צבע בגרפיקה ממוחשבת. טבלת צבע של מערכת XYZ

הבסיס של תורת הצבע המודרנית הוא התיאוריה של הלמהולץ והרינג על תחושות צבע טריקולור. תורת הצבע המקובלת כיום מבוססת על שלושת חוקי הוספת הצבע שקבע גרסמן.

בהתאם לחוק הראשון, כל צבע יכול להיחשב כקבוצה של שלושה צבעים עצמאיים באופן ליניארי, כלומר שלושה צבעים כאלה, שאף אחד מהם לא ניתן להשיג על ידי הוספת שניים האחרים.

מהחוק השני עולה שכל טווח הצבעים הוא רציף, כלומר לא יכול להיות צבע שאינו צמוד לצבעים אחרים. על ידי שינויים מתמשכים בקרינה, ניתן לשנות כל צבע לאחר.

החוק השלישי של הוספת צבע קובע שצבע כלשהו, המתקבל על ידי הוספת מספר מרכיבים, תלוי רק בצבעיהם ואינו תלוי בהרכבים הספקטרליים שלהם. על בסיס חוק זה ניתן להשיג את אותו צבע על ידי שילובים שונים של צבעים אחרים. מקובל היום להתייחס לכל צבע כשילוב של כחול, ירוק ואדום, שהם עצמאיים באופן ליניארי. עם זאת, על פי החוק השלישי של ערבוב צבעים, ישנם אינספור שילובים אחרים של שלושה צבעים עצמאיים באופן ליניארי.

הוועדה הבינלאומית להארה (CIE) אימצה את הצבעים של קרינה מונוכרומטית עם אורכי גל של 700, 546.1 ו-435.5 ננומטר כשלושת צבעי היסוד, המסומנים ר, ג, ב.

אם שלושת צבעי היסוד הללו מסודרים במרחב בצורה של שלושה וקטורים הנובעים מנקודה אחת, המציינים את וקטורי היחידה המתאימים ר, ז, ב, ואז כל צבע ו, ניתן לבטא כסכום וקטורי:

F=Rr+Gg+Bb

איפה ר, ג, ב - מודולים של צבעים פרופורציונליים למספר צבעי היסוד בסך הצבע המתקבל; מודולים אלה נקראים קואורדינטות צבע.

קואורדינטות צבע מאפיינות את הצבע באופן ייחודי, כלומר אדם לא מרגיש את ההבדל בצבעים בעלי אותן קואורדינטות. עם זאת, קואורדינטות צבע שוות אינן אומרות את אותו הרכב ספקטרלי. דגימות שצבען מאופיין בספקטרים שונים, אך בעלות אותן קואורדינטות צבע, נקראות מטאמרי. הצבע הנתפס של דגימה מוכתמת תלוי במקור שבו היא נצפית. דוגמאות מטאמריות הנראות באותו צבע לאור מקור אחד שונות לאורו של מקור אחר.

המערכת שאומצה להבעת נתוני מדידת צבע היא איקס, י, ז. במערכת זו, שלושת צבעי היסוד נחשבים לצבעים שאינם קיימים באמת, אך קשורים באופן ליניארי לצבעים R, G ו IN.
צבע במערכת איקסYZמבוטא כסכום וקטורי:

F=xx+Yy + Zz

בניגוד למערכת RGINכל הצבעים האמיתיים במערכת איקסYZיש קואורדינטות חיוביות. בהירות של צבעים ראשוניים איקסו yנלקח שווה לאפס, אז הבהירות של הצבע וניתן לאפיין רק בקואורדינטת צבע אחת י,

הקואורדינטות הספציפיות של צבעים טהורים מבחינה ספקטרלית באורכי גל שונים (קואורדינטות צבע ספציפיות) מוצגות באיור.

היחס בין קואורדינטת צבע לסכום כל שלוש הקואורדינטות נקרא קואורדינטת צבע.קואורדינטות הצבעוניות המתאימות לקואורדינטות הצבע מסומנות איקס,י,ז

x=X/(X+Y+Z) וכו'.

זה ברור ש:

איקס+ y +ז=1

ברור גם שקאורדינטות הצבעוניות נשארות ללא שינוי כאשר מגדילים או מקטינים את כל קואורדינטות הצבע באופן פרופורציונלי. לפיכך, הקואורדינטות הכרומטיות מאפיינות באופן ייחודי בלבד צֶבַע,אבל לא לוקחים בחשבון בְּהִירוּתצבעים. העובדה שסכום כל הקואורדינטות הצבעוניות שווה לאחד מאפשרת להשתמש רק בשתי קואורדינטות לאפיון הצבעוניות, מה שמאפשר, בתורו, לייצג גרפית את הצבעוניות בקואורדינטות קרטזיות.

ייצוג גרפי של צבעוניות בקואורדינטות איקס, ינקרא טבלת צבעים (איור).

נקודות המתאימות לצבעים טהורים מבחינה ספקטרלית משורטטות על טבלת הצבעים. הם ממוקמים על עקומה פתוחה. לבן מתאים לנקודה C עם קואורדינטות צבעוניות איקס = 0.3101 ו-y = 0.3163. קצוות העקומה מכווצים על ידי קטע שעליו נמצאים הגוונים הסגולים שנעדרים בספקטרום. אורך הגל של הטון המגנטה מצוין במספר עם קו והוא שווה לאורך הגל של הצבע המשלים, כלומר, הצבע הממוקם בנקודה בנקודת החיתוך של הישר העובר דרך נקודת הצבע המגנטה הנתון. הנקודה עם, עם עקומה של צבעים טהורים מבחינה ספקטרלית. על הקטעים המחברים את הנקודה צבע לבןעם נקודות על הפריפריה של הדיאגרמה, צבעים של אותו גוון צבע ממוקמים.

גוון צבע (אורך גל דומיננטי) -זהו אורך הגל המתאים למקסימום בספקטרום ההחזר של הדגימה (או ספקטרום השידור של דגימה שקופה), או אורך הגל של קרינה מונוכרומטית שיש להוסיף ללבן כדי לקבל צבע נתון.

טוהר צבע (רוויה)של כל צבע מוגדר כיחס בין הבהירות של הרכיב המונוכרומטי לסכום הבהירות של הרכיבים המונוכרומטיים והלבנים. בהירות -זהו ערך המאפיין את כמות האור המוחזרת מהמדגם. כפי שכבר צוין, הבהירות במערכת שלושת הצבעים נלקחת כערך של קואורדינטות הצבע י.

אם ניקח קצת צבע בטבלת הצבעים ונסמן אותו בנקודה א,אז הבהירות הכוללת שלו תהיה שווה ל יא, והבהירות של הרכיב המונוכרומטי, פרופורציונלית למרחק היחסי של הצבע מהנקודה הלבנה, תבוא לידי ביטוי ביחס: Yll2/(l1+l2).

לפיכך, ניתן לאפיין צבע בשלוש דרכים, תוך שימוש בכל מקרה בשלוש כמויות כדי לאפיין אותו:

1) קואורדינטות צבע איקס, י, ז,

2) קואורדינטות צבעוניות איקסו בְּ-בשילוב עם קואורדינטת צבע Y;

3) גוון צבע ל, טוהר צבע רובהירות י.

מדידת לובן.
אחד המדדים העיקריים של פיגמנטים וחומרי מילוי לבנים הוא הלובן שלהם. לוֹבֶןנקראת מידת הקירוב של הצבע ללבן האידיאלי. באופן אידיאלי לבן הוא משטח המשקף בצורה מפוזרת את כל האור הנכנס עליו בכל האזור הנראה של הספקטרום. עם זאת, ניתן לקחת דגימה לבנה מועדפת אחרת בתור התייחסות.

ישנן לא מעט שיטות ספקטרופוטומטריות וקולורימטריות שונות להערכת הלובן. לרוב, ערכי הבדלי הצבע בין המדגם הנמדד לתקן המקובל משמשים להערכת הלובן של פיגמנטים לבנים. הלובן W במקרה זה מחושב על ידי הנוסחה:

DE - הבדל צבע מוחלט.

אשר עולים בעבודה עם תמונות, ונושאים רבים נוספים, למשל, בנושא עיבוד תמונה, משפיעים בצורה כזו או אחרת על נושאי הצבע ושעתוק הצבע. אבל, למרבה הצער, רוב המאמרים האלה מתארים את מושג הצבע ואת תכונות ההעתקה שלו בצורה שטחית מאוד, או שהם מסיקים מסקנות נמהרות או אפילו שגיאות. מספר המאמרים והשאלות בפורומים מיוחדים בנושא היבטים מעשייםשכפול צבע מדויק, כמו גם ניסיונות שגויים רבים לענות על שאלות אלה אפילו על ידי מומחים מנוסים, מצביעים על כך שבעיות בעבודה עם צבע מתעוררות לעתים קרובות למדי, וקשה למצוא להן תשובות מנומקות וברורות.

ידע לא מספיק או שגוי של רוב מומחי ה-IT בנוגע לשעתוק צבעים, לדעתי, מוסבר בכך שמעט מאוד זמן מושקע בלימוד תורת הצבע, שכן היסודות שלה פשוטים בצורה מטעה: מכיוון שיש שלושה סוגים של קונוסים על הרשתית, ערבוב של שלושה צבעים מסוימים יכול ללא בעיות לקבל את כל הקשת של הצבעים, מה שאושר על ידי פקדי RGB או CMYK בתוכנית כלשהי. לרוב זה נראה מספיק, והכמיהה שלהם לידע בתחום הזה מסתיימת. אבל, תהליכי ההשגה, היצירה והשחזור של תמונות מכינים אותך לניואנסים רבים ו בעיות אפשריות, כדי לפתור אשר הבנה של תורת הצבע, כמו גם התהליכים עליהם היא מבוססת, יעזור. נושא זה נועד למלא את פער הידע בתחום מדעי הצבע, ויהיה שימושי לרוב המעצבים, הצלמים, המתכנתים, ואני מקווה, מומחי IT אחרים.

נסו לענות על השאלות הבאות:

למה הפיזיקה לא יכולה להגדיר את המושג צבע?
איזו משבע יחידות ה-SI הבסיסיות מבוססת על תכונות מערכת הראייה האנושית?
איזה גוון צבע אינו בספקטרום?
כיצד ניתן היה למדוד את תפיסת הצבע על ידי אדם לפני 90 שנה?
היכן משתמשים בצבעים שאין להם בהירות?

אם לפחות שאלה אחת לא מצאתם את התשובה, אני ממליץ לחפש מתחת לחתול, שם תוכלו למצוא תשובות לכל השאלות הללו.

הגדרת המושג צבע. הממד שלו

כולנו יודעים שהמדע לא יכול להסתדר בלי מדידות ויחידות מדידה, ומדע הצבע אינו יוצא מן הכלל. לכן, תחילה ננסה להגדיר את מושג הצבע, ועל סמך הגדרה זו ננסה למצוא דרכים למדוד אותו.

אף אחד לא יתפלא לשמוע שצבעים נתפסים אצלנו בעזרת העיניים, שלצורך כך לוכדים את אור העולם הסובב אותנו. אור הוא קרינה אלקטרומגנטית בטווח אורכי גל של 390-740 ננומטר (הנראה לעין), אז בואו ננסה למצוא את המפתח לאופן מדידת צבע בתכונות הקרניים הללו, בהנחה שצבע הוא התכונות של האור שנכנס. העיניים שלנו. זה לא סותר את המחשבות שלנו בשום צורה: האור שנכנס לעיניים הוא שגורם לאדם לתפוס צבע.

הפיזיקה יודעת וניתן למדוד בקלות פרמטרים כאלה של אור כמו כוח וההרכב הספקטרלי שלו (כלומר, התפלגות הכוח על פני אורכי גל - הספקטרום). על ידי מדידת הספקטרום של האור המוחזר, למשל, ממשטחים כחולים ואדומים, נראה שאנחנו בדרך הנכונה: חלקות חלוקת הכוח יהיו שונות באופן משמעותי, מה שמאשר את ההנחה שלנו שצבע הוא תכונה של קרינה גלויה, שכן המשטחים הללו צבע שונה. הקושי הראשון שמצפה לנו הוא הצורך להקליט לפחות 35 ערכים מספריים של הספקטרום (טווח אורך גל גלוי 390-740 ננומטר עם צעד של 10 ננומטר) כדי לתאר צבע אחד. לפני שאנחנו בכלל מתחילים לחשוב על דרכים לפתור את הבעיה הקטנה הזו, אנו מגלים שהספקטרום של כמה דגימות זהות בצבע מתנהגים בצורה מוזרה (גרף אדום וירוק):

אנו רואים שהספקטרום שונה באופן משמעותי, למרות הצבע הזהה ללא ספק של הדגימות (במקרה זה - צבע אפור; שתי קרינות כאלה נקראות מטאמריות). היווצרות תפיסת הצבע של דגימות אלו מושפעת רק מהאור המוחזר מהן (נדלג כאן על השפעת צבע הרקע, רמת ההסתגלות של העין לתאורה ועוד גורמים מינוריים), כי הספקטרלי שלו. התפלגות היא כל מה שהמדידות הפיזיות של הדגימות שלנו יכולות לתת לנו. במקרה זה, שתי התפלגות ספקטרום שונות באופן משמעותי מגדירות את אותו צבע.

