет из

системы цветов колориметра в стандартизованную систему XYZ. Расчетные значения и полученные координаты цветности до и после

пересчета показаны на рисунке 5.2.5 (приведены только составляющие

"х"). Результаты для второго и третьего способа приведены,

соответственно, на рисунках 5.2.6 и 5.2.7. Расчетные значения

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100

Рисунок 5.2.5 - Координаты цветности до и после пересчета в первой схеме

Расчетные значения

Коорд. цветности до пересчета

Коорд. цветности после пересчета

о Fi"i"i"i"i"i"."."P

Рисунок 5.2.6 - Координаты цветности до и после пересчета во второй схеме

Расчетные значения

Коорд. цветности после предварит, пересчета

Коорд. цветности после второго пересчета

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Рисунок 5.2.7 - Координаты цветности после предварительного и более точного

пересчетов в схеме с восемью светодиодами

Результаты всех расчетов сведены в одну таблицу 5.2.1, в которой в

соответствующих полях приведено количество образцов,

удовлетворяющих установленному диапазону погрешности.Таблица 5.2.1 -Количество образцов (из 100), попадающее в диапазон погрешности

Диапазон

погрешности

1-ый способ

1 ист.-З приемника

пересчета

пересчета

2-ой способ

3 ист.-1 приемник

пересчета

пересчета

3-ий способ

8 светодиодов

после 1-го

пересчета

после 2-го

пересчета

Из таблицы 5.2.1 видно, что наименьшую погрешность имеет

колориметр по схеме, предложенной в первом способе. Причина этого в

том, что в этом способе кривые сложения наиболее нодобны кривым

сложений системы, в которую производится пересчет (система XYZ

1931 г., источник А). Можно показать, что нет разницы каким из первых

двух способов получены кривые сложений (1 источник и 3 приемника или

3 источника и 1 приемник), но чем более точно они воспроизведены тем

меньшая будет погрешность. Несмотря на то, что погрешность измерений

координат цветности таким колориметром не превышает 0.01 для большей

реально воспроизводимой части локуса она все же остается значительной. Ноэтому для ее снижения прибор предпочтительнее использовать в

качестве компаратора или в качестве рабочего средства измерений

координат цветности для выбранной части цветового локуса. Это

позволяет специализировать прибор для определенных нужд (например -

, , -, , , ), разработав специальную систему цветов

для повышения точности измерений в требуемой области локуса. Использование восьми светодиодов с одним приемником не дало

приемлемого результата, так как их спектральные кривые широки, чтобы

методом. Системы цветов для каждой части локуса значительно

отличаются от стандартизованной системы, в которую нроизводится

пересчет, и погрешность после второго более точного пересчета остается

все же значительной. Для реализации спектрофотометрического метода

необходимо использовать как минимум 16 узкополосных светодиодов, равномерно распределенных по спектру, как это было реализовано в

некоторых фильтровых колориметрах с интерференционными

спектральный состав образца, и, на этих данных, рассчитать координаты

цветности в требуемой системе. Для сравнения с мировыми аналогами результаты испытания макета

со схемой, предложенной в первом способе, были пересчитаны в систему

цветов LAB. В настоящее время именно в этой системе наиболее часто

приводят основную погрешность практически любого колориметра. При

этом измерения обычно проводятся на комплекте из 12-13 образцовых

стекол. Например, для компактного денситометра фирмы X-Rite,

измеряющего координаты цветности, приводится значение средней

погрешности ДЕ = 0.4. В предложенном макете погрешность измерений

координат цветности оказалась АЕ = 0.5, но испытания проводились на

основе 100 спектров пропусканий и отражений. Несмотря на то, что

погрешности приборов примерно равны себестоимость изготовления

разработанного колориметра существенно меньше импортного аналога.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главное достижение исследования состоит в детальном анализе и

проведении испытаний методов измерений координат цветности, а также в

разработке нового типа переносного колориметра,

В ходе диссертационной работы проведены и решены следующие

исследования и задачи:

1. Выполнен обзор и произведены испытания методов определения

координат цветности образцов, работающих на пропускание и

отражение, а также методов измерения координат цветности

источников излучения. Результаты исследования показали, что

пофешность измерений на приборах и установках для определения

координат цветности разных типов, использующихся в качестве

рабочих средств измерений, - примерно одинаковы, но, в зависимости

от типа испытуемого объекта, применение одного прибора

предпочтительнее, чем другого. 2. В результате рассмотрения и испытания методов измерения координат

цветности источников излучения показано, что измерения по

эталонному приемнику на спектрофотометрической установке точнее,

чем при сравнении с известным источником света. 3. Проведен анализ влияния составляющих погрешностей на результат

определения координат цветности на основе измерений на приборах и

предложены способы снижения погрешности измерений. 4. Используя методы уменьшения погрешности, предложен принцип

построения объективного компактного колориметра с произвольным

набором светофильтров, который может применяться в качестве

компаратора цвета или рабочего средства измерений, методика его

калибровки и способ снижения погрешности измерений на основе

метода пересчета.5. Предложен простой и недорогой в реализации макет переносного

колориметра, использующего одновременно достижения

фотоэлектрической и классической визуальной колориметрии и новые

микросхемы для миниатюризации и проведения всех расчетов,

включая алгоритмы снижения погрешности измерений и вывода

результатов. Результаты испытаний показали, что прибор может

применяться в качестве рабочего средства измерения и выпускаться

серийно. Кроме того показано, что принципиальная схема

колориметра легко перестраивается под большинство задач. 6. Предложен вариант импульсного источника D65 на основе

импульсной лампы ИФП со стеклянным светофильтром для

использования в переносных приборах и установках. Испытания

макета показали его соответствие требованиям, высокую

эффективность и возможность применения для разнообразных задач. 7. Произведены сравнительные измерения координат цветности

отражающих образцов при разных геометриях измерений и показано,

что результаты сильно зависят от геометрии измерений даже для

стандартных цветных образцов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стороженко, Алексей Иванович, 2007 год

1. Вершинский А, Е. Источник D65 для цветовых измерений - Л.: ОМП , 1978, №4, стр. 72.

2. Вершинский А. Е. Относительное спектральное распределение излучения ламны КИМ 9-75 - Л.: ОМП, 1977, № 12, стр. 55.

3. Вершинский А. Е. Оценка точности воспроизведения источника D65 - Л.: ОМП, 1978, №4, стр. 5.

4. ГОСТ 8.205-90 Государственный поверочная схема для средств измерений координат цвета и координат цветности.

5. ГОСТР 12.4.026-2001 Система стандартов безопасности труда. Цвета сигнальные и знаки безопасности.

6. ГОСТР41.7-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения подфарников, задних габаритных(боковых) огней, стоп-сигналов и контурных огней механическихтранспортных средств (за исключением мотоциклов) и их прицепов.

7. ГОСТР41.20-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автомобильных фар с ассиметричнымиогнями ближнего света и (или) огнями дальнего света,предназначенными для использования с галогенными лампаминакаливания (лампы П4).

8. ГОСТР41.37-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения ламп накаливания, предназначенных дляиспользования в официально утвержденных огнях механическихтранспортных средств и их прицепов.

9. ГОСТ 6593-76 Краски печатные. Метод определения цвета.

10. ГОСТ 7721-89 Источники света для измерений цвета. Типы. Технические требования. Маркировка.10011. г о с т 8933-58 Нефтепродукты. Метод определения цветафотоэлектроколориметром.

11. ГОСТ 10807-78 Знаки дорожные. Общие технические условия.

12. ГОСТ 11583-74 Материалы полимерные строительные отделочные. Методы определения цветоустойчивости под воздействием света,равномерности окраски и светлоты.

