Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение

Подождите немного. Документ загружается.

7.7 ПРОЧИЕ ТРЕУГОЛЬНИКИ ЦВЕТНОСТЕЙ

Когда вместо монохроматических стимулов с длинами волн 650, 530 и 460 нм ис

пользуются три других уравнивающих монохроматических стимула (R

иB

)

,мы

получаем треугольник цветностей, аналогичный тому, что показан на рис. 7.6, но при

этом позиции углов (представляющих стимулы R

иB

), а также всех остальных

цветовых стимулов оказываются смещенными.

На рис. 7.7 показан треугольник уравнивающих монохроматических стимулов

иB

с длинами волн соответственно 700, 546.1 и 435.8 нм, а на рис. 7.8 — уравни

вающих полосчатых стимулов R

иB

с длинами волн от 700 до 580 нм, от 580 до

490 нм и от 490 до 400 нм, полученных при помощи вольфрамовой лампы накалива

ния при цветовой температуре 2856 К

Отметим, что весьма желательно, по возможности, выбирать такой треугольник

цветностей, у которого равные расстояния в любом его участке будут представлять

равные цветовые отличия. Треугольника, который идеально удовлетворял бы данно

му требованию, не существует, но более или менее равномерный по данному критерию

показан на рис. 7.9. Очевидно, что от треугольников, представленных на рис. 7.6, 7.7 и

7.8, он отличен тем, что вершины его (

¢¢ ¢

UVиW,

) лежат за границами спектрального

локуса. Полное описание и толкование такого треугольника будет дано в следующих

главах, здесь же следует отметить лишь то, что свойства его такие же, как и у прочих

треугольников: точка, представляющая смесь любых двух стимулов, лежит на линии,

соединяющей точки, которые представляют компоненты смеси, и тоже делит эту ли

нию на обратное отношение

(/)/(/)mL mL

22 11

7.8 АДДИТИВНОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

Благодаря принципу треугольника цветностей, недостатки аддитивного цветовос

произведения становятся еще более очевидными: мы уже говорили о том, что в систе

ме, кривые спектральной чувствительности которой вынужденно имеют отрицатель

ные участки, одно из ограничений проявляет себя тем, что на край этого треугольника

будут смещены стимулы, точки которых лежат за границами треугольника, образо

ванного точками уравнивающих (воспроизводящих) стимулов. Следовательно, весьма

желательно, чтобы треугольник цветностей данной цветовоспроизводящей системы

захватывал как можно большую область точек, то есть как можно большее число пози

ций возможных цветовых стимулов.

На рис. 7.10 треугольник R

(монохроматические стимулы с длинами волн

примерно 700, 525 и 450 нм) демонстрирует лучшее, чего можно достичь. Сразу отме

тим, что если точку уравнивающего стимула G

слегка сместить в сторону коротких

длин волн, то воспроизведение чистых синезеленых стимулов, несомненно, улучшит

ся, однако в ущерб чистым желтым. Коль скоро последних в природе гораздо больше,

чем первых, — показанная позиция G

остается весьма близкой к оптимальной.

101

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

Подстрочный индекс «O» означает «other» — другой. — Прим. пер.

Подстрочный индекс «S» означает «subtractive» — полученный вычитанием. — Прим. пер.

Термин «цветовая температура» определен в разделе 10.2.

Подстрочный индекс «T» означает «theoretical» — теоретический. — Прим. пер.

102

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

Рис. 7.7 Треугольник цветностей уравнивающих стимулов с длинами волн 700,0 546,1

и 435,8 нм. Единицы подобраны так, что для уравнивания равноэнергетического источника S

необходимы равные количества RGBстимулов.

Рис. 7.8 Треугольник цветностей уравнивающих стимулов, полученных путем фильтрации трех

спектральных полос из света лампы накаливания с цветовой температурой 2856 К (S

). Состав

полос: от 700 до 580 нм (R

); от 580 до 490 нм (G

); от 490 до 400 нм (B

). Единицы подобраны так,

что для визуального уравнивания света лампы (S

) необходимы равные количества RGBсти



мулов.

