ЦВЕТОВЕДЕНИЕ И КОЛОРИСТИКА Методическое пособие покурсу Цветоведение УГУЭС Доломатов М.Ю. и др. (2)

Аджайяна на основе слоя углеродных нанотрубок, смонтированных на темную матрицу, создан "сверхчерный" материал, поглощающий 99,955 % падающего излучения. В результате необратимого поглощения излучения нанотрубками происходит почти полная конверсия света в тепло.

К слову, такие черные вещества, как уголь и сажа, поглощают 83-91 % света. Таким образом, черный цвет - своеобразный «энергетический вампир». Черные тела «выпивают» световую энергию из окружающего пространства. Поглощенный свет частично превращается в тепловую энергию, поэтому черная поверхность всегда более нагрета, чем белая. Не случайно садоводы покрывают парники черной пленкой.

Зеркальная поверхность (отражение). Явление полного зеркального отражения возможно, если пропускание и рассеяние отсутствуют. Тогда падающий поток равен отраженному потоку. Коэффициент отражения в этом случае равен единице (R =1).Идеального зеркала нет, т. к. мешает рассеяние. С зеркальным отражением связаны еще два явления - блеск и глянец.

Блеск - восприятие цвета излучения, отраженного от неоднородной поверхности, состоящей из отдельных участков, которые диффузно рассеивают и зеркально отражают излучение.

Глянец - восприятие излучения, отраженного от неоднородной, незеркальной поверхности с большим коэффициентом отражения.

Глянец наблюдается при коэффициентах отражения от 30 до 70 %. Возможно измерение блеска - например, по коэффициентам яркости для падающего и отражающего излучения. За единицу измерения блеска принимают блеск специального стекла. Для глянца единицы измерения нет, потому что коэффициент отражения не является единственной характеристикой глянца.

Образование белого цвета

Поверхность неоднородна из-за молекулярных дефектов. Белый цвет формируется за счет сочетания эффектов отражения и диффузного рассеяния:

J= Jотр + Jрас .

Абсолютно белых веществ нет. Самые белые вещества - оксид Mg (его белизна - 99.7 %) и оксид Be. Они лежат в основе высококачественных белых красок. Очень белый - оксид Ti2О3. Белый цвет целлюлозных волокон - в частности, хлопчатобумажных тканей и бумаги - обусловлен сочетанием явлений отражения и рассеивающей способности волокна. Процесс подготовки целлюлозного волокна и бумаги заключается в создании высоких рассеивающих свойств поверхности путем очищения целлюлозного волокна от примесей.

Ход работы

1.Открыть графический редактор Microsoft Paint: Пуск→Все программы→Стандартные→Paint.

2.Открыть на главной вкладке изменение цветов.

3.В появившемся окне выбрать любой цвет из стандартных 6-ти цветов (см. рис. 1)

4.Занести значения, находящиеся напротив пунктов Красный (R), Зеленый (G), Синий (B) и Яркость (B- Brightness) в сводную таблицу.

11

Рис. 1 - Окно палитры

Пример сводной таблицы 1.

5.Пункты 3-4 повторить для каждого из 6-ти основных цветов.

6.Уменьшаем яркость для того что бы прийти к черному цвету. Для того что бы прийти к белому – яркость повышаем.

7.Рассчитать значения r, g, b по формулам (расчеты привести в тетради):

Пример сводной таблицы 2.зеленый →черный

8.Повторить действия из таблицы для всех цветов

9.Рассчитать значения r, g, b по формулам (расчеты привести в тетради):

12

Пример сводной таблицы 3. зеленый →белый

10. Повторить действия из таблицы для всех цветов

Важно! У каждого цвета свой ахроматический предел!!!

Структура отчета по выполненной работе: номер лабораторной работы, тема, цель, задачи, краткая теория, сводная таблица с данными для 6-ти основных цветов, таблицы для прихода каждого цвета к белому и черному цветам, выводы по лабораторной работе.

13

Лабораторная работа №3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРАСТА ПО ЦВЕТУ, ЯРКОСТИ, НАСЫЩЕННОСТИ

Цель: Изучение цветового контраста

Задачи: Произвести оценки контраста:

3)по яркости;

4)по чистоте (насыщенности);

5)по цветовому тону.

Краткая теория

Физиологи, начиная с И. Гете, Г. Гельмгольца, и многие выдающиеся художники изучали проблему цветового контраста. Изменение контраста, по-видимому, можно объяснить с позиции закона Вебера-Фехнера. Эффект контрастности - это проявление одного цвета по сравнению с другим. Контраст имеет множество физических и физиологических причин. Из закона ВебераФехнера следует, что максимальный контраст наблюдается, когда цвета максимально различаются по тону, яркости и насыщенности. Например, когда экран и цветовой источник лежат на противоположных сторонах спектра (желтая луна на темно-фиолетовом небе). Контраст наблюдается при изменении интенсивности освещения окружающего поля. Поверхность обычно кажется более яркой, если окружение темное, а цвет воспринимается как более интенсивный, если его окружает поле, окрашенное в дополнительный цвет. Различают контрасты по яркости, насыщенности и цветовому тону. Примеры различных контрастов даны на рис. 1. Выдающийся дизайнер и исследователь цвета Иоганес Иттен различал 7 видов цветового контраста:

1.Контраст цветовых сопоставлений. - когда цвета различаются по тону.

2.Контраст светлого и тѐмного, - когда цвета различаются по светлоте, например, желтый спектральный и желтый затемненный цвет.

3.Контраст холодного и тѐплого, - например, теплого оранжевого и голубого холодного.