13. ГОСТ 12083-78 Колориметры фотоэлектрические лабораторные. Типы. Основные параметры. Технические требования.

14. ГОСТ 13088-67 Колориметрия. Термины, буквенные обозначения.

15. ГОСТ 14313-69 Колориметры визуальные лабораторные концентрационные. Типы. Основные параметры.

16. ГОСТ 15821-70 Материалы белые нелюминесцирующие. Метод измерения показателя белизны и разнооттеночности.

17. ГОСТ 16873-78 Пигменты и наполнители неорганические.

18. ГОСТ 16872-78 Пигменты неорганические. Методы определения красящей способности.

19. ГОСТ 22133-76 Покрытия лакокрасочные станков, кузнечно- прессовых и литейных машин, инструмента. Требования к внешнемувиду.

20. ГОСТ 23198-94 Лампы газоразрядные. Методы измерения спектральных и цветовых характеристик.

21. ГОСТ 25695-91 Светофоры дорожные. Типы. Основные параметры.

22. ГОСТ Р 51256-99 Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Типы и основные параметры. Общиетехнические требования.

23. ГОСТ Р 52282-2004 Технические средства организации дорожного движения. Светофоры дорожные. Типы и основные параметры.Общие технические требования. Методы испытаний.101

24. Груздева Н, И., Гуревич М. М., Демкина Л. В. Стеклянные светофильтры для воснроизведения излучения источников В и С - Л.:ОМП, 1977, №2, стр. 3-6.

25. Инструкция И 01-76 Цветовая гамма и контрольные образцы (эталоны) цвета эмалей и красок. Порядок разработки, согласования,утверждения и нормирования - М.: ВНИИТЭ, 1976.

26. Инструкция И 04-80 Инструментальные методы определения цвета декоративных материалов - М.: Отдел оперативной полиграфииВНИИТЭ, 1980,25 с.

27. Курицын А. М., Шляхтер Е. М. Универсальный переносной колориметр НР1КФИ типа ПКГ - М.: типография НР1КФИ, 1981,Вып. 105, стр. 31-44.

28. Лагутин В. И. Оценка погрешности определения координат цветности объектов - М.: Измерительная техника, 1987, N2 2, стр. 27-29.

29. Лакокрасочные материалы. Цветовой ассортимент и его нормирование-М.: ВНИИТЭ, 1978.

30. Луизов А. В. Цвет и свет - Л.: Энергоатомиздат, 1989,256 с.

32. МИ 25-74 Методика поверки образцов цвета - М.: Изд-во стандартов, 1975.

33. МИ 31-75 Методика поверки образцов белой поверхности - М.: Изд- во стандартов, 1975.

34. МИ 34-75 Методика поверки компараторов - М.: Изд-во стандартов, 1976.

35. МИ 141-77 Методика поверки спектрофотометров типа СФ-18 - М.: Изд-во стандартов, 1978.102

36. Порядок разработки, согласования и утверждения эстетически полноценного ассортимента декоративных материалов - М.: ВНИИТЭ,1975.

37. РМГ 29-99 Метрология. Основные термины и определения.

38. РМГ 43-2001 Применение "Руководства по выражению неопределенности измерений".

39. Фотометр постоянных источников света ФПИ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации - Л.: изд-во "ГОИ им. СИ. Вавилова",1979,37 с.

40. ЮстоваЕ. П. Таблицы основных колориметрических величин - М.: Изд-во комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1967.

41. Юстова Е. П. Цветовые измерения (Колориметрия) - СПб.: Издательство СПбГУ, 2000,399 с.

42. Billmeyer F. W., Jr., Marcus R. Т. Effect of illuminating and viewing geometry on the color coordinates of samples with various surface textures- Applied Optics, 1969, №8, pp. 1763-1768.

43. CIE, CIE Publication 15.2, Colorimetry, 3nd ed. - Vienna: Commission International de l"Eclairage (CIE), Central bureau of the CIE, 2004.45. nunt R. W. G. Measuring colour (3rd ed.) - Chichester: Fountain Press,1998,344 р.

44. Mabon T. J. Color measurement of plastics: which geometry is best. - The Regional Technical Conference of the Society of Plastics Engineers,Cherry nill,NJ, 1992.

45. Malacara-nemandez D., Color vision and colorimetry: Theory and applications. - Bellingham: SPIE Optical Engineering press, 2002,176 p.

47. Ohno y . Color issues of white LEDs. - OIDA workshop preliminary report, 2000.103

48. Rich D. The effect of measuring geometry on computer color matching. - Color research and application, 1988, №13, pp. 113-118.

49. RiesH., Leikel., Muschaweck J. Optimized additive mixing of colored light-emitting diode sources. - Optical engineering, 2004, Vol. 43, JST» 7,pp.1531-1536.

50. Ryer A. D. Light measurement handbook. - Newburyport: Technical publications dept. International Light Inc., 1998, 64 p.

51. Shevell S. The science of color (2nd ed.). - Washington: OSA and Elsevier Science, 2003,336 p.

52. Zukauskas A. et al. Optimization of white polychromatic semiconductor lamps. - Applied phys., 2002, №80, p. 234.

53. Zukauskas A., Ivanauskas F., Vaicekauskas R., Shur M. S., Gaska R. Optimization of multichip white solid state source with four or more LEDs.-Proc. SPIE 4445, 2001, pp. 148-155.104

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания.
В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Одной из важнейших задач современного производства является обеспечение идентичности экземпляров продукции установленным образцам. Человеческий глаз различает несколько миллионов оттенков цвета, и даже незначительное различие цвета может показаться нам неприемлемым. При этом мы способны запомнить лишь несколько десятков цветов и каждый из нас даст свое описание цвета объекта, то есть, мы не сможем передать точную информацию о цвете, руководствуясь только собственными чувствами. Так же, как и при других точных измерениях, нам необходим эталон и измерительный прибор для численного представления свойств объекта (рис. 1).

Рис. 1

При измерении, например, размера, Вы можете использовать эталоны длины различных типов и классов точности. Их физические свойства незначительно изменяются с течением времени, что позволяет сохранить необходимую точность измерений.

Ситуация значительно усложняется при измерении и сравнении цветов продукции. Подавляющее большинство физических объектов изменяет свой цвет с течением времени под влиянием различных факторов окружающей среды (солнечная радиация и искусственное освещение, влажность, воздух), в результате изменения состояния поверхности (появление блеска, шероховатости, царапин, загрязнений), в результате естественного разложения (органические вещества) и даже в результате изменения температуры объекта.

Так же, восприятие цвета невозможно без освещения объекта и в значительной степени зависит от параметров освещения и взаимного расположения наблюдателя, источника света и объекта наблюдения.

При использовании образца продукции в качестве эталона цвета, Вам пришлось бы обеспечить условия хранения для каждого из образцов и производить сравнение цвета в условиях специального освещения. Возможно, Вы могли бы сравнивать цвета по фотографиям или по каталогам, с карточками различных цветов, но фотографии передают не весь спектр видимого света и искажают цвета, а каталог не отражает фактуру поверхности и имеет ограниченный набор оттенков. Таким образом, использование образца продукции или любого физического объекта в качестве эталона цвета становится технически сложной, подчас неразрешимой проблемой, и, в любом случае, не позволяет гарантировать соответствие цвета утвержденным образцам.

Для численной оценки колориметрических (цветовых) параметров, международной комиссией по освещению (CIE), с учетом особенностей человеческого зрения, была разработана система измерения на основе «цветового пространства» – трехмерной системы координат, указывающей значение светлоты, оттенка и насыщенности измеренного цвета. Измерения производятся при стандартизированных условиях, обеспечивающих воспроизводимость результатов. Каждому измеренному цвету соответствует уникальная точка и для передачи точной информации о цвете достаточно указать координаты этой точки в цветовом пространстве.