הבה ניתן דוגמה שנייה לבעיית התיאור הספקטרלי של צבע. אנו יודעים שהקרניים של כל מקטע של הספקטרום הנראה נצבעות עבורנו בצבע מסוים: מכחול באזור 400 ננומטר, דרך כחול, ירוק, צהוב, כתום ועד אדום עם אורך גל של 650 ננומטר ומעלה. צהוב הוא איפשהו באזור של 560-585 ננומטר. אבל אנחנו יכולים לבחור תערובת כזו של קרינה אדומה וירוקה, שתיתפס כצהובה למרות היעדר מוחלט של קרינה כלשהי בתחום ה"צהוב" של 560-585 ננומטר.

מסתבר שאף אחד פרמטרים פיזייםלא יכול להסביר את זהות הצבע במצב הראשון ואת נוכחות הצביעה הצהובה של הקרניים במצב השני. מצב מוזר? איפה טעינו?

כשערכנו ניסוי במדידת ספקטרום, הנחנו שצבע הוא תכונה של קרינה, אך התוצאות שלנו מפריכות זאת, מכיוון שהיו קרני אור שונות מעבר לספקטרום, הנתפסות כאותו צבע. אם ההנחה שלנו הייתה נכונה, כל שינוי ניכר בעקומת הספקטרום היה גורם לשינוי נתפס בצבע, שאינו נצפה. מכיוון שאנו מחפשים כעת דרכים למדוד צבע, וראינו שלא ניתן לקרוא למדידת ספקטרום מדידת צבע, עלינו לחפש דרכים אחרות בהן זה יהיה אפשרי.

למעשה, במקרה הראשון בוצעו שני ניסויים: האחד באמצעות ספקטרומטר, שהביא לשני גרפים, והשני, השוואה חזותית של דגימות על ידי אדם. הדרך הראשונה מודדת הרכב ספקטרליאור, והשני תואם להרגישבמוחו של האדם. לאור העובדה שהשיטה הראשונה לא מתאימה לנו, הבה ננסה להיעזר באדם למדידת צבע, בהנחה שצבע הוא התחושה שאדם חווה כאשר מופעל אור על עיניו. אבל איך למדוד את רגשותיו של אדם, להבין את המורכבות ואי הוודאות של מושג זה? אל תציע אלקטרודות למוח או אנצפלוגרמה, כי אפילו עכשיו שיטות כאלה אינן מספקות את הדיוק הדרוש למושג עדין כמו צבע. יתר על כך, הבעיה הזונפתר בהצלחה עוד בשנות ה-20 של המאה העשרים ללא הזמינות של רוב הטכנולוגיות הנוכחיות.

בְּהִירוּת

הבעיה הראשונה לפתרון שלה היה צורך לבטא מספרית את התחושות החזותיות של אדם הייתה המשימה של מדידת בהירות של מקורות אור. מדידת עוצמת הקרינה של מנורות (כלומר, עוצמת הקרינה, בג'אול או וואט, ולא הספק החשמלי הנצרך) לא ענתה על שאלה זו, כי ראשית, אדם אינו רואה קרינה עם אורכי גל פחות מ-380 ויותר. מ-780 ננומטר, ולכן כל קרינה מחוץ לטווח זה אינה משפיעה על בהירות המקור. שנית, כפי שכבר ראינו עם הספקטרום, תפיסת הצבע (והבהירות) היא תהליך מורכב יותר מאשר פשוט תיקון מאפייני האור שנכנס לעינינו: הראייה האנושית רגישה יותר לכמה אזורים בספקטרום, ופחות. לאחרים. לדוגמה, קרינה ירוקה בהירה הרבה יותר מקרינה כחולה בעלת עוצמה זהה. ברור שכדי לפתור את בעיית הביטוי המספרי של בהירות מקורות האור, יש צורך לכמת את הרגישות של מערכת הראייה האנושית עבור כל אורכי הגל הבודדים של הספקטרום, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בהם כדי לחשב את התרומה של כל אורך גל של הספקטרום. מקור לבהירותו הכוללת. כמו הבעיה שהועלתה לעיל עם מדידת הצבע, גם זו מסתכמת בצורך למדוד את תחושת הבהירות על ידי אדם.

ניתן היה למדוד את תחושת הבהירות מקרינה של כל אורך גל על ידי השוואה חזותית של בהירות הקרינה עם כוחות ידועים על ידי אדם. זה די פשוט: על ידי שליטה בעוצמת הקרינה, אתה צריך להשוות את הבהירות של שני זרמים מונוכרומטיים (ספקטרליים צרים ככל האפשר), תוך מדידת הכוחות שלהם. לדוגמה, על מנת להשוות את הבהירות של קרינה מונוכרומטית באורך גל של 555 ננומטר בהספק של וואט אחד, יש להשתמש בקרינה של שני וואט באורך גל של 512 ננומטר. כלומר שלנו מערכת חזותיתרגיש פי שניים לקרינה הראשונה. בפועל, למען דיוק גבוה של התוצאות, בוצע ניסוי מורכב יותר, אך זה לא משנה את מהות הנאמר (התהליך מתואר בפירוט בעבודה המדעית המקורית משנת 1923). התוצאה של סדרה של ניסויים כאלה עבור כל הטווח הנראה היא עקומת יעילות האור הספקטרלית (תוכל למצוא גם את השם "עקומת נראות"):

אורכי גל משורטטים לאורך ציר ה-X, והרגישות היחסית של מערכת הראייה האנושית לאורך הגל המתאים משורטטת לאורך ציר ה-Y.

עם מכשיר עם אותה רגישות ספקטרלית, אתה יכול בקלות לקבוע את הבהירות של פליטת האור הרצויה עליו. תחת עקומה כזו מותאמת בקפידה את הרגישות של מדי פוטו, מדי לוקס והתקנים אחרים, בעבודתם חשוב לקבוע את הבהירות הנתפסת על ידי אדם. אבל הרגישות של מכשירים כאלה היא תמיד רק קירוב לעקומת יעילות האור הספקטרלית האנושית, ולמדידות מדויקות יותר של בהירות, נעשה שימוש בהתפלגות הספקטרלית של מקור האור המעניין.

ההתפלגות הספקטרלית מתקבלת על ידי חלוקת הקרינה לאזורים ספקטרליים צרים ומדידת העוצמה של כל אחד מהם בנפרד. אנו יכולים להתייחס לבהירות המקור שלנו כסכום הבהירות של כל האזורים הספקטרליים הללו, ולשם כך אנו קובעים את הבהירות של כל אחד מהם (הנוסחה למי שלא מעוניין לקרוא את ההסברים שלי על האצבעות): אנו הכפל את ההספק הנמדד ברגישות של מערכת הראייה שלנו התואמת לאורך הגל הזה (צירי Y ו-X תרשים קודםבהתאמה). אם נסכם את הבהירות של כל אזורי הספקטרום המתקבלים בדרך זו, נקבל את בהירות הקרינה העיקרית שלנו ביחידות פוטומטריות, שנותנות מושג מדויק על הבהירות הנתפסת של עצמים מסוימים. אחת מהיחידות הפוטומטריות כלולה ביחידות ה-Basic SI - קנדלה, הנקבעת באמצעות עקומת יעילות האור הספקטרלית, כלומר על סמך תכונות מערכת הראייה האנושית. עקומת הרגישות היחסית של מערכת הראייה האנושית אומצה כתקן בינלאומי בשנת 1924 על ידי הנציבות הבינלאומית להארה (ניתן למצוא את הקיצור CIE בספרות הסובייטית), או CIE - Commission Internationale de l "Éclairage.

מערכת CIE RGB

אבל, עקומת היעילות הזוהר הספקטרלית נותנת לנו מושג רק על בהירות קרינת האור, ונוכל למנות מאפיינים אחרים שלה, למשל, רוויה וגוון, שלא ניתן לבטא בעזרתה. לפי האופן שבו נמדדת בהירות, אנו יודעים כעת שרק אדם יכול "למדוד" צבע ישירות (אל תשכח שצבע הוא תחושה) או מודל כלשהו של התגובה שלו, כגון עקומה של יעילות האור הספקטרלית, המאפשרת לך לבטא באופן מספרי תחושות של בהירות. נניח שכדי למדוד צבע יש צורך ליצור בניסוי בעזרת אדם, באנלוגיה לעקומת היעילות הזוהר, מערכת מסוימת שתציג את תגובת הצבע של מערכת הראייה לכל דבר. אפשרויות אפשריותפיזור ספקטרלי של אור.

תכונה אחת של קרני אור ידועה זה מכבר (למעשה, זו תכונה של מערכת הראייה שלנו): אם מערבבים שתי קרינות בצבעים שונים, ניתן לקבל צבע שיהיה שונה לחלוטין מהמקור. למשל, מצביע על רשימה לבנהנייר בנקודה מסוימת אור ירוק ואדום של כוחות מסוימים, אתה יכול לקבל כתם צהוב טהור ללא זיהומים של גוונים ירוקים או אדומים. על ידי הוספת קרינה שלישית, וכחול מתאים יותר לשני הקיימים (כי אין דרך לקבל את זה בתערובת של אדום וירוק), נקבל מערכת שתאפשר לנו לקבל צבעים רבים.

אם נשווה חזותית קרינת בדיקה כלשהי במכשיר כזה, נקבל שלושה אינדיקטורים: עוצמת הפולטים האדומים, הירוקים והכחולים, בהתאמה (כמו המתח המופעל על המנורות, למשל). כלומר, בעזרת המכשיר שלנו (שנקרא קולורימטר חזותי), המשחזר צבע, ומערכת הראייה שלנו, הצלחנו לקבל ערכים מספרייםצבע של קרינה מסוימת, שאליו חתרנו. שלוש המשמעויות הללו נקראות לעתים קרובות קואורדינטות צבע, כי נוח לייצג אותם כקואורדינטות של מרחב תלת מימדי.

ניסויים דומים בוצעו בהצלחה בשנות העשרים של המאה ה-20 באופן עצמאי על ידי המדענים ג'ון גילד ודיוויד רייט. בתור הקרנות העיקריות, רייט השתמש בקרנות מונוכרומטיות של אדום, ירוק ו פרחים כחוליםעם אורכי גל של 650, 530 ו-460 ננומטר, בהתאמה, וגילד השתמשה בקרינה מורכבת יותר (לא מונוכרומטית). למרות הבדלים משמעותיים בציוד שנעשה בו שימוש והעובדה שהנתונים היו בממוצע על פני רק 17 צופים בעלי ראייה תקינה (10 לרייט ו-7 לגילד), התוצאות הסופיות של שני החוקרים היו קרובות מאוד זו לזו, מה שמעיד על דיוק גבוה. של מדידות שבוצעו על ידי מדענים. באופן סכמטי, הליך המדידה מוצג באיור:

עַל חלק עליוןמסך הקרין תערובת של קרינה שלושה מקורות, ועל התחתון - הקרינה הנחקרת, ומשתתף הניסוי רואה אותם בו זמנית דרך חור בתריס. החוקר מציב למשתתף את המשימה להשוות את הצבע בין שדות המכשיר, ובמקביל מכוון את הקרינה הנחקרת לשדה התחתון. המשתתף מכוון את עוצמת שלוש הקרנות עד שהוא מצליח, והחוקר מתעד את עוצמת שלושת המקורות.

במספר מקרים, לא ניתן להשוות קרינות מונוכרומטיות מסוימות בניסוי כזה: שדה הבדיקה בכל מיקום של שלושת ווסתי הקרינה נותר רווי יותר מהתערובת שבה נעשה שימוש. אבל, בשל העובדה שמטרת הניסוי היא להשיג קואורדינטות צבע, ולא לשחזר אותו, החוקרים הלכו על טריק: הם ערבבו קרינה עיקרית אחת של המכשיר לא עם השניים האחרים, אלא כיוונו אותה לתחתית. חלק מהמסך, כלומר ערבבו אותו עם קרינת בדיקה:

יתר על כן, ההשוואה מתבצעת כרגיל, אך כמות הקרינה המעורבבת עם זו הנחקרת תיחשב שלילית. כאן נוכל לשרטט אנלוגיה לשינוי הסימן בעת העברת מספר לחלק אחר של המשוואה הרגילה: מכיוון שנוצר שוויון חזותי בין שני חלקי מסך הקולורימטר, ניתן לראות בחלקו העליון כחלק אחד מהמשוואה, וכן החלק התחתון כמו השני.