7.8.1 Охваты цветностей аддитивных и субтрактивных систем

Далее. Чистые монохроматические лучи высокой интенсивности получить всегда

трудно, поэтому большинство аддитивных цветофотографических систем для генера

ции воспроизводящих стимулов используют красный, зеленый и синий фильтры. Эти

фильтры изготавливаются на основе стекла или желатина, а их кривая пропускания

подобна той, что показана на рис. 7.11 (а). Через фильтры пропускается свет лампы на

каливания, спектральное распределение энергии которой подобное показанному на

рис. 7.11 (b). Позиции результирующих уравнивающих стимулов отмечены символа

ми R

, и хорошо видно, что ограничения по синезеленому и малиновому на

правлениям выражены еще больше, чем в случае стимулов монохроматических.

В телевизионных системах красный в целом хуже, чем R

, зеленый — слегка хуже,

чем G

, а синий близок к B

(см. рис. 7.17) (о стимулах R

иB

речь идет также в раз

деле 9.2).

Как уже было сказано, в цветной фотографии кривые спектральных чувствитель

ностей с участками отрицательных значений реализовать очень сложно, но, к сча

стью, на практике этим обстоятельством можно пренебречь; при этом каждый набор

воспроизводящих стимулов будет иметь слегка разные трихроматические кривые

,и

103

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

600

650

700

550

450

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

500

400

Рис. 7.9 Треугольник цветностей U'V'W', в котором точки всех возможных цветовых стимулов

более или менее равномерно распределены в области, ограниченной спектральным локусом.

Подстрочный индекс «P» означает «photographic» — фотографический. — Прим. пер.

понятно, что чем дальше спектральный локус лежит от границ треугольника цветно

стей, тем более в этих кривых выражены участки отрицательных значений, тем более

выражены они в кривых спектральной чувствительности (которые должны быть иден

тичны трихроматическим кривым зрительной системы) и тем большие погрешности

цветовоспроизведения будут возникать при игнорировании этого обстоятельства. Та

ким образом, в цветной фотографии выбор оптимальной тройки воспроизводящих

стимулов очень важен.

Отметим, что малый размер треугольника цветностей воспроизводящих стимулов не

только ограничивает хроматический охват системы, но также усугубляет последствия

игнорирования участков отрицательных значений в трихроматических кривых зритель

ной системы человека. Отсутствие отрицательных участков в кривых спектральной чув

ствительности фотоматериалов может привести к тому, что все цветовые стимулы будут

воспроизведены некорректно, поскольку один из трех уравнивающих стимулов отрица

телен по монохроматическим стимулам почти всего спектрального диапазона. Исключе

ние составляют оригинальные стимулы красной, оранжевой и желтой части видимого

спектра, которые очень хорошо воспроизводятся трихроматическим способом.

Наконец отметим, что значимость различных видов отклонения кривых спек

104

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

600

650

700

550

450

500

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Рис. 7.10 Три различных цветовых охвата при использовании различных уравнивающих сти

мулов. R

—теоретические аддитивные монохроматические стимулы с длинами волн соот

ветственно 700, 525 и 400 нм; R

—практически воспроизводимые аддитивные стимулы,

полученные пропусканием света лампы накаливания (спектральное распределение на

рис. 7.11 (b)) через фильтры со спектральными коэффициентами пропускания, показанными

на рис. 7.11 (a). R

—«теоретические субтрактивные» стимулы (рис. 7.8).

Но неизбежно являющиеся при этом линейной комбинацией друг друга, поскольку в осно



ве кривых лежит физиология человека. — Прим. пер.

тральной чувствительности от теоретических трихроматических кривых зрительной

системы человека стала предметом ряда серьезных исследований (Evans, Hanson и

Brewer, 1953 — см. гл. 13; MacAdam, 1953; Neugebauer, 1956; Gosling и Yule, 1960 —

см. раздел 9.5).

7.9 КОМПРОМИСС АЙВСА — ЭБНЕЯ — ЮЛА

В пятой главе мы показали, что в реальной жизни цветовые стимулы меняются за

счет большей или меньшей добавки белого света ко всем цветовым стимулам (напри

мер, благодаря атмосферной дымке). По этой причине погрешности цветовоспроизве

дения, которые эквивалентны такой добавке (т.е. небольшой порции белого света, под

мешанной ко всем цветовым стимулам) не столь заметны.