Измерение и сравнение цветов производится специализированными приборами – спектрофотометрами и колориметрами. Konica Minolta Sensing выпускает широкий спектр стационарных и портативных приборов измерения цвета, как универсальных, так и для решения специфических задач.

Принцип измерения и конструкция современных спектрофотометров и колориметров обеспечивают высокую повторяемость результатов измерений, необходимую для точной оценки и сравнения цветов. Параметры используемых осветителей, наблюдателей, углов измерения и апертур приборов установлены стандартами CIE. В момент измерения цвета объект располагается в фиксированном положении относительно источника освещения (осветителя) и объектива фотоприемника (наблюдателя). Зона измерения задается калиброванным отверстием (апертурой) и закрыта от окружающего света. В результате измерения пользователь получает численное значение параметров измеренного цвета (колориметрическое значение), которое может использоваться в качестве эталона, хранящего данные о цвете эталона продукции или в качестве образца, для сравнения цвета образца с цветом эталона. Аппаратное измерение и сравнение цветов позволяет исключить субъективную оценку соответствия цвета человеком.

В промышленности, торговле и в исследовательской деятельности можно выделить несколько направлений в измерении цвета.

Во первых, это измерение цветоразличия между цветом эталона продукции и цветом каждого последующего образца (партии товара и т.п.). При этом, возможно использование, как собственных эталонов продукции, так и эталонов заказчика или требований стандартов. Например, изготовитель мебельной пленки может проверять соответствие закупаемых красителей и цветоразличие изготавливаемой пленки, как однотонной, так и со сложной фактурой, разноцветным узором, что позволит отгружать заказчикам партии пленки с минимальным цветоразличием от предыдущих поставок. Изготовитель мебельных щитов, используя цифровые колориметрические данные, может заказать пленку с необходимым оттенком, насыщенностью и светлотой, и изготовить продукцию, соответствующую собственному каталогу или образцам заказчика. Изготовитель мебели, в свою очередь, может подбирать мебельные гарнитуры с минимальным цветоразличием составляющих предметов.

Эту последовательность можно перенести на любую другую цепочку предприятий, где продукция одних выступает в качестве сырья для других и звенья, использующие аппаратное измерение и контроль цвета окажутся в наиболее выгодных условиях, так как смогут однозначно установить требования и объективно произвести оценку. Возможно, наибольшую потребность в измерении и сравнении цветов имеет изготовитель конечной продукции, так как он является последим звеном цепи и несет наибольший риск. В любом товаре, имеющем недопустимое цветоразличие в окраске элементов, потребитель сразу заметит несоответствие цветов, что вызовет проблемы с реализацией товара.

Рис. 2

Рис. 3

С данной проблемой столкнулись, в частности, специалисты лаборатории по окраске гидрофильных контактных линз ООО «Доктор Оптик» г. Москва. По условиям производства, заготовки для контактных линз изготавливаются парами со стандартными параметрами или с параметрами заказчика. Пары заготовок окрашиваются в специализированном устройстве, обеспечивающем непрерывное перемешивание красителя, стабильную температуру и время крашения. Несмотря на использование лучших современных технологий, оборудования и красителей, вследствие физических особенностей материала контактных линз, периодически наблюдается заметное различие окраски линз в парах. В результате, в автоматизированный и технологически совершенный процесс, пришлось ввести дополнительную операцию: ручную сортировку и подбор линз в пары с одинаковыми оптическими параметрами и минимальным цветоразличием в паре. Так как восприятие цвета зависит от множества факторов (опыт и возраст сотрудника, условия освещения, цвет окружающей обстановки и фона и т.п.), каждый из специалистов производил сортировку в соответствии с собственным восприятием цвета, что не всегда совпадало с мнением заказчиков. Процесс подбора в пары по цвету был трудоемким малопроизводительным и при этом, не обеспечивал должного качества.

Для решения проблемы было предложено использовать спектрофотометр Konica Minolta CM-5 , являющийся автономным и полнофункциональным стационарным прибором. Спектрофотометр имеет большой встроенный дисплей, отображающий настройки прибора, параметры и результаты измерений. CM-5 производит измерения цвета в отраженном свете (измерение на отражение), а также измерение цвета и прозрачности в проходящем свете (измерение на пропускание). Встроенное программное обеспечение позволяет вести базу данных эталонных цветов и данных образцов, определять цветоразличие образца относительно эталона, устанавливать допустимые отклонения оттенка, насыщенности и светлоты, соответствие или не соответствие образца эталону на основании допусков. Конструкция прибора обеспечивает измерение материалов любого типа, как пластин, пленок, монолитных объектов, гранул, порошков, так и жидкостей, паст и т.п.

Выбор спектрофотометра CM-5 был обусловлен специфическими функциями прибора и возможностью использования разнообразных аксессуаров (рис. 2).

Так как контактные линзы хранятся в специальной жидкости и поверхность извлеченной для измерения линзы увлажнена, для защиты фотометрической сферы прибора от случайного попадания жидкости был выбран режим измерения «измерение с чашкой Петри на отражение». Дополнительный аксессуар чашка Петри, выполнен из оптического кварцевого стекла, влияние дна чашки на результат измерения компенсируется при проведении калибровки белого, благодаря использованию внешней калибровочной пластины. Так как воспроизводимость измерений напрямую зависит от точности позиционирования измеряемого объекта, был разработан специальный держатель контактной линзы. Устройство держателя обеспечивает стабильность установки линзы относительно апертуры прибора и исключает ошибки оператора, что обеспечивает воспроизводимость результатов измерений (рис. 3).

Рис. 4

Рис. 5

Линза прикладывается вогнутой стороной к выпуклой поверхности линзадержателя. Оператор прикасается промокательной бумагой к краю контактной линзы, для удаления капель жидкости и устанавливает держатель в пазы апертурной маски прибора. Поверхность контактной линзы оказывается в непосредственной близости от отверстия апертурной маски и отделена от него стеклом чашки Петри. Измерение производится в цветовом пространстве LСh, где L – значение светлоты, С – значение насыщенности, h – значение оттенка. При измерении учитывается зеркальная составляющая (SCI), для максимального соответствия аппаратного вердикта и визуальной оценки человеком. Оператор измеряет одну линзу из пары в качестве эталона цвета, вторую, в качестве образца (рис. 4). Сразу после измерения, на дисплее отображается результат в виде абсолютных значений L, C, и h, цветоразличие по каждому из параметров ∆L, ∆C, и ∆h, суммарное цветоразличие ∆E и итоговый вердикт, основанный на введенных пользователем допусках цветоразличия. Так как соответствие цветов и пределы допусковдля каждого производства и материала различны, для оценки допусков группой специалистов ООО «Доктор Оптик» были подготовлены пары линз различного цвета, имеющие, при визуальной оценке, одинаковый цвет, малозаметное цветоразличие, заметное, значительное и недопустимое цветоразличие. По результатам измерения этих образцов было установлено, что среди пар линз, отобранных как имеющие приемлемое цветоразличие, суммарное цветоразличие составляет от ∆E=1,8 для розовых линз до ∆E=3.0 для синих, при этом, неприемлемым становится различие насыщенности ∆C более 0,8, а влияние различия светлоты ∆L было менее существенным и не меняло вердикт визуальной оценки при значении менее ∆L=2,5 (рис. 5). Также было установлено, что различие оттенка ∆h в одной окрашиваемой партии крайне незначительно и не превышает ∆h=0,5 при среднем значении ∆h=0,3. Измеренные величины типичны при окрашивании различных материалов, так как незначительное изменение концентрации красителя влияет на насыщенность цвета, но не приводит к существенному изменению оттенка.

