Аддитивный синтез цвета. Цветоделение и синтез цвета Аддитивный синтез света

Подобные документы

Применение высокой печати при изготовлении полиграфической продукции. Синтез цвета в полиграфии. Цифровая цветопроба. Особенности устройств бесконтактной печати. Области их применения. Изготовление изданий, скомплектованных вкладкой и подборкой.

контрольная работа , добавлен 10.02.2009


Современные способы печати полиграфической продукции. Виды трафаретной печати: шелкография и ризография. Плоская офсетная печать. Технология цифровой и глубокой печати. Флексография - высокая ротационная печать красками с применением эластичных форм.

контрольная работа , добавлен 15.01.2011


Обоснование аспектов цвета и его использование в типографике. Гармония цвета как сочетание близлежащих тонов в пределах одной-двух красок и исключение цветовых диссонансов, образующих парные противоположности. Воздействие цвета на физиологию человека.

реферат , добавлен 06.02.2012


Описание свойств печатных красок - кроющей способности, прозрачности, цветового фона, липкости и вязкости. Измерение захвата краски различных наложений красочных слоев. Анализ влияния на цвет печатного изображения последовательности наложения красок.

реферат , добавлен 09.01.2012


Современное состояние офсетной печати. Параметры качества тиражных оттисков. Синтез цвета при многокрасочном печатании. Определение оптимальных зональных оптических плотностей для различных печатных пар краска-бумага. Профилирование печатного процесса.

дипломная работа , добавлен 06.07.2010


Обоснование флексографского способа печати с анализом возможностей других альтернативных видов и способов печати. Технологические решения в допечатных процессах. Выбор формного оборудования. Технические характеристики формных пластин компания DuPont.

курсовая работа , добавлен 22.01.2013


Исследование видов и конструкций полиграфической техники и средств обработки текстовой и изобразительной информации. Описание оборудования допечатного, печатного и брошюровочно-переплетного производства. Виды красочных аппаратов флексографской печати.

отчет по практике , добавлен 10.08.2014


Выбор способа печати и печатного оборудования. Стоимость затрат при печати малых тиражей. Оборудование, необходимое для послепечатных и отделочных процессов. Фальцовка бланков и буклетов. Формат, красочность и тиражи изданий. Выбор расходных материалов.

контрольная работа , добавлен 30.03.2015


Техническая характеристика картонной коробки для новогоднего подарка. Выбор способа печати и печатного оборудования. Подбор расходных материалов. Описание технологической схемы печатного процесса. Контроль качества продукции. Выбор варианта отделки.

курсовая работа , добавлен 10.01.2014


Выбор и обоснование способа печати. Способ высокой, глубокой и плоской офсетной печати. Выбор печатного оборудования. Основные и вспомогательные материалы для печатного процесса: бумага, краска. Подготовка бумаго-передающего и приемно-выводного устройств.

Основную задачу, которую решают полиграфические технологии это высококачественная печать цветных изображений максимально приближенных по воспроизведению цвета к оригиналу. Совершенству нет предела, особенно когда речь идет о предмете, связанным с восприятием цвета.

Начала любого издания это его оригиналы и от них во многом зависит и качество издания и его общественная значимость. Цветные оригиналы - цветные изображения на плоскости (фотографии, рисунки, слайды, графика, в том числе, и компьютерная) играют особую роль в структуре любого издания, особенно в издания, несущих кроме информационной и эстетической, также и эмоциональной нагрузки, например, в рекламных и политических изданиях. Цветовоспроизведение в полиграфии - воспроизведение (репродуцирование) цветных оригиналов на оттиске, это одна из основных задач для полиграфии. Вся история развития полиграфических технологий и создание различных способов печатания непосредственно связаны именно с решением этой задачи.

Процесс цветного репродуцирования в полиграфии состоит из четырех стадий:

1. Считывание с оригинала информации о цвете каждого микроэлемента изображения и ее представление в виде трех величин, соответствующих пропускаемым (отражаемым) световым потокам в трех зонах видимого спектра - красной, зеленой и синей. Эта стадия называется аналитической.

2. Преобразование изображения в форму, пригодную для последующего воспроизведения на оттиске. Эта стадия включает в себя преобразование цветового пространства (из RGB в CMYK, Pantone, Hexachrome или иную модель), отображение цветового пространства оригинала в пространство оттиска с градационным цветовым преобразованием, обеспечивающим психологически точное воспроизведение цвета. Эта стадия носит название градационной и цветовой коррекции и преобразования.

3. Регистрация (запись) выделенных составляющих (цветоделенных изображений). Запись производится на фотографическом материале, на магнитных носителях, на формных материалах (пластинах) или на формных цилиндрах (в глубокой печати, при цифровой печати, в DI-технологии). Сюда же относятся необходимые технологические преобразования: растрирование, коррекция нелинейности устройства записи и т.д. Эта стадия носит название переходной, или стадии изготовления печатных форм.

4. Собственно печатание изображения на материальном носителе (бумаге, пластике и пр.) и получение оттиска (репродукции). Здесь производится наложение и совмещения цветоделенных изображений, окрашенных в соответствующие цвета применяемого синтеза и формирование изображения на оттиске. Эта стадия определена как синтез цветного изображение на оттиске или печатание.

Цветовоспроизведение в полиграфии основано на общих принципах синтеза цвета. Если на глаз действует смесь излучений, то реакции рецепторов на каждое из них складываются. Смешение окрашенных световых лучей дает луч нового цвета. Смесь красок имеет также иной цвет. Такой эффект получения нового цвета получил название синтез цвета.

Различают два основных вида синтеза цвета - аддитивный (смешение излучений, световых лучей) и субтрактивный синтез цвета (смешение вещественных сред, красок, растворов).

Аддитивный синтез цвета

Это воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего - R, G, B). Используется при создании цветных изображений на экране в телевидении, в мониторах компьютеров издательских систем, возникает на отдельных участках растровых изображений оттиска (в светах изображения, где наложения разноцветных растровых элементов вследствие малых размеров менее вероятно) при автотипном синтезе цвета в полиграфии.

