Файл: Цвет. Теория цвета Цвет.pdf

75
1.4 Качество печати
ответствуют зрительно-регистрируемому различию между парой цветов.
Поэтому были предприняты различные попытки с тем, чтобы получить равноконтрастную колориметри- ческую систему, которая давала бы лучшее соответст- вие с визуальной оценкой. Решение проблемы, с одной стороны, можно осуществить посредством простых ма- тематических преобразований системы XYZ в новую ко- лориметрическую систему (математическая аппрокси- мация). При этом, возможно, не будет учтен критерий идеальной визуальной равноконтрастности. С другой стороны, можно разработать отдельную систему клас- сификации цветов, в которой преобразования отдель- ных значений будут осуществляться путем учета крите- рия визуальной равноконтрастности (табличный метод или метод атласа цветов). Наиболее известной являет- ся эталонная система Манселла «Munsell Book of
Colors» 1915 г. Однако этим атласом редко пользуются.
Другое решение проблемы заключается в том,
чтобы путем простых математических преобразова- ний, получаемых посредством введения новой коло- риметрической системы, достичь существенного усовершенствования критерия равноконтрастности.
При этом необходимо, чтобы полученные соотноше- ния позволяли получить достаточно хорошее описа- ние различий между цветами (например, CIE94).
Теперь цветовой треугольник CIE (т.е. цвет описы- вается с помощью x и y) преобразуют таким образом,
что выполняется первый критерий равноконтрастно- сти (компенсация так называемых пороговых эллип- сов Мак-Адама). Получают координаты цветового пространства CIELUV (рис. 1.4-8). Преобразование координат проводится с помощью линейных уравне- ний так, что переход к координатам u’ и v’ является простым. Однако при этом критерий равноконтраст- ности выполняется не до конца.
В схему преобразований необходимо также включить яркостную составляющую Y. В результате,
по приведенным на рис. 1.4-8 уравнениям, получает- ся тройка значений L*, u*, v* для полного описания цветовых координат в цветовом теле CIELUV.
Цветовое различие в системе CIELUV определяет- ся по формуле Евклида:
Кроме того, можно отдельно определить цветовые контрасты по осям или уровням трехмерной колори- метрической системы (например,
∆Е
uv
,
∆E
u
,
∆E
v
,
∆E
L
).
Независимо от колориметрической системы с цве- товым треугольником CIE были использованы и другие идеи создания равноконтрастных колориметрических систем. Была получена формула для расчета цветово- го контраста с применением так называемой «теории дополнительных цветов» [1.4-5, с. 38 и далее].
Очевидно, что самое популярное и в настоящее время самое важное цветовое пространство, базиру- ющееся на теории дополнительных цветов, – это пространство CIELAB (рис. 1.4.-11). В 1976 г. CIE
приняла LAB-формулу для определения цветового различия. Прежде всего, она оказалась незаменимой для унификации различных LAB-моделей, появив- шихся до этого.
∆=

Координаты L*, a*, b* можно вычислить из цвето- вых координат XYZ, как представлено на рис. 1.4-9.
В результате преобразования цветового пространства
CIELAB оказалось невозможным представить цвето- вой тон и насыщенность двухмерной диаграммой цветности (по аналогии с цветовым треугольником
CIE). На рис. 1.4-10 изображено цветовое тело LAB, а на рис. 1.4-11 – плоскость его сечения для определен- ного значения светлоты L. В цветовом круге CIELAB
(рис. 1.4-9) насыщенность (chroma), а не чистота цве- та (saturation) как параметр изменяется от центра к краю круга. Это приводит к тому, что в цветовом кру- ге (в противоположность u’, v’-диаграмме или цвето- вому треугольнику) невозможно рационально изо- бразить локус (границы) спектральных цветов.
Из цветового круга CIELAB простым преобразова- нием получается популярная форма отображения цве- та, так называемая LCH. При этом насыщенность С*
(Chroma) и цветовой тон h*(hue) определяют из значе- ний a* и b* соответственно рис. 1.4-9 и 1.4-12.
