Файл: Ершов, А. П. Цвет и его применение в текстильной промышленности.pdf

чем у аналогично окрашенного материала, обладающего мень­ шим отражением.

Чем прозрачнее волокно, тем глубже проникает световой по­ ток в его толщу и тем меньше будет величина светового потока, диффузно рассеянного вверх. Чистота цвета при этом увеличит­ ся, так как увеличится путь, который проходит в теле световой поток, а значит, и избирательное поглощение возрастет. Так, при сравнении чистоты цвета шелка и шерсти, окрашенных равными количествами одного и того же красителя, большей чистотой цве­ та будет обладать более прозрачный шелк.

Рис. 9. Прохождение светового поРис. 10. Световой поток в непрокрашентока в равномерно окрашенном ном волокне винол.

волокне шелка.

Некоторые волокна, например, винол, имеют плотную, плохо прокрашивающуюся наружную оболочку (рубашку) и хорошо прокрашивающуюся сердцевину. В этом случае (рис. 10) зер­ кальное отражение произойдет как от наружной, так и от внут­ ренней части плотной оболочки. Кроме того, неоднородность плотной наружной оболочки приводит к диффузному рассеива­ нию излучения вверх, не подвергнувшемуся избирательному рас­ сеиванию и отражению. Толщина же слоя, в котором происходит избирательное рассеивание, резко уменьшится, и уменьшится яркость попадающего в этот слой излучения. В результате чисто­ та цвета понизится за счет разбавления светового потока зер­ кально отраженной частью и уменьшится избирательное погло­ щение. Непрокрашенное снаружи волокно будет иметь иной вид, чем равномерно прокрашенное, и это изменение ухудшит каче­ ство окраски.

Третий случай относится к прокрашиванию наружных слоев волокна и образованию непрокрашенной сердцевины. Этот слу­ чай встречается на практике при недостаточной диффузии кра­ сителя в волокно. Зеркальное отражение останется таким же, как при равномерном распределении красителя в волокне, но уменьшится толщина слоя, в котором будет происходить избира­ тельное поглощение. Непрокрашенный слой несколько увеличит световой поток, диффузно отраженный вверх, что приведет к уве­ личению яркости, но чистота цвета при таком крашении пони­ зится. При достаточно большой прозрачности волокна нижний непрокрашенный слой может служить отражающей подложкой,

20

тогда излучение дважды пройдет избирательный слой, и чистота цвета сильно повысится.

При пигментной печати в прозрачный слой связующего веще­ ства вкраплены частички непрозрачного или малопрозрачного пигмента. Этот случай представлен на рис. 11. Часть излучения отразится не только от поверхности пленки, но и от частиц пиг­ мента. При металлическом пигменте это отражение будет иметь избирательный характер. Если использован органический пиг­ мент, то к зеркально отраженному световому потоку добавится диффузно рассеянный вверх поток, а также отраженный от внут­ ренних поверхностей частиц пигмента. Описанный процесс мно­ гократно повторится и приведет к сильному избирательному по­ глощению.

Рис. 11. Световой поток в слое краски при пигментной печати.

В рассмотренных выше примерах источник освещения оста­ вался постоянным (источник С). Если вместо этого источника взять какой-либо другой, то общая картина процесса от этого не изменится. Для расчетов и в этом случае используется фор­ мула (3).

Если световые характеристики двух образцов одинаковы, то при изменении освещения хотя и произойдет изменение цвета обоих образцов, но цвета останутся тождественными. Можно подобрать для двух образцов, имеющих разные световые харак­ теристики, такое освещение, при котором цвета тел будут оди­ наковы, но при изменении освещения цветовое тождество образ­ цов сразу нарушится. Цвета, тождественные только при опреде­ ленном освещении, носят название метамерных цветов.

§ 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦВЕТА

Одинаковые возбуждения приемников КЗС ощущаются как ахроматический цвет. Если хотя бы одно из возбуждений боль­ ше (или меньше) других, ощущается хроматический цвет. Хро­ матический цвет можно рассматривать как смесь цвета монохро­ матического излучения с ахроматическим. Так, если возбужде­ ние С > 3 > К , то, вычтя наименьшее возбуждение (в примере К),

21

возбуждения хроматической составляющей. Подберем монохро­ матическое возбуждение, которое вызывает возбуждения прием-

С к

ников С и 3, отношение которых равно отношению -g—g-. Дли­

на волны подобранного нами монохроматического излучения служит одной из характеристик цвета и носит название домини­ рующей длины волны. Эта величина показывает, какое монохро­ матическое излучение нужно смешать с ахроматическим, чтобы получить цветность заданного образца.

В природе распространены пурпурные цвета, которых нет в спектре. Для таких цветов нельзя подобрать монохроматиче­ ское излучение, дающее указанное выше отношение возбуждений приемников КЗС. Поэтому такие цвета характеризуются длиной волны цвета, дополнительного к пурпурному, и обозначаются, например, следующим образом: Я = 520 нм.