Так как в ходе эксперимента было выявлено значительное влияние на визуальный вердикт различия в насыщенности ∆C, незначительное влияние различия светлоты ∆L и незначительное различие оттенка ∆h в одной партии окраски, на основании тестовых измерений была разработана методика расчета значений допуска ∆L, ∆C, ∆h и суммарного цветоразличия ∆E для линз различного цвета, оптической силы и ценовых категорий.

В процессе измерений было установлено, что у линзы, извлеченной из контейнера с жидкостью, вследствие испарения жидкости с поверхности линзы, изменяются физические размеры (уменьшается диаметр, увеличивается толщина), что приводит к значительному увеличению насыщенности окраски и изменению вердикта о соответствии/не соответствии цвета линз в паре. На основании показаний спектрофотометра был построен график временной зависимости изменения насыщенности цвета различных экземпляров и типов линз, который показал незначительное изменение насыщенности, в пределах ∆C=0.2, в течение первой минуты и резкое изменение насыщенности, до ∆C=0.8 (цветоразличие становится неприемлемым), в течение второй минуты. То есть, точность измерений, воспроизводимость результатов и итоговый вердикт, в данном случае, зависят не только от типа измерения, позиционирования линзы, настроек допусков, но и от времени измерения с момента извлечения линзы из жидкости.

Рис. 6

С учетом данных особенностей материала и быстродействия прибора (одно измерение за 3 секунды), была составлена временная карта процесса измерений, регламентирующая последовательность действий оператора и продолжительность каждой операции.

Строгое соблюдение процедуры измерения позволило создать базу данных эталонных цветов, для классификации продукции по цвету, хранения и последующего точного воспроизведения необходимых оттенков и подбора линз в пары (рис. 6).

При ручной сортировке, каждый из специалистов извлекал пару линз из контейнера и визуально оценивал цветоразличие. При недопустимом цветоразличии он поочередно извлекал одну за другой линзы из своей группы контейнеров до тех пор, пока не подбирал пару к одной из первых. Подбор пары перебором всех вариантов производился для каждого экземпляра линзы.

Использование спектрофотометра позволило сократить число сотрудников, участвующих в сортировке и значительно повысить эффек тивность и качество работы.

Оператор CM-5 берет пару окрашенных линз, извлекает одну из них, прикладывает к держателю и помещает на апертуру прибора. Производит измерение колориметрических данных линзы в качестве эталона цвета и возвращает линзу в контейнер. Извлекает вторую линзу из пары, устанавливает и измеряет в качестве образца, сравниваемого с эталоном. На дисплее прибора отображается вердикт о соответствии/не- соответствии образца эталону, на основании введенных допусков для данного типа линз. При положительном вердикте пара поступает в продажу, при отрицательном вердикте данные обеих линз сохраняются в памяти прибора в качестве эталонов. CM-5 имеет функцию автоматического подбора эталона с минимальным цветоразличием. Оператор измеряет линзу, не имеющую пары, и прибор, среди хранящихся в памяти до 1000 данных измерений, выбирает вторую линзу с минимальным цветоразличием. В результате однократного измерения всех линз, часть из них сразу переводит в готовый товар, а оставшиеся создают базу данных для сопоставления параметров. Таким образом, отпадает необходимость многократного извлечения и измерения каждой линзы, что значительно повысило производительность.

Рис. 7

Данные CM-5 могут быть сохранены непосредственно с прибора на USB карту памяти для хранения, распечатки или обработки на компьютере. Данные могут использоваться в табличных редакторах, для углубленного анализа и выявления зависимости изменения цвета контактных от типа и концентрации красителя, продолжительности окраски, интенсивности перемешивания, температуры и продолжительности процесса. Печать результатов измерений для ведения отчетов и документирования может производиться принтером, подключенным непосредственно к спектрофотометру. Благодаря небольшому весу и габаритам, прибор не требует специального места для установки и может использоваться непосредственно на рабочем столе специалиста. Включение и подготовка прибора к работе занимают около минуты. Д ля повышения точности измерений, например, при подготовке эталонных данных для партии продукции, прибор может автоматически произвести серию измерений в одной или нескольких точках объекта и вычислить среднее квадратичное значение. Также, CM-5 может производить оценку параметров запрограммированных пользователем, для учета специфических факторов конкретного производства. Настройки типа и параметров измерений, параметров и вида отчетов могут быть сохранены в виде файлов настроек на USB карту памяти, что обеспечивает быструю перенастройку прибора для каждого типа измерений.

CM-5 производит измерения как на отражения, так и на пропускание, что позволяет измерять рассеяние света и прозрачность заготовок и окрашенных линз. Прибор имеет расширенный диапазон измерения цвета (от 360 нм до 740 нм), что дает возможность измерять пропускание контактными линзами ультрафиолетового излучения (рис. 7). Результат измерения отображается как в виде спектрального графика, упрощающего визуальную оценку, так и в виде численного значения пропускания на выбранной длине волны с шагом 10 нм. Использование спектрофотометра позволило наладить производство и стандартизировать целый ряд параметров контактных линз.

В следующей главе мы рассмотрим цветоподбор на основе сложения спектров красителей, примеры использования спектрофотометров и специализированного программного обеспечения.

Цветовые измерения (колориметрия) – это совокупность методов измерения и количественного выражения цвета. Что же такое цвет? Широко распространено определение цвета как своеобразного ощущения, возникающего в зрительной системе человека. Это определение максимально наглядно, так как каждому человеку его собственные ощущения известны непосредственно. Однако оно бесполезно для оценки и обсуждения цвета, потому что никакими словами эти ощущения нельзя передать другим людям. Поэтому следует выяснить, какие объективные явления и процессы создают ощущение цвета предметов. Светочувствительные рецепторы сетчатки глаза по-разному регируют на свет разного спектрального состава и интенсивности, что позволяет человеку отличать одни излучения от других. В этом смысле цвет есть характеристика спектрального состава излучений с учётом их интенсивности. Названия отдельных цветов могут иногда заменять физические характеристики излучений, например, для монохроматических излучений указание цвета заменяет иногда ориентировочные указания длины волн: жёлтая линия натрия, зелёная линия меди и т.п. Однако цвет не полностью определяет спектральный состав произвольных излучений, так как излучения даже весьма различного состава в некоторых случаях могут быть визуально неразличимы, хотя в других случаях даже малые изменения спектрального состава легко замечаются. В частности, смесь в строго определённых количествах некоторых монохроматических излучений (так называемых дополнительных цветов), например, всего двух цветов с длиной волны λ =560 мкм и λ = 465 мкм, неотличима от «белого» дневного света с непрерывным спектром. Существует множество других пар так называемых метамерных излучений, которые визуально не различимы, несмотря на различие их спектральных составов. Знаменитый физик Э. Шрёдингер определил цвет, как свойство спектрального состава излучения, общее излучениям, которые визуально неразличимы для человека. Это определение цвета как характеристики спектрального состава излучений лежит в основе цветовых измерений.