На рис. 1.4-12 указаны координаты синего и зеле- ного, соответствующие цветам на рис. 1.4-13. Расче- ты выполнены на основе спектральных кривых, пока- занных на том же рисунке. Спектральные кривые отражают физический состав – «отпечаток пальца»
этих цветов. По этим данным методами колоримет-
рии можно вычислить цветовые координаты, корре- лирующие со зрительным восприятием.
При использовании колориметрически управляе- мой репродукционной системы (системы управления цветом) для неопытного пользователя значительно проще описать и отредактировать данные LAB в ко- ординатах LCH. Поэтому сегодня информация хра- нится преимущественно как данные LAB, а редакти- рование осуществляется в пространстве LCH.
На рис. 1.4-14 в обобщенном виде представлено,
каким образом осуществляется восприятие цвета че- ловеком и каким образом с учетом зрительного вос- приятия строится физическая модель метрологиче- ски правильной оценки измерения и математиче- ского описания. Здесь же приведены ссылки на раз- личные колориметрические системы.
В целом можно заметить, что идеальной равно- контрастной колориметрической системы на сегод- няшний день не существует. Были предприняты мно- гочисленные попытки показать основные преимуще-
1 Основы
76
y 0,7
0,0
x
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
=
=
L* = 116 (Y/Y
n
)
1/3
–16
u* = 13 L* (u' – u'
n
)
v* = 13 L* (v' – v'
n
)
u' =
v' =
4X
X +15Y + 3Z
4x
–2x +12y + 3
9Y
X +15Y + 3Z
4y
–2x +12y + 3
Рис. 1.4-8
Цветовое пространство CIELUV [1.4-1]

77
1.4 Качество печати
ства CIELAB по сравнению с CIELUV, и наоборот. В
связи с соответствующей «фактической» стандарти- зацией, возникшей на основе постановлений Между- народного консорциума по цвету (International Color
Consortium – ICC), в настоящее время можно считать,
что цветовое пространство CIELAB, по-видимому, яв- ляется важнейшей системой колориметрической классификации.
Дальнейшая оптимизация визуальной равноконтра- стности последовала с введением новой формулы цве- тового различия CIE94, которая основывается на пара- метрах LCH – варианта представления цветового про- странства CIELAB [1.4-6].
Актуальным объектом исследований в области цвета является, прежде всего, включение эффектов цветовых различий (например, одновременного кон- траста) в систематическое описание цвета. В так на- зываемых перцептуальных моделях описания цвета предпринимается попытка определить систематиче- скую связь между значениями цветовых стимулов и цветовосприятием. Обобщенные итоги дискуссий приведены в [1.4-7].
Среди особых форм классификации цвета следу- ет упомянуть каталоги образцов цвета, такие, как
Pantone, HKS или RAL, которые, однако, не служат для систематического описания всех цветов, разли- чимых среднестатистическим наблюдателем. В этих случаях применяют лишь наборы отдельных красок и используют их для визуального сравнения цветов.
Например, некоторый цвет Pantone поставляется производителем на определенном запечатываемом материале в опорной таблице с тем, чтобы сделать возможным его воспроизведение красками устрой- ства вывода. При этом вполне возможно, что для этого цвета Pantone нельзя будет подобрать пару в цветовом пространстве CMYK реального полиграфи- ческого синтеза. Наилучшее приближение обычно достигают методом проб и ошибок или с помощью
системы управления цветом.
Для измерения цвета наиболее часто используют спектральные измерительные приборы (спектрофо-
тометры) и приборы (колориметры) измерения цвета по трем каналам, моделирующим кривые сложения
(раздел 1.4.4 и рис. 1.4-48–1.4-50). С помощью ден-
ситометра (рис. 1.4-17) измерить цвет невозможно.
