Источники света. Цветовая температура

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 12Следующая ⇒

Цвет объекта, воспринимаемый человеком, зависит не только от химического состава и физических свойств его поверхности, но и, естественно, от спектрального состава светового потока, который его освещает.

С и ла св е та, одна из основных световых величин, характеризующая источник видимого излучения. Сила света в общем случае различна для различных направлений от источника; она равна отношению светового потока ( ), распространяющегося от источника внутри элементарного (т. е. очень малого) телесного угла ( ), который содержит данное направление, к этому телесному углу [9, 12, 33].

где - яркость;

- угол с нормалью к ;

Единица силы света в Международной системе единиц СИ - кандела (кд). Слово кандела переводится на русский язык как свеча. Одна кандела - это сила света, излучаемая 1/600000 м² платины (Pt) при температуре ее плавления 1769^оС и давлении 101325 Па.

Понятие силы света применимо только на таких удалениях от источника, которые намного превышают его размеры.

Для характеристики освещения конкретных мест вводится еще одна световая величина - освещенность.

Освещенность - это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Если световой поток падает на какую-то площадь , то средняя освещенность этой площади равна:

;

Единица измерения освещенности называется люксом (сокращенное обозначение в русскоязычной литературе - лк). Один люкс - это освещенность, при которой световой поток 1 лм (один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср)) падает на площадь в 1 квадратный метр: 1 лк = 1 лм/м²[9, 12, 33].

Для характеристики свойств источника света нужно знать силу света, рассчитанную на единицу видимой величины поверхности источника, эта величина называется яркостью источника.

Яркость - физическая величина, определяемая отношением светового потока , переносимого узким пучком с малой площадки , содержащей рассматриваемую точку, в малом телесном угле , содержащем направление и составляющем угол с нормалью к , к геометрическому фактору этого пучка,

и имеющая физический смысл светового потока, распространяющегося в единичном телесном угле с единичной площади, нормально расположенной к направлению [31, 32].

Единицы измерения яркости – кд/м^-².

Из всех световых величин яркость наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещённость изображений предметов на сетчатке пропорциональна яркостям этих предметов [4, 18].

Для реализации возможности сравнения между собой результатов различных цветовых измерений Международной комиссией по освещению (Commission Internationale de l’Eclairage (МКО)) рекомендован ряд стандартных источников света, с определенной цветовой температурой.

Цветовая температура – температура абсолютно черного тела, при которой оно излучает свет такого же спектрального состава, как и рассматриваемое излучение. Она указывает только на спектральное распределение энергии излучения, а не на температуру источника. Цветовая температура выражается в Кельвинах (К).

Идеальная модель черного тела – полая сфера с небольшим отверстием, внутренняя поверхность которой зачернена (рисунок 19). Луч света, попавший внутрь её, испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего интенсивность вышедшего излучения оказывается практически равной нулю. При размере отверстия, меньшем 0, 1 диаметра сферы, падающее излучение всех частот практически полностью поглощается [12, 33].

Рисунок 19 - Модель абсолютно черного тела

Стандартный источник А, соответствующий свету вольфрамовой лампы накаливания с коррелированной цветовой температурой Т=2856 К, предназначен для колориметрического определения индекса метамерии.

Источник света В (прямой солнечный свет в полдень) - 4870 К.

Основным стандартным источником освещения для колориметрических измерений МКО принят источник освещения D ₆₅, соответствующийестественному дневному свету с коррелированной цветовой температурой Т=6500 К.

Стандартный источник освещения С соответствует естественному рассеянному дневному свету с коррелированной цветовой температурой Т=6774 К.

Источник освещения F₁₁ воспроизводит свет узкополосной белой флуоресцентной лампы с коррелированной цветовой температурой 4000 К.

В полиграфии, кроме D₆₅, нашли применение стандартные источники D₅₀, D₅₅ и D₇₅ с цветовыми температурами 5000, 5500 и 7500 К соответственно. Первые два имеют по сравнению с D₆₅ желтоватый оттенок, D₇₅ – голубоватый.

Числовые величины спектрального распределения энергии S(l) для стандартных источников освещения D₆₅, А и F ₁₁ приведены в таблице 4 [4, 8].

Таблица 4 – Распределение относительной спектральной энергии от стандартного источника освещения D₆₅, А и F ₁₁ для интервала длин волн 5 нм

