Файл: Кривошеев М.И. Световые измерения в телевидении.pdf

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

Цветовые измерения

3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Различные способы измерения цвета так же, как и ..световые •измерения, подразделяются на визуальные и фотоэлектрические.

Аналогично визуальным световым измерениям, когда наблюда­ тель выполняет зрительное уравнивание яркостей, при визуальном измерении цвета осуществляется уравнивание двух цветов наблю­ дателем до исчезновения их зрительного различия. В фотоэлект­ рических способах (часто называемых объективными) лицо, про­ изводящее измерение, участвует лишь в снятии показаний при­ бора.

В соответствии с изложенным в первой главе измерение цвета заключается в определении трех чисел, являющихся его цветовыми координатами в некоторой цветовой координатной системе, т. е. в системе координат, линейно связаннных с цветовыми координата­ ми стандартной колориметрической системы МКО XYZ. Цветовая система в каждом случае выбирается наиболее удобной для дан­ ного способа измерения или использования результатов измере­ ний. Вследствие линейных соотношений между координатами всех

Кроме установления цветовых координат, при измерении цвета могут определяться и другие характеризующие его параметры.

3.2.ВИЗУАЛЬНЫЕ КОЛОРИМЕТРЫ

Всоответствии с основами трежоординатного выражения цвета цвет измеряемого образца может быть уравнен с цветом смеси трех эталонных цветов, количества которых, входящие в смесь, могут регулироваться. После уравнивания эти количества могут быть оп­ ределены благодаря .предварительной калибровке прибора. Найден­

— 58 —

pa, можно найти выражения для пересчета измеренных цветовых коордииат в другие цветовые системы.

Приборы, служащие для измерения цвета путем зрительного уравнивания его со смесью трех основных цветов, называются ви­ зуальными (субъективными) аддитивными колориметрами. Прин­ цип действия аддитивного колориметра поясняется рис. 3.1. Три

Рис. 3.1. Схема визуального аддитивного колориметра

основных цвета смешиваются на одной половине поля сравнения. На рис. 3.1 показаны три отдельных источника основных цветов. Практически обычно имеется один источник света со сплошным широким спектром излучения (лампа накаливания). Свет от этогоисточника проходит через три светофильтра, которые создают три основные цвета прибора; обычно это красный, зеленый и синий (фиолетовый) цвета. Независимая регулировка количеств света, проходящего через светофильтры, может осуществляться, напри­ мер, при помощи подвижных заслонок я а пути света. Смешивание-

прохождения через прозрачную среду пли после отражения от не­ прозрачного предмета, то последние освещаются калиброванной лампой с известным спектральным распределением излучения. Обычно это стандартный источник А, представляющий собой воль­

Показания колориметра снимаются с трех шкал, проградуированных, например, от 0 до 1Q0 по величине открытия соответству­ ющей заслонки. Обычно полученные величины не используются не­ посредственно в качестве цветовых координат системы колоримет-

— 59 —

pa. Снятые показания приводятся к определенной исходной цвет­ ности системы .колориметра. За исходную цветность обычно 'прини­ мается цветность источника, используемого при измерениях цветов несамосветящнхся предметов. Цвет этого источника измеряется с помощью колориметра, и полученные показания трех шкал прибо­ ра принимаются за единичные значения соответствующих цветовых координат. Пусть при измерении цвета источника получены вели­ чины /\,„ 3„ и С„, а при измерении некоторого другого цвета пока­ зания шкал будут Кц, З ц , Сп . Тогда цветовые координаты этого цвета:

Легко видеть, что для исходного цвета И цветовые координаты К, 3 и С равны единицам, как и должно быть.

Практические приборы содержат элементы, служащие для обес­ печения лучшего перемешивания световых потоков, создания тем­ ного или светлого с желаемым цветом фона, окружающего полесравнения, и т. д. Оптическая схема прибора предусматривает также возможность переноса каждого из основных цветов на изме­ ряемую половину поля сравнения, как показано штриховыми ли­ ниями на рис. 3.1. Это нужно при измерении большинства высоко­ насыщенных цветов, имеющих в системе колориметра отрица­ тельные цветовые координаты.

уменьшения этого разброса служит предварительная установка на исходный цвет каждым наблюдателем, т. е. коэффициенты /Сш Зл, С„ в (3.1) для каждого наблюдателя свои. Разброс результатов для разных наблюдателей будет меньше при уменьшении цветового треугольника системы колориметра. Так, если колориметр предна­ значается для измерения цветов на экране приемной трубки, то цветовой треугольник колориметра не следует брать намного боль­ ше цветового треугольника цветовой системы телевизионного при­ емника.

Результаты измерений для одного и того же наблюдателя так­ же будут различаться из-за ограниченной цветовой чувствительно­ сти глаза и состояния наблюдателя. Для повышения точности из­ мерений обычно при каждом измерении выполняется несколько уравниваний (обычно 5-4-10) и берутся средние значения показа­ ний. Между измерениями различных цветов наблюдатель дает своим глазам отдых.

Наряду с аддитивными колориметрами, использующими смеше­ ние (сложение) цветов, существуют визуальные субтрактивные ко­ лориметры, в 'которых осуществляется «вычитание» цветов. В ісуб-

— 60 —

трактивном колориметре зрительное уравнивание с цветом образца достигается благодаря помещению на пути света от источника к нолю сравнения трех светофильтров последовательно. Величина из­ бирательного поглощения света каждым из этих светофильтров может регулироваться при изменении его оптической плотности.

Субтрактнвиые колориметры играют в колориметрии гораздо меньшую роль, чем аддитивные. Одной из главных причин этого является то, что расчет цвета в субтрактивном колориметре, если нужно перейти от обозначений, используемых в данном приборе, к международным цветовым системам, значительно сложнее, чем в аддитивном. Но конструкция субтрактивного прибора гораздо про­ ще. Здесь не нужно разделения светового потока от источнкиа на три части. Последовательное вычитание выполняется с помощью трех светофильтров в виде клиньев. При перемещении клина ме­ няется его толщина в месте прохождения через него пучка света, а следовательно, и оптическая плотность.

Спектральные области поглощения различных фильтров пере­ крываются, поэтому независимое изменение количеств вычитаемых цветов делается невозможным. Вследствие этого градуировка субтрактивного прибора весьма трудоемка и может быть выполне­ на путем многих расчетов или измерений цветов излучений, прохо­ дящих через различные комбинации положений клиньев.

3.3.ЦВЕТОВЫЕ АТЛАСЫ

Кметодам визуальной колориметрии относится также измере­ ние цвета путем сравнения его с заранее заготовленными извест­ ными образцами и подбора наиболее близкого по цвету образца. Эти образцы изготавливаются обычно в виде кусков окрашенной бумаги. Достаточно большой набор таких образцов образует цве­

товой атлас. Цвета атласа располагаются в систематизированном по определенным признакам порядке и имеют обозначения (нуме­ рацию) в соответствии с этим порядком. Обычно все цвета атласа заранее измеряются, и в атласе приводятся их координаты цвет­ ности при определенном освещении.

В СССР применяется атлас Е. Б. Рабкина и атлас, разработан­ ный во ВНИИ метрологии им. Д. И. Менделеева. Атлас Е. Б. Раб­

равностороннего треугольника. В вершине каждого треугольника расположена выкраска с цветом максимальной насыщенности. Го­ ризонтальные ряды выкрасок характеризуются одинаковой чисто­ той цвета, понижающейся по мере приближения к основанию тре­

бранными по закону Вебера—Фехнера. Всего в каждой таблице имеется 10 нейтральных (ахроматических) выкрасок. В атласе при-

— 61 —