Это можно объяснить на примере двух цветов – сине- го и зеленого, представленных на рис. 1.4-13. При денситометрических измерениях за светофильтром,
который дает максимальное значение плотности, для обоих цветов они одинаковы: D=1,38. С другой сторо- ны, измерения, основанные на использовании мето- дов колориметрии, показывают цветовое различие
+b*
–b*
–a*
+a*
–20
+20
+40
+60
+80
–20
+20
+40
+60
+80
–40
–60
–80
–40
–80
–60
h*
C*
Угол цветового тона
Желтый
Красный
Синий
Зеленый
L* = 116 (Y/Y
n
)
1/3
–16
a*
= 500 [(X/X
n
)
1/3
–(Y/Y
n
)
1/3
]
b*
= 200 [(Y/Y
n
)
1/3
–(Z/Z
n
)
1/3
]
C*
ab
= [a*
2
+ b*
2
]
1/2
h*
ab
= arctan (b*/a*)
Насыщенность
Рис. 1.4-9
Цветовой круг CIELAB [1.4-1]

1 Основы
78
на уровне
∆E
ab
=39, которое реально отражает боль- шую разницу между синим и зеленым цветами. На рис. 1.4-12 дополнительно изображены положения обоих цветов в цветовом круге CIELAB.
Модель цветного зрения и система колориметри- ческих измерений в соответствии с рис. 1.4-14 вобра- ли в себя оба описанных ранее способа измерения цвета: спектрофотометрию и методы, основанные на трехкомпонентных возбуждениях. Основное различие между методами заключается в том, что при спектро- фотометрических измерениях спектр интенсивности цвета обрабатывается посредством цифровой фильт- рации, моделирующей кривые сложения. При спосо- бе измерения с помощью фотоприемников для моде- лирования кривых сложения фильтрация осуществ- ляется подбором спектральных характеристик опти- ческих светофильтров [1.4-8].
В основу спектрофотометрических измерений по- ложен принцип, в соответствии с которым каждый цвет можно описать посредством аддитивного смешения спектральных цветов. Видимый спектр (рис. 1.4-15)
разделяют на малые интервалы, а интенсивность света измеряется отдельно в каждом интервале длин волн
(также рис. 1.4-50). Большинство спектрофотометров,
применяемых на практике, работает в интервалах
10 или 20 нм, так что в видимой части спектра измеря- ются около 30 значений интенсивности света (видимый диапазон от 380 до 730 нм). При проведении специаль-
Рис. 1.4-10
Цветовое тело CIELAB [1.4-2]
-
150
-50
-50 0
50
-a*
-100 50
-100 150
a*
100
b*
-b*
L* = 50
Рис. 1.4-11
Цветовое пространство (поперечное се- чение цветового тела) CIELAB [1.4-1]

79
1.4 Качество печати
ных исследований с помощью уникальных технических систем можно осуществить измерения со значительно меньшим шагом (до 1 нм).
Данные спектрофотометрических измерений за- тем, как правило, подлежат обработке с использовани- ем методов математического моделирования трех ре-
цепторов стандартного наблюдателя CIE при заданном источнике света и определенном угле зрения. Таким образом, например, 30-канальный сигнал преобразу- ется в соответствии с правилами колориметрического анализа с целью определения значений X, Y и Z в сис- теме XYZ, а также для конвертирования цветовых ко- ординат при последующих переходах в другие колори- метрические системы (рис. 1.4-14). Программное обес- печение спектрального колориметрического прибора обычно позволяет производить прямой перевод спект- ральных данных в данные, используемой в работе, ко- лориметрической системы и учитывает при этом урав- нения соответствующего стандарта (например, CIE).
При преобразовании спектральных данных в данные колориметрической системы среди других факторов учитывается источник света. Поэтому пос- ледующий переход к другим условиям освещения
(например, от D50 на D65 или наоборот) становится невозможным или, в лучшем случае, может быть осуществлен только посредством математической аппроксимации.
Базовый принцип, положенный в систему изме- рения цвета по трем цветовым стимулам (кривым сложения), основан на хорошем описании CIE спек- тральной чувствительности трех цветовых рецепто- ров глаза. Соответственно цвет можно также изме- рять с использованием трех фотоприемников, ход кривых спектральной чувствительности которых со- ответствует кривым чувствительности глаза. Анало- гичным образом можно представить три цветных светофильтра, которые отвечают соответствующим стандартным кривым сложения при условии, что и фотоприемник, и источник света имеют идеально выровненную спектральную характеристику во всем видимом диапазоне (рис. 1.4-49). Идея измерения цвета в соответствии с кривыми сложения кажется особенно привлекательной потому, что нужно изме- рить только три величины, а затем на основе полу-
+20
+40
+60
+80
-80
-60
-40
-20
-20
-40
-60
-80
+20
+40
+60
+80
a*
-a*
-b*
b*
Квадрант II
Квадрант I
Квадрант III
Квадрант IV
L*
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 90°
180°
0°
270°
0
act.