Наглядные представления о цвете часто отличаются от этого научного определения. В быту визуальную оценку окраски предметов называют цветом предмета и неявно считают его объективным свойством. Но мы видим объекты, как правило, не в их собственном свечении, а благодаря отражению и рассеянию света от постороннего источника (Солнца, рассеянного света неба, от светильников и т.д.). Поэтому состав отраженного предметами света зависит от характера освещения, которое оценивается по наиболее ярким местам поля зрения, по другим предметам, окраска которых известна и т.д. По распределению светлых и тёмных мест в поле зрения (по светотени) определяется объёмная форма предмета и ориентация участков поверхности по отношению к источнику света. Когда известно освещение и форма предмета, его окраску можно довольно точно оценить. На основе этих соображений Гельмгольц пришёл к выводу, что оценить характер освещения и его распределение в пространстве совместно с объёмной формой и окраской предметов удаётся только по всей совокупности того, что мы видим, а не по наблюдению отдельного поля зрения, цвет которого определяют.

Вносимая бессознательно поправка на освещение позволяет в привычной обстановке с большой точностью определять окраску предметов даже при очень различных освещениях. Цвет предмета воспринимается как нечто неизменное даже тогда, когда спектральный состав отражаемого им света меняется весьма существенно. Но если условия освещения для человека непривычны, то суждения его об окраске предметов становятся ошибочными и неуверенными.

Иногда цвет описательным образом обозначают терминами – цветовой тон, насыщенность и светлота. Такое описание важно для ориентировочных наглядных описаний окраски. Цветовой тон и насыщенность можно истолковать как визуальную оценку красящего вещества и его концентрации.

Указанные наглядные представления о цвете предметов являются в основном качественными и субъективными. Тем не менее, они широко используются на практике. Существуют системы классификации цветов – систематизированного их обозначения – в виде цветовых атласов и эталонированных образцов, составленных на основе усреднённых определений цвета и утверждённых Международной комиссией по освещению (МКО). Цветовые атласы и эталонированные образцы обычно непрозрачны и предназначены для рассматривания в отражённом свете, они широко применяются на практике в полиграфии, текстильной промышленности, в строительстве и т.п.

Для характеристики цвета самосветящихся предметов важен относительный спектральный состав излучения. Как и в случае узнавания окраски объектов, которое невозможно проводить независимо от спектрального состава освещающего объекты излучений, человек не может узнать спектральный состав излучения независимо от его яркости и без связи с узнаванием окружающих предметов. И то, и другое достигается только путём сопоставления различных объектов, освещённых тем же источником света, и не всегда удаётся в полной мере. Например, если оператор оценивает цвета двух зрительных полей в приборе для определения цвета (колориметре) как одинаковые независимо от яркости, то во многих случаях эти цвета не имеют одинаковый относительный спектральный состав. Например, жёлтое поле рядом с таким же, но боле ярким полем кажется оливково-зеленоватым. Другими словами, субъективная оценка цвета зависит от яркости. Это явление называется эффектом Бетцольда-Брюкке и наблюдается и в других участках спектра видимого света.

Изучением методов измерения и количественного выражения цвета и цветовых различий занимается наука колориметрия. В колориметрии созданы системы, в которых цвет количественно измеряется и выражается эталонными излучениями, смешиваемыми в определённых пропорциях. Такое объективное выражение цвета воспроизводимыми мерами осуществляется при строго заданных (стандартизованных) условиях наблюдения.

Измерения цвета основаны на законах Грассмана сложения цветов, визуально воспринимаемых глазом. Известны три закона Грассмана:

1) Закон непрерывности. При любом непрерывном изменении излучения цвет его меняется непрерывно. Например, можно поворачивать призму, разлагающую солнечный свет в спектр и наблюдать непрерывное (без скачков) изменение цвета излучения.

2) Закон аддитивности. Цвет суммы двух излучений зависит только от цветов складываемых излучений, но не от их спектрального состава.

3) Закон трёхмерности. Всякие четыре цвета линейно связаны, но существуют, но существуют тройки линейно независимых цветов.

Законы Грассмана указывают также на наличие в сетчатке человека приёмников излучения с тремя линейно независимыми кривыми спектральной чувствительности. В соответствии с третьим законом Грассмана характеристика цвета колориметрии трёхмерная, т.е. цвет количественно выражается тремя взаимосвязанными параметрами. Цвета трёх излучений, которыми выражается цветовой стимул, называются основными цветами. Основными могут быть любые три цвета, каждый из которых не воспроизводится двумя другими. Таких триад цветов, образующих цветовую координатную систему, много. Наиболее широко используется система RGB, состоящая из красного (red, R), зелёного (green, G) и голубого (blue, B) основных цветов. Из смеси этих цветов могут быть получены почти все реально встречающиеся цвета. Цвет S в колориметрии представляют трёхкомпонентным вектором:

По аналогии с определением вектора в трёхмерном пространстве величины r,g и b называются координатами цвета, а R , G и B –единичными векторами цветовой координатной системы.

Международная комиссия по освещению (МКО) в 1931 году стандартизировала цветовую систему с монохроматическими излучениями в качестве основных цветов R (λ= 700 нм), G (λ = 546,1 нм) и B (λ = 435,8 нм). Единичные количества основных цветов (R , G и B ) выбраны так, что их энергетические яркости относятся соответственно как 72,1:1,4:1. Если сложить эти единичные количества, то получится ахроматический (т.е. неокрашенный) цвет. В этой системе координаты цвета монохроматических излучений (т.е. координаты r,g и b ) показывают, какое количество единиц основных цветов воспроизводит при смешении воспринимаемый цвет.

На рисунке показана схема аддитивного колориметра Дёмкиной

Оптическая схема визуального трёхцветного колориметра системы Л. И. Дёмкиной. Наблюдаемое в окуляр Ок поле зрения разделено (с помощью фотометрического кубика ФК ) на две части - одна имеет цвет образца Об , другая - цвет экрана Э , на котором смешиваются основные цвета прибора. Свет от осветителя Ос попадает на экран через диафрагму Д , содержащую три светофильтра (красный К , зелёный З и синий С ) и три подвижные заслонки. Изменяя с помощью заслонок площади фильтров, наблюдатель изменяет интенсивности потоков красного, зелёного и синего излучений, добиваясь, чтобы цвет их смеси не отличался от цвета образца. И - лампа осветителя; Л - линза; А - источник, освещающий образец; З1, З2, З3 - зеркала; ДК и Ф - ослабляющие фильтры.

Достоинства визуального колориметра – простота измерений высокая точность определения координат (до 0,03). Недостаток – субъективная оценка тождества цветов наблюдателем. Кроме того, цвет выражается в системе основных цветов колориметра и для выражения его в международной системе R,G, B необходим перерасчёт. Этим методом также трудно измерять непосредственно цвет предметов. Он удоен лишь для измерения цвета образцов.

Колориметр Доналдсона также относится к аддитивным колориметрам. В нём суммирование опорных цветов происходит в фотометрическом шаре (на рисунке отмечен буквой Ш), в который входят лучи трёх цветов через окно О 1 . Диафрагма Д содержит три фильтра - красный К , зелёный З и синий С. Из шара свет выходит через отверстие О 2 и направляется призмой на поле сравнения фотометрического кубика ФК. Свет, отраженный от образца (не пока­занного на схеме), освещает другое поле кубика. На­блюдение ведется через окуляр Ок.

Для цветовых измерений используется также шестицветный колориметр Дональдсона. В нем шесть фильтров: красный, оранжевый, желто-зеленый, зе­леный, сине-зеленый, синий. Применение шести фильтров вместо трех расширяет цветовой охват при­бора.

В субтрактивных колориметрах используются поглощающие фильтры для опорного света. Фильтры имеют вид оптических клиньев, то-есть их поглощение меняется от одного края фильтра к другому линейным образом. Оператор, проводящий измерения цвета, перемещает клинья, вводя их в пучок, освещающий поле сравнения, большую или меньшую толщину каждого из них и добивается цветового равенства полей. Колориметр должен быть отградуирован так, чтобы отсчёты положения клиньев сразу определяли цвет образца или, по крайней мере, давали возможность его рассчитать.