На рис. 7.12 точки P

иP

— это вершины треугольника, включающего в себя все

105

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

400 500 600 700

100

200

100

Äëèíà âîëíû (íì)

W47

W57

W25

Îòíîñèòåëüíàÿ ýíåðãèÿ Ïðîïóñêàòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü (%)

(a)

(b)

Рис. 7.11 (а) — кривые спектральных коэффициентов пропускания фильтров, обычно исполь

зуемых в цветной аддитивной фотографии для получения воспроизводящих стимулов; (b) —

кривая спектрального распределения энергии вольфрамовой лампы накаливания с цветовой

температурой 2856 К (S

), обычно используемой при подсветке этих фильтров.

реальные цветовые стимулы; если бы уравнивающие стимулы таких характеристик

были доступными (что, конечно, невозможно) все реальные цветовые стимулы были

бы уравнены положительными трихроматическими смесями (т.е. в трихроматиче

ских кривых зрительной системы человека не было бы отрицательных участков). Рас

считать, какими были бы тогда трихроматические кривые по этим стимулам, и подоб

рать соответствующие положительные кривые спектральной чувствительности цвето

репродукционной системы было бы очень просто.

Когда в качестве воспроизводящих мы выберем три стимула Q

иQ

, лежащих на

линиях, соединяющих P

иP

с точкой S (представляющей белый стимул), то Q

иQ

можно будет рассматривать как смесь стимулов P

иP

с белым стимулом S.

Следовательно, при использовании стимулов Q

иQ

в качестве воспроизводящих

(вместо P

иP

) к изображению сцены лишь добавится белый свет и, значит, не воз

никнет заметных погрешностей: доминирующие длины волн останутся неизменны

ми, а колориметрическая чистота будет равномерно понижена. Такой прием широко

известен как компромисс Айвса — Эбнея — Юла (см. MacAdam, 1938, стр. 415).

Цветорепродукционная система, в которой кривые спектральной чувствительно

сти камеры — это трихроматические кривые зрительной системы человека по «стиму

лам» P

иP

(рис. 7.13), а воспроизводящие стимулы — это Q

иQ

, даст погреш

ности лишь в рамках добавки некоторого количества белого света ко всем воспроизво

димым стимулам (хотя черный будет попрежнему получаем за счет нулевых интен

сивностей стимулов Q

иQ

). Погрешности проявят себя в смещении точек резуль

тирующих стимулов внутрь треугольника цветностей и в направлении точки белого

стимула (рис. 7.14). Поскольку такое смещение свойственно переменчивым стимулам

реальных сцен, — оно вполне приемлемо.

7.9.1 Компенсация потерь

Когда наряду с компромиссом Айвса — Эбнея — Юла имеется возможность под

нять гамма тонопередачи системы, можно восстановить часть утраченной чистоты

цвета элементов репродукции. На рис. 7.15 показано, что подъем гамма тонопередачи

от 1.0 до 1.5 повышает чистоту цвета стимулов примерно до исходного уровня, пока

занного на рис. 7.14.

Как было сказано в 6й главе, гамма систем, ориентированных на просмотр изобра

жений в темном окружении, равна 1.5, дабы тоновоспроизведение было корректным.

Коль скоро темное окружение понижает чистоту цвета стимулов, то подъем гамма в

данном случае лишь приостановит это снижение, но, конечно, полностью не устранит

его. При студийном освещении можно поднять гамма выше, чем того требует коррект

ное визуальное тоновоспроизведение, и тем самым полностью вернуть чистоту цвета

стимулов.

Компромисс Айвса — Эбнея — Юла также позволяет избежать погрешностей вос

произведения по доминирующей длине волны (к которым зрение весьма чувствитель

но и что проявляет себя в отклонениях по цветовому тону). Однако наложение «крас

ной» и «зеленой» чувствительностей друг на друга часто приводит к снижению эффек

тивности экспонирующего света, изза чего «красные» и «зеленые» кривые спек

тральной чувствительности фактических фотографических систем и телевидения

сильно разносят по оси длин волн (см. разделы 9.5 и 19.12). Последнее повышает чис

тоту цвета воспроизводимых стимулов, но ведет к погрешностям по доминирующей

длине волны (если невозможно использование отрицательных участков).