Субтрактивный синтез цвета

Это получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого света. Такой синтез наблюдается при освещении белым светом, цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя. Этот синтез используется в полиграфии при смешении окрашенных сред, например, красок вне машины, для получения нужных цветов или оттенков на участках изображения при наложении растровых элементов разных красок на оттиске (на участках цветного изображения, где растровые элементы разных красок перекрываются в офсетной и высокой способах печати). В способе традиционной глубокой печати синтез цвета на оттиске по всему изображению является субтрактивным.

Автотипный синтез цвета

Это воспроизведение цвета в полиграфии, при котором цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами) с одинаковой светлотой (насыщенностью) отдельных печатных красок, но различных размеров и форм. При этом эффект полутонов сохраняется благодаря тому, что тёмные участки оригинала воспроизводятся более крупными растровыми элементами, а светлые - более мелкими. При наложении растровых элементов на оттиске в процессе печатания синтез цвета носит смешенный аддитивно - субтрактивный характер.

1. Закон трехмерности . Любой цвет однозначно выражается тремя цветами, если они линейно независимы (линейная независимость заключается в том, что нельзя получить никакой из указанных трех цветов сложением двух остальных).

2. Закон непрерывности . При непрерывном изменении излучения цвет изменяется также непрерывно (не существует такого цвета, к которому невозможно было бы подобрать бесконечно близкий).

3. Закон аддитивности . Цвет смеси излучений зависит только от их цветов, но не от спектрального состава. Все три закона наглядно проявляются в процессе синтеза цветных полутоновых изображений на оттиске.

Известно, что трехкомпонентная теория зрения является теоретической базой цветного синтеза при многокрасочном репродуцировании цветных оригиналов средствами полиграфической технологии, где используют триаду цветных красок - желтая (ж), пурпурная (п), и голубая (г). Применение четвертой черной (ч) краски не противоречит принципу трехкрасочного воспроизведения цветов, так как черную краску теоретически и практически можно рассматривать как смесь трех цветных красок. Черная краска одновременно заменяет три цветные и вместе с тем увеличивает их общее количество за один краскопрогон в печатной машине.

В полиграфии при воспроизведении цветных оригиналов способами офсетной и высокой печати ввиду растрового построения многокрасочной репродукции имеет место синтез цветов, содержащий признаки как аддитивного, так и субтрактивного синтезов, где в создании цветовых оттенков на цветной репродукции участвуют 16 разноокрашенных растровых элементов - незапечатанная бумага, три одинарные (основные цветные печатные краски ж, п, г) и черная ч, три бинарные (парные) наложения трехцветных печатных красок - ж+п, ж+г, п+г, двойные наложения цветная + черная - ж+ч, п+ч, г+ч, тройные наложения основных печатных (цветные и черная - ж+п+ч, ж+г+ч, п+г+ч, ж+п+г) красок и их четырехкратное наложение друг на друга с участием черной ж+п+г+ч. Восемь из них образованы с участием черной краски. Как уже было подчеркнута этот синтез назван автотипным, а способы печати, в которых используется этот синтез цвета, определяют как способы автотипной печати. В традиционном способе глубокой печати синтез цвета на оттиске является классическим субтрактивным синтезом.

Синтез цвет. Получение заданного цвета сложением других цветов называется его синтезом. Как же синтез цвета осуществляется, какие явления лежат в основе процесса.

Напомним, что если на глаз действует смесь излучений, то реакции рецепторов на каждое из них складываются. Другими словами, смешение окрашенных световых пучков дает пучок нового цвета. Например, смесь голубой и красной красок дает черный цвет, а смесь красного и голубого излучений - белый цвет. Оба суммарных цвета ахроматические, но с увеличением насыщен­ности краски и мощности излучения светлота изменяется в раз­ных направлениях. Светлота смеси красок уменьшается, а сме­си излучений увеличивается.

В связи с этим различают два основных типа сложения - аддитивное и субтрактивное. Названия связаны с тем, что при смешении излучений их действие складывается. А при смешении сред, наоборот, каждая среда поглощает определенную часть из­лучений, вычитая их из общего пучка, направленного на смесь. Аддитивный синтез используется в основном в визуальных коло­риметрах для измерения цвета и исследования цветового зрения. Большое развитие в последние годы приобрели цветное телеви­дение и цветные мониторы, использующие принципы аддитив­ного синтеза цвета. Субтрактивный синтез цвета применяется повсеместно там, где используются окрашенные среды для полу­чения цвета. Особенно он важен при воспроизведении цветных оригиналов в полиграфии и цветной фотографии.

Аддитивный синтез цвета. Чтобы провести аддитивный синтез, необходимо иметь крас­ный, зеленый, синий световые пучки.

Примером источников, дающих монохроматические излучения нужных цветов, служат квантовые генераторы (лазеры), их излучение практически монохроматично. Другой пример-люминофоры монитора. Эти излучения, наоборот, занимают достаточно широкие зоны спектра.

Эффект получения нового цвета наблюдается не только сложением излучений, но и в ряде других случаев. Например, известная из курса физики и лежавшая в XIX веке в основе науки о цвете вертушка Максвелла. Это вращающийся диск, секторы которого окрашены в разные цвета. При вращении с достаточно большой скоростью наблюдатель видит новый цвет, равный сумме цветов окрашенных секторов. Сложение цветов в этом случае - результат зрительной инерции. Второй пример, используемый в технике. Если изображение состоит из штрихов или точек, размеры которых, а также расстояния между ними - за пределами разрешающей способности глаза, то изображение имеет иной цвет, чем отдельные штрихи. Цвета штрихов складываются, что объясняется непроизвольным движением глаз, и, как следствие, происходит сложение последовательных образов. Оба примера приведены для случая аддитивного смешения цвета. Если используются лампы накаливания, то полосы пропускания экранирующих светофильтров должны занимать по возможности, треть видимого спектра, т.е. синий - 400-500, зеленый - 500-600, красный -60О-700 нм. Это обеспечит достаточную яркость изображения при мощностях.