שני החוקרים ביצעו מדידות חזותיות של כל הפליטות המונוכרומטיות הבודדות בספקטרום הנראה. בחקר המאפיינים של הספקטרום הנראה בדרך זו, מדענים הניחו שניתן להשתמש בתוצאות שלהם כדי לתאר כל קרינה אחרת. מדענים פעלו בהספקים של שלוש קרינות עצמאיות והתוצאה של סדרה של ניסויים כאלה הן שלוש עקומות, ולא אחת, כפי שנעשה בעת יצירת עקומת יעילות האור.

כדי ליצור מערכת מפרט צבעים נוחה ורב-תכליתית, ועדת CIE עשתה ממוצע של נתוני המדידה של גילד ורייט, וחישבה מחדש את הנתונים שלהם עבור שלישיית הקרנות הבסיסיות עם אורכי גל של 700, 546.1 ו-435.8 ננומטר (אדום, ירוק וכחול, אדום, ירוק , כחול - RGB). הכרת היחס בין הבהירות של הקרנות העיקריות של מערכת ממוצעת כזו, הדרושות כדי לשחזר צבע לבן (בהתאמה 1: 4.5907: 0.0601 עבור קרניים אדומות, ירוקות וכחולות, אשר הוקמה בניסוי עם חישוב מחדש לאחר מכן) ושימוש בספקטרלי עקומת היעילות, חברי ה-CIE חישבו את העקומות של קואורדינטות הצבע הספציפיות, המראות את המספר הנדרש של שלוש קרינות עיקריות של מערכת זו עבור המשוואה של כל קרינה מונוכרומטית בהספק של וואט אחד:

אורכי גל משורטטים לאורך ציר ה-X, והכמויות הנדרשות משלוש הקרנות הנחוצות לשחזור הצבע הנגרם על ידי אורך הגל המתאים משורטטים לאורך ציר ה-Y. הקטעים השליליים של הגרפים תואמים לאותן פליטות מונוכרומטיות שלא ניתן לשחזר על ידי שלוש הפליטות העיקריות המשמשות במערכת, ולצורך מפרטן יש צורך לנקוט בטריק המתואר לעיל בעת ההתאמה.

כדי לבנות מערכת כזו, אנחנו יכולים לבחור כל שלוש קרינות אחרות (לזכור שאף אחת מהן לא אמורה להיות משוחזרת על ידי תערובת של השתיים האחרות), מה שייתן לנו עקומות ספציפיות אחרות. הקרנות העיקריות שנבחרו במערכת CIE RGB מתרבות מספר גדולקרינת הספקטרום, והעקומות הספציפיות שלה מתקבלות בדיוק רב ומתוקננות.

עקומות של קואורדינטות צבע ספציפיות מבטלות את הצורך להשתמש בקולורימטר חזותי מסורבל, עם שיטת ההתאמה הוויזואלית האיטית שלו לקבלת קואורדינטות צבע באמצעות אדם, ומאפשרות לחשב אותן רק מההתפלגות הספקטרלית של הקרינה, שמתקבלות די מהר ובקלות. באמצעות ספקטרומטר. שיטה כזו אפשרית מכיוון שניתן לייצג כל קרינה כתערובת של קרניים מונוכרומטיות, שעוצמתן תואמת את עוצמת האזור המקביל של הספקטרום של קרינה זו.

כעת בוא נבדוק את שתי הדוגמאות שלנו, שלפניהן הפיסיקה ויתרה, מראה ספקטרום שונה עבור עצמים חד-צבעוניים, תוך שימוש בעיקולים של נוסחת קואורדינטות ספציפיות התפלגות ספקטרלית, אבל כאן נעשה שימוש בשלוש עקומות). התוצאה תהיה שלושה מספרים, R, G ו-B, שהם קואורדינטות הצבע במערכת CIE RGB, כלומר מספר שלוש הקרנות של מערכת זו, שתערובתן זהה בצבע לזו הנמדדת. נקבל שלושה ערכי RGB זהים עבור שתי הדגימות שלנו, התואמים לתחושת הצבע הזהה שלנו ומאשר את ההנחה שלנו שצבע הוא תחושה וניתן למדוד אותו רק בהשתתפות מערכת הראייה שלנו, או המודל שלה בצורה של שלוש עקומות של מערכת CIE RGB או אחרת, שהקואורדינטות הספציפיות שלהן ידועות (מערכת נוספת כזו המבוססת על צבעי יסוד אחרים, נשקול בפירוט מעט מאוחר יותר). באמצעות קולורימטר CIE RGB למדידת האור המוחזר מהדגימות באופן ישיר, כלומר, השוואת חזותית של צבע התערובת של שלוש הקרנות של המערכת עם הצבע של כל דגימה, נקבל את אותן שלוש קואורדינטות RGB.

יש לציין שבמערכות קולורימטריות נהוג לנרמל את כמויות הקרינה הבסיסית כך ש-R=G=B=1 מתאים לצבע הלבן שאומץ במערכת. עבור מערכת CIE RGB, צבע לבן זה הוא הצבע של מקור היפותטי שווה אנרגיה המקרין באופן שווה בכל אורכי הגל של הספקטרום הנראה. ללא נורמליזציה כזו, המערכת מתבררת כלא נוחה, מכיוון שהבהירות של המקור הכחול קטנה מאוד - 4.5907:0.0601 מול ירוק, ובגרפים רוב הצבעים "יידבקו" לציר הכחול של הדיאגרמה. לאחר שהכנסנו נורמליזציה כזו (בהתאמה 1:4.5907:0.0601 עבור הקרניים האדומות, הירוקות והכחולות של המערכת), נעבור מיחידות פוטומטריות לקולורימטריות, מה שיהפוך מערכת כזו לנוחה יותר.

שימו לב שמערכת CIE RGB אינה מבוססת על שום תיאוריה. ראיית צבע, והעקומות של קואורדינטות צבע ספציפיות אינן הרגישות הספקטרלית שלושה סוגיםקונוסים ברשתית האדם, כפי שהם לעתים קרובות מתפרשים לא נכון. מערכת כזו מוותרת בקלות על נתונים על המאפיינים של פיגמנטים של קונוס רשתית וללא כל נתונים על התהליכים המורכבים ביותרעיבוד מידע חזותי במוח שלנו. זה מדבר על כושר ההמצאה וראיית הנולד יוצאי הדופן של המדענים שיצרו מערכת כזו למרות המידע הזניח על תכונותיו של מנגנון הראייה האנושי באותה תקופה. יתרה מכך, מערכת CIE RGB עומדת בבסיס מדע הצבע כמעט ללא שינויים עד כה, למרות ההתקדמות העצומה של המדע בזמן האחרון.

יש לציין גם שלמרות שהצג משתמש גם בשלושה פולטים לשחזור צבע, כמו מערכת CIE RGB, שלושת ערכי רכיבי הצבע (RGB) של הצג לא יקבעו בקפדנות את הצבע, מכיוון שמסכים שונים משחזרים צבע בצורה שונה עם התפשטות גדולה למדי. , וחוץ מזה, הפליטות העיקריות של צגים שונות בתכלית מהפליטות העיקריות של מערכת CIE RGB. כלומר, אתה לא צריך לקחת את ערכי ה-RGB של הצג כסוג של הגדרת צבע מוחלטת.

להבנה טובה יותר, יש לציין שכאשר אנו אומרים "קרינה/מקור/אורך גל/מנורה ירוקה" אנחנו באמת מתכוונים ל"קרינה/מקור/אורך גל/מנורה גורם לך להרגיש צבע ירוק". קרינה גלויה היא בלבד גירויעבור מערכת הראייה שלנו, וצבע הוא תוצאה של תפיסת הגירוי הזה ואין לייחס תכונות צבע לגלים אלקטרומגנטיים. לדוגמה, כמו בדוגמה לעיל, לא מופיעים גלים מהטווח הצהוב של הספקטרום כאשר מערבבים קרניים מונוכרומטיות אדומות וירוקות, אך אנו תופסים את התערובת שלהם כצהובה.

צבעים לא אמיתיים. מערכת CIE XYZ

בשנת 1931, בטריניטי קולג', אוניברסיטת קיימברידג' (בריטניה), בפגישה קבועה של ה-CIE, אומצה מערכת המבוססת על הנתונים של גילד ורייט כתקן בינלאומי. כמו כן, קבוצת מדענים, בראשות דין בי ג'אד האמריקאי, על מנת לא להמתין לישיבת הוועדה הבאה, שתתקיים לא לפני שנה לאחר מכן, הציעה מערכת מפרט צבע נוספת, שהנתונים הסופיים שלה היו מחושב רק בלילה שלפני הפגישה. המערכת המוצעת התבררה כל כך נוחה ומוצלחת עד שהתקבלה בוועדה ללא דיון רציני.

כדי להבין על בסיס מה נוצרה מערכת כזו, יש לייצג את הצבע כווקטור, מכיוון שהוספת שני צבעים או יותר מצייתת לאותם כללים כמו הוספת וקטורים (זה עולה מחוקי גרסמן). לדוגמה, התוצאה של ערבוב קרינה אדומה וירוקה יכולה להיות מיוצגת כתוספת של שני וקטורים בעלי אורכים פרופורציונליים לבהירות הקרנות הללו:

בהירות התערובת תהיה שווה לאורך הווקטור המתקבל על ידי הוספה, והצבע יהיה תלוי ביחס בין בהירות הקרנות המשמשות. ככל שהיחס יהיה יותר לטובת אחד מצבעי היסוד, כך הקרינה המתקבלת תהיה קרובה יותר בצבע לקרינה זו:

הבה ננסה לתאר בצורה גרפית את ערבוב הצבע בקוורימטר המשמש ליצירת קולורימטר CIE RGB בצורה דומה. כזכור, הוא משתמש בשלוש קרינות של אדום, ירוק ו של צבע כחול. לא ניתן לקבל צבע של משולש זה על ידי סכום השתיים האחרות, לכן, יהיה צורך לייצג את כל התערובות האפשריות של הקרנות הללו במרחב תלת מימדי, מה שלא מונע מאיתנו להשתמש בתכונות הווקטוריות של הוספת צבע ב מקרה זה:

לא תמיד נוח לצייר דיאגרמות תלת מימדיות, ולכן לעתים קרובות נעשה שימוש בגרף פשוט, שהוא הקרנה של כל הצבעים הדרושים על מישור יחיד (מודגש בכחול) של דיאגרמה תלת מימדית:

התוצאה של הקרנה כזו של וקטור הצבע תהיה נקודה בתרשים, שציריה יהיו צלעות המשולש, אשר נקבעות על ידי נקודות הצבעים הראשוניים של מערכת CIE RGB:

לנקודה כזו יהיו קואורדינטות במערכת של משולש זה בצורה של מרחק מכל שתי צלעות שלה (הקואורדינטה השלישית מיותרת, שכן כל נקודה במשולש יכולה להיקבע לפי שני מרחקים מהקודקודים או הצלעות). הקואורדינטות במשולש כזה נקראות קואורדינטות צבעוניות, והן קובעות פרמטרים של צבע כמו גוון (כחול, ציאן, ירוק וכו') ורוויה (אפור, חיוור, רווי וכו'). בשל העובדה שעברנו מדיאגרמה תלת מימדית לשטוחה, היא אינה מאפשרת להציג את פרמטר הצבע השלישי - בהירות, אך במקרים רבים תספיק קביעת ערך הצבע בלבד.

כדי לא להתבלבל, אנו מדגישים בנפרד את הקואורדינטות צבעים- זהו המיקום של קצה וקטור הצבע במערכת התלת מימדית, והם מסומנים באותיות גדולות (RGB, XYZ, למשל), ובקואורדינטות כרומטיות- זהו המיקום של נקודת הצבע על טבלת הצבעים השטוחה, והם מסומנים אוֹתִיוֹת קְטָנוֹת(rg, xy) ושניים מהם מספיקים.

שימוש במערכת קואורדינטות שבה אין בין צירים זווית נכונההוא לא תמיד לא נוח, לכן, בקולורימטריה, מערכת כזו משמשת לעתים קרובות יותר מ שלושה וקטורים, שמישור היחידה שלו נוצר משולש ישר זווית. שני הצדדים שלו ליד הזווית הישרה משמשים כצירים של דיאגרמת הצבעוניות:

הבה נציב כעת את כל הצבעוניות האפשרית על דיאגרמה כזו, שהגבול שלה יהיה קו של קרינות טהורות מבחינה ספקטרלית עם קו של צבעוניות מגנטה, הנקרא לעתים קרובות לוקוס, המגביל את אזור הצבעים האמיתיים בתרשים (קו אדום) :

קו הצבעוניות המגנטה נמצא בין הצבעוניות של הקרנות של הקצוות הכחולים והאדומים הקיצונים של הספקטרום. איננו יכולים לקשר צבעים סגולים לאף אזור בספקטרום, כפי שניתן לעשות זאת עם כל צבע אחר, מכיוון שתחושת הסגול נובעת מפעולה בו-זמנית של קרניים כחולות ואדומות על מערכת הראייה שלנו, ולא רק אחת.

