ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 1
3.6. ВЫБОР ЦВЕТОВОЙ СИСТЕМЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОЛОРИМЕТРА
Поскольку спектральные характеристики чувствительности трех каналов колориметра должны совпадать с кривыми сложения не которой цветовой координатной системы, то выбор этих характе ристик эквивалентен выбору цветовой системы колориметра. От этого выбора зависит как простота конструкции прибора и лег кость выполнения измерений, так и удобство использования их ре зультатов.
Простота конструкции колориметра и связанная с ней легкость выполнения измерений определяется в значительной степени удоб ством реализации кривых сложения. Как следует из разд. 3.5, в принципе в колориметре можно реализовать любые кривые сложе ния, в том числе и содержащие отрицательные ветви. Каждая ветвь кривой в последнем случае может осуществляться в отдель ном канале (конечно, как положительная). При измерении сни маются показання в каждом канале, а затем показания каналов, соответствующих отрицательным ветвям, вычитаются из показания канала, соответствующего основной положительной ветви..
Реализация в колориметре кривых сложения с отрицательными ветвями привела бы, естественно, к усложнению прибора и увели чению времени, затрачиваемого на одно измерение. Осуществлять же такие кривые сложения при пренебрежении их отрицательными ветвями подобно тому, как это делается в цветовых телевизионных камерах, нецелесообразно, так как это приведет к недопустимым ошибкам при измерении цвета (исключением являются специфи ческие студийные измерения, описанные в разд. 3.5).
Наряду с кривыми сложения, содержащими отрицательные ветви, нежелательно также использование и целиком положитель ных двугорбых кривых. Реализация таких кривых более сложна, чем одногорбых, и иногда может потребовать либо добавления до
полнительного'канала |
для |
реализации побочной ветви, либо отка |
за от высокой точности |
приближения спектральной характеристики |
|
чувствительности к кривой |
сложения. |
|
Таким образом, с точки |
зрения простоты конструкции прибора |
|
и легкости выполнения измерений в колориметре желательно ис пользовать цветовые системы, каждая из кривых сложения кото рой сострит из одной плавной положительной ветви.
С точки зрения удобства использования результатов измерений желательно применять в колориметрах такие цветовые системы, в которых чаще всего эти результаты должны представляться. При измерениях в телевидении это системы МКО (XYZ и UVW) или (реже) цветовая система приемника цветного телевидения. По скольку системы XYZ и UWV имеют двугорбые кривые сложения (рис. 1.9), а кривые сложения цветовой системы приемника цвет ного телевидения имеют отрицательные ветви, то эти системы не удобны для реализации в колориметрах.
— 72 —
Рассмотрим возможности выбора таких цветовых систем, кри вые сложения которых являются одногорбыми. При этом удобнее оперировать именно с цветовыми системами, представляя их па раметры на графике цветностей, а не только с самими кривыми сложения.
Представление соотношений между кривыми сложения на гра фике цветностей основывается на том, что каждой кривой сложе ния можно поставить в соответствие определенную прямую линию графика цветностей. Каждая кривая сложения является анализи рующей функцией для соответствующей цветовой координаты. А каждой цветовой координате, которая может быть выражена в виде линейной комбинации трех цветовых координат некоторой цветовой системы, например системы МКО, соответствует опреде ленная плоскость цветового пространства, проходящая через на чало координат, а именно та, для которой данная цветовая коор дината равна нулю. Этой плоскости, в свою очередь, соответствует прямая графика цветностей, которая является линией пересечения этой плоскости с единичной плоскостью. Таким образом, каждой кривой сложения соответствует определенная прямая графика цветностей. И обратно, каждой прямой графика цветностей соот ветствует определенная линейная комбинация трех цветовых ко
ординат, |
т. е. некоторая кривая |
сложения. В результате такого |
||
взаимно |
однозначного |
соответствия по |
взаимному расположению |
|
на графике цветностей |
прямой |
и линии |
спектральных цветностей |
|
можно до некоторой степени судить о форме соответствующей этой прямой кривой сложения.
Для примера рассмотрим график цветностей МКО х, у с пред ставленным на нем цветовым треугольником (R) (G) (В) цветовой системы приемника цветного телевидения (рис. 3.6а) и соответст вующие кривые сложения R, G, В этой системы (рис. 3.66). Преж
де
700 Л
Рис. 3.6. Элементы цветовой системы приемника цветного телевидения: а) цветовой треугольник; б) кривые сложения
— 73 -
де всего, заметим, что если прямая пересекает линию спектраль ных цветностей, то на длине волны, соответствующей точке пере сечения, ордината кривой сложения равна нулю. Так, например, прямая (г) (рис. 3.6а), соответствующая цветовой координате R, пересекает линию спектральных цветностей в точках с длинами волн примерно 465 и 538 мм. По рис. 3.66 видно, что па этих дли нах волн кривая R проходит через нуль, меняя знак.
