Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение

Подождите немного. Документ загружается.

5.5 ВАРИАЦИИ ВОСПРИЯТИЯ ПО ПОЛНОТЕ ЦВЕТА

Полнота цвета стимулов еще более вариабельна, чем их цветовой тон и светлота.

5.5.1 Влияние адаптации зрения на полноту цвета

воспринимаемых стимулов

Из опыта известно, что многие сцены выглядят уныло и мрачно при облачной пого

де, но «расцветают», когда появляется солнце, — мы говорим при этом, что растет пол

нота цвета объектов этих сцен. Полнота цвета тем выше, чем выше уровень освещенно

сти сцены и чем направленнее это освещение (в противоположность рассеянному).

При фотосъемке колебания уровня освещенности не влияют на результат, посколь

ку полностью компенсируются диафрагмированием и/или изменением времени экс

позиции. Зрительная система не может управлять временем экспозиции, а зрачковый

контроль ограничен диапазоном интенсивностей 8:1, поэтому бо<льшая часть управле

ния приходится на изменение фактической чувствительности различных механизмов

сетчатки.

Всем хорошо известно, что первое время трудно передвигаться по тускло освещен

ной комнате, войдя в нее с солнечной улицы. Спустя несколько минут, однако, чувст

вительность сетчатки существенно повышается, и мы начинаем видеть лучше. Данное

изменение чувствительности, именуемое адаптацией, сопровождается весьма серьез

ными изменениями в цветовом восприятии, в результате чего цветовые стимулы вос



ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Рис. 5.2 Два серых прямоугольника, отражающих абсолютно одинаковое количество света,

в разных окружениях воспринимаются поразному: прямоугольник в черном окружении вы

глядит светлее, чем в белом.

принимаются менее насыщенными, если их интенсивность мала, и более насыщенныпринимаются менее насыщенными, если их интенсивность мала, и более насыщенны

ми, если их интенсивность велика.

Весьма экстравагантным примером, иллюстрирующим сказанное выше, является

восприятие стимулов, полученных при лунном свете (то есть тогда, когда полнота их

цвета полностью редуцирована и они неотличимы от серых).

Уже в сумерках все цвета

становятся весьма «вялы», но даже на более высоких уровнях освещенности упомяну

тый эффект не пропадает полностью. По этой причине цветовые репродукции смотрят

ся тем лучше, чем сильнее они освещены (Bartleson, 1965).

5.5.2 Влияние поверхностных отражений на полноту цвета

Другой эффект является следствием того, что все поверхности (неважно, окрашены

они или нет) отражают от своего поверхностного слоя определенную долю падающего

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Рис. 5.3 Схематичное объяснение влияния рассеяного света на полноту цвета: сплошные линии

означают белый свет, пунктирные — «окрашенный» свет. На верхней диаграмме на поверх

ность падает строго направленный свет (АВ). Когда поверхность рассматривается под любым

углом, кроме СВ, в глаз попадает только «окрашенный» свет, рассеянный поверхностью.

На нижней диаграмме поверхность освещена рассеянным светом. Независимо от направле

ния просмотра «окрашенный» свет, рассеянный поверхностью, всегда смешивается с опреде

ленным количеством белого света, зеркально отраженного от ее поверхностного слоя.

Данное утверждение несколько формализовано: ощущение серого (нейтрального) — сугубо

фотопическое, инициированное колбочковым ответом, то есть именно цветовое ощущение,

хотя и считающееся ахроматическим (равноудаленным от маргинальных насыщенностей по

всем возможным цветовым тонам). При палочковом зрении ощущение полутонов весьма спе

цифично, и его вообще трудно охарактеризовать, тем более как «серое». Убедиться в неодно



значности «серого» при палочковом зрении легко, сосредоточившись на своих ощущениях

в скотопических условиях просмотра, например при лунном свете или в едва освещенной ком



нате. — Прим. пер.

света, которая является дополнительной к свету, отраженному от толщи поверхности.

Свет, отраженный от поверхностного слоя, по цвету сходен с осветителем (за исключе

нием металлов), и, таким образом, когда окрашенные поверхности рассматриваются

при белом свете, некоторое его количество добавляется к «окрашенному» свету, отра

женному от толщи этой поверхности. В результате полнота цвета поверхности падает.

Большинство поверхностей обладают той или иной степенью глянца, и это значит,

что при направленном освещении свет, отраженный от поверхностного слоя, должен

идти преимущественно в одном направлении и сравнительно редко попадать в глаз.