חלק משמעותי מהלוקוס (באזור של 380-546 ננומטר) חורג מהמשולש התחום על ידי הצבעוניות של הקרנות הראשיות, כלומר, יש לו קואורדינטות צבעוניות שליליות, מכיוון שלא ניתן היה להשוות חלק זה של הקרנות הספקטרליות קולורימטר CIE. זה מתאים לעקומות של קואורדינטות הצבע הספציפיות, שבהן לאותו חלק של הספקטרום יש קואורדינטות שליליות (בטווח של 380-440 ננומטר, אלה ערכים קטנים בלתי נראים בגרף).

נוכחותן של קואורדינטות צבע וצבעוניות שליליות הפכה את החישובים הקולורימטריים למשימה קשה: בשנות ה-20 וה-30, רוב החישובים בוצעו באמצעות כלל שקופיות, וכמות החישובים בעבודות קולורימטריות היא גדולה למדי.

התרשים הקודם מראה לנו שלכל הקואורדינטות החיוביות יש רק צבעים שנמצאים בתוך המשולש, שיוצרים את הצבעוניות של הקרנות הבסיסיות המשמשות במערכת זו. אם הלוקוס היה ממוקם באמצע המשולש, לכל הצבעים יהיו קואורדינטות חיוביות, מה שיפשט מאוד את החישובים. אבל זה בלתי אפשרי לחלוטין למצוא שלוש נקודות כאלה על הלוקוס שיכולות לכלול אותו בעצמו, בשל צורתו הקמורה. מאוחר יותר נמצא שהסיבה לצורה זו של הלוקוס נעוצה במוזרויות הרגישות הספקטרלית של שלושת סוגי הקונוסים בעין שלנו, החופפים זה לזה וכל קרינה מעוררת קונוסים שאחראים לאזור אחר של הספקטרום. , מה שמוריד את רמת רווית הצבע.

אבל מה אם נצא מהמקום ונשתמש בצבעים שלא ניתן לשחזר ולראות, אך ניתן להשתמש בקואורדינטות שלהם בקלות במשוואות יחד עם הקואורדינטות של צבעים אמיתיים? מכיוון שכבר עברנו מניסויים לחישובים, שום דבר לא מונע מאיתנו להשתמש בצבעים כל כך לא מציאותיים, כי כל התכונות של ערבוב הצבעים נשמרות! נוכל להשתמש בכל שלושה צבעים שהמשולש שלהם יכול לכלול את המקום של הצבעים האמיתיים, ובקלות נוכל לצייר שלשות רבות כאלה של צבעי יסוד לא אמיתיים (מומלץ לבנות משולש כזה בצורה הדוקה ככל האפשר סביב הלוקוס, כך שיהיו אזורים פחות מיותרים בתרשים):

עם חופש כזה בבחירת הנקודות של צבעי היסוד החדשים, החליטו המדענים לחלץ כמה אפשרויות שימושיות מזה עבור מערכת הטריקולור החדשה. למשל, היכולת לקבוע את הבהירות הפוטומטרית ישירות באמצעות המערכת שנוצרה ללא חישובים או מדידות נוספות (במערכת CIE RGB יש לחשב את הבהירות), כלומר לשלב אותה איכשהו עם התקן הפוטומטרי של 1924.

כדי להצדיק את הבחירה בשלישיית צבעים חדשים (זכור שהם קיימים רק בחישובים), אשר בסופו של דבר נבחרו על ידי מדענים לכך, נחזור לטבלת קואורדינטות הצבע התלת מימדית שלנו. לבהירות ולנוחות ההבנה, נשתמש במערכת הקואורדינטות המלבנית הרגילה. נניח עליו מישור, שעליו כל הצבעים יהיו בעלי אותה בהירות פוטומטרית. כזכור, בהירות היחידה של קרינות בסיסיות אדום, ירוק וכחול במערכת CIE RGB קשורות ל-1: 4.5907: 0.0601, וכדי לחזור ליחידות פוטומטריות יש לקחת אותן ביחס של 1/1 עד 1/4.59 עד 1/0, 0601, כלומר 1:0.22:17 שייתן לנו מישור של צבעים עם אותה בהירות פוטומטרית במערכת הקולורימטרית CIE RGB (נקודת החיתוך של המישור עם ה-B- הציר נמצא מחוץ לאיור במיקום 17):

לכל הצבעים שהקואורדינטות שלהם נמצאות במישור זה תהיה אותה בהירות פוטומטרית. אם אתה מוציא מישור מקבילנמוך פי שניים מהקודם (0.5:0.11:8.5), נקבל את מיקום הצבעים עם חצי מהבהירות:

באופן דומה, למטה ניתן לצייר מישור מקביל חדש שחותך את המקור, עליו יוצבו כל הצבעים בעלי בהירות אפס, ואף נמוך יותר ניתן לצייר אפילו מישורים של בהירות שלילית. זה אולי נראה אבסורדי, אבל זכרו שאנחנו עובדים עם ייצוג מתמטי של מערכת שלושה צבעים, שבה כל זה אפשרי במשוואות, שבהן נשתמש.

נחזור לתרשים השטוח rg על ידי הקרנת מישור של אפס בהירות עליו. ההקרנה תהיה קו של אפס בהירות - אליכנה, שחוצה את המקור:

יש צבעוניות על האליכן שאין להן בהירות, ואם אתה משתמש בצבע המונח עליו במשוואת צבע (לא אמיתי, עם ערבוב שטפי אור, אבל במשוואות שבהן צבעים כאלה אפשריים), זה לא ישפיע על הבהירות מהתערובת שהתקבלה. אם נניח שני צבעים של מערכת שלושת הצבעים על האליכן, אזי הבהירות של התערובת כולה תיקבע רק על ידי צבע אחד שנותר.

הרשו לי להזכיר לכם שאנו מחפשים קואורדינטות צבע של שלושה צבעים היפותטיים כאלה שיכולים להשוות את הצבעים של כל הקרנות האמיתיות מבלי להשתמש בערכים שליליים (המשולש חייב לכלול את כל הלוקוס) ובמקביל, המערכת החדשה תעשה כולל את תקן הבהירות הפוטומטרי ישירות. על ידי הצבת שני צבעים על האליכן (ששמו X ו-Z) ושלישי מעל המקום (Y), אנו פותרים את שתי הבעיות:

מיקום הצבעים האמיתיים נמצא לחלוטין במשולש, שמוגבל בשלושה צבעים נבחרים, והבהירות עברה לחלוטין לאחד משלושת מרכיבי המערכת - Y. בהתאם לנורמליזציה של הערכים אופי המדידות, קואורדינטת Y יכולה לבטא את הבהירות ישירות בקנדלות למ"ר, אחוז מהבהירות המקסימלית של מערכת כלשהי (תצוגה, למשל), אחוז השידור (דגימות שקופות, שקופיות למשל) או הבהירות יחסית לתקן כלשהו (בעת מדידת דגימות רפלקטיביות).

הפיכת המשולש המתקבל למשולש מלבני, נקבל את דיאגרמת צבעוניות ה-xy המוכרת לרבים:

יש לזכור שדיאגרמת ה-xy היא הקרנה של המערכת עם נקודות ה-XYZ הראשיות על מישור יחידה, בדומה לכך גם דיאגרמת rg ומערכת RGB. דיאגרמה זו מאפשרת לך להמחיש בנוחות את הצבעוניות של פליטות שונות, למשל, סולם הצבעים של מכשירים שונים. בתרשים יש אחד נכס שימושי: קואורדינטות הצבעוניות של תערובת שתי הקרנות ימוקמו אך ורק על הקו המחבר את נקודות שתי הקרנות הללו בתרשים. לכן, סולם הצבעים של הצג, למשל, בתרשים כזה יהיה משולש.

לתרשים ה-xy יש גם חיסרון אחד שכדאי לזכור: עמודות שווים באזורים שונים בתרשים לא אומרות אותו הבדל נתפס בצבע. זה מומחש על ידי שני הקווים הלבנים באיור הקודם. אורכי הקטעים הללו תואמים לתחושה של אותו הבדל צבע, אך הקטעים נבדלים זה מזה באורכם בפקטור של שלושה.

הבה נחשב את העקומות של קואורדינטות הצבע הספציפיות של המערכת המתקבלת, המציגות את המספר הנדרש של שלושה צבעי יסוד XYZ עבור המשוואה של כל קרינה מונוכרומטית בהספק של וואט אחד:

אנו רואים שאין קטעים שליליים בעקומות (שנצפתה במערכת RGB), שהייתה אחת המטרות של יצירת מערכת XYZ. כמו כן, עקומת y (y עם מקף למעלה) עולה בקנה אחד עם עקומת יעילות האור הספקטרלית של הראייה האנושית (הדבר נדון לעיל כאשר הסבירו את ההגדרה של בהירות פליטת האור), כך שערך ה-Y קובע את הצבע בהירות ישירות - היא מחושבת בצורה זהה לבהירות הפוטומטרית מאותה עקומה. זה מושג על ידי הצבת שני הצבעים האחרים של המערכת במישור של אפס בהירות. לכן, התקן הקולורימטרי משנת 1931 משלב את התקן הפוטומטרי משנת 1924, ומבטל חישובים או מדידות מיותרים.

שלוש העקומות הללו מגדירות את Standard Colorimetric Observer - התקן המשמש בפרשנות הקולורימטרית של מדידות ספקטרליות ועמד בבסיס כל מדע הצבע כמעט ללא שינוי עד היום. למרות שהקולורימטר החזותי XYZ אינו יכול להתקיים פיזית, המאפיינים שלו מאפשרים מדידות צבע מדויקות ביותר והוא עוזר לתעשיות רבות לשחזר ולהעביר מידע צבע באופן צפוי. כל ההישגים הנוספים במדע הצבע מבוססים על מערכת XYZ, למשל, מערכת CIE L * a * b * המוכרת לרבים וכדומה, כמו גם המערכות העדכניות ביותר CIECAM, המשתמשות בתוכנות מודרניות ליצירת פרופיל צבע.

תוצאות

עבודה מדויקת עם צבע דורשת מדידה שלו, שהיא הכרחית כמו מדידת אורך או משקל.
מדידת הבהירות הנתפסת (אחת התכונות של התחושה החזותית) של פליטת אור היא בלתי אפשרית מבלי לקחת בחשבון את התכונות של מערכת הראייה שלנו, שנחקרו בהצלחה ונכללו בכל הכמויות הפוטומטריות (קנדלה, לומן, לוקס) בגוף. צורה של עקומה של הרגישות הספקטרלית שלו.
מדידה פשוטה של ספקטרום האור הנחקר אינה נותנת כשלעצמה תשובה לשאלת צבעו, כי קל למצוא ספקטרום שונים הנתפסים כצבע אחד. כמויות שונות המבטאות את אותו פרמטר (צבע, במקרה שלנו) מעידות על כישלון של שיטת קביעה כזו.
צבע הוא תוצאה של תפיסת האור (גירוי צבע) במוחנו, ולא תכונה פיזיקלית של קרינה זו, ולכן צריך למדוד את התחושה הזו בדרך כלשהי. אך מדידה ישירה של תחושות אנושיות אינה אפשרית (או לא הייתה אפשרית בזמן יצירת המערכות הקולורימטריות המתוארות כאן).
בעיה זו נעקפה על ידי השוואת צבע חזותי (בשיתוף אדם) לצבע הקרינה הנחקרת על ידי ערבוב של שלוש קרינות, שכמויותיהן בתערובת יהיו הביטוי המספרי הרצוי של הצבע. אחת המערכות של שלוש קרינות כאלה היא CIE RGB.
לאחר שהשוו בניסוי בעזרת מערכת כזו את כל הקרנות המונוכרומטיות בנפרד, הם משיגים (לאחר כמה חישובים) את הקואורדינטות הספציפיות של מערכת זו, המציגות את הכמויות הנדרשות של הקרנות שלה עבור משוואת הצבע של כל קרינה מונוכרומטית בעוצמה של אחד וואט.
בידיעת הקואורדינטות הספציפיות, ניתן לחשב את קואורדינטות הצבע של הקרינה הנחקרת מהרכבה הספקטרלי ללא השוואת צבע חזותית על ידי אדם.
מערכת CIE XYZ נוצרה על ידי טרנספורמציות מתמטיות של מערכת CIE RGB והיא מבוססת על אותם עקרונות – כל צבע יכול להיות מוגדר במדויק לפי מספר שלוש הקרנות, שהתערובת שלהן נתפסת בעיני אדם כצבע זהה. ההבדל העיקרי של מערכת XYZ הוא שצבע ה"פליטות" העיקריות שלה קיים רק במשוואות קולורימטריות, ואי אפשר פיזית להשיג אותן.
הסיבה העיקרית ליצירת מערכת XYZ היא להקל על החישובים. קואורדינטות הצבע והצבעוניות של כל פליטות האור האפשריות יהיו חיוביות. כמו כן, קואורדינטת צבע Y מבטאת את הבהירות הפוטומטרית של הגירוי ישירות.