Основные цвета аддитивной смеси. Аддитивный синтез основан на трехзональной теории цве­тового зрения. Как следует из кривых основных возбуждений, всегда можно выбрать три излучения, одно из которых в наибольшей степени раздражает синечувствительные рецеп­торы, другое-зеленочувствителъные, третье-красночувствительные. Смешивая эти излучения в различных комбинациях по мощности, можно вызвать множество цветовых ощущений. Цвета излучений, используемых для синтеза, и сами эти из­лучения называются основными (причем под термином «основ­ные» подразумеваются как основные цвета, так и основные из­лучения).

Получение заданного цвета смешением основных излучений

называют аддитивным синтезом этого цвета.

Способы аддитивного сложения цветов. Как мы уже выяснили, существует несколько способов адди­тивного сложения цветов.

Во-первых, это одновременное смешение трех окрашенных пучков света на белом экране, молочном стекле, белой призме или внутри белого шара (так называемого фотометрического шара). Во-вторых, смешение излучений с использованием такого явления, как зрительная инерция. При модулированных по вре­мени сигнала поочередно подаются на одно из только что рас­смотренных устройств или непосредственно наблюдается цвет (например, вертушка Максвелла).

В-третьих, используется метод пространственного смешения световых пучков за счет того, что точки, линии и расстояния между ними меньше разрешающей способности глаза. Используются также смешанные варианты описанных способов.

Схема аддитивного синтеза цвета. Рассмотрим простой вариант аддитивного синтеза цвета с использованием трех проекторов и белого экрана. Основные в этой схеме получаются субтрактивно с использова­нием синего, зеленого и красного светофильтров, закрывающих объективы проекторов. Для дозирования основных используют­ся оптические клинья. На экране смешиваются световые пуч­ки, пропускаемые светофильтрами и клиньями, тем самым образуются заданные цвета. Мощности этих основных излучений подбираются таким образом, чтобы с выведенными клиньями на экране получался белый цвет (ахроматический). Такие количества основных называются единичными.

Рис. 9.1. Схема аддитивного синтеза цвета

По оптическим плотностям полей дозирующих клиньев можно рассчитать количество основных, направленных на экран. Для этого надо пересчитать оптические плотности в коэффициенты пропускания. Затем, вспомнив, что коэффициент пропускания показывает, какая часть потока пропущена оптической средой, судить об относительных количествах смешанных основных.

Цветовое уравнение, его анализ. Если при помощи клиньев получить определенные соотношения основных, например 0.05R . 0,5G 0,0.25В, то такой цвет будет зелено-голубым, достаточно насыщенным. Эти соотношения можно записать в виде уравнения, где слева буквой Ц обозначим цвет, а справа запишем сумму световых окрашенных пучков в относительных единицах:

Таким образом, для нашего конкретного случая выбора основ­ных получим уравнение цвета. Количества основных, необхо­димые для аддитивного синтеза некоторого цвета, называются его цветовыми координатами, красной, зеленой, синей, и обо­значаются R, G. В. Количества основных могут быть больше единицы, например, если увеличить мощность лампы с зеленым светофильтром в 10 раз, то вместо 0,5 G надо будет написать 5 G. Изменится не только написание формулы, изменится цвет, он сместится в зеленую зону.

В общем виде можно записать уравнение

(9.2)

где R, G. В -основные, R, G. В - цветовые координаты этих основных, а RR, GG. ВВ - члены уравнения (9.2) и называются цветовыми составляющими цвета. Это каноническая форма уравнения, т.е. порядок расположения членов уравнения всегда один и тот же: красный, зеленый, синий.

Словесно уравнение (9.2) читается так: в результате сложения R, G. В единиц основных R, G. В получается цвет, тождественный цвету Ц.

Цвет, записанный в виде уравнения, может быть оценен численно по цветовому тону и насыщенности.

Наименьший член уравнения цвета оказывает влияние на ахроматическую составляющую цвета, два других-на цветовой тон. Все три - насыщенность. Выразим эти утверждения формулами. Обозначим цветовые координаты а 1, а 2 ,а 3 где а 1 , - наибольшая координата, а 3 - наименьшая.

В соответствии с нашими рассуждениями уравнение можно рассматривать как сумму двух:

Причем первое уравнение выражает насыщенный хроматический цвет, второе - ахроматический.

Еще раз напомним, что наименьшая координата определяет ахроматическую составляющую цвета, а разности координат (а 1 -а 3) и (а 2 -а 3) - хроматическую. В этом случае цветов тон можно выразить показателем цветового тона:

Отношение (9.5) показывает, во сколько раз преобладающая координата вносит больший вклад в ощущение цветового тона, чем средняя. Если две координаты равны и больше третьей, то цвет-дополнительный основному, определяемому наименьшей координатой (k ц.т =1.). Если две координаты равны и меньше тре­тьей, показатель цветового тона становится бесконечно боль­шим. Это означает, что цветовой тон соответствует основному, определяемому наибольшей координатой.

Насыщенность можно выразить показателем насыщенности k н:

Не все насыщенные цвета могут быть воспроизведены сме­шением излучений, взятых из спектра. Например, оранжевые, голубые, часть пурпурных и т. д. Для получения этих цветов тре­буются раздражения только двух видов, а, как видно (см. кри­вые основных возбуждений рис. 4.7), раздражения возникают и в других зонах спектра. Например, насыщенный голубой - это сине-зеленый цвет. т.е. должны быть возбуждены только синие и зеленые рецепторы. На деле возбуждаются и красные рецеп­торы, цвет теряет насыщенность. Колориметристы для измере­ния такого цвета нашли выход. К насыщенному голубому цвету добавляют красное излучение до тех пор, пока измеряемый цвет не уравняется с синтезируемым.