Следовательно, на сетчатку воздействует только «окрашенный» свет, рассеянный тол

щей поверхности, и его полнота цвета практически не снижается. С другой стороны,

независимо от направления просмотра «окрашенный» свет, диффузно рассеянный

толщей поверхности, всегда будет смешиваться с некоторым количеством белого све

та, зеркально отраженного от поверхностного слоя (см. рис. 5.3). Из вышесказанного

следует также и то, что матовые поверхности, отражающие свет по всем направлени

ям, всегда обладают меньшей полнотой цвета, чем глянцевые, при прочих равных фи

зических характеристиках (см. рис. 5.4.).

То, что световая и темновая адаптации ведут к вариабельности полноты цвета, —

несомненный факт, который, однако, мало радует, поскольку многие цветные изобра

жения ярко освещенных уличных сцен рассматриваются при низких уровнях освеще

ния. Впрочем, данный эффект иногда способствует улучшению изображения, к при

меру: цветную фотографию, сделанную мрачным пасмурным днем, можно рассматри

вать на ярком свету, получив тем самым бо<льшую полноту цвета ее элементов.

Отметим, что цветное фото можно сделать даже при лунном свете. При столь малых

уровнях освещения зрительные стимулы воспринимаются с очень низкой полнотой

цвета. Но если сделать цветной снимок с очень длинной экспозицией (в миллион раз

превышающей время экспозиции на солнечном свету) все стимулы будут воспроизве

дены в точности так, как если бы фотография была сделана ясным днем. Таким обра

зом, если рассматривать снимок на ярком свету, его восприятие будет намного более

полноцветным, чем восприятие оригинала.

5.5.3 Прочие физические факторы

Атмосферная дымка понижает полноту цвета отдаленных объектов за счет абсорб

ции части «окрашенного» света, от них отраженного, и смешивания его с белым све

том. Прозрачный воздух, напротив, радикально повышает полноту цвета отдаленных

объектов (см. рис. 5.5 и 5.6).

Очевидно, что пыль на поверхностях снижает их полноту цвета, абсорбируя неко

торое количество «окрашенного» света и смешивая его с белым. Пыль быстро собира

ется на уличных предметах при жаркой и сухой погоде и моментально исчезает под до

ждем, но некоторые окрашенные поверхности при намокании очень сильно повыша

ют свою полноту цвета даже при отсутствии пыли.

Цветность освещения также может повлиять на полноту цвета, причем даже не

смотря на адаптацию.

Полнота цвета неба сильно зависит от состояния атмосферы и высоты солнца над

горизонтом: ее диапазон простирается от белого возле самого солнца (особенно когда

небо в дымке) до глубокого синего вдали от него (особенно при ясной погоде).

Наконец, разная степень синевы воды объясняется вариабельностью последней по

полноте цвета (см. рис. 5.7).

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

5.6 ПРИОРИТЕТЫ ВОСПРИЯТИЯ

5.6.1 Цветовой тон

Поскольку большинство вышеописанных эффектов (влияние атмосферной дымки,

вариативность освещения от направленного до рассеянного, присутствие пыли или

воды на поверхностях, адаптация и пр.) приводят к изменениям в полноте цвета сти

мулов, притом что лишь немногие из них ведут к изменениям в цветовом тоне, — наши

ментальные стереотипы цветового тона точнее, чем стереотипы полноты цвета. Таким

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Рис. 5.4 Свет, отраженный от поверхностного слоя

большинства предметов, обычно белый. В случае

направленно освещенных глянцевых объектов

(слева вверху) этот свет ограничен зеркальным от

ражением и не снижает полноты цвета при иных

углах просмотра. В случае матовых объектов (спра

ва вверху) белый свет отражается по всем направле

ниям и снижает полноту цвета при любом угле про

смотра (см. рис. 5.3). Светлые предметы, отражен

ные в глянцевых поверхностях, понижают полноту

цвета этих поверхностей, что видно в нижней части

надписи «Harrow on the Hill» (слева внизу). Неко

торые матовые объекты, такие как шерсть и бархат

(справа внизу), благодаря многократным переотра

жениям между волосками, белого света отражают

очень мало.

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Рис. 5.5 См. подпись к рисунку 5.6.