סיכום

התחומים הקרובים ביותר למומחי IT, המבוססים על העקרונות והמערכות המתוארים במאמר זה, הם עיבוד תמונה ושעתוק שלהם בדרכים שונות: מצילום ועד עיצוב אתרים והדפסה. מערכות ניהול צבע פועלות ישירות עם מערכות קולורימטריות ותוצאות מדידת צבע, ומאפשרות שכפול צבע צפוי במגוון דרכים. אבל הנושא הזה כבר מעבר לתחום של מאמר זה, מכיוון שההיבטים הבסיסיים של תורת הצבע, ולא רביית הצבע, מושפעים כאן.

נושא זה אינו מתיימר לתת מידע ממצה ומלא על הנושא שהועלה, אלא הוא רק "תמונה למשוך תשומת לב" עבור מומחי IT, שרבים מהם פשוט מחויבים להבין את היסודות של מדעי הצבע. כדי להקל על ההבנה, הרבה כאן מפושט או נאמר בפתאומיות, לכן, אני נותן רשימה של מקורות שיעניינו את מי שרוצה להכיר את תורת הצבע ביתר פירוט (את כל הספרים ניתן למצוא ברשת):
candela photometry הוסף תגיות

עמוד 1

קואורדינטות כרומטיות מאפיינות צבע נתון. עם זאת, קלות האובייקט המצויר אינה נקבעת על ידי הקואורדינטות הללו. אם, למשל, נכפיל את האורדינאטות של עקומת ההשתקפות הספקטרלית המאפיינת משטח צבעוני כלשהו, אזי יגדלו קואורדינטות הצבע X, Y, Z. אך קואורדינטות הצבע x, y, z יישארו ללא שינוי.

קואורדינטות הצבעוניות נספרות מהצלע של המשולש המונחת מול הקודקוד שבו ממוקם הצבע הראשוני המתאים לקואורדינטה זו.

קואורדינטת z-chromaticity בדרך כלל אינה מצוינת.

קואורדינטות צבעוניות מגדירות צבע מסוים במישור החתך של מרחב הצבע.

קואורדינטות הצבעוניות (מקדמי תלת-צבע) x ו-y יוצרות מערכת קואורדינטות קרטזית.

קואורדינטות הצבעוניות של צבע D במערכת XYZ נמצאות דרכה.

קואורדינטות הצבעוניות של אותות אור הנצפים בתנאים אמיתיים נקבעות לא רק על ידי המאפיינים הספקטרליים של מקורות האור והמסננים המשמשים בהתקן אות אור או מכשיר אות נתון, אלא גם תוך התחשבות בשינויים אפשריים במאפיינים הספקטרליים של האטמוספירה. שכבות שדרכן עוברת הקרינה הנושאת את אות האור. עבור דמויות אותות, בנוסף, יש צורך לקחת בחשבון שינויים בקואורדינטות הצבעוניות כאשר דמויות אלו נצפות בזוויות קטנות.

לכן, לקואורדינטות הצבעוניות ולקואורדינטות הספציפיות במערכת זו יש רק ערכים חיוביים, מה שמפשט את חישובי הצבע.

הבה נבטא את קואורדינטות הצבעוניות k, z, s (2 - 72) במונחים של היעילות היחסית של הערוצים ke, ze, ce.

ניתן למדוד קואורדינטות צבעוניות באמצעות קולורימטר פוטו-אלקטרי אוניברסלי שפותח ב-VNISI. בתוך הראש הקולורימטרי של האחרון יש תא פוטו סלניום ושני דיסקים סיבוביים. לכל דיסק יש חמישה חורים. שלושה חורים של הדיסק הראשון (היא משמשת למדידת קואורדינטות הצבע) מכוסים במסנני x, y, z, הרביעי פנוי והחמישי מכוסה במסך. המסך משמש לכיסוי תא הפוטו בעת בדיקת האפס של הגלוונומטר אליו מחובר תא הפוטו. עם הכנסת המסנן, כל מדידות האור מתבצעות. הדיסק השני נועד למדוד את טמפרטורת הצבע של המקור. שלושה חורים של דיסק זה מכוסים במסנני אור אדום, ירוק וכחול, אחד פנוי ואחד מכוסה ברשת.

וקואורדינטות הצבעוניות r, g b של הצבעים הספקטרליים מתוארות על ידי עקומות ערבוב גרפיות. אם צבעי היסוד R, G, B באמת קיימים, אז עקומות הערבוב יש עבור סעיפים בודדיםערכים שליליים בספקטרום, שכן הסכום של שניים או שלושה צבעים ראשוניים נותן צבע פחות רווי מהצבעים הספקטרליים, כפי שהוזכר לעיל. אתה יכול לבחור צבעי יסוד מותנים, לא אמיתיים, אך נוחים לחישובים כצבעי יסוד, כך שלעקומות הערבוב בכל הספקטרום אין ערכים שליליים. עקומות אלו נקראות עקומות הסיכום של העירורים הבסיסיים.

אשר עולים בעבודה עם תמונות, ונושאים רבים נוספים, למשל, בנושא עיבוד תמונה, משפיעים בצורה כזו או אחרת על נושאי הצבע ושעתוק הצבע. אבל, למרבה הצער, רוב המאמרים האלה מתארים את מושג הצבע ואת תכונות ההעתקה שלו בצורה שטחית מאוד, או שהם מסיקים מסקנות נמהרות או אפילו שגיאות. מספר המאמרים והשאלות בפורומים מיוחדים על ההיבטים המעשיים של שכפול צבע מדויק, כמו גם ניסיונות שגויים רבים לענות על שאלות אלה אפילו על ידי מומחים מנוסים, מצביעים על כך שבעיות בעבודה עם צבע מתעוררות לעתים קרובות למדי, ולמצוא מנומקים וברורים תשובות להן קשות.

ידע לא מספיק או שגוי של רוב מומחי ה-IT בנוגע לשעתוק צבעים, לדעתי, מוסבר בכך שמעט מאוד זמן מושקע בלימוד תורת הצבע, שכן היסודות שלה פשוטים בצורה מטעה: מכיוון שיש שלושה סוגים של קונוסים על הרשתית, ערבוב של שלושה צבעים מסוימים יכול ללא בעיות לקבל את כל הקשת של הצבעים, מה שאושר על ידי פקדי RGB או CMYK בתוכנית כלשהי. לרוב זה נראה מספיק, והכמיהה שלהם לידע בתחום הזה מסתיימת. אבל, תהליכי ההשגה, היצירה והשחזור של תמונות מכינים אותך להרבה ניואנסים ובעיות אפשריות שהבנה של תורת הצבע, כמו גם התהליכים שעליהם היא מבוססת, תעזור לפתור. נושא זה נועד למלא את פער הידע בתחום מדעי הצבע, ויהיה שימושי לרוב המעצבים, הצלמים, המתכנתים, ואני מקווה, מומחי IT אחרים.

נסו לענות על השאלות הבאות:

למה הפיזיקה לא יכולה להגדיר את המושג צבע?
איזו משבע יחידות ה-SI הבסיסיות מבוססת על תכונות מערכת הראייה האנושית?
איזה גוון צבע אינו בספקטרום?
כיצד ניתן היה למדוד את תפיסת הצבע על ידי אדם לפני 90 שנה?
היכן משתמשים בצבעים שאין להם בהירות?

אם לפחות שאלה אחת לא מצאתם את התשובה, אני ממליץ לחפש מתחת לחתול, שם תוכלו למצוא תשובות לכל השאלות הללו.

הגדרת המושג צבע. הממד שלו

הפיזיקה יודעת וניתן למדוד בקלות פרמטרים כאלה של אור כמו כוח וההרכב הספקטרלי שלו (כלומר, התפלגות הכוח על פני אורכי גל - הספקטרום). על ידי מדידת הספקטרום של האור המוחזר, למשל, ממשטחים כחולים ואדומים, נראה שאנחנו בדרך הנכונה: חלקות חלוקת הכוח יהיו שונות באופן משמעותי, מה שמאשר את ההנחה שלנו שצבע הוא תכונה של קרינה גלויה, שכן משטחים אלה הם בצבעים שונים. הקושי הראשון שמצפה לנו הוא הצורך להקליט לפחות 35 ערכים מספריים של הספקטרום (טווח אורך גל גלוי 390-740 ננומטר עם צעד של 10 ננומטר) כדי לתאר צבע אחד. לפני שאנחנו בכלל מתחילים לחשוב על דרכים לפתור את הבעיה הקטנה הזו, אנו מגלים שהספקטרום של כמה דגימות זהות בצבע מתנהגים בצורה מוזרה (גרף אדום וירוק):

אנו רואים שהספקטרום שונה באופן משמעותי, למרות הצבע הזהה ללא ספק של הדגימות (במקרה זה, אפור; שתי קרינות כאלה נקראות מטאמריות). היווצרות תפיסת הצבע של דגימות אלו מושפעת רק מהאור המוחזר מהן (נדלג כאן על השפעת צבע הרקע, רמת ההסתגלות של העין לתאורה ועוד גורמים מינוריים), כי הספקטרלי שלו. התפלגות היא כל מה שהמדידות הפיזיות של הדגימות שלנו יכולות לתת לנו. במקרה זה, שתי התפלגות ספקטרום שונות באופן משמעותי מגדירות את אותו צבע.

מסתבר ששום פרמטר פיזי לא יכול להסביר את זהות הצבע במצב הראשון ואת נוכחות הצביעה הצהובה של הקרניים במצב השני. מצב מוזר? איפה טעינו?

למעשה, במקרה הראשון בוצעו שני ניסויים: האחד באמצעות ספקטרומטר, שהביא לשני גרפים, והשני, השוואה חזותית של דגימות על ידי אדם. הדרך הראשונה מודדת הרכב ספקטרליאור, והשני תואם להרגישבמוחו של האדם. לאור העובדה שהשיטה הראשונה לא מתאימה לנו, הבה ננסה להיעזר באדם למדידת צבע, בהנחה שצבע הוא התחושה שאדם חווה כאשר מופעל אור על עיניו. אבל איך למדוד את רגשותיו של אדם, להבין את המורכבות ואי הוודאות של מושג זה? אל תציע אלקטרודות למוח או אנצפלוגרמה, כי אפילו עכשיו שיטות כאלה אינן מספקות את הדיוק הדרוש למושג עדין כמו צבע. יתרה מכך, בעיה זו נפתרה בהצלחה עוד בשנות ה-20 של המאה העשרים ללא הזמינות של רוב הטכנולוגיות הנוכחיות.

בְּהִירוּת

ניתן היה למדוד את תחושת הבהירות מקרינה של כל אורך גל על ידי השוואה חזותית של בהירות הקרינה עם כוחות ידועים על ידי אדם. זה די פשוט: על ידי שליטה בעוצמת הקרינה, אתה צריך להשוות את הבהירות של שני זרמים מונוכרומטיים (ספקטרליים צרים ככל האפשר), תוך מדידת הכוחות שלהם. לדוגמה, על מנת להשוות את הבהירות של קרינה מונוכרומטית באורך גל של 555 ננומטר בהספק של וואט אחד, יש להשתמש בקרינה של שני וואט באורך גל של 512 ננומטר. כלומר, מערכת הראייה שלנו רגישה פי שניים לקרינה הראשונה. בפועל, למען דיוק גבוה של התוצאות, בוצע ניסוי מורכב יותר, אך זה לא משנה את מהות הנאמר (התהליך מתואר בפירוט בעבודה המדעית המקורית משנת 1923). התוצאה של סדרה של ניסויים כאלה עבור כל הטווח הנראה היא עקומת יעילות האור הספקטרלית (תוכל למצוא גם את השם "עקומת נראות"):

אורכי גל משורטטים לאורך ציר ה-X, והרגישות היחסית של מערכת הראייה האנושית לאורך הגל המתאים משורטטת לאורך ציר ה-Y.

ההתפלגות הספקטרלית מתקבלת על ידי חלוקת הקרינה לאזורים ספקטרליים צרים ומדידת העוצמה של כל אחד מהם בנפרד. אנו יכולים להתייחס לבהירות המקור שלנו כסכום הבהירות של כל האזורים הספקטרליים הללו, ולשם כך אנו קובעים את הבהירות של כל אחד מהם (הנוסחה למי שלא מעוניין לקרוא את ההסברים שלי על האצבעות): אנו מכפילים את ההספק הנמדד ברגישות של מערכת הראייה שלנו התואמת לאורך הגל הזה (צירי y ו-x של הגרף הקודם, בהתאמה). אם נסכם את הבהירות של כל אזורי הספקטרום המתקבלים בדרך זו, נקבל את בהירות הקרינה העיקרית שלנו ביחידות פוטומטריות, שנותנות מושג מדויק על הבהירות הנתפסת של עצמים מסוימים. אחת מהיחידות הפוטומטריות כלולה ביחידות ה-Basic SI - קנדלה, הנקבעת באמצעות עקומת יעילות האור הספקטרלית, כלומר על סמך תכונות מערכת הראייה האנושית. עקומת הרגישות היחסית של מערכת הראייה האנושית אומצה כתקן בינלאומי בשנת 1924 על ידי הנציבות הבינלאומית להארה (ניתן למצוא את הקיצור CIE בספרות הסובייטית), או CIE - Commission Internationale de l "Éclairage.