Тогда уравнение (9.1) примет вид

Ц + RR=GG+ ВВ,

или в каноническом виде

Ц=- RR + GG + ВВ. (9.7)

Это значит, что цветовое уравнение в общем случае может иметь отрицательные цветовые составляющие, а цвета - отрицательные координаты.

Цветность и ее выражение. Координаты цвета выражают число каких-то единиц, напри­мер мощности каждого из основных. Тогда сумма координат представляет собой количественную характеристику цвета, в нашем примере - мощность излучения - носителя цвета. Эта сумма называется модулем цвета m. Численно R+G+B=m

Для многих практических целей достаточно знать лишь качественную характеристику цвета-его цветность. Разделив координаты цвета на модуль, получим их относительные значения, I называемые координатами цветности, (в принципе, это частный | случай уравнения цвета, модуль которого равен единице). Основные координаты цветности записываются строчными буквами:

В этом случае уравнение цветности имеет вид

Ц=rR+gG+bB (9.9)
Это уравнение дает представление о цвете независимо от его количества и называется уравнением цветности. Как мы уже говорили, модуль этого уравнения равен единице, поэтому это уравнение иногда называют единичным, как и цвет, который оно выражает. Зная величины двух членов уравнения, всегда можно найти величину третьего, Удобство этого уравнения заключается также в том, что единичный цвет можно однозначно представить на плоскости координатами двух членов уравнения.

Основные законы аддитивного синтеза. Законы аддитивного синтеза цвета были сформулированы математиком Г. Грассманом в 1853г.

Первый закон Грассмана (или закон трехмерности). Любой цвет однозначно выражается тремя, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в том, что нельзя получить ни один из основных цветов смешением двух других. Закон позволяет описывать цвета при помощи цветовых уравнений.

Второй закон Грассмана (по-другому закон непрерывности). При непрерывном изменении излучения цвет изменяется так же непрерывно. Из этого закона следует основной принцип измерения цвета: не существует такого цвета, к которому невозможно подобрать бесконечно близкий.

Третий закон Грассмана (закон аддитивности). Цвет смеси излучений зависит только от их цветов, но не от спектраль­ного состава.

Это очень важный закон для теории цвета, признающий ад­дитивность цветовых уравнений (т.е. возможность их сложения).

А именно если цвета нескольких излучений описаны цветовыми уравнениями, то цвет смеси излучений выражается суммой этих уравнений.

Субтрактивный синтез цвета. Как говорилось выше, субтрактивно получать новый цвет можно смешением любых окрашенных сред. Но когда говорят о субтрактивном синтезе цвета, имеют в виду достаточно определенные вещи. Так же как в аддитивном синтезе, для получения за данного цвета необходимо регулировать основные излучения главным инструментом, такого регулирования служат краски трехцветного субтрактивного синтеза цвета. Основное требование к краскам-вычитать (т.е. ослаблять) основные в одной зоне спектра и пропускать в двух других. Таким образом, цвет краски дополнителен цвету дозируемого излучения. Пропускание в зоне поглощения должно быть управляемым. Средством управления может служить, например, толщина красочного слоя. Схема управления основными излучениями при субтрактивном синтезе цвета приведена на рис. 9.2. Если известно, во сколько раз ослабились основные RGВ, а это можно узнать по зональным коэффициентам пропускания, то можно написать уравнение субтрактивного синтеза в аддитивной форме. Напишем такое уравнение для случая, рассмотренного на рис. 9.2:

Рис.9.2. Схема управления основными излучениями при субтрактивном синтезе цвета.

Ц = 0,5R + 0,1G + 0,7В. (9.11)

Управление цветом осуществляется в соответствии с известной формулой Бугера-Ламберта-Бэра, по которой монохроматическая оптическая плотность D пропорциональна коцентрации:

где -удельный показатель поглощения, зависящий от приро­ды вещества; с - концентрация поглощающего вещества; (- толщина слоя вещества.

Произведение сl имеет размерность r·см 2 и называется по верхностной концентраций. Обычно обозначается С n , тогда формула (59) имеет вид

Отсюда видно, что монохроматическая оптическая плотность вещества пропорциональна поверхностной концентрации на рис. 9.3 показаны типичные краски субтрактивного синтеза Видно, что с изменением поверхностной концентрации пропорционально изменяются монохроматические плотности. Причем в максимуме поглощения это изменение значительно сильнее чем в зонах с меньшим поглощением. Поэтому для красок с отчетливо выраженной полосой поглощения изменение поверхностной концентрации - средство регулирования пропускания 1 этой полосе спектра. А так как t=10 -D , то изменение плотность значительно влияет на пропускание.

Рис. 9.3. Кривые поглощения реальных красок субтрактивного синтеза цвета: а -желтой; б-пурпурной; в -голубой

На практике в фотографии за единицу поверхностной концен­трации принимают количества концентраций трех красок, ко­торые необходимо смешать, чтобы получить ахроматический цвет с визуальной оптической плотностью, равной единице. Иногда используют относительные концентрации, которые по­казывают, какую часть от максимальной концентрации состав­ляет данная, или количество краски в граммах, нанесенной на квадратный метр поверхности.

Формы кривых поглощения идеальных и реальных красок. Изменяя поверхностную концентрацию краски, можно управлять поглощением в одной из спектральных зон, изменяя таким образом величину основной в этой зоне. Однако процесс управления осложняется тем, что

краски, как и все объекты природы имеют плавные кривые отражения или пропускания, занимающие весь видимый спектр.

Рис. 9.4. Кривые поглощения идеальных красок субтрактивного синтеза

Поэтому с измерением поверхностной концентрации краски оптическая плотность изменяется не только в регулируемой зоне, но и в двух других тоже, т.е. вместо изменения одного параметра изменяются все три.