В качестве объективных приборов измерения цвета применяются спектрографы с фотоэлектрической регистрацией. Для выделения нужных спектральных диапазонов служат маски. Маска – это профильная щель, пропускающая нужную часть спектра излучения на фотоприёмник. Существуют также многоканальные установки с интерференционными фильтрами и индивидуальными фотоэлектрическими приёмниками на каждый канал, например, колориметр «Радуга 2Б». В нём используется 26 фильтров с шириной пропускания ~ 13 нм, которые перекрывают диапазон длин волн от 387 нм до 712 нм. Прибор снабжён ЭВМ, которая вычисляет координаты цвета.

Атласы и образцы цвета .

Два цвета можно сравнивать не только с помощью приборов, которые дают координаты цвета, но и непосредственно глазом. Если имеется некоторое количество накрасок, координаты цвета которых известны (были измерены ранее описанными методами), то можно приближённо определить цвет неизвестной окраски, подобрав к ней наиболее близкий образец.

Систематизированный набор образцовых накрасок называют цветовым атласом. Существует много атласов цветов, созданных в ряде стран. Первый атлас цветов создал в начале 20-го века американский художник Альберт Манселл. Он систематизировал цвета по цветовому тону (по-английски hue), насыщенности и светлоте. Физиологи определили, что человек может различать приблизительно 159 цветовых тонов. Число различимых градаций по яркости (это соответствует светлоте тона) составляет около 120. Число градаций чистоты тона (это другое название насыщенности тона) составляет ~ 15. Формально число комбинаций из этих трёх составляющих цвета составляет 150х15х120 = 270000. Но такого количества цветов нет. Видимые глазом цвета изменяются не по одной, а двум или по всем трём составляющим, Например, более светлый цвет обычно становится менее насыщенным и при этом часто изменяет свой цветовой тон. В современных атласах Манселла содержится более 1200 цветов. В 1956 г. в СССР был издан типографским способом атлас цветов Е.Б. Рабкина. Образцы цвета изображены на страницах атласа в виде цветных кругов диаметром 12 мм. В 1966 г. был создан атлас цветов, подготовленный во ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева, который представляет собой отдельные картонные листы с образцами цветов, вложенные в папку. Каждый лист представляет собой образцы одного цветового тона, отличающиеся по светлоте и чистоте тона. Атлас снабжён необходимыми пояснениями и позволяет идентифицировать цвета по тону и насыщенности. В нём содержится 1000 образцов цвета.

А красная ли роза, когда ее никто не видит? Создавая понятие «вещи в себе», Кант вряд ли задумывался над проблемой управления цветом в процессе печати. Нас же этот вопрос интересует в куда большей степени, нежели философские искания. И хотя проблему несоответствия цветовых параметров на разных носителях трудно назвать философской, особенно когда речь идет об отказе заказчика от готового тиража из-за несоответствия цветов на пробном оттиске и готовой продукции, все же оттолкнемся от риторического вопроса: а красная ли роза, когда ее видят все? Тем самым мы подчеркнем важность контроля над цветом в полиграфическом процессе.

Рик Уолес сказал: «В мире цветной компьютерной печати режима WYSIWYG (что видим, то и получаем) не существует. Поставьте рядом десять компьютеров и воспроизведите на экране одно и то же изображение красной розы. Можно почти с уверенностью сказать, что на экранах вы увидите десять оттенков красного цвета. Но с изображением той же розы, напечатанным на бумаге, не совпадет ни одна из картинок на мониторе». Можно реализовать управление цветом и не калибруя монитор, но судить об истинном цвете нужно не по экрану, а по отпечаткам с откалиброванных принтеров и цветопробных систем.

Как пробуют цвет?

Важнейшим моментом во всех подготовительных к печати тиража процессах является печать пробного оттиска, поскольку именно его вы показываете заказчику. Он может быть использован в качестве документа для подтверждения правильности выполнения заказа, а также при разрешении различных конфликтных ситуаций.

До появления цветопробы в ее сегодняшнем виде для контроля качества цветоделенных фотоформ использовали хромоскоп и цветную фольгу.

Различают два вида цветопроб: экранную и на твердом носителе. За экранную цветопробу можно принять изображение на откалиброванном мониторе. Обычно это первичная цветопроба, призванная помочь оператору, занимающемуся цветоделением, правильно выполнить необходимую цветокоррекцию. При такой пробе можно говорить лишь о первоначальной оценке изображения. Цветопробу на твердом носителе можно разделить на три вида: цифровую, аналоговую и пробную печать.

Пробная печать обеспечивает наибольшее соответствие цветопробного оттиска будущему печатному. Это достигается в основном за счет использования тиражных материалов (краски, бумаги). Но по сравнению с цифровой и аналоговой пробная печать более дорога. В этом случае возрастает цена ошибки, допущенной на стадии изготовления фото- и печатных форм.

В настоящее время наиболее популярными являются аналоговая и цифровая цветопробы. Одной из ведущих фирм - производителей этих устройств является фирма DuPont. В начале 80-х годов ею был разработан Eurostandard Cromalin. Торговая марка Cromalin уже стала именем нарицательным в лексике полиграфистов и в настоящее время имеет очень широкую известность на российском рынке систем цветопробы. DuPont Cromalin - это полная технологическая система для изготовления позитивной аналоговой и цифровой цветопроб форматов от А4 до А1, включающая оборудование и расходные материалы.

К слову, с 1998 года начало развиваться совершенно новое направление продукции Cromalin - декоративный Cromalin (Art Cromalin), способный решать ранее невыполнимые задачи. Данное направление разработано для трех основных областей применения: изготовление деколей для керамики и фарфора, изготовление аналоговой цветопробы для флексографской печати путем переноса изображения непосредственно на гибкий запечатываемый материал (полиэтилен, алюминиевую фольгу и др.) и художественное оформление различных поверхностей и предметов. При этом нанести изображение можно на любую поверхность и таким образом украсить стены, машины, бассейны (изображение устойчиво к воде), дома, улицы и все, что вам необходимо.

Аналоговая цветопроба

Цветопроба этого типа применяется, как правило, для контроля качества и выполняется с цветоделенных растрированных форм - негативов или позитивов.

Системы изготовления цветопробы непосредственно с фотоформ производятся несколькими фирмами, среди которых наиболее известными являются DuPont, Kodak, Imation, Agfa.

Преимуществами аналоговой цветопробы можно считать не только небольшое отклонение колометрических характеристик от офсетного оттиска, но и возможность контроля качества готовой фотоформы, а именно: растрирования, векторных элементов, треппинга. Немаловажно и то, что системы аналоговой цветопробы принципиально готовы к переходу на любой иной набор цветов, например Pantone, а также на пигментные пленки для любой смесевой краски, используемой заказчиком.

К недостаткам систем аналоговой цветопробы относятся высокая себестоимость оттиска, встречающееся иногда отсутствие возможности изготовления цветопробы на тиражной бумаге, а также в некоторых системах - невозможность моделирования особенностей печатных процессов (растискивания, свойств тиражной бумаги).

Все эти системы обеспечивают близкое к тиражному качество оттисков и отличаются дополнительными возможностями, предоставляемыми потребителями. Так, например, система Kodak Confirm позволяет получать изображения на тиражной бумаге, а не на специальной основе. Системы Imation Matchprint Agfa и Pressmatch имитируют не только четыре цвета из палитры CMYK, но и ряд цветов из системы Pantone, вплоть до специальных (бронза, серебро). Помимо этого система Imation Matchprint может имитировать различные степени растискивания на будущем оттиске. Качество получаемого изображения, высокая стоимость (как корректировки обнаруженных ошибок, так и самого оттиска) и относительно низкая оперативность предполагают использование аналоговых цветопроб для контроля ответственных материалов и для передачи в печатный процесс.