מערכת CIE RGB

אבל, עקומת היעילות הזוהר הספקטרלית נותנת לנו מושג רק על בהירות קרינת האור, ונוכל למנות מאפיינים אחרים שלה, למשל, רוויה וגוון, שלא ניתן לבטא בעזרתה. לפי האופן שבו נמדדת בהירות, אנו יודעים כעת שרק אדם יכול "למדוד" צבע ישירות (אל תשכח שצבע הוא תחושה) או מודל כלשהו של התגובה שלו, כגון עקומה של יעילות האור הספקטרלית, המאפשרת לך לבטא באופן מספרי תחושות של בהירות. נניח שכדי למדוד צבע, יש צורך ליצור בניסוי בעזרת אדם, באנלוגיה לעקומת יעילות האור, מערכת מסוימת שתציג את תגובת הצבע של מערכת הראייה לכל האפשרויות האפשריות לפיזור הספקטרלי. של אור.

תכונה אחת של קרני אור ידועה זה מכבר (למעשה, זו תכונה של מערכת הראייה שלנו): אם מערבבים שתי קרינות בצבעים שונים, ניתן לקבל צבע שיהיה שונה לחלוטין מהמקור. לדוגמה, על ידי הפניית אור ירוק ואדום של כוחות מסוימים על גיליון נייר לבן בשלב מסוים, אתה יכול לקבל כתם צהוב טהור ללא זיהומים של גוונים ירוקים או אדומים. על ידי הוספת קרינה שלישית, וכחול מתאים יותר לשני הקיימים (כי אין דרך לקבל את זה בתערובת של אדום וירוק), נקבל מערכת שתאפשר לנו לקבל צבעים רבים.

אם נשווה חזותית קרינת בדיקה כלשהי במכשיר כזה, נקבל שלושה אינדיקטורים: עוצמת הפולטים האדומים, הירוקים והכחולים, בהתאמה (כמו המתח המופעל על המנורות, למשל). כלומר, בעזרת המכשיר שלנו (הנקרא קולורימטר חזותי), המשחזר צבע, ומערכת הראייה שלנו, הצלחנו להשיג ערכים מספריים לצבע של קרינה מסוימת, שאליו חתרנו. שלוש המשמעויות הללו נקראות לעתים קרובות קואורדינטות צבע, כי נוח לייצג אותם כקואורדינטות של מרחב תלת מימדי.

ניסויים דומים בוצעו בהצלחה בשנות העשרים של המאה ה-20 באופן עצמאי על ידי המדענים ג'ון גילד ודיוויד רייט. רייט השתמש בקרינות מונוכרומטיות של צבעים אדום, ירוק וכחול עם אורכי גל של 650, 530 ו-460 ננומטר, בהתאמה, כקרינות העיקריות, בעוד שגילד השתמש בקרינות מורכבות יותר (לא מונוכרומטיות). למרות הבדלים משמעותיים בציוד שנעשה בו שימוש והעובדה שהנתונים היו בממוצע על פני רק 17 צופים בעלי ראייה תקינה (10 לרייט ו-7 לגילד), התוצאות הסופיות של שני החוקרים היו קרובות מאוד זו לזו, מה שמעיד על דיוק גבוה. של מדידות שבוצעו על ידי מדענים. באופן סכמטי, הליך המדידה מוצג באיור:

תערובת של קרינה משלושה מקורות מוקרנת על חלקו העליון של המסך, והקרינה הנחקרת מוקרנת על החלק התחתון, והמשתתף בניסוי רואה אותם בו זמנית דרך חור בוילון. החוקר מציב למשתתף את המשימה להשוות את הצבע בין שדות המכשיר, ובמקביל מכוון את הקרינה הנחקרת לשדה התחתון. המשתתף מכוון את עוצמת שלוש הקרנות עד שהוא מצליח, והחוקר מתעד את עוצמת שלושת המקורות.

כדי לבנות מערכת כזו, אנחנו יכולים לבחור כל שלוש קרינות אחרות (לזכור שאף אחת מהן לא אמורה להיות משוחזרת על ידי תערובת של השתיים האחרות), מה שייתן לנו עקומות ספציפיות אחרות. הקרנות העיקריות שנבחרו במערכת CIE RGB משחזרות מספר רב של קרינות ספקטרום, והעקומות הספציפיות שלה מתקבלות בדיוק גבוה ומתוקננות.

יש לציין שמערכת CIE RGB אינה מבוססת על שום תיאוריה של ראיית צבע, והעקומות של קואורדינטות הצבע הספציפיות אינן הרגישות הספקטרלית של שלושת סוגי קונוסי הרשתית האנושית, מכיוון שלעתים קרובות הם מתפרשים בטעות. מערכת כזו מוותרת בקלות על נתונים על תכונותיהם של פיגמנטים של חרוט הרשתית וללא כל נתונים על התהליכים המורכבים ביותר של עיבוד מידע חזותי במוח שלנו. זה מדבר על כושר ההמצאה וראיית הנולד יוצאי הדופן של המדענים שיצרו מערכת כזו למרות המידע הזניח על תכונותיו של מנגנון הראייה האנושי באותה תקופה. יתרה מכך, מערכת CIE RGB עומדת בבסיס מדע הצבע כמעט ללא שינויים עד כה, למרות ההתקדמות העצומה של המדע בזמן האחרון.

להבנה טובה יותר, יש לציין שכאשר אנו אומרים "קרינה/מקור/אורך גל/מנורה ירוקה" אנחנו באמת מתכוונים ל"קרינה/מקור/אורך גל/מנורה גורם לך להרגישצבע ירוק". קרינה גלויה היא בלבד גירויעבור מערכת הראייה שלנו, וצבע הוא תוצאה של תפיסת הגירוי הזה ואין לייחס תכונות צבע לגלים אלקטרומגנטיים. לדוגמה, כמו בדוגמה לעיל, לא מופיעים גלים מהטווח הצהוב של הספקטרום כאשר מערבבים קרניים מונוכרומטיות אדומות וירוקות, אך אנו תופסים את התערובת שלהם כצהובה.

צבעים לא אמיתיים. מערכת CIE XYZ

הבה ננסה לתאר בצורה גרפית את ערבוב הצבע בקוורימטר המשמש ליצירת קולורימטר CIE RGB בצורה דומה. כזכור, הוא משתמש בשלוש קרינות של אדום, ירוק וכחול. לא ניתן לקבל צבע של משולש זה על ידי סכום השתיים האחרות, לכן, יהיה צורך לייצג את כל התערובות האפשריות של הקרנות הללו במרחב תלת מימדי, מה שלא מונע מאיתנו להשתמש בתכונות הווקטוריות של הוספת צבע ב מקרה זה:

כדי לא להתבלבל, אנו מדגישים בנפרד את הקואורדינטות צבעים- זהו המיקום של קצה וקטור הצבע במערכת התלת מימדית, והם מסומנים באותיות גדולות (RGB, XYZ, למשל), ובקואורדינטות כרומטיות- זהו המיקום של נקודת הצבע על דיאגרמת הצבעים השטוחה, והן מסומנות באותיות קטנות (rg, xy) ודי בשתיים מהן.

השימוש במערכת קואורדינטות שבה אין זווית ישרה בין הצירים אינו תמיד לא נוח, לכן, בקולורימטריה, משתמשים לעתים קרובות יותר במערכת כזו של שלושה וקטורים, שמישור היחידה שלה יוצר משולש ישר זווית. שני הצדדים שלו ליד הזווית הישרה משמשים כצירים של דיאגרמת הצבעוניות:

לכל הצבעים שהקואורדינטות שלהם נמצאות במישור זה תהיה אותה בהירות פוטומטרית. אם נצייר מישור מקביל נמוך פי שניים מהקודם (0.5:0.11:8.5), נקבל את מיקום הצבעים עם חצי מהבהירות:

הפיכת המשולש המתקבל למשולש מלבני, נקבל את דיאגרמת צבעוניות ה-xy המוכרת לרבים:

יש לזכור שדיאגרמת ה-xy היא הקרנה של המערכת עם נקודות ה-XYZ הראשיות על מישור יחידה, בדומה לכך גם דיאגרמת rg ומערכת RGB. דיאגרמה זו מאפשרת לך להמחיש בנוחות את הצבעוניות של פליטות שונות, למשל, סולם הצבעים של מכשירים שונים. לתרשים יש תכונה שימושית אחת: קואורדינטות הצבעוניות של תערובת שתי הקרנות ימוקמו אך ורק על הקו המחבר את הנקודות של שתי הקרנות הללו בתרשים. לכן, סולם הצבעים של הצג, למשל, בתרשים כזה יהיה משולש.

שלוש העקומות הללו מגדירות את Standard Colorimetric Observer - התקן המשמש בפרשנות הקולורימטרית של מדידות ספקטרליות ועמד בבסיס כל מדע הצבע כמעט ללא שינוי עד היום. למרות שהקולורימטר החזותי XYZ אינו יכול להתקיים פיזית, המאפיינים שלו מאפשרים מדידות צבע מדויקות ביותר והוא עוזר לתעשיות רבות לשחזר ולהעביר מידע צבע באופן צפוי. כל ההתקדמות הנוספת במדעי הצבע מבוססת על מערכת XYZ, למשל, מערכת ה-CIE L * a * b * המוכרת וכדומה, כמו גם מערכות ה-CIECAM העדכניות ביותר המשתמשות בתוכנות מודרניות ליצירת פרופיל צבע.

תוצאות

עבודה מדויקת עם צבע דורשת מדידה שלו, שהיא הכרחית כמו מדידת אורך או משקל.
מדידת הבהירות הנתפסת (אחת התכונות של התחושה החזותית) של פליטת אור היא בלתי אפשרית מבלי לקחת בחשבון את התכונות של מערכת הראייה שלנו, שנחקרו בהצלחה ונכללו בכל הכמויות הפוטומטריות (קנדלה, לומן, לוקס) בגוף. צורה של עקומה של הרגישות הספקטרלית שלו.
מדידה פשוטה של ספקטרום האור הנחקר אינה נותנת כשלעצמה תשובה לשאלת צבעו, כי קל למצוא ספקטרום שונים הנתפסים כצבע אחד. כמויות שונות המבטאות את אותו פרמטר (צבע, במקרה שלנו) מעידות על כישלון של שיטת קביעה כזו.
צבע הוא תוצאה של תפיסת האור (גירוי צבע) במוחנו, ולא תכונה פיזיקלית של קרינה זו, ולכן צריך למדוד את התחושה הזו בדרך כלשהי. אך מדידה ישירה של תחושות אנושיות אינה אפשרית (או לא הייתה אפשרית בזמן יצירת המערכות הקולורימטריות המתוארות כאן).
בעיה זו נעקפה על ידי השוואת צבע חזותי (בשיתוף אדם) לצבע הקרינה הנחקרת על ידי ערבוב של שלוש קרינות, שכמויותיהן בתערובת יהיו הביטוי המספרי הרצוי של הצבע. אחת המערכות של שלוש קרינות כאלה היא CIE RGB.
לאחר שהשוו בניסוי בעזרת מערכת כזו את כל הקרנות המונוכרומטיות בנפרד, הם משיגים (לאחר כמה חישובים) את הקואורדינטות הספציפיות של מערכת זו, המציגות את הכמויות הנדרשות של הקרנות שלה עבור משוואת הצבע של כל קרינה מונוכרומטית בעוצמה של אחד וואט.
בידיעת הקואורדינטות הספציפיות, ניתן לחשב את קואורדינטות הצבע של הקרינה הנחקרת מהרכבה הספקטרלי ללא השוואת צבע חזותית על ידי אדם.
מערכת CIE XYZ נוצרה על ידי טרנספורמציות מתמטיות של מערכת CIE RGB והיא מבוססת על אותם עקרונות – כל צבע יכול להיות מוגדר במדויק לפי מספר שלוש הקרנות, שהתערובת שלהן נתפסת בעיני אדם כצבע זהה. ההבדל העיקרי של מערכת XYZ הוא שצבע ה"פליטות" העיקריות שלה קיים רק במשוואות קולורימטריות, ואי אפשר פיזית להשיג אותן.
הסיבה העיקרית ליצירת מערכת XYZ היא להקל על החישובים. קואורדינטות הצבע והצבעוניות של כל פליטות האור האפשריות יהיו חיוביות. כמו כן, קואורדינטת צבע Y מבטאת את הבהירות הפוטומטרית של הגירוי ישירות.