106

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

107

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

-0,2

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

1,6

1,8

380

390

400

410

420

430

440

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

550

560

570

580

590

600

610

620

630

640

650

660

670

680

690

700

710

720

730

740

750

760

770

780

Äëèíà âîëíû (Íì)

(l)

Рис. 7.13 Трихроматические кривые зрительной системы человека по гипотетическим стиму



лам P

иP

(рис. 7.12). Поскольку у данных кривых нет отрицательных участков, спек



тральный локус целиком лежит внутри треугольника P

700

550

450

500

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Рис. 7.12 Компромисс Айвса — Эбнея — Юла. Путем использования кривых спектральной чув

ствительности, согласованных со «сверхчистыми» гипотетическими стимулами P

иP

и реальных воспроизводящих стимулов Q

иQ

— погрешности цветовоспроизведения сво

дятся к легкой добавке белого света.

108

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

600

650

700

550

450

500

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Рис. 7.14 Типичные погрешности, являющиеся следствием компромисса Айвса — Эбнея —

Юла (рис. 7.12).

600

650

700

550

450

500

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Рис. 7.15 Типичный рост чистоты цвета стимулов при повышении гамма системы от 1.0 до 1.5.

109

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

600

650

700

550

450

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

600

650

700

550

450

(a)

(b)

Рис. 7.16 (а) — контуры теоретических хроматических пределов цветностей воспроизводящих

стимулов, полученных от нефлуоресцентных материалов, освещенных дневным светом (стан



дартный осветитель S

) при разных коэффициента отражения поверхности (или пропускания);

(b) — то же при свете стандартного осветителя S

7.10 ОХВАТЫ ЦВЕТНОСТЕЙ СТИМУЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ОТ

ОТРАЖАЮЩИХ И ПРОПУСКАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

При оценке охватов цветностей стимулов, воспроизводимых системой, полезно

иметь в виду, что существуют теоретические пределы цветности, которой могут дос

тичь стимулы, полученные от нефлуоресцирующих окрашенных поверхностей или

фильтров. Эти пределы изучены МакАдамом (MacAdam, 1933). На рис. 7.16 показа

ны пределы цветностей по стандартным осветителям S

иS

(последние определены в

разделе 8.2). Данные МакАдама относятся к цветовым стимулам, спектральные ко

эффициенты яркости которых равны либо единице, либо нулю по всем длинам волн

(т.н. оптимальные цветовые стимулы).

Реальные цветовые стимулы, полученные от нефлуоресцирующих отражающих

(или пропускающих) поверхностей, ограничены по цветности еще больше, чем те, что

показаны на рис. 7.16 (поскольку данные спектральные коэффициенты яркости ле

жат между нулем и единицей). Такие стимулы сильно ограничены по цветности за

счет белого света, отраженного от поверхностного слоя (см. рис. 5.3 и 13.4), и свет этот

может очень сильно снизить колориметрическую чистоту темных стимулов.

На рис. 7.17 охват цветностей типичных повседневно используемых пигментов,

красок и чернил (Pointer, 1980; Wintringham, 1951) сравнивается с охватом цветно

стей типичных бытовых телевизоров (B.R.E.M.A., 1969; DeMarsh, 1993). Мы видим,

что охваты схожи между собой за исключением легкой недостаточности телевизион



110

ГЛАВА 7 ТРЕУГОЛЬНИК ЦВЕТНОСТЕЙ

600

650

700

550

450

500

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Ëþìèíîôîðû

Рис. 7.17 Область, ограниченная белым контуром, представляет собой охват цветностей типич

ных пигментов, красок и чернил, освещенных дневным светом (Pointer, 1980); треугольник

(белый контур) демонстрирует пределы цветностей стимулов, воспроизводимых люминофора

ми бытовых телеприемников (B.R.E.M.A., 1969; DeMarsh, 1993).