Цифровая цветопроба

Особенность цифровой цветопробы состоит в том, что она выполняется с помощью печатающих устройств непосредственно с компьютера. В этом случае исключена стадия работы с фототехническим материалом, а также химико-фотографическая обработка. Это особенно актуально при использовании технологии CTP, не предусматривающей использование фотоформ.

В качестве устройств для получения цифровых цветопроб используются принтеры, различные по технологиям перенесения красочного пигмента на основу: принтеры, работающие по принципу термопереноса, сублимационные, струйные, лазерные и принтеры на твердых чернилах.

Как контролируют цвет?

«Только я могу судить о цвете,
- сказал дальтоник,
- потому что я беспристрастен».
Веслав Брудзиньски

Во избежание пристрастности в суждениях о цвете и о его качестве, были созданы элементы систем управления - средства контроля.

Существенную роль в области колориметрии играют колориметрические приборы (спектрофотометры) и денситометры. В последнее время популярны приборы, позволяющие осуществлять и денситометрический, и спектрофотометрический контроль - спектроденситометры. Наиболее весомый вклад в мировое производство средств колориметрической техники сделан фирмами ­GretagMacbeth, X-Rite, Techkon. Именно их продукция сегодня наиболее востребована.

Принцип денситометрического контроля мы рассмотрим на примере денситометра отраженного ­света ­GretagMacbeth D19C и контрольно-измерительной шкалы Gretag­Macbeth.

В денситометре D19C используют поляризационные светофильтры для сопоставления плотности оттисков, отпечатанных «по сырому» и «по сухому», так как неодинаковые свойства их поверхности (сырой оттиск - глянцевый, а сухой - матовый) приводят к тому, что оптическая плотность сухого оттиска оказывается меньше плотности сырого. При использовании поляризационных светофильтров значительно упрощается сравнение цветопробного и тиражного оттисков. Рассмотрим принципы осуществления контроля каждого из основных цветовых показателей путем измерения денситометром D19C элементов оттиска контрольно-измерительной шкалы.

Показатель растискивания

Растискиванием называют процесс увеличения относительной площади растровых элементов на оттиске по сравнению с их размерами на фотоформе в результате воздействия механических и оптических факторов.

Растискивание может оперативно контролироваться путем измерения растровых полей контрольной шкалы. Регулировка параметров печатания (давление, подача краски) должна в конечном счете обеспечить нормированные значения растискивания по каждой краске, без чего невозможно добиться требуемого качества цветовоспроизведения на оттиске.

Относительный контраст печати

С помощью этого параметра оперативно определяют качество воспроизведения деталей в тенях изображений. Денситометром измеряют 80-процентное поле оттиска шкалы и сопоставляют его с измеренной плотностью сплошного красочного слоя. Нулевое значение контраста свидетельствует о полном затекании краской пробела на 80-процентном растровом поле, что, в свою очередь, означает «потерю» всех деталей в темной части изображения. В ходе подготовительных операций к печатанию тиража в качестве контрольного выбирают то значение относительного контраста, которое, с одной стороны, обеспечивает требуемое качество воспроизведения теней на изображении, а с другой - пропечатку мелких растровых элементов.

Показатель красковосприятия

При многокрасочной печати необходимо контролировать переход краски на краску - красковосприятие, поскольку при печати «сырое по сырому» вторая и последующая краски ложатся на запечатанную поверхность в меньшем количестве, чем на бумагу или на сухую краску. С помощью денситометра показатель красковосприятия определяют как отношение оптической плотности второго красочного слоя, перешедшего на первый, к оптической плотности этого же слоя на чистой бумаге. Низкое значение показателя красковосприятия сигнализирует об ухудшении цветовых характеристик оттиска из-за уменьшения цветового охвата, что, в свою очередь, является следствием нарушения взаимодействия одного красочного слоя с другим.

Отклонение цветового тона и ахроматичность

У триадных краскок неидеальный характер процесса отражения (поглощения): каждая краска поглощает излучение не только в зоне спектра, соответствующей ее дополнительному цвету (голубая поглощает в красной зоне, пурпурная - в зеленой, желтая - в синей), но и в двух других, хотя, в меньшей степени. Денситометр позволяет определить качество печатных красок по двум показателям: отклонению цветового тона и ахроматичности.

Денситометр для пленок X-Rite 361T для позитивных и негативных черно-белых пленок измеряет оптическую плотность в диапазоне 0,00-6,00 D с точностью до 0,01 D в видимом и УФ-диапазоне. X-Rite 361T позволяет также измерять площадь точки (dot area). Эта информация передается в Macin­tosh.

Портативные спектроденситометры серии 500 от X-Rite также использует наиболее современную технологию контроля цвета. Старшие модели этой серии - 528 и 530 - позволяют производить колориметрические измерения специальных цветов, бумаги и смесевых красок.

У денситометров Techkon нет подвижных механических частей. Поэтому они износоустойчивы, прочны и невосприимчивы к механическим воздействиям.

Денситометры Techkon, как и современные модели других производителей, покрывают весь диапазон применяемых в денситометрии измерений. Измерения оптической плотности, разности плотностей, серого и цветового баланса, контрастности печати, суммарной площади и приращения растровых точек выполняются нажатием кнопки. Такие специальные типы измерений, как красочный перенос, искажение оттенка и загрязненность краски, располагаются на втором операционном уровне и не затрудняют проведение стандартных измерений.

Спектроденситометр ­Tech­konSD620 для измерений в отраженном свете имеет встроенный поляризационный фильтр и измеряет триадные и смесевые цвета, оттиски и печатные формы.

Спектрофотометры, колориметры и измерение цветов на отпечатках

Колориметры и спек­тро­фотометры - это два типа устройств, которые объективно измеря­ют цвет запечатанного листа или реального предмета.

В принципе, оба устройства делают одну и ту же работу. Колориметры обычно более простые и, следовательно, менее дорогие устройства. Но они менее точны, чем спектрофотометры. Однако технический прогресс не стоит на месте и ситуация меняется: многие современные колориметры по точности приближаются к ранним моделям спектрофотометров. Однако для измерения цвета в промышленных масштабах все же целесообразно применение спектрофотометров.

Спектрофотометрический контроль

Органы зрения человека включают три группы светочувствительных рецепторов. Первая группа имеет чувствительность к синей зоне спектра видимого излучения, вторая - к зеленой, третья - к красной. Поэтому, в отличие от большинства известных нам величин, значения которых выражаются одним числом (метров, секунд и т.п.), результат измерения цвета представляется набором трех чисел, то есть цвет - величина трехмерная. Приборы для измерения цвета еще совсем недавно были очень дороги, сложны в эксплуатации, а сравнительно большое время, необходимое для измерения, не позволяло эффективно использовать их в производственных условиях. Фирма GretagMacbeth одной из первых в мире освоила выпуск портативных спектрофотометров - цветоизмерительных приборов, предназначенных для непосредственного использования в полиграфическом производстве.

Современные спектрофотометры SpectroEye и Spectrolino дают возможность быстро и с высокой точностью измерять цвет в различных колориметрических системах, ставших сегодня международными стандартами: XYZ, ХyY, Lab, LCh и др. SpectroEye представляет собой портативный прибор, который может работать как в автономном режиме, так и совместно с компьютером. Spectro­lino конструктивно выполнен в виде измерительной приставки, сопряженной с компьютером, при этом измеренные данные обрабатываются посредством программного обеспечения GretagMacbeth - KeyWizard, Color Quality.