סיכום

תפיסת הצבע תלויה תכונות גשמיותאור, כלומר אנרגיה אלקטרומגנטית, מהאינטראקציה שלו עם חומרים פיזיקליים, כמו גם מהפרשנות שלהם על ידי מערכת הראייה האנושית. בעיה זו רחבה ביותר, מורכבת ומעניינת. נשקול את המושגים החשובים ביותר, את היסודות של תופעות פיזיקליות הקשורות לצבע, מערכות ייצוג צבע ותמורות ביניהן.

מערכת הראייה האנושית תופסת אנרגיה אלקטרומגנטית עם אורכי גל מ-400 עד 700 ננומטר כאור נראה (1 ננומטר = 10 -9 מ'). האור נקלט או ישירות ממקור, כגון נורה, או בעקיפין על ידי השתקפות מפני השטח של עצם או שבירה בו.

מקור או עצם הם אכרומטיים אם האור הנצפה מכיל את כל אורכי הגל הנראים בכמויות שוות בערך. מקור אכרומטי נראה לבן, בעוד שאור אכרומטי מוחזר או נשבר נראה לבן, שחור או אפור. עצמים המשקפים באופן אכרומטי יותר מ-80% מהאור של מקור לבן נראים לבנים, ופחות מ-3% נראים שחורים. ערכי ביניים נותנים גוונים שונים של אפור. נוח לקחת בחשבון את עוצמת האור המוחזר בטווח שבין 0 ל-1, כאשר 0 מתאים לשחור, 1 ללבן, וערכי הביניים לאפור.

אם האור הנתפס מכיל אורכי גל בכמויות לא שוות שרירותיות, אז זה נקרא כרומטי (למילים "נתפס" ו"שרירותי" יש את המשמעות העיקרית). כמה תערובות של צבעים כרומטיים עשויים להיתפס כצבעים אכרומטיים). אם אורכי הגל מרוכזים ב קצה עליוןספקטרום נראה, אז האור נראה אדום או אדמדם, כלומר, אורך הגל הדומיננטי נמצא באזור האדום של הספקטרום הנראה. אם אורכי הגל מרוכזים בחלק התחתון של הספקטרום הנראה, אז האור נראה כחול או כחלחל, כלומר, אורך הגל הדומיננטי נמצא בחלק הכחול של הספקטרום. עם זאת, כשלעצמה, לאנרגיה אלקטרומגנטית באורך גל מסוים אין צבע כלשהו. תחושת הצבע מתעוררת כתוצאה מהשינוי של תופעות פיזיקליות בעין ובמוח האנושיים. צבעו של עצם תלוי בהתפלגות אורך הגל של מקור האור ובתכונות הפיזיקליות של האובייקט. עצם נראה צבעוני אם הוא מחזיר או מעביר אור רק בטווח צר של אורכי גל וסופג את כל השאר. כאשר צבעי האירוע והאור המוחזר או המשודר מתקשרים, ניתן להשיג את התוצאות הבלתי צפויות ביותר. למשל, כשאור ירוק מוחזר מעצם לבן, גם האור וגם העצם נראים ירוקים, ואם עצם אדום מואר באור ירוק אז הוא יהיה שחור, שכן לא מוחזר ממנו אור כלל.

למרות שקשה להבחין בין קלות ובהירות, קלות נחשבת בדרך כלל לתכונה של עצמים לא זוהרים או מחזירי אור ונעה בין שחור ללבן, בעוד שהבהירות היא תכונה של עצמים זוהרים או זוהרים ונעה בין נמוך ללבן. גָבוֹהַ.

הבהירות או הבהירות של עצם תלויה ברגישות היחסית של העין לאורכי גל שונים. ניתן לראות שבאור יום רגישות העין היא מקסימלית באורך גל של כ-550 ננומטר, ובקצוות הטווח הנראה של הספקטרום היא יורדת בחדות. העקומה על נקראת הפונקציה של הרגישות הספקטרלית של העין. זהו מדד של אנרגיית האור או עוצמת האור, תוך התחשבות בתכונות העין.

הייצוג הפסיכופיזיולוגי של האור נקבע על ידי גוון, רוויה ובהירות. הגוון מאפשר לך להבחין בין צבעים, ורוויה קובעת את מידת הנחתה (דילול) צבע נתוןבלבן. עבור צבע טהור, זה 100% ויורד עם הוספת לבן. הרוויה של צבע אכרומטי היא 0%, והבהירות שלו שווה לעוצמת האור הזה.

המקבילות הפסיכופיזיות של גוון, רוויה ובהירות הן אורך הגל, הבהירות והבהירות השולטים. אנרגיה אלקטרומגנטית של אורך גל אחד בספקטרום הנראה מייצרת צבע מונוכרומטי. התפלגות האנרגיה של אור מונוכרומטי עם אורך גל של 525 ננומטר מוצגת על האיור, והלאה עבור אור לבןעם אנרגיה E 2 ואורך גל דומיננטי אחד של 525 ננומטר עם אנרגיה E 1 . הצבע נקבע על ידי אורך הגל הדומיננטי, והטוהר נקבע על ידי היחס בין E 1 ו-E 2. הערך של E 2 הוא מידת הדילול של צבע טהור עם אורך גל של 525 ננומטר עם לבן: אם E 2 מתקרב לאפס, אז טוהר הצבע מתקרב ל-100%, ואם E 2 מתקרב ל-E 1, אז האור. מתקרב ללבן וטוהרתו שואפת לאפס. הבהירות פרופורציונלית לאנרגיית האור ונחשבת כעוצמה ליחידת שטח.

בדרך כלל אין צבעים מונוכרומטיים טהורים, אלא תערובות שלהם. תיאוריית שלושת המרכיבים של האור מבוססת על ההנחה שיש שלושה סוגים של קונוסים רגישים לצבע בחלק המרכזי של הרשתית. הראשון קולט אורכי גל השוכבים באמצע הספקטרום הנראה, כלומר ירוק; השני הוא אורך הגל בקצה העליון של הספקטרום הנראה, כלומר אדום; גלים קצרים שלישיים של החלק התחתון של הספקטרום, כלומר כחול. הרגישות היחסית של העין () היא מקסימום עבור ירוק ומינימום עבור כחול. אם כל שלושת סוגי הקונוסים נחשפים לאותה רמה של בהירות אנרגיה (אנרגיה ליחידת זמן), אז האור נראה לבן. אור לבן טבעי מכיל את כל אורכי הגל של הספקטרום הנראה; עם זאת, ניתן להשיג את תחושת האור הלבן על ידי ערבוב של כל שלושה צבעים, כל עוד אף אחד מהם אינו שילוב ליניארי של השניים האחרים. זה אפשרי בזכות תכונות פיזיולוגיותעין המכילה שלושה סוגי קונוסים. שלושת הצבעים הללו נקראים ראשוניים.

בגרפיקה ממוחשבת, נעשה שימוש בשתי מערכות ערבוב צבעים ראשוניות: אדום, ירוק, כחול (RGB) וציאן חיסור, מגנטה, צהוב (CMY) (). הצבעים של מערכת אחת משלימים לאחרת: ציאן לאדום, מגנטה לירוק, צהוב לכחול. הצבע המשלים הוא ההבדל בין הלבן לצבע הנתון: ציאן הוא לבן מינוס אדום, מגנטה הוא לבן מינוס ירוק, צהוב הוא לבן מינוס כחול. למרות שאדום יכול להיחשב משלים לציאן, באופן מסורתי אדום, ירוק וכחול נחשבים לצבעים ראשוניים, וציאן, מגנטה וצהוב הם המשלימים שלהם. מעניין לציין שאין צבע סגול בספקטרום של הקשת או הפריזמה, כלומר, הוא נוצר על ידי מערכת הראייה האנושית.

עבור משטחים רפלקטיביים כגון צבעי הדפסה, סרטים ומסכים לא זוהרים, נעשה שימוש במערכת החיסור CMY. במערכות חיסור, אורכי גל של הצבע המשלים מוגרעים מהספקטרום הלבן. לדוגמה, כאשר האור מוחזר או מועבר דרך עצם מגנטה, החלק הירוק של הספקטרום נספג. אם האור המתקבל מוחזר או נשבר באובייקט צהוב, אז החלק הכחול של הספקטרום נספג ונשאר רק הצבע האדום. לאחר שהוא משתקף או נשבר באובייקט כחול, הצבע הופך לשחור, מכיוון שזה לא כולל את כל הספקטרום הנראה לעין. כך פועלים מסנני תמונות.

מערכת הצבעים הנוספת RGB שימושית עבור משטחים זוהרים כגון מסכי CRT או מנורות צבעוניות. מספיק לערוך ניסוי פשוט מאוד כדי לוודא שמספר הצבעים המינימלי למשוואה (הרכב) של כמעט כל הצבעים של הספקטרום הנראה הוא שלושה. תן לאור בדיקה מונוכרומטי שרירותי ליפול על רקע כלשהו. המתבונן מנסה בניסוי להשוות על רקע הסמוך לאור הבקרה את רקע צבעו, הרוויה והבהירות שלו בעזרת זרמי אור מונוכרומטיים בעוצמות שונות. אם נעשה שימוש רק בצבע אינסטרומנטלי (משווה) אחד, אזי אורך הגל שלו צריך להיות זהה לזה של הפקד. בעזרת זרם אור אינסטרומנטלי מונוכרומטי אחד, ניתן להשוות רק צבע אחד. עם זאת, אם לא לוקחים בחשבון את הגוון והרוויה של אור הבדיקה, ניתן להשוות צבעים לפי בהירות. הליך זה נקרא פוטומטריה.

בדרך זו נוצרות רפרודוקציות מונוכרומטיות של תמונות צבעוניות. אם לרשות המתבונן עומדים שני מקורות מונוכרומטיים, אז הוא יכול להשוות יותר דגימות בקרה, אבל לא את כולם. על ידי הוספת צבע אינסטרומנטלי שלישי, ניתן להשיג כמעט את כל גרסאות הבקרה, בתנאי ששלושת הצבעים הללו מפוזרים במידה מספקת על פני הספקטרום ואף אחד מהם אינו שילוב ליניארי של האחרים, כלומר, שהם צבעי יסוד. בחירה טובהכאשר הצבע הראשון נמצא באזור הספקטרום עם אורכי גל ארוכים (אדום), השני עם בינוני (ירוק) והשלישי עם אורכי גל קצרים יותר (כחול). שילוב שלושת הצבעים הללו כדי להשוות צבע בדיקה מונוכרומטי מתבטא מתמטית כ-C = rR + gG + bB, כאשר C הוא צבע אור הבדיקה; R,G,B זרמים אינסטרומנטליים של אור אדום, ירוק וכחול; r, g, b כמויות יחסיות של שטפי אור R, G, B עם ערכים הנעים בין 0 ל-1.

עם זאת, על ידי הוספת שלושה צבעי יסוד, לא ניתן להשוות את כל צבעי הבקרה. לדוגמה, כדי לקבל צבע כחול-ירוק, הצופה משלב זרמים כחולים וירוקים של אור, אך הסכום שלהם נראה בהיר יותר מהמדגם. אם מוסיפים אדום כדי להפוך אותו לכהה יותר, התוצאה תהיה בהירה יותר, כי אנרגיות האור מצטברות. זה מוביל את המתבונן לרעיון: להוסיף אור אדום לדגימה כדי להפוך אותה לקלה יותר. ההנחה הזו באמת עובדת, וההתאמה הושלמה. מבחינה מתמטית, הוספת אור אדום לבקרה מתאימה להפחתה משני זרמי האור המשווים האחרים. כמובן, זה בלתי אפשרי פיזית, כי אין עוצמת אור שלילית. מבחינה מתמטית, זה נכתב כ-C + rR = gG + bB או C = -rR + gG + bB.

הפונקציות r, g, b מוצגות במשוואות הצבע עבור שטפי אור מונוכרומטיים עם אורכי גל של 436, 546 ו-700 ננומטר. בעזרתם תוכלו להשוות את כל אורכי הגל של הספקטרום הנראה לעין. שימו לב שבכל אורכי הגל מלבד סביב 700 ננומטר, אחת הפונקציות היא תמיד שלילית. זה מתאים להוספת אור אינסטרומנטלי לנורת הבקרה. קולורימטריה היא חקר הפונקציות הללו.