C* = a*
2 + b*
2
h* = arctan
( )
b*
a*
∆E
ab
=
∆a*
2 +
∆b*
2
h*
C*
act.
B
A
B
A
Рис. 1.4-12
Цветовой круг CIELAB с насыщенностью C*, углом цветового тона h* (координаты цветности A и B – в соответствии с рис. 1.4-13) [1.4-2]
(Примечание: перед изображениями на рис. 1.4-12 и 1.4-13 не ставилась цель точной передачи цвета, они должны показать лишь принципиальную проблематику)

ченных значений непосредственно перейти к стан- дартным значениям CIE.
До настоящего времени в практике существуют тру- дности получения светофильтров, характеристики ко- торых точно соответствовали бы стандартным кривым сложения. Подробная схема прибора дана в [1.4-2].
Спектральное распределение излучения исполь- зуемого источника освещения является в особенно- сти критическим параметром, так как оно должно со- ответствовать тому или иному стандартному источ- нику. Колориметры лишь тогда действительно совер- шенны, когда все условия в приборе (источник излу- чения, цветные светофильтры, фотоприемник,
геометрия изображения) идеально отвечают стан- дартным условиям измерений. Только в этом случае критерии упрощения прямых преобразований стан- дартных цветовых координат CIE окажутся достаточ- но приемлемыми.
С целью дальнейшего более полного описания свойств колориметра следует упомянуть, что цветовые величины, полученные в результате измерений, досто- верны только в определенных исходных условиях (ис- точник света и угол наблюдения обычно D50 и 2 0
). Учи- тывается только интегральная мощность света по спек- тру. В спектрофотометре, напротив, интенсивность све- та измеряется в малых интервалах и, следовательно,
может быть преобразована применительно к другим основным условиям, установленным CIE. По данным спектрофотометрических измерений можно рассчитать координаты CIE для различных источников света и уг- лов наблюдения.
На практике использование спектрофотометра имеет ряд дополнительных преимуществ, так как на основе данных спектральных измерений часто можно определить некоторые цветовые эффекты, искажаю- щие результаты измерений (например, метамерия –
два цвета при одних условиях освещения могут ка- заться одинаковыми, при других условиях освещения различными; флуоресценция – в зависимости от ос- вещения цвет может обнаруживать особый эффект сияния), или же можно оценить недостатки измери- тельной оптики. Отклонения могут быть устранены соответствующими компенсирующими пересчетами перед переводом цветовых значений в стандартные
CIE. Кроме того, с помощью спектрофотометра воз- можно вычислить оптические плотности; при этом пропускание оптических фильтров денситометра (си- ний, зеленый, желтый светофильтры, фильтр видно- сти) моделируется цифровым методом.
При простом сравнении оказывается, что колори- метр лучше подходит для определения цветовых раз- личий, чем для полного измерения цвета. На практи- ке спектрофотометры всегда рекомендуются для вы- полнения точных и более гибких измерений цвета.
1.4.2
Синтез цветного изображения
Воспроизведение цвета
В общих словах, технология цветовоспроизведения в полиграфии представляет собой такое преобразова- ние сюжета или объекта в печати, при котором они остаются по возможности близкими к оригиналу. Ча- сто в качестве промежуточного носителя информа- ции используется фотография (на фотобумаге или на позитивной/негативной фотопленке). В общей техно- логической цепочке полиграфического воспроизве- дения свою роль играют фотографические процессы,
а также всевозможные преобразования изображения,
1 Основы
80
D = 1.38
D = 1.38
∆E
ab
= 39 100%
0%
300 400 500 600 700 nm
A
B
Рис. 1.4-13
Спектральные кривые интенсивности в виде «отпечатка пальца» на примере двух цветов A и B (при одинаковой оптической плотности)
[1.4-2] (Примечание: перед изображениями на рис. 1.4-12 и 1.4-13
не ставилась цель точной передачи цвета, они должны показать лишь принципы)