Поскольку прямая может пересечь линию спектральных цвет ностей в двух точках, то кривые сложения могут иметь самое большее по три ветви. Кривая может иметь одну положительную и две отрицательных ветви, как G на рис. 3.66, или две положитель ных и одну отрицательную, как кривые R и В на рис. 3.66.
Очевидно, также, что когда прямая касается линии спектраль ных цветностей, то соответствующая кривая сложения состоит из двух ветвей одного знака, проходя через нуль в точке с длиной волны точки касания. Это можно видеть на примере кривой X М1<0 (рис. 1.96), соответствующая которой вертикальная ось графика цветностей х, у почти касается линии спектральных цветностей (рис. 3.6а).
Таким образом, целиком положительные кривые сложения со ответствуют тем прямым графика цветностей, которые не пересе кают линии спектральных цветностей. Из этой совокупности пря мых надо выделить те прямые, которые соответствуют одногорбым кривым сложения. Наличие у кривой сложения одного или двух горбов нельзя так наглядно определить по положению соответст вующей прямой на графике цветностей, как наличие отрицатель ных ветвей.
Для нахождения одногорбых кривых сложения рассмотрим кривые сложения зрительной цветовой системы [7], т. е. предпола гаемые спектральные характеристики чувствительности трех при емников глаза. Эти кривые К, 3 и С, показанные на рис. 3.76, од ногорбые. Две из_иих, К и 3\ в значительной степени перекрыва ются, а третья, С, стоит особняком в коротковолновой области спектра (эта кривая совпадает с кривой 2 МКО). Все возможные кривые сложения могут быть представлены в виде линейных ком бинаций кривых рис. 3.76.
Рассматривая кривые рис. 3.76 как исходные для комбиниро вания, можно сделать заключение, что одногорбые кривые можно получить при сложении кривых УС и 3 в различных комбинациях.
Добавление же кривой С приведет к появлению |
второго горба, |
так как провал между кривой С и кривыми 3 и К |
(в области око |
ло 500 нм) ничем заполнен быть не может. Прямые линии на гра фике цветностей, которым будут соответствовать все возможные кривые, полученные при комбинировании только кривых 3 и К (цветовых кординат 3 и К), образуют пучок прямых с центром в точке пересечения прямых (з) и (к), т. е. в точке (С) «синего» ос-
повного цвета зрительной цветовой системы (рис. 3.7а). Эту точку можно считать расположенной в коротковолновом конце линии спектральных цветностей. Одногорбым кривым сложения будут соответствовать прямые пучка с центром в (С), получаемые вра щением прямой вокруг этой точки на графике цветностей МКО А",
Рис. 3.7. Элементы зрительной цветовой системы: а) цветовой треугольник; б) кривые сложения
у против часовой стрелки от прямой (к) до прямой (з) (линия пур пурных цветностей). Дальнейший поворот прямой в этом направ лении приведет к пересечению с линией спектральных цветностей в длинноволновом конце, т. е. к появлению отрицательной ветви у кривой сложения в области длинных волн спектра. Поворот прямой за границы указанного пучка но часовой стрелке [за прямую (к)} приведет к пересечению ею коротковолнового конца линии спект ральных щветностей, т. е. 'к появлению у кривой сложения отрица тельной ветви в области коротких волн спектра.
Небольшие отрицательные ветви у кривых сложения можно допустить, если пренебрежение ими приведет к достаточно малым ошибкам измерения цвета. Таким образом, область прямых, соот ветствующих одногорбым кривым сложения, можно несколько рас ширить за указанные пределы. При этом при повороте прямой за сторону (к) (сдвиг кривой сложения в длинноволновую область •спектра) 'представляется целесообразным так: сдвинуть эту пря мую, чтобы она дважды пересекала линию спектральных цветнос тей. Положение прямой целесообразно подобрать так, чтобы площади под возникающими положительной и отрицательной по бочными ветвями кривой сложения были одинаковыми. Когда бу дет реализована главная ветвь такой кривой, при равномерном
— 75 —
Рис. 3.8. Совокупность 'прямых графика цветностей (а) и соотвествугощие этим прямым одногорбые кривые сложения (б)
спектральном распределении излучения измеряемого цвета в обла сти побочных ветвей кривой ошибки измерения не будет. Для большинства других цветов ошибка также, будет меньше, чем при
одной побочной ветви. |
|
|
|
|
|
На рис. 3.8а показана выделенная совокупность прямых |
графи |
||||
ка цветностей |
МКО х, у, соответствующих одногорбым |
кривым |
|||
сложения. Эта |
совокупность содержит |
прямую |
(г) (прямая / на |
||
рис. 3.8а) и пучок прямых |
с центром в |
районе |
коротковолнового |
||
конца линии спектральных |
цветностей. |
Пучок |
ограничен |
линией |
|
пурпурных цветностей (прямая 2) и прямой 3, которой соответст вует кривая сложения, имеющая побочные положительную и отри цательную ветви, площади под которыми одинаковы и составляют 0,5% площади под главной ветвью кривой. На рис. 3.86 показаны кривые сложения, соответствующие упомянутым трем прямым. Все остальные возможные одногорбые кривые сложения заключены между кривыми 2 и 3, соответствующими граничным прямым пуч ка рис. 3.8а. Кривая Y, также показанная на рис. 3.86, соответст вует оси абсцисс графика цветностей МКО х, у и является одной из промежуточных между кривыми 2 и 3.