המתבונן גם שם לב שהכפלת עוצמת אור הבדיקה מכפילה גם את עוצמתו של כל זרם אור אינסטרומנטלי, כלומר 2C = 2rR + 2gG + 2bB. לבסוף, מתברר שאותה נורת בקרה משתווה לשניים דרכים שונות, וייתכן שהערכים של r, g ו-b אינם זהים. הצבעים האינסטרומנטליים עבור שתי קבוצות שונות r, g ו-b נקראים מטאמרים זה של זה. מבחינה טכנית, זה אומר שניתן להשוות את אור הבקרה על ידי מקורות מרוכבים שונים עם התפלגות אנרגיה ספקטרלית שונה. התמונה מציגה שתי התפלגות החזר ספקטרלית שונות מאוד המייצרות את אותו צבע אפור בינוני.

תוצאות הניסויים שבוצעו מתמצות בחוקי גרסמן:

העין מגיבה לשלושה גירויים שונים, מה שמאשר את הטבע התלת מימדי של הצבע. כגירויים, אפשר לשקול, למשל, את אורך הגל הדומיננטי (רקע צבע), טוהר (רוויה) ובהירות (בהירות) או אדום, ירוק וכחול;
ארבעת הצבעים תמיד תלויים ליניארית, כלומר cC = rR + gG + bB כאשר c, r, g, b<>0. לכן, עבור תערובת של שני צבעים (cC) 1 ו-(cC) 2, השוויון (cC) 1 + (cC) 2 = (rR) 1 + (rR) 2 + (gG) 1 + (gG) 2 - (bB) 1 + (bB) 2 . אם צבע C 1 שווה לצבע C וצבע C 2 שווה לצבע C, אז צבע C 1 שווה לצבע C 2 ללא קשר למבנה ספקטרום האנרגיה C, C 1, C 2;
אם בתערובת של שלושה צבעים אחד משתנה ברציפות בעוד האחרים נשארים קבועים, אז צבע התערובת ישתנה ברציפות, כלומר, מרחב הצבעים התלת מימדי הוא רציף.

מניסויים כמו זה, ידוע שמערכת הראייה מסוגלת להבחין בכ-350,000 צבעים. אם הצבעים נבדלים רק בטונים, אז בחלק הכחול-צהוב של הספקטרום, צבעים שונים, שבהם אורכי הגל הדומיננטיים נבדלים ב-1 ננומטר, בעוד שבקצוות הספקטרום, ב-10 ננומטר. ניתן להבחין בבירור ב-128 גווני צבע. אם רק הרוויה משתנה, אזי מערכת הראייה לא מסוגלת להבחין בכל כך הרבה צבעים. יש 16 מעלות רוויה עבור צהוב ו-23 מעלות עבור אדום-סגול.

הטבע התלת מימדי של האור מאפשר להציג את הערך של כל אחד מהגירויים על ציר המערכת האורתוגונלית (). כתוצאה מכך נוצר מרחב צבע בן שלושה רכיבים. כל צבע C יכול להיות מיוצג כווקטור עם רכיבים rR, gG ו-bB. תיאור מפורט של מרחב הצבע התלת מימדי ניתן בעבודתו של מאייר. החיתוך של הווקטור C עם מישור היחידה נותן את המשקלים היחסיים של מרכיביו האדומים, הירוקים והכחולים. הם נקראים ערכי צבעוניות או קואורדינטות: r" = r/(r + g + b), g" = g/(r + g + b), b" = b/(r + g + b).

לכן, r" + g" + b" = 1. הקרנת מישור יחידה, נקבל גרף צבעוני (). הוא מציג במפורש את החיבור הפונקציונלי של שני צבעים וחיבור מרומז עם השלישי, למשל b "= 1 - r "-ג". אם פונקציות התאמת הצבע () מועברות למרחב תלת מימדי, התוצאה לא תהיה כולה באוקטנט החיובי. בהקרנה על המטוס יהיו גם ערכים שליליים וזה מסבך חישובים מתמטיים.

בשנת 1931 התקיימה באנגליה פגישה של הוועדה הבינלאומית להארה (CIE) (Commission International de l "Eclairage), בה נדונו תקנים בינלאומיים להגדרה ומדידה של צבעים. תרשים הצבעים הדו-ממדי של CIE 1931 של 1931 וקבוצה של שלוש פונקציות של תגובת העין, המאפשרת לא לכלול ערכים שליליים ונוחה יותר לעיבוד. הצבעים העיקריים של ה-CIE מתקבלים מפונקציות תגובת העין הסטנדרטיות ().

צבעי יסוד היפותטיים של CIE מסומנים X, Y, Z. למעשה, הם אינם קיימים, כי ללא החלק השלילי הם אינם יכולים להתאים לאור הפיזי האמיתי. משולש XYZ נבחר לכלול את כל הספקטרום הנראה לעין. קואורדינטות הצבעוניות של CIE הן: x = X/(X + Y + Z), y = Y/(X + Y + Z), z = Z/(X + Y + Z) ו-x + y + z = 1 ( *). כאשר המשולש XYZ מוקרן על מישור ה-xy, מתקבלת עלילת צבע של CIE. קואורדינטות הצבעוניות x ו-y הן הכמויות היחסיות של שלושת צבעי היסוד XYZ הנדרשים להרכבת כל צבע. עם זאת, הם אינם מגדירים את הבהירות (העוצמה) של הצבע המתקבל. הבהירות נקבעת על ידי קואורדינטת Y, ו-X ו-Z נבחרים בסולם המתאים. עם מוסכמה זו, (x, y, y) מגדיר הן chroma והן לומה. הטרנספורמציה ההפוכה של קואורדינטות צבעוניות לקואורדינטות צבע XYZ היא: X = x * (Y/y), Y = Y, Z = (1 - x - y) * (Y/y) (**).

הוועדה החליטה לכוון את המשולש XYZ בצורה כזו שכמויות שוות של פריימריז היפותטיים של XYZ מסתכמות ללבן.

טבלת הצבעים של 1931 CIE מוצגת ב. קו מתאר הדומה לכנף הוא מוקד הנקודות של כל אורכי הגל הנראים לעין, כלומר קו של צבעוניות ספקטרלית. המספרים בקו המתאר תואמים את אורך הגל בנקודה הנתונה. אדום נמצא בפינה הימנית התחתונה, ירוק בחלק העליון וכחול בפינה השמאלית התחתונה של הגרף. הקטע המחבר את קצוות העקומה נקרא קו הצבעוניות המגנטה. העיקול בתוך קו המתאר מתאים לצבע של גוף שחור לחלוטין בחימום מ-1000 o K עד אינסוף. הקו המקווקו מציין את הטמפרטורה, כמו גם את הכיוונים שלאורכם העין היא הגרועה ביותר בהבחנת שינויי צבע. לבן ייחוס הוא נקודה בעלת אנרגיות שוות E(x = 0.333, y = 0.333), ומקורות CIE סטנדרטיים A(0.448, 0.408), B(0.349, 0.352), C(0.310, 0.316), D 6500 (0.313, 0.313, ) ). מקור A משער את הצבע החם של מנורת חוט טונגסטן מלאת גז ב-2856 o K. הוא הרבה יותר "אדום" מהאחרים. מקור B מתאים לאור השמש בצהריים, ו-C לתאורת צהריים עם עננים. מקור C אומץ כהפניה הלבנה על ידי ועדת התקנים הלאומית לטלוויזיה (NTSC). מקור ה-D 6500, המקביל לקרינת גוף שחור ב-6504 o K, ירוק יותר במקצת. הוא משמש כצבע לבן ייחוס בצגי טלוויזיה רבים.

כפי שאתה יכול לראות, טבלת הצבעים נוחה מאוד. כדי לקבל צבע נוסף, אתה צריך להמשיך את הקו העובר דרך הצבע הנתון ואת ההתייחסות הלבן, עד שהוא מצטלב עם הצד השני של העקומה. לדוגמה, משלים לצבע האדום-כתום C 4 (l = 610 ננומטר) הוא הצבע הכחול-ירוק C 5 (l = 491 ננומטר). כאשר מוסיפים אותו בשיעור מסוים של צבע והשלמה שלו, מתקבל לבן. על מנת למצוא את אורך הגל הדומיננטי של צבע, יש להמשיך את הקו הישר העובר דרך הלבן הייחוס והצבע הנתון עד שהוא נחתך עם קו הצבעוניות הספקטרלית. לדוגמה, אורך הגל הדומיננטי של צבע C 6 הוא 570 ננומטר, כלומר, הוא צהוב-ירוק. אם הקו חוצה את קו הצבעוניות המגנטה, אז לצבע זה אין אורך גל דומיננטי בחלק הגלוי של הספקטרום. במקרה זה, הוא מוגדר כאורך גל דומיננטי נוסף עם האינדקס "c", כלומר, הקו הישר ממשיך מהצבע דרך לבן הייחוס בכיוון ההפוך. לדוגמה, אורך הגל הדומיננטי של צבע C 7 הוא 500 ננומטר.

צבעים טהורים או מלאים (100%) רוויים נמצאים על קו הצבעוניות הספקטרלית. לבן התייחסות נחשב לדולל לחלוטין, כלומר, הטוהר שלו הוא 0%. כדי לחשב את הטוהר של צבעי ביניים, עליך למצוא את היחס בין המרחק מהצבע הלבן הייחוס לצבע נתון לבין המרחק מהצבע הלבן הייחוס לקו של הצבעוניות הספקטרלית או המגנטה. לדוגמה, טוהר הצבע של C 6 אינו שווה ל-a/(a + b), ו-C 7 שווה ל-c/(c + d).

קואורדינטות הצבעוניות של CIE לתערובת של שני צבעים נקבעות על פי חוקי גרסמן על ידי הוספת צבעי היסוד. תערובת של צבעים C 1 (x 1, y 1, z 1) ו-C 2 (x 2, y 2, z 2) היא C 12 = (x 1 + x 2) + (y 1 + y 2) + ( z 1 +z2).

באמצעות המשוואות לעיל (*) ו-(**) והזנת הכינויים T 1 \u003d Y 1 /y 1, T 2 \u003d Y 2 /y 2, נקבל את קואורדינטות הצבע של התערובת: x 12 \u003d ( x 1 T 1 + x 2 T 2 )/(T 1 + T 2), y 12 = (y 1 T 1 + y 2 T 2)/(T 1 + T 2), Y 12 = Y 1 + Y 2 . בדרך זו, ניתן להוסיף צבעים נוספים אם מוסיפים צבעים חדשים ברציפות לתערובת.

הגרף מציג את צבעוניות ה-CIE עם שמות הצבעים הנתפסים הרגילים. בכתובות באותיות קטנות בשמות המקוצרים של צבעים, הסיומת "-ovat" מתאימה, למשל, yG הוא צְהַבְהַב- ירוק צהוב איש-ירוק). כל צבע באזור שלו משנה רוויה או טוהר מכמעט אפס ליד המקור (צבע פסטל) למלא (עסיסי) ליד קו הצבעוניות הספקטרלית. שימו לב כיצד הירוקים תופסים כמעט את כל החלק העליון של הגרף, בעוד שהאדומים והכחולים מקובצים בתחתית קו הגוון המגנטה. לכן, שטחים ומרחקים שווים בגרף אינם מתאימים להבדלים תפיסתיים שווים. על מנת לתקן חיסרון זה, הוצעו מספר טרנספורמציות של גרף זה.

טלוויזיה צבעונית, קולנוע, הדפסה צבעונית וכו' אינם מכסים את כל טווח הצבעים או סולם הצבעים בספקטרום הנראה. סולם הצבעים שניתן לשחזר במערכת התוספות הוא משולש על חלקת ה-CIE עם קודקודים בצבעי RGB ראשוניים. כל צבע בתוך המשולש ניתן לקבל מצבעי היסוד. הטבלה ו מציגה את סולם הצבעים עבור צבעי RGB ראשוניים בצג CRT טיפוסי ובתקן NTSC. לשם השוואה, מוצגת גם מערכת הצבע החיסורית של CMY, מופחתת לקואורדינטות CIE, המשמשת בקולנוע צבעוני. שימו לב שהכיסוי שלו אינו משולש ושהוא רחב יותר מזה של צג צבעוני; כלומר, חלק מהצבעים המתקבלים בסרט אינם ניתנים לשחזור על מסך טלוויזיה. בנוסף, מוצגים צבעי ה-CIE XYZ העיקריים, השוכנים על קו הצבעוניות הספקטרלית: אדום 700 ננומטר, ירוק 543.1 ננומטר, כחול 435.8 ננומטר. בעזרתם התקבלו פונקציות השוואה ב-.

צבע בגרפיקה ממוחשבת. טבלת צבע של מערכת XYZ

הגדרת המושג צבע. הממד שלו

בְּהִירוּת

מערכת CIE RGB

צבעים לא אמיתיים. מערכת CIE XYZ

תוצאות

סיכום

הגדרת המושג צבע. הממד שלו

בְּהִירוּת

מערכת CIE RGB

צבעים לא אמיתיים. מערכת CIE XYZ

תוצאות

סיכום

מקור והתפתחות הכתיבה – מופשט

המלחין ריימונדס פאולס: ביוגרפיה, חיים אישיים, יצירתיות ריימונדס פאולס - ביוגרפיה