Поглощение реальных красок в тех зонах, где должно осуществляться регулирование, называется полезным. Поглощение в двух других зонах, где краски поглощать не должны, называется вредным.

Для исследования закономерностей субтрактивного синтеза и цветовоспроизведения одним из родоначальников научной колориметрии проблем были предложены идеальные гипотетичейкие краски.

Идеальность красок заключалась в следующем, Краски идеально прозрачны, а значит, подчиняются закону Бутера-Ламберта-Вэра. Спектральные кривые красок имеют п - образную форму и только полезные поглощения. На рис. 9.4 приведенривые таких красок.

Рис. 9.5. Гистограммы поглощения реальных красок субтрактивного синтеза

Сравним спектральную характеристику реальных красок и идеальных. Для этого рассчитаем среднюю оптическую плот­ность в полезных и вредных зонах спектра и представим графи­чески в виде гистограмм (идеальных красок, рис. 9.5).

Напоминаем, чтобы рассчитать среднюю оптическую плот­ность в заданном интервале спектра, надо все значения D λ , пере­вести в коэффициенты отражения по формуле r=10 -D λ , найти средние значения коэффициентов отражения рн. рс, рв, затем по формуле О=-1§р рассчитать средние зональные оптические плот­ности красок. В случае использования красок в проходящем све­те процедура и формулы те же, но вместо р используется.

Из рис. 9.5 следует, что, во-первых, реальные краски можно представить как смесь идеальных. При изменении поверхностной концентрации будет изменяться отражение во всех трех зонах, по­этому процесс регулирования основных усложняется. Во-вторых, невозможно получить максимально насыщенные (спектральные) цвета реальными красками.

Субтрактивный синтез идеальными красками в проходящем и отраженном свете

Субтрактивный синтез цвета может осуществляться в отра­женном свете, когда краски нанесены на белую поверхность (на­пример, бумагу), или в проходящем, когда красочное изображе­ние рассматривается на просвет или проецируется на белый экран. Физические явления в обоих случаях принципиально одинаковые, но в отраженном свете имеются нюансы. Схема управления основным красным излучением при помощи клина изготовленного из идеальной голубой красок приведена на рис. 9.6. Очевидно, что зональная оптическая плотность изменется на (так как оптическая плотность равная 0,3, ослабляет свет поток в 2 раза). Таким образом голубой клин управляет красной составляющей падающего на него белого света. Совмещая поля желтого, пурпурного и голубого цветов, можно добиться полученная требуемого соотношения основных, прошедших через эти сложенные поля, а зная из, добиться синтеза требуемого цвета. На рис. 9.7 приведен пример субтрактивного синтеза цвета при помощи красочных клиньев. В принципе вместо клиньев может использоваться изображение выполненное на цветной трехслойной фотопленке, содержащей краски субтрактивного синтеза в каждом слое.

Рис.9.6.Схема управления мощностью

цветной трехслойной красного излучения

голубым клином

В случае синтеза в отраженном свете излучение проходит через красочный слой 2 раза. Сначала проникает через краску к бумаге, затем отражается от нее и проходит через краску второй раз. Если на белую бумагу наложить клин, изображенный на рис. 9.6. то ДГР будет равно не 0,3, а 0,6 при тех же поверхностных концентрациях. В случае реального субтрактивного синтеза в красочном слое происходит сложное оптическое преобразование света, как показано на рис. 9.8. Под оптическими преобразованиями понимается поглощение, рассеяние и многократные отражения света внутри слоя. Для цветных фотоматериалов эти сложные преобразования после некоторых упрощений и допущений может представить эмпирической формулой

(9.14)

где D r - плотность красочного слоя в отраженном свете, D t -плотность того же слоя, но в проходящем свете.

Рис. 9.7. Субтрактивный синтез Рис.9.8. Рассеяние света в красочном слое:

цвета при помощи красочных клиньев красочный слой; И - подложка;

I - упавший сеет, 2-6 - варианты

прохождения света в слое

Для полиграфических красок выражение может быть еще сложнее, так как вмешиваются факторы впитывания краски в бумагу и особенности автотипного синтеза цвета.

Уравнение субтрактивного синтеза

В случае субтрактивного синтеза для количественного выра­жения цвета иногда используются субтрактивными координата­ми цвета.

Уравнение цвета в этом случае принимает вид

(9.15)
где С, М, U - основные краски субтрактивного синтеза; - количества красок субтрактивного синтеза, выраженные через поверхностную концентрацию, они же - субтрактивные координаты цвета.

Особенность автотипного синтеза. Хотя мы приводим полиграфию в качестве примера приме­нения субтрактивного синтеза цвета, такой пример касается только случая наложения равномерных по всей площади кра­сочных слоев. При растровом воспроизведении цветных изоб­ражений происходит смешанный тип синтеза цвета. Синтез цвета растровым методом имеет название «автотипный синтез цвета». В этом синтезе участвует субтрактивный синтез цвета при прохождении света через краску и аддитивный - когда про­исходит пространственное смешение цветов.

Основная литература (осн. 1 )

Контрольные вопросы

Что называет синтезом?

Чтобы провести аддитивный синтез, какие цвета необходимы?

Цветовое уравнение и его правильное написание.

Как определяют цветовой тон и насыщенность в виде уравнений?

Как определяют модуль цвета?

Как гласит первый закон Грассмана?

Напишите уравнения субтрактивного синтеза.

Дата публикования: 2015-09-17 ; Прочитано: 1923 | Нарушение авторского права страницы | Заказать написание работы

сайт - Студопедия.Орг - 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.014 с) ...

Отключите adBlock!
очень нужно

Процесс получения различных цветов с помощью нескольких основных (первичных) излучений или красок называется цветовым синтезом. Существует два принципиально различных метода цветового синтеза: аддитивный и субтрактивный синтезы.