Таким образом, при условии одногорбости всех трех спектраль ных характеристик чувствительности колориметра одна из сторон цветового треугольника системы колориметра должна совпадать с
прямой (г), а две другие стороны могут выбираться из |
прямых |
||
пучка рис. 3.8а. |
|
|
|
Практически в существующих колориметрах используются две |
|||
цветовые системы. Это система МКО XYZ, |
используемая |
в упоми |
|
навшихся выше колориметрах (37], [38], [43], и |
система, |
цветовой |
|
треугольник которой содержит прямые (г), |
(у) |
и прямую, |
близкую |
к прямой 3 рис. 3.8а [42], (36], [39]. Эта система |
удовлетворяет тре- |
||
— 76 —
бованиям одногорбости кривых сложения. В одном колориметре одновременного типа использовались также положительные ветви кривых сложения стандартной колориметрической системы МКО RGB [41].
3.7. ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ЦВЕТА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ КОЛОРИМЕТРОМ
Точность измерения цвета фотоэлектрическим колориметром определяется, главным образом, точностью приближения спект ральных характеристик чувствительности трех каналов колори метра к кривым сложения выбранной цветовой системы и зависит также от выбора цветовой системы колориметра.
Рассмотрим вначале, какая цветовая система колориметра из числа обладающих одногорбыми кривыми сложения может обеспе чить более верное измерение цвета. В случае точного осуществле ния кривых сложения в качестве спектральных характеристик чув ствительности колориметра имело бы место точное измерение цве та. Но это идеализированный случай, практически спектральные характеристики чувствительности трех каналов колориметра в той или иной мере отличаются от кривых сложения выбранной цвето вой системы.
Предположим, что ошибки из-за неточного воспроизведения кривых сложения вызовут отклонения измеренных значений цвето
вых координат от истинных на |
|
|
|
|
||||||||||
±а |
процентов. Тогда |
каждая |
|
|
|
|
||||||||
цветовая |
координата |
Р может |
|
|
|
|
||||||||
принимать |
|
значения |
(1±а)Р . |
|
|
|
|
|||||||
При |
|
независимом |
изменении |
|
|
|
|
|||||||
всех |
трех |
цветовых |
координат |
|
|
|
|
|||||||
Р на |
±аР |
точка |
любого цвета |
|
|
|
|
|||||||
в цветовом |
|
пространстве |
(не |
|
|
|
|
|||||||
лежащая |
|
|
на |
координатных |
|
|
|
|
||||||
плоскостях) |
|
будет |
находиться |
|
|
|
|
|||||||
в |
пределах |
параллелепипеда, |
|
|
|
|
||||||||
стороны |
которого |
|
равны |
2аР. |
|
|
|
|
||||||
Проекция этого (параллелепипе |
|
|
|
|
||||||||||
да |
на |
единичную |
|
плоскость |
Рис. 3.9. Зоны возможного разброса |
|||||||||
цветового |
|
пространства |
дает |
|||||||||||
|
цветности |
при изменении цветовых |
||||||||||||
на |
графике |
|
цветностей шести |
|
координат.на |
± 5 % |
||||||||
угольник, |
|
который |
определит |
|
|
|
|
|||||||
зону возможного |
разброса |
результатов |
измерений. |
Стороны этих |
||||||||||
шестиугольников |
попарно входят |
в пучки прямых с центрами в вер |
||||||||||||
шинах |
(Р) |
цветового треугольника системы Р. На рис. 3.9 показа |
||||||||||||
ны такие зоны возможного разброса результатов |
измерений для |
|||||||||||||
нескольких |
цветов |
на |
графике цветностей |
системы |
колориметра Р |
|||||||||
с цветовыми |
координатами P=L, |
М, N, |
полученные |
в предположе |
||||||||||
нии возможных изменений координат Р на |
± 5 % . |
|
||||||||||||
— 77 —