4.Контраст основных и дополнительных цветов, - например, желтого и синего, зеленого и пурпурного.

5.Симультанный контраст (цветовая индукция, пространственное изменение цвета).

6.Контраст цветового насыщения, - например, светло-желтого и желтого, красного и розового, фиолетового и лилового.

7.Контраст цветового распространения, учитывающий иррадиацию.

Оценки Иттена имеют качественный характер. В книге Мироновой рассмотрены приближенные количественные оценки контраста. Рассмотрим 2 цветовых поля с яркостями, насыщенностями, и тонами B1 и B2, P1 и P2 , λ1 и λ2 соответственно. Исходя из этого, можно выделить следующие приближенные количественные оценки контраста.

Яркостный контраст Kb —отношение разности яркостей двух сравниваемых цветовых

полей ΔB к большей яркости Вmax:

| |

При Kb > 0,5 —большой контраст; при 0,2 < Kb < 0,5 —средний контраст; при Kb < 0,2 —малый контраст.

14

Рис. 1 - Различные контрастные сочетания цвета.

Контраст по насыщенности Kp= ()—отношение разности величин насыщенности двух

сравниваемых цветовых полей к большей величине насыщенности:

| |

При Kp > 0,5 —большой контраст;

при 0,2 < Kp < 0,5 —средний контраст; при Kp < 0,2—малый контраст.

Контраст по цветовому тону Kλ:

Kλ = |λ1- λ2|, Если Кλ> 180º, то применяется формула: Kλ = 360º -|λ1- λ2| (тона даны не в нм, а в угловых градусах).

Данный контраст определяется величиной углового расстояния между цветами в 10ступенном круге:

110º < Kλ< 180º —большой ;

70º < Kλ < 110º —средний;

Kλ < 70º —малый контраст

Ход работы

1.Открыть графический редактор Microsoft Paint: Пуск→ Все программы→Стандартные→Paint.

2.Открыть на главной вкладке изменение цветов.

15

3.В появившемся окне выбрать любой цвет из набора цветов: фиолетовый, синий, зелѐный желтый, оранжевый, красный. (см. рис. 2)

4.Занести значения, находящиеся напротив пунктов Красный (R), Зеленый (G), Синий (B) и Яркость (B- Brightness) в сводную таблицу.

Рис. 2- Окно палитры

5. Рассчитать значения насыщенности (Р) для выбранных цветов по формуле (расчеты привести в тетради):

где Вλ – яркость данного цвета,

ВБ – яркость белого цвета (в Microsoft Paint - 240).

6.Определить значения цветового тона (λ) в градусах цветового круга.

7.Пункты 3-6 повторить для каждого из 6-ти основных цветов (яркости выбранных цветов должны существенно различаться).

8.Сформировать таблицу 2, в которой

16

Таблица 2 - Пример сводной таблицы данных для расчѐта контраста выбранных цветов по отношению к зелѐному фону

9.По формулам расчета контраста рассчитать коэффициенты и определить степень контраста

по яркости, насыщенности и цветовому тону для каждого сочетания «объект-фон»:

Kλ = |300º-90º|=210º, так как Кλ> 180º, то применяется формула:

Kλ = 360º -210º=90º - средний контраст по цветовому тону для цветов 1 и 2;

10. Повторить действия из таблицы для всех выбранных цветов из таблицы 1 по отношению к зелѐному.

Структура отчета по выполненной работе: номер лабораторной работы, тема, цель,

задачи, краткая теория, сводная таблица с данными для 6-ти основных цветов, таблицы для прихода каждого цвета к белому и черному цветам, выводы по лабораторной работе.

17

Лабораторная работа № 4. РАСЧЕТ ЦВЕТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ XYZ

Цель работы: рассчитать координаты цвета и цветности текстильных материалов в колометрической системе XYZ .

Краткая теория

Спектрофотометрический метод измерений цветовых координат X, Y, Z в системе МКО

заключается в следующем:

1.Проводится измерение спектрального распределения энергии излучения (спектра отражения).

2.Найденная функция спектра отражения перемножается на функцию распределения излучения источника и кривые сложения наблюдателя при каждой длины волны (или интервала длин волн) в

видимом диапазоне электромагнитного излучения.

3.Интегрирование или суммирование произведений в диапазоне видимости от 380 до 780 нм.

4.Функции сложения, то цветовые координаты X, Y, Z определяются следующим образом:

На практике удобно использовать численные методы интегрирования - метод прямоугольников.

Для этого определенные интегралы в выражениях (1.1) заменяются суммами, а процесс

интегрирования заменяют суммированием по площадям прямоугольников. Ошибка расчета будет

тем меньше, чем меньше интервал суммирования с шагом ∆λ. Рекомендуется величина шага от 5

до 10 нм. В системе XYZ соответствующие формулы имеют вид. ( 1.1 ):

где X, Y, Z - координаты цвета.

E(λ) - однородные лучистые потоки с длиной волны λ в спектре стандартного источника излучения в видимой области (спектр источника излучения); ρ(λ) - апертурный коэффициент отражения света с длиной волны λ от окрашенного объекта;

x , y , z - функции сложения стандартного наблюдателя системы XYZ (функции чувствительности человеческого глаза к цветам X,Y и Z соответственно);

q - коэффициенты для удобного преобразования координат цвета.

18

Таблица 1.1 Значения произведений спектра стандартных источников излучения в видимой области A и B и функций сложения стандартного наблюдателя системы XYZ

Таблица 1.2 - Значения произведений спектра стандартных источников излучения в видимой области С и D65 и функций сложения стандартного наблюдателя системы XYZ