В аддитивном синтезе смешиваются первичные излучения. В качестве первичных могут быть использованы два, три и более различных по цвету излучений, но наиболее распространен трехцветный аддитивный синтез. Первичные цвета и создающие их излучения называются основными. Основные излучения аддитивного синтеза - синие, зеленые и красные, т.е. излучения трех основных зон спектра. Аддитивный синтез цвета - воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего - R, G, B). Используется в мониторах издательских систем при создании цветных изображений на экране, а также на экране телевизора.

Последовательное смешение или образование различных цветов при быстрой смене излучений вне глаза, например, на диске типа волчка или на экране цветного телевизора. При быстром вращении окрашенного в разные цвета диска цвета суммируются вследствие рассмотренных выше явлений инерционности зрения.

Пространственное смешение - это разновидность аддитивного способа.

Пространственное смешение основано на том, что глаз не различает очень близко расположенные друг к другу мелкие разноцветные участки, а воспринимает их слитно, как одно целое. Если эти мелкие участки имеют различную окраску, то мы видим только их обобщенный цвет - цвет аддитивной смеси.

Если ряд очень мелких разноцветных пятнышек, лежащих близко одно от другого, рассматривать на достаточно большом удалении, то эти пятнышки в отдельности зрительно не различаются. Вместо разноцветных мелких пятнышек мы видим одинаковые по цвету участки. Например, отдельные песчинки на берегу мы различаем лишь на близком расстоянии. Листы бумаги, слегка покрытые угольной пылью, на удалении мы видим серыми, не различая на них отдельных пылинок и просвечивающую между ними бумагу.

Смешение цветов мелких разноокрашенных участков с образованием единого для них цвета происходит по правилам аддитивного синтеза, т. е. оптическим смешением излучений. Это объясняется тем, что при взгляде на какой- либо предмет его изображение непрерывно перемещается по сетчатке глаза. Если отдельные цветные элементы малы в сравнении с непрерывными колебаниями глаза, то на одни и те же рецепторы попадают последовательные излучения от рядом расположенных разноцветных элементов.

Пространственное смешение разноцветных мелких окрашенных участков имеет место при синтезе цвета на оттисках высокой и офсетной (плоской) печати, на картинах живописи, особенно, направление "пуантилизм".

Французские художники изобрели в живописи подобный автотипному синтезу художественный прием, назвав его пуантилизмом.

Он был изобретен для создания ярких и чистых цветов на полотне. Суть приема состоит в нанесении на холст четких раздельных мазков (в виде точек или мелких прямоугольников) чистых красок в расчете на их оптическое смешение в глазу зрителя, в отличие от механического смешения красок на палитре. Изобрел пуантилизм французский живописец Жорж Сёра на основе теории дополнительных цветов.

Было замечено, что оптическое смешение трех чистых основных цветов:

• красный,
• синий,
• желтый

и пар дополнительных цветов:

• красный - зеленый,
• синий - оранжевый,
• желтый - фиолетовый,

дает значительно большую яркость, чем механическая смесь красок. Пуантилистическая техника помогла создать яркие, контрастные по колориту пейзажи П. Синьяку и тонко передающие нюансы цвета полотна Ж. Сёра, а также повысить декоративность картин многим их последователям, например итальянскому живописцу Дж. Балла.)

В субтрактивном синтезе новый цвет получают наложением одного на другой красочных слоев - желтого, пурпурного и голубого. Синие, зеленые и красные излучения поглощаются этими красками (т.е. последовательно вычитаются из белого света). Поэтому цвет окрашенного участка определяется теми излучениями, которые проходят через все три слоя и попадают в глаз наблюдателя.

Желтая, пурпурная и голубая краски - основные (первичные) для субтрактивного синтеза. Субтрактивный синтез цвета - получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого.

Такой синтез наблюдается при освещении белым светом цветного оттиска.

Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть, отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя. Этот синтез используется при смешении окрашенных сред, например, красок вне машины, для получения нужных цветов или оттенков на оттиске при печати дополнительной краской, при наложении слоев разных красок на оттиске в глубокой печати, а также при наложении разнокрасочных растровых элементов на оттиске в высокой и плоской печати.

Само название цветового синтеза указывает на принцип образования различных цветов.

Слово "аддитивный" - слагательный. Субтрактивный способ - вычитательный. При аддитивном синтезе цвета меняются от изменения соотношения интенсивности основных излучений, а при субтрактивном синтезе - от толщины слоев или концентрации в них красящих веществ.

Поэтому помимо понятия о первичных цветах и красках для характеристики синтеза вводят понятие о количестве первичных излучений или красок. Эти величины, которые характеризуют количества первичных излучений или основных красок, называют аддитивными или субтрактивными координатами цвета.

Аддитивные координаты цвета указывают на относительные мощности смешиваемых (слагаемых) излучений при аддитивном синтезе. Субтрактивные координаты цвета указывают на относительные количества желтой, пурпурной и голубой красок, которыми воспроизводятся все другие цвета на оттиске.

Как и в аддитивном, в субтрактивном синтезе новый цвет может быть образован меньшим или большим, чем три, числом основных красок. На практике для субтрактивного синтеза часто используют большее число красок. Например, к трем цветным добавляют четвертую - черную.

В цветных репродукциях, изготовленных способом высокой и плоской печати, образование цветов происходит путем изменения относительной площади мелких, не видимых невооруженным глазом растровых элементов, закрашенных желтой, пурпурной и голубой красками.

Цветовой синтез, при котором разные цвета на запечатанных поверхностях образуются изменением относительной площади закрашенных растровых элементов, называется автотипным (растровым) синтезом.

Автотипный синтез может быть однокрасочным, когда печать ведется с одной растровой печатной формы и на бумагу переносится только одна краска. Черно-белые иллюстрации, изготовленные способами высокой и плоской печати, - это однокрасочные изображения, полученные автотипным синтезом. Для изготовления цветных иллюстраций применяется иногда двухкрасочный автотипный синтез (дуплекс).

Чаще применяется трехкрасочный и четырехкрасочный синтез.