λ нм	Sλ D₆₅	Sλ A	Sλ F₁₁	λ нм	Sλ D₆₅	Sλ A	Sλ F₁₁
	49, 98	9, 80	0, 91		116, 34	40.30	6.13
	52, 31	10, 90	0, 63		114, 86	42.87	5.46
	54, 65	12, 09	0, 46		115, 39	45.52	4.79
	68, 70	13, 35	0, 37		115, 92	48.24	5.66
	82, 76	14, 71	1, 29		112, 37	51.04	14.29
	87, 12	16, 15	12, 68		108, 81	53.91	14.96
	91, 49	17, 68	1, 59		109, 08	56.85	8.97
	92, 46	19, 29	1, 79		109, 35	59.86	4.72
	93, 43	21, 00	2, 46		108, 58	62.93	2.33
	90, 06	22, 79	3, 38		107, 80	66.06	1.47
	86, 68	24, 67	4, 49		106, 30	69.25	1.10
	95, 77	26, 64	33, 94		104, 79	72.50	0.89
	104, 86	28, 70	12, 13		106, 24	75.79	0.83
	110, 94	30, 85	6, 95		107, 69	79.13	1.18
	117, 01	33, 09	7, 19		106, 05	82.52	4.90
	117, 41	35, 41	7, 12		104, 41	85.96	39.49
	117, 81	37, 81	6, 72		104, 23	89.41	72.84
	104, 05	92, 91	32, 61		82, 28	178.77	1.54
	102, 02	96, 44	7, 52		80, 28	182.12	1.33
	100, 00	100, 00	2, 83		78, 28	185.43	1.46
	98, 17	103, 58	1, 96		74, 00	188.70	1.94
	96, 33	107, 18	1, 67		69, 72	191.93	2.00
	96, 06	110, 80	4, 43		70, 67	195.12	1.20
	95, 79	114, 44	11, 28		71, 61	198.26	1.35
	92, 24	118, 08	14, 76		72, 98	201.36	4.10
	88, 69	121, 73	12, 73		74, 35	204.41	5.58
	89, 35	125, 39	9, 74		67, 98	207.41	2.51
	90, 01	129.04	7, 33		61, 60	210.36	0.57
	89, 80	132, 70	9, 72		65, 74	213.27	0.27
	89, 60	136, 35	55, 27		69, 89	216.12	0.23
	88, 65	139, 99	42, 58		72, 49	218.92	0.21
	87, 70	143, 62	13, 18		75, 09	221.67	0.24
	85, 49	147, 23	13, 16		69, 34	224.36	0.24
	83, 29	150, 84	12, 26		63, 54	227.00	0.20
	83, 49	154, 42	5, 11		55, 01	229.59	0.24
	83, 70	157, 98	2, 07		46, 42	232.12	0.32
	81, 86	161, 52	2, 34		56, 61	234.59	0.26
	80, 03	165, 03	3, 58		66, 81	237.01	0.16
	80, 12	168, 51	3, 01		65, 09	239.37	0.11
	80, 21	171, 96	2, 48		63, 38	241.68	0.09
	81, 25	175, 38	2, 14

При изменении спектрального состава освещения, визуально воспринимаемые различия между одними цветами усиливаются, а между другими ослабевают. Например, при желтоватом освещении, создаваемом лампами накаливания, синие и зелёные цвета различаются хуже, чем красные и оранжевые, а при синеватом освещении в пасмурную погоду, наоборот, хуже различаются красные и оранжевые цвета.

При слабом освещении все цвета различаются хуже и воспринимаются менее насыщенными («эффект сумеречного зрения») и максимальная чувствительность человеческого глаза при этом смещается из желто-зеленой области спектра в зеленую (эффект Пуркинье). При очень сильном освещении цвета воспринимаются тоже менее насыщенными и «разбелёнными» [4].

Имеется много способов измерения цветовой температуры источника света. Простейший способ – измерение по цветному эталону – ленте со шкалой цветовой температуры. Лента помещается под лучами источника света, и температура определяется по той ее части, которая более всего совпадает с цветом источника. Более точный способ – измерение специальным прибором, который сравнивает относительную интенсивность красного и синего излучений, испускаемых источником света [35].

Метрология цвета

4.1 Основные понятия и определения цветометрии

Учение об измерении цвета называется метрологией цвета или колориметрией.

Наряду с собственно измерением цвета колориметрия изучает вопросы его систематизации и математического описания. Одним из главных требований, предъявляемых к метрологии, является однозначность и воспроизводимость результатов. Однозначность подразумевает, что одна и та же величина должна всегда давать одинаковые численные значения, а воспроизводимость означает сопоставимость полученных результатов. Колориметрия использует две основные системы измерения цвета.

Первая - колориметрическая система состоит в определении цветовых координат, то есть численных характеристик, по которым можно не только описать цвет, но и воспроизвести его [4].

Методы инструментального определения координат цвета и цветовых различий предназначены для:

а) объективной оценки цветовых различий между образцами;

б) объективной оценки цвета;

в) определения отклонений в цвете при изготовлении окрашенных изделий;

г) объективного описания цветовых изменений, вызванных влиянием атмосферных условий, а также других химических или физических воздействий.

При количественном измерении цвет полностью и однозначно определяется тремя характеристиками: доминирующей длиной волны, чистотой цвета и яркостью.

- доминирующая длина волны - длина волны монохроматического цветового стимула, к которому ближе всего измеряемый цвет. Для пурпурных цветов принимается длина волны дополнительного цвета.

- чистота цвета (насыщенность) - величина, характеризующая долю монохроматического цветового стимула в данном цвете.

- яркость – это величина, характеризующая количество света, отраженного от образца, прошедшего через него или генерированного излучателем.

- цветовой тон - характеристика цвета, определяемая доминирующей длиной волны монохроматического цветового стимула, при сложении которого с ахроматическим стимулом может быть воспроизведен данный цвет (для пурпурных цветов за доминирующую принимают дополнительную длину волны).

- светлота - уровень зрительного ощущения, производимого цветовым стимулом в зависимости от условий наблюдения.

При описании существующих колористических систем используются следующие характеристики:

- цветовое пространство - форма геометрического представления множества цветов в цветовой координатной системе.

- координаты цвета - модули векторной суммы координат, определяющих данный цвет в цветовом пространстве.

- координаты цветности - отношение каждой из трех координат цвета к их сумме.

- полное цветовое различие (между двумя цветами) - геометрическое расстояние между двумя точками цветового пространства [8].

Вторая основная система измерения цвета - система спецификаций, представляющая собой набор цветов (картотеки, атласы, веера, колористические индексы, цифровые базы данных), в котором выбирают цвет, тождественный воспроизводимому (измеряемому) [4].

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8910 11 12 Следующая ⇒