образом, даже вялокрасный помидор смотрится на репродукции куда лучше, чем

оранжевый или малиновый. Следовательно, точность передачи цветового тона важ

нее, чем точность передачи полноты цвета. Более того: вариации полноты цвета естест

венных цветовых стимулов в целом такие же, как при равномерной добавке белого све



ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Рис. 5.6 Атмосферная дымка, туман, смог или пыль в воздухе обычно смешивают свет, отра

женный от предметов, с белым светом, тем самым снижая полноту цвета последних. Действи

тельно, более близкие к камере объекты зафиксированы через очень тонкий слой воздуха, а бо

лее удаленные явно потеряли полноту цвета благодаря дымке. Паразитная подсветка объекти

ва, проекционного экрана или отражающих отпечатков влияет на полноту цвета аналогичным

образом.

Смешение с белым светом (будь то влияние атмосферы или паразитная подсветка) также

оказывает серьезное влияние на тоновую составляющую репродукции: воздействие больше

проявляет себя в темных участках изображения, поскольку добавка определенного количества

паразитного света дает большее приращение фотометрической яркости темных стимулов, не

жели светлых, а отклик зрительной системы примерно пропорционален этому приращению.

В цветном телевидении влиянию белого света можно противостоять за счет регулировки

уровня черной точки (см. разделы 19.13 и 23.14), что в равной степени справедливо как в отно

шении телекамер, так и в отношении телеприемников.

В фотографии для противодействия влиянию паразитной подсветки (возникающей в объ

ективах, на проекционных экранах и отпечатках), как правило, манипулируют формой харак

теристических кривых фотопленок и бумаг, а также трансферными характеристиками цифро

вых камер (см. гл. 6).

та по всему полю зрения. Следовательно, если все стимулы репродукции пропорцио

нально редуцированы по полноте их цвета, то можно ожидать, что изображение будет

выглядеть естественнее, чем когда стимулы редуцированы по полноте их цвета дис

пропорционально, то есть когда одни стимулы изображения «горят», как монохрома

тические, а другие почти серые.

5.6.2 Светлота и полнота цвета

Светлота по значимости занимает промежуточное положение между цветовым то

ном и полнотой цвета, но значимость субъективной яркости (абсолютного уровня све

тового отклика) в целом равна значимости полноты цвета.

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Рис. 5.7 Полнота цвета большинства стимулов весьма изменчива, в результате чего репродук

ционные допуски по ней весьма велики (см. раздел 5.5). К примеру, синее небо возле горизонта,

как правило, имеет низкую полноту цвета, которая начинает расти к зениту (кроме областей

возле солнца).

5.6.3 Критерии качества цветовой репродукции

Приведенные выше рассуждения позволяют нам сформулировать критерии каче

ства цветовоспроизведения (в порядке убывания важности):

1. Точность передачи цветового тона.

2. Точность передачи светлоты (тоновый компонент репродукции).

3. Пропорциональность полноты цвета элементов репродукции полноте цвета эле

ментов оригинала.

4. Степень подобия полноты цвета и субъективной яркости элементов репродукции

полноте цвета и субъективной яркости элементов оригинала.

5.6.3.1 Точность передачи цветового тона

Значимость первого требования иллюстрирует жесткий приоритет общего хрома

тического баланса. К примеру, если некое изображение выглядит неприемлемо изза

избытка пурпура — это значит, что цветовой тон его светлых околонейтральных эле

ментов имеет паразитный пурпурный сдвиг. Среди светлых околонейтральных цветов

по большинству сцен критичен цвет кожи европеоида, и этот цвет, в частности, явля

ется отправной точкой хроматического баланса ряда фото и киносистем: если сбалан

сировать их работу по цвету кожи, то в системах с низким хроматическим охватом се

рые тона окажутся слегка смещенными в желтизну, в системах с высоким охватом —

в синеву.

5.6.3.2 Точность передачи светлоты

Выполнение второго требования обычно влияет на естественность восприятия ре

продукции: избыточная контрастность вызывает ощущение безвкусности, «пережа

ренности», нарочитости; слишком низкая — вызывает ощущение дымки или тумана

(подробнее см. гл. 6).

5.6.3.3 Пропорциональность полноты цвета

Третье требование (пропорциональность полноты цвета элементов репродукции

полноте цвета элементов оригинала) иногда оказывается критичным в цветной фото

графии, в частности при передаче цвета неба: ультрафиолетовая чувствительность

большинства фотоматериалов может привести к тому, что небо будет передано с ощу

тимо большей полнотой цвета, чем прочие объекты оригинала.

5.6.3.4 Принцип подобия

Четвертое требование (подобие полноты цвета и субъективной яркости элементов

репродукции полноте цвета и субъективной яркости элементов оригинала), как пра

вило, не имеет принципиального значения, когда оригинальная сцена сильно освеще

на (например, полуденным ярким солнцем); при низких уровнях освещения (напри

мер, при комнатном освещении) средние и максимальные уровни полноты цвета

и субъективной яркости заметно падают.