Наиболее распространен четырехкрасочный автотипный синтез, когда, помимо трех основных однокрасочных изображений, на бумагу наносится еще черно-белое изображение.

В некоторых случаях печать ведется и большим числом красок. (В последнее время после 1995 г. практическое применение находит технология Hi - Fi.) Однако в основе всех видов автотипного синтеза лежит принцип смешения излучений, отраженных от мелких разноокрашенных участков. Поэтому для выяснения закономерности автотипного синтеза необходимо рассматривать процесс наложения красок с трех растровых изображений. При трехкрасочном автотипном синтезе на бумагу последовательно накладываются слои желтой, пурпурной и голубой красок.

Допустим, что первой печатается желтая краска. При нанесении пурпурной краски на бумаге запечатываются не только неокрашенные, но и уже окрашенные первой краской участки. Таким образом, на единице площади, ограниченной рядом расположенными линиями растровой решетки, получаются не только желтые и пурпурные однокрасочные участки, но также и двухкрасочные, полученные вследствие перекрывания некоторых из разноокрашенных растровых элементов.

В рассмотренном примере двухкрасочные участки в результате наложения на желтый слой пурпурной краски имеют красный цвет. При наложении третьего растрового изображения голубая краска ложится на желтые, пурпурные и красные участки, в результате образуются новые двухкрасочные участки синего и зеленого цвета, а также трехкрасочные черного цвета. Таким образом, цвета двухкрасочных и трехкрасочных участков образуются субтрактивным синтезом.

Краски для автотипного синтеза выбирают с тем расчетом, чтобы цвета при автотипном синтезе получались не только насыщенными, но и достаточно светлыми, яркими.

Таким образом, автотипный синтез цвета - это воспроизведение цвета в полиграфии на оттисках высокой и плоской печати. При автотипном синтезе цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами). Растровые элементы отдельных печатных красок на оттиске имеют одинаковую светлоту, но различные размеры, частоты и формы, а также разный характер наложения (смешанный аддитивно-субтрактивный синтез цвета).

Получение заданного цвета смешением основных, взятых в необхо­димых количествах, называется аддитивным синтезом.

Примером аддитивного синтеза цвета может служить проецирова­ние на экран тремя диапроекторами излучений одинаковой мощности, экранированных синим, зеленым и красным светофильтрами (рис.5.21, вкладка). Используя различные сочетания выделенных световых пото­ков, взятых в одинаковых количествах, можно получить цвета, приве­денные ниже.

Смешиваемые потоки Результирующий (синтезируемый) цвет
синий + зеленый голубой

синий + красный пурпурный

зеленый + красный желтый

синий + зеленый + красный белый

Восприятие цвета на упаковке 143

Изменяя мощности смешиваемых излучений, можно получать и дру­гие цвета. Так, смесь зеленого и красного излучений в равных количе­ствах образует чисто желтый цвет. Меняя количества этих излучений, можно получать целый ряд цветов: зеленых, желто-зеленых, красно-оранжевых, красных и т.д.

При одновременном увеличении всех трех основных излучений цвет получается более светлым.

Насыщенность цвета зависит от числа излучений, образующих тот или иной цвет. Чем меньше излучений участвует в образовании цвета, тем он более насыщен. Поэтому монохроматические излучения имеют самый насыщенный цвет. Аддитивным синтезом можно получать цвета высокой насыщенности, например при смешивании монохроматичес­ких лазерных излучений.

Приведенный пример с диапроекторами относится к аддитивному синтезу, при котором смешение излучений происходит вне глаза. Су­ществуют еще два варианта аддитивного смешения излучений. Оста­новимся вкратце на них.

Пространственное смешение. Основано на свойстве глаза не разли­чать близко расположенные друг к другу мелкие цветные участки, а вос­принимать их как единое целое, образованное смешением исходных цве­тов. Если ряд мелких цветных объектов рассматривать на достаточно большом удалении, то по отдельности они не различаются и представля­ют собой однотонную поверхность. Например, в пору начала «золотой осени» в солнечный день вся листва березовой рощи издали кажется жел­той. Однако, подойдя ближе, можно увидеть еще оставшиеся зеленые листочки. Кроме того, и сами желтые листья различаются между собой.

Такое смешение цветов разноокрашенных мелких участков с обра­зованием единого для них цвета происходит по правилам аддитивного синтеза. При взгляде на предмет его изображение непрерывно переме­щается по сетчатке глаза. Когда цветные элементы малы в сравнении с непрерывными колебаниями глаза, то на одни и те же рецепторы после­довательно попадают излучения от рядом расположенных элементов. При быстрой смене излучений глаз не различает их смену.

Пространственный способ смешения цветов известен в живописи. Художник наносит на холст краску мелкими мазками различных кра­сок, которые на некотором удалении воспринимаются как целостные изображения. На пространственном смешении цветов основано полу­чение полноцветных изображений в высокой и офсетной печати в по­лиграфии. Подробнее это рассмотрено в подразд. 5.6.4.

Временное (последовательное) смешение. Этот тип образования различных цветов основан на быстрой смене излучений вне глаза. При-

мером может служить быстрое вращение окрашенного волчка или диска с разноцветными секторами. При быстром чередовании цветов реакции разных цветоощущающих рецепторов на них складываются. При этом различные цвета сливаются в один цвет и цвет диска (или волчка) вос­принимается как один цвет аддитивной смеси действующих излучений.

Другим примером временного (последовательного) смешения мо­жет служить экран цветного телевизора (монитора). На экране имеют­ся мелкие (растровые) ячейки. При воздействии на них электронных пучков они создают оптическое излучение синего, зеленого и красного цветов в определенном порядке по строкам и столбцам (рис.5.22, вклад­ка) . В процессе демонстрации энергия электронных пучков быстро меняется. При этом происходит последовательное смешение синих, зе­леных и красных излучений. Из-за малых размеров растровых ячеек они в отдельности не видны, а быстрая смена электрических сигналов делает незаметным последовательное свечение всех растровых элементов. По­этому изображение на экране получается резким с различными цветами.