Кроме того, эти приборы определяют ряд денситометрических показателей: оптическую плотность, показатель растискивания и т.п. Так, по желанию заказчика в функциональный состав спектрофотометра SpectroEye могут быть включены функции денситометра D19C. При этом в отличие от последнего, ориентированного на технологию триадной печати, область применения прибора SpectroEye не зависит от используемого ассортимента красок. Совершенно незаменим спектрофотометр при производстве высококачественной упаковки и этикетки, печатание которых осуществляется с применением как триадных, так и специальных красок (Pantone и др.).

Очень часто на практике необходимо определить цветовое соответствие тиражной продукции и цветопробы. Спектрофотометры позволяют количественно оценить цветовое различие <2206>Е между оттиском и цветопробой, измерив цветовые координаты в системе Lab.

Такой подход позволяет точно определить технологический режим печатания (подачу краски, давление и т.д.) и отпечатать тираж с минимальными потерями бумаги и краски.

Компания X-Rite также использует спектрофотометрию как наиболее точный способ измерения характеристик цвета. Применяя этот способ измерения, можно оперировать точными определениями цвета, например: «калибровано», «охарактеризовано», «установлено», «специфицировано» и «независимо от материала». Например, спектрофотометр Digital Swatchbook создан компанией X-Rite специально для репростудий. Он позволяет измерять и анализировать цвет, определять CMYK-эквивалент и пересылать данные в компьютер. Входящий в комплект программный продукт X-Rite ColorShop дает возможность создать для различных устройств собственные профили.

Микропроцессор Digital Swatchbook позволяет быстро собрать информацию о спектре, цвете и плотности по 31 позиции. За две секунды прибор анализирует информацию и пересылает ее в компьютер.

Система X-Rite Autoscan spectrophotometer DTP 41 - еще один быстрый, точный и надежный прибор, обеспечивающий постоянный контроль всего процесса печати. DTP 41 - автоматизированное устройство, позволяющее достичь быстрых и точных результатов. За пять минут он может считать 480 цветовых сегментов. Модификация DTP 41/T создана для измерения как в отраженном, так и в проходящем свете.

DTP 41 можно использовать вместе не только с калибровочными программами, но и с программами управления цветом, установленными на компьютерах разных платформ.

И несколько слов о системах…

Очень часто в литературе о цвете можно встретить термин «стандартный наблюдатель». Он подразделяется на «наблюдателя» 1931 года и «наблюдателя» 1964 года. Под этими терминами понимаются спектральные характеристики фоторецепторов глаза, которые были получены в ходе экспериментов, проведенных Международной комиссией по освещению CIE в 1931 и 1964 годах. Эти данные были положены в основу науки колориметрии. Естественно, что на цветовосприятие оказывает существенное влияние и цвет, который освещает рассматриваемый образец. Далеко не все равно, под каким источником света расценивать образец. Существует три типа стандартных источников: тип А (лампа накаливания желтого цвета, где энергия синего и зеленого цветов мала), усредненный дневной свет и рассеянный дневной свет. Один и тот же цвет под этими источниками будет восприниматься по-разному. В качестве стандарта не случайно применяют такие источники света, которые имеют более равномерные спектральные характеристики, равномерный спектр испускания. В полиграфии сейчас огромное внимание уделяется стандартным источникам света и просмотровым устройствам, которые оснащены стандартными источниками света.

Бизнес не отстает от научной мысли, и на Западе сейчас существует довольно большое количество фирм - изготовителей колориметрических устройств для нужд полиграфии, переквалифицировавшихся с производства просмотровых устройств для текстильной промышленности.

Знание характеристик фоторецепторов, источника цвета и характеристик отражения объекта дает нам возможность определять однозначную характеристику цвета в координатах XYZ (первая колориметрическая система, которая была стандартизирована в 1931 году). Система имеет существенный недостаток - неравноконтрастность. Данной системе не соответствует адекватная зрительная оценка, что является ее узким местом. Именно поэтому она не получила широкого применения в полиграфии. На основе XYZ была построена равноконтрастная система Lab, которая лишена указанного недостатка. В большей степени Lab учитывает специфику зрительного восприятия. На допечатной стадии полиграфического производства Lab является основой для выполнения всех операций. Все спектрофотометры для нужд полиграфии измеряют цвет в этой системе. Равноконтрастной является не только данная система, - на основе XYZ построены еще некоторые равноконтрастные системы: Luv, xyY (для Photoshop ниже пятой версии).

Мы привыкли качественно описывать цвет тремя понятиями: яркость, насыщенность и цветовой тон, который определяет, к какой части спектра относится рассматриваемый цвет. Эти понятия объединены в систему LCH, где L - светлота, С - насыщенность, Н - цветовой тон.

Бытует мнение, что цвет не зависит от спектрального состава образцов. Очень распространены ситуации, когда два цвета при источнике <2206>50, например, воспринимаются одинаково, а при другом источнике цвета - по-разному. Если цвета двух объектов идентичны при освещении одним светом, но различны под другим, то говорят, что они являются метамерной парой. Для того чтобы исключить этот факт, применяются просмотровые устройства.

Принцип работы измерительного устройства - спектрофотометра - основан на регистрации отраженного цветового потока. Основной узел спектрофотометра - источник света, которым мы освещаем образец. Он должен испускать белый свет. Падающий свет отражается от объекта, проходит разложение при помощи дифракционной решетки, которая разлагает отраженный свет в спектр и далее регистрируется фотоприемником. Далее по известным характеристикам источника света и фоторецептора встроенное в прибор микропроцессорное устройство осуществляет вычисление координат цвета за считанные секунды.

Принцип действия прибора отраженного света - денситометра - достаточно прост: свет, отраженный от образца, регистрируется в устройстве; далее, после аналого-цифро­вого преобразования, прибор показывает значение оптической плотности. Денситометр устроен таким образом, что его измерительные каналы рассчитаны на регистрацию определенной отраженной части спектра; если посмотреть на спектральные характеристики спектральных красок - YCM, то становится понятно, что голубая краска поглощает красный, пурпурная - зеленый, желтая - синий. Поэтому характеристику можно определять только в конкретной зоне спектра. Голубая измеряется за красным фильтром, пурпурная - за зеленым, а желтая - за синим. На те приборы, которые существовали 20 лет назад, печатник перед началом измерения должен поставить определенный фильтр. Сейчас приборы делают это сами.

Как при выборе прибора, так и при измерении спектральных характеристик важно учитывать, что спектральный диа­пазон, за которым прибор видит краску, стандартизирован различными видами стандартов - европейским и американским. Это вносит путаницу при сопоставлении результатов измерений. Системы подразумевают совершенно конкретную характеристику, за которой прибор видит красочный слой. Если мерить один образец денситометрами, по-разному стандартизированными, то показания приборов будут сильно различаться. Последствий этого на практике немало. Так, одна из типографий пользовалась нормативной базой для европейского стандарта, а эксплуатировала прибор, который соответствовал американскому стандарту. По желтой краске было рекомендовано значение 1,4 оптической плотности. В приборе же это соответствовало единице. В результате оттиск приобрел неожиданный оттенок. Таким образом, одной и той же толщине соответствуют разные значения плотности. Причем отклонения могут быть как незначительные, так и существенные.

Рекомендуемые нормативные базы должны соответствовать данному типу прибора. Единственное, что смягчает последствия несоответствий систем, это то, что черная краска для всех видов цветофильтров совершенно одинакова. Однако в современном мире цветной печати это мало чем может помочь…