Второй качественной характеристикой цвета является чисто­ та цвета (р), которая определяется как отношение возбуждений хроматической составляющей приемников КЗС к общему воз­ буждению. В нашем примере такое отношение равно

К 3 С ЗК 3 С -:К

к - з —?с ~ к - з ; с -

Заменив отношение возбуждений равным отношением ярко­ стей, получим

Вц — всего излучения. Величина р носит название чистоты цвета и является второй качественной характеристикой цвета для несамосветящихся тел.

Рассмотренные характеристики цвета не связаны друг с дру­ гом какими-либо математическими зависимостями, но использу­ ются для характеристик цвета художественных красок. В каче­ стве примера приводятся характеристики некоторых акварель­ ных красок (табл. 1).

Данные табл. 1 позволяют представить ощущения цвета. Так, доминирующая длина волны ультрамарина равна 460 нм. Этому монохроматическому излучению соответствует ощущение синего цвета. Чистота цвета его равна 78% от чистоты цвета монохро­ матического излучения, т. е. весьма высокая, но коэффициент яркости мал (0,05), что указывает на малую величину яркости. Общее ощущение будет соответствовать темно-синему цвету.

В настоящее время цвета чаще характеризуют координатами цвета цветового уравнения, составленного в соответствии с пер­ вым законом Грассмана. Такие характеристики менее наглядны,

22

но зато позволяют производить цветовые расчеты. Этим харак­ теристикам и методам расчета цветов посвящаются следующие главы.

Г Л А В А III

АДДИТИВНЫЙ СИНТЕЗ ЦВЕТОВ

Простые и сложные излучения разных цветов можно смеши­ вать друг с другом и получать новые сложные излучения, отли­ чающиеся по цвету от исходных. Такой метод получения новых цветов носит название аддитивного синтеза. Общие законы адди­ тивного синтеза цветов установлены Г. Грассманом на основа­ нии известных ему опытных данных по смешению цветов.

§ 1. ЗАКОНЫ АДДИТИВНОГО СИНТЕЗА ЦВЕТОВ ГРАССМАНА

Грасс.ман установил, что для получения заданного цвета ме­ тодом аддитивного синтеза достаточно иметь только три цвета, причем при смешении двух из них не должно получаться третье­ го. Цвета, удовлетворяющие этим условиям, носят название ли­ нейно независимых цветов.

П е р в ы й з а к о н Грассмана гласит: любые четыре цвета находятся в линейной зависимости, хотя существует неограни­ ченное число линейно независимых совокупностей из трех цветов.

Обозначим через А, В и С три линейно независимых цвета. Тогда для получения любого четвертого цвета D нужно смешать их в количествах А, В и С. При этом получается следующая ли­ нейная зависимость:

23

В цветовом уравнении (4) величины Л, В и С носят название координат цвета, а величины А, В и С — основных цветов. Цве­ товое уравнение указывает на равенство возбуждений приемни­ ков КЗС от цветов правой и левой частей его, но не отображает какие-либо энергетические величины. Выбрав за основные цвета красный (К), зеленый (3) и синий (С), цветовое уравнение мож­ но переписать в следующем частном виде:

КК + 33 + СС = Ц.

Первый закон Грассмана позволяет заменять в любом цвето­ вом уравнении цвет Ц на три цвета К, 3 и С, взятые в количест­ вах К, 3 и С. Выбор основных цветов произволен, но на практи­ ке удобно использовать такие цвета, которые легко воспроизво­ дятся. Для удобства вычислений яркость цвета в уравнении (4) подбирается так, чтобы ее можно было выразить в тех же едини­ цах, что и яркости основных цветов, и переписать уравнение (4) в следующем виде:

где т = А + В + С.

Цветовое уравнение (5) позволяет дать характеристику лю­

изменению излучения соответствует также непрерывное измене­ ние цвета.

Например, изменяя последовательно длины волн видимого излучения, получаем плавный переход ощущений цвета в виде спектра. По какому бы закону ни изменялся состав сложного излучения, цвет излучения будет изменяться непрерывно без ка­ ких-либо провалов в ощущении цвета. Этот закон дает нам пред­ ставление о том, что все цвета тесно связаны друг с другом и за­ нимают вполне определенную область.

Т р е т и й з а к о н Грассмана позволяет представить цвет как самостоятельную величину: цвет смеси зависит только от цветов смешиваемых компонент и не зависит от их спектральных со­ ставов.

заменить один цвет другим, вызывающим одинаковое с ним воз­ буждение приемников КЗС, уравнение не нарушится, хотя заме­ няемый цвет принадлежит совершенно иным излучениям. Напри­ мер, цвет сложного излучения можно заменить цветом простого излучения и наоборот.

Третий закон Грассмана позволяет производить с цветами простейшие математические действия без учета излучений, кото­ рым они принадлежат. Чтобы сложить несколько цветов (6),

24