В результате изучения оптического смешения цветов немецким ма­тематиком Грассманом в середине XIX века были сформулированы за­коны аддитивного синтеза цвета .

Первый закон Грассмана (трехмерности) . Любой цвет однознач­но выражается тремя, если они линейно независимы.

Линейно независимыми цветами называются такие три цвета, каж­дый из которых не может быть получен смешением двух других.

Благодаря этому закону стало возможным описание цвета с помо­щью цветовых уравнений. Приняв в качестве линейно независимых цветов красный, зеленый и синий, можно выразить любой произволь­ный цвет с помощью уравнения

ц=кк+зз+сс,

где Ц - синтезируемый цвет; КК,33,СС - цветовые составляющие

цвета Ц; К,3,С - цветовые координаты; К,3,С - единицы основных

Второй закон Грассмана (непрерывности). При непрерывном из­менении излучения цвет изменяется также непрерывно. Данный закон утверждает, что нет таких цветов, которые бы стояли особняком и к которым нельзя было бы подобрать бесконечно близкий цвет.

Третий закон Грассмана (аддитивности). Цвет смеси зависит только от цвета смешиваемых излучений и не зависит от их спектраль­ного состава. Из этого закона следует, что если каждый из двух визу­ально одинаковых цветов смешивать с третьим, то независимо от спек-

Восприятие цвета на упаковке 145

трального состава этих двух цветов результирующий цвет в обоих слу­чаях будет одинаковым. Например, при смешивании желтого излуче­ния или смеси зеленого с X =546 нм и красного с Л =700 нм, дающих также желтое излучение, с одним и тем же голубым излучением полу­чаются два одинаковых цвета, не отличимых друг от друга.

5.6.3. Субтрактивный синтез цвета

В отличие от аддитивного, субтрактивный синтез основан не на сло­жении, а на вычитании излучений. В этом случае часть излучения белого цвета, образованного красным, зеленым и синим световыми пучками, попадает в глаз, преобразуясь окрашенной поверхностью объекта. Ины­ми словами, слой вещества, дающий окраску, вычитает определенную долю красного, зеленого или синего излучения, направленного на объект, то есть поглощает. Таким образом, окраска объекта преобразует энер­гию упавшего на него излучения. Это приводит к тому, что, отражаясь от поверхности объекта или проходя через него (для прозрачных тел), одни лучи поглощаются полностью или ослабевают сильнее, чем другие. В этом случае на сетчатку глаза цвета основных излучений попадут в различных количествах, что вызовет ощущение того или иного цвета.

Для субтрактивного синтеза характерно то, что результат определя­ется не столько тем, какие лучи отражает (пропускает) красочный слой (или слои), а тем, какие лучи он поглощает. Субтрактивный синтез мож­но еще определить как смешение окрашенных сред. Цвета таких сред являются дополнительными к основным цветам аддитивного синтеза. Такими средами могут служить триадные краски: желтая (Ж), пурпур­ная (П) и голубая (Г) или прозрачные красители того же цвета.

Рассмотрим общие закономерности субтрактивного синтеза на при­мере идеальных светопоглощающих красочных слоев. Это такие среды, которые имеют поглощение строго в одной зоне спектра (рис. 5.23, вкладка) и не обладают светорассеянием.

На рис.5.24 (вкладка) показано образование различных цветов суб­трактивного синтеза в проходящем свете. При прохождении белого све­та, содержащего в равных количествах излучения всех трех зон спект­ра, через желтую окрашенную среду поглощаются синие лучи. На пур­пурный окрашенный слой попадут лучи только двух зон спектра - зе­леной и красной. В этом случае будут поглощены зеленые лучи. Таким образом, через обе окрашенные среды пройдет лишь красное излуче­ние. В результате цвет будет красным (рис. 5.24, а). На рис. 5.24, б пока­зано получение зеленого цвета при прохождении белого излучения че­рез желтый и голубой слои и синего (рис. 5.24, в) через пурпурный и голубой. При прохождении белого света через все три окрашенные ере-

146 _____________________________________________________ Глава 5

ды происходит поглощение всех его составляющих. В результате цвет становится черным (рис. 5.24, г).

Управляя толщиной красочных слоев, можно менять поглощение в той или иной зоне спектра. При совмещении таких слоев можно полу­чать различные цвета - оранжевые, желто-зеленые, зелено-голубые и т.д.

На рис. 5.25 (вкладка) показаны примеры субтрактивиого синтеза идеальными красками в отраженном свете. Например, в случае нало­жения на бумагу двух красок - желтой и голубой - цвет будет воспри­ниматься так же, как и в проходящем свете, - зеленым. Однако в дан­ном случае излучение будет дважды проходить через красочные слои, наложенные на бумагу. Это привносит некоторые особенности, но не меняет сущности самого субтрактивиого синтеза.

Когда все три краски наложены друг на друга, все три составляю­щие белого излучения К, 3 и С поглощаются при попадании на красоч­ные слои. Цвет будет черным.

Используя при субтрактивном синтезе идеальные краски, можно получить широкую гамму цветов как в проходящем, так и в отражен­ном свете.

При использовании не идеальных, а реальных красок (красителей) (рис.5.26, вкладка) число синтезируемых цветов заметно уменьшается. Это связано с тем, что реальные краски имеют поглощение не в одной, а в двух или трех зонах спектра. Это приводит к искажению цветового тона. Так, желтая краска при наличии вредного поглощения в зеленой зоне спектра начинает приближаться к оранжевой. Кроме того, реаль­ные краски не являются прозрачными, а обладают определенной степе­нью светорассеяния. Это заметно сказывается на насыщенности синте­зируемых цветов. Она уменьшается и, как следствие, уменьшается чис­ло цветов, воспроизводимых такими красками. Все это приходится учи­тывать при воспроизведении цветных оригиналов.