5.6.4 Выводы

Подытожим сказанное. По фундаментальным и неизбежным причинам простые

трихроматические методы не в состоянии обеспечить колориметрически точное вос

произведение цветовых стимулов, о чем красноречиво свидетельствуют результаты

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

физических измерений. Однако когда цвет объекта и цвет его изображения оценивает

наблюдатель, результат репродуцирования чаще всего оказывается вполне приемле

мым (и в первую очередь тогда, когда цвет объекта попадает в диапазон «повседнев

ных» цветов): практически все повседневные цветовые стимулы варьируют в широ

ком диапазоне цветовых тонов, светлот и уровней полноты цвета.

Последнее означает, что в нашей памяти нет и не может быть высокоточного цвето

вого стереотипа. В частности, как уже было сказано, в реальных сценах вариации сти

мулов по полноте цвета так велики, что неизбежное снижение полноты цвета всеми

цветовоспроизводящими процессами оказывается не столь заметным. Более того, фи

зиологические и психологические эффекты чрезвычайно затрудняют точное сравне

ние цветовых ощущений, вызванных оригиналом и репродукцией. Следовательно, по

общеграфическим работам цветорепродукционные допуски весьма велики.

Однако существует ряд объектов, точность цветопередачи которых критична,

так, например, репродукционные допуски на передачу цвета человеческой кожи

(см. рис. 5.8) и большинства пищевых продуктов много ниже средних: производитель

часто заинтересован в том, чтобы его продукция и упаковка были выполнены без

какихлибо визуально заметных ошибок цветовоспроизведения, и в этих случаях тре

буются жесткие стандарты точности последнего.

5.7 ХРОМАТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ИЗОБРАЖЕНИЙ

Из сказанного выше ясно, что получение визуально приемлемых результатов не

требует колориметрически точного цветовоспроизведения. Некоторые исследователи

говорят даже о том, что оптимум воспроизведения некоторых памятных цветов (на

пример, кожи) достигается тогда, когда имеет место некоторая разница между цветом

оригинала и репродукции (McAdam, 1951; Bartleson и Bray, 1962).

Одной из особенностей восприятия оригинальных сцен является их общий хрома

тический баланс, который всегда удивительно постоянен (Evans, 1943). Отчасти это

постоянство объяснимо физиологической адаптацией зрения к превалирующему осве

щению, но, как уже было сказано выше, эффект адаптации обычно неполон; постоян

ство хроматического баланса в том числе объясняется способностью наблюдателей

подсознательно (когнитивно) обесцвечивать осветитель, когда они рассматривают

объекты при том или ином конкретном освещении: данный физиологический эффект

проявляет себя практически мгновенно, тогда как полная физиологическая адапта

ция может потребовать нескольких минут.

Таким образом, можно было бы говорить, что постоянство хроматического баланса

оригинальной сцены автоматически переходит и на ее репродукцию, но, к сожалению,

это не так. Одна из причин состоит в том, что цветовая репродукция — это не более чем

малая часть поля зрения наблюдателя, что снижает эффективность физиологических

и психологических регуляторов. Кроме того, оба вида регуляторов в целом равноэф

фективны в отношении всех областей и всех тонов оригинальной сцены, но репродук

ция может иметь отклонения, рознящие ее со сценой по геометрической и тональной

позициям.

Следовательно, предотвращение локального хроматического разбаланса в изобра

жении — основа доброкачественного цветовоспроизведения. Сказанное означает, что,

к примеру, эмульсии цветных фотоматериалов должны быть политы и обработаны

очень равномерно, цветные телекамеры и телеприемники должны быть полностью ли



ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

шены локальных отклонений от стандарта, а полутоновые репродукции должны быть

равномерно отпечатаны по всему полю.

Постоянство хроматического баланса на всех тоновых уровнях от черного до белого

столь же важно и требует прямого управления характеристиками относительных от

кликов по красному, зеленому и синему «каналам» цветорепродукционной системы.

Когда стабильность воспроизведения достигнута по всем областям и тоновым уров



ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Рис. 5.8 Высококачественная передача цветов человеческой кожи требует тщательного контро

ля цветового тона. Несмотря на то что некоторые типы кожи при загаре становятся желтоваты

ми, а свободные от загара участки тела остаются розоватыми, очень важны тонкие изменения

цветового тона от участка к участку, поэтому допуски на отклонения в передаче цветового тона

кожи очень малы. То же касается зеленого и пурпурного направлений (см. раздел 5.6).