Слаботочка Книги

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [37] 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119

Отн. Ед.

Ш \т / Ш 700 л, нм

Ш 500 БОС 700Л, ни

Рис. 4.4. Кривые сложения цветов систем RGB (а) и XYZ (б)

Представляет интерес (и обычно рассматривается в теории цвета) как наиболее близко описывающая чувствительность реальных зрительных рецепторов.

Для кривых сложения XYZ, повсеместно используемых в колориметрии, характерны следующие моменты:

кривая сложения Vy есть не что иное, как функция видности человеческого глаза;

количественную сторону цвета определяет лишь одна компонента (у), так как световой поток единичного цвета У равен 683 лм, а световые потоки единичных Z и Z цветов равны нулю;

двугорбость кривой сложения Vx отражает не особенности рецепторов, а является следствием используемых математических абстракций в цветовом пространстве;

основные цвета ХУ2-системы (реально не существующие) выражаются через основные цвета iGB-системы следующим образом (следствие линейной зависимости друг от друга всех ЦКС):

X == 0,4184 R - 0,01912 G + 0,0009 В ;

У= - 0,1587 i?-b 0,2524 0-0,0025 Б;

2= - 0,828i?-b0,0157G-l-0,1786B. (4.17>

При известном спектре излучения ф(?1), поступающего от объекта наблюдения, координаты цветности определяются по формулам:

х= J x{V)Vdk; у= ti>{K)VydK; z= \{\)Vd\, (4.18)

где интегрирование ведется по всему видимому диапазону спектра. Проводя нормировку так, чтобы

х-Ь -Ьг=1, (4.19)

я полагая, что координаты цвет- у \ g2D ности равноэнергетического (белого) источника л:=г/ = 2=1/3, получают двухкоординатный цве- ду товой график XYZ, представлен- ный на рис. 4.5. Выпуклая кри- 0,6 вая (локус) на этом рисунке -500 •образуется спектральными цве- гами (т. е. создаваемыми мо-нохроматическими источниками) видимой части спектра. Ло- 0,3 -кус - незамкнутая кривая; штри-ховая линия, соединяющая ее концы, есть линия пурпурных oj -цветностей, получаемых лишь

искусственно путем смешения „

красного и фиолетового цве- % " " "

тов. Все многообразие реаль- Цветовой гояЛик XYZ

ных цветов лежит внутри локуса, РФи«

точки вне его (у них хотя бы одна из координат отрицательна) характеризуют нереальные цвета. Два цвета, которые в смеси могут дать белый цвет, называются дополнительными цветами; на цветовом графике они определяются точками пересечения прямой, проходящей через точку W, с противоположными ветвями локуса (например, ?ii = 595 нм и ?i2 = 485 нм). Знание цветовых координат источника позволяет однозначно связать два важнейших субъективных свойства цвета - цветовую тональность и насыщенность - с физическими параметрами излучения. Цветовая тональность, или цветовой тон, оттенок цвета характеризуется доминирующей длиной волны (Xi для источника Si на рис. 4.5), т. е. спектральным цветом монохроматического источника с Хизл = х1. Цветовая насыщенность количественно характеризуется чистотой цвета, которая для источника S, (рис. 4.5) равна процентному; отношению отрезков WSi : Wki. Из этого определения, в частности, следует, что спектральные цвета имеют 100%-ную чистоту. Основополагающая точка цветового графика W (белый цвет) характеризуется тем, что она не имеет ни цветового тона, ни цветовой насыщенности. Такие цвета (вернее, объекты такого цвета) называют еще серы.ми, ахроматическими, бесцветными; единственной их характеристикой является светлота, т. е. количество света.

Рассмотрение рис. 4.5 показывает, что часть локуса в красно-зеленой области (от 700 до 540 нм) представляет собой практически отрезок прямой линии; это значит, что при любом смешении спектральных цветов из этой области результирующий цвет будет иметь 100%-ную чистоту. Для получения ненасыщенных зелено-красных цветов (а это часто необходимо) обязательно нужна добавка синего цвета. Цветовой треугольник, имеющий своими вершинами основные цвета системы ДСВ, показывает, какие цвета

могут быть синтезированы путем их смешения (область внутри треугольника).

Таким образом, задача колориметрии состоит в определении координат цветности исследуемого объекта. Имеется три основные группы методов измерения цвета. Во-первых, это визуальное сопоставление измеряемого цвета с эталонным; эталон либо настраивается оператором (например, экран цветного кинескопа с отдельным прокалиброванным управлением каждого из цветов), либо выбирается из заранее составленного цветового атласа. Во-вторых, это спектрофотометрирование наблюдаемого излучения и расчет координат х. у, z по формулам (4.18) и табличным гости-рованным значениям Vx, Vy, Vt- В-третьих, это непосредственное измерение координат х, у, z при использовании трех эталонных фотоприемников, спектральные функции чувствительности которых в точности соответствуют кривым Vx, Vy, Vz- Этот метод несомненно является наиболее перспективным, так как только он удовлетворяет требованиям современной метрологии (см. § 4.4).

4.3. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЕТОВЫХ ПОЛЕЙ

Как отмечалось во введении, одна из отличительных особенностей оптоэлектроники заключается в способности визуализировать информацию, т. е. создавать приборы, непосредственно воздействующие на человеческий глаз. А поскольку таким путем человек получает не менее 80... 907о всей информации от внешнего мира, становится ясно, насколько важно, чтобы индикаторные приборы были максимально согласованы с этой сенсорной системой. Сложность, неоднозначность восприятия зрительной информации человеком уже отмечалась при рассмотрении метрологических вопросов (§ 4.1, 4.2). Косвенно особенности человеческого зрения приходится учитывать и при создании оптоэлектронных фотосчитывающих устройств.

Таким образом, знание механизма восприятия визуальной информации человеком важно по крайней мере для таких ее направлений, как индикаторная и фотосчитывающая техника, а также для характеристики светового поля излучения. Конечная цель изучения этого механизма заключается в построении такой модели зрительного аппарата, которая сводилась бы к физически определенному и однозначному фотоприемнику, пусть даже специфическому и сложному.

Аппарат формирования зрительных образов включает в себя глаз («фотоприемник»), соединительные нервные волокна («канал связи») и нервные центры зрительной коры, расположенной в затылочной части головного мозга («процессор»). Основными частями оптической системы глаза (рис. 4.6,с) являются зрачок, хрусталик и сетчатая оболочка (сетчатка). Зрачком (его диаметр 2... 8 мм) определяется количество света, проникающего в глаз; при этом характерно «автоматическое» (по команде мозга) сужение или расширение зрачка в зависимости от интенсивности засветки. Общее изменение светового потока может достигать 16 раз. Назначение хрусталика, представляющего собой двояковыпуклую линзу из прозрачных тканей, состоит в фокусировке изображения на сетчатке и при необходимости в конвергенции, т. е. сведении оптических осей

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [37] 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119