17. Интегральный дистанционный колориметр на основе трёхцветной колориметрической системы кзф. Михайлов О. М., Заргарьянц Г. С. «Светотехника», 2008, №3, с

17. Интегральный дистанционный колориметр на основе трёхцветной колориметрической системы КЗФ. Михайлов О. М., Заргарьянц Г. С. «Светотехника», 2008, № 3, с. 19. Интегральный дистанционный колориметр на основе трёхцветной колориметрической системы КЗФ Михайлов О. М., Заргарьянц Г. С. АНО НТЦСЭ «ИСЭП», СЗ институт печати, Санкт-Петербург Широкое использование цвета в современной жизни и технике потребовало решения ряда практических и теоретических задач при развитии точных наук, особенно при использовании дисплеев, электронно-вычислительных машин, известных нам как компьютеры, и маломощных источников излучения на основе электролюминесценции. Наука о цвете, с каждым годом всё глубже и шире проникает в разнообразные отрасли знаний. Эта наука получила название цветоведение, которое объединяет в себе восприятие, воспроизведение и измерение цвета (колориметрию) и интегрирует данные о цвете, изучаемые физикой, психофизикой и психологией. Нельзя примирить и связать строгими соотношениями физические и психологические законы восприятия цвета. Отсюда появляется известный «хаос» и неоднозначность в различных подходах к воспроизведению цвета, воспринимаемого глазом и мозгом человека, в различных областях деятельности, в науке и в технике. Физика даёт возможность познать законы распространения, отражения, поглощения и рассеяния излучений, возбуждающих нервную систему сетчатки глаза. Психофизика рассматривает процессы, происходящие в сетчатке глаза. Психология изучает законы, управляющие чувственным восприятием в целом, передаваемым по нервным окончаниям (нейронам) в мозг человека. При этом связываются ощущение цвета с ощущениями, поступающими по другим каналам информации. В данной статье мы коснемся вопросов первых двух аспектов восприятия и измерения цвета. Колориметрические методы измерения цвета, базирующиеся на световых величинах, характеризуют цвет тремя параметрами. Система обозначения цвета, рекомендованная в 1931 и не отменённая, а только дополненная в 1964 году, основана на трёх нереальных цветах X, Y, Z [32]. Такие цвета удобны тем, что отнесённые к ним кривые смешения (функции сложения) не имеют отрицательных значений. Большое количество ординат этих кривых и яркостные коэффициенты основных цветов LX и LZ оказываются равными нулю. Яркость цвета определяется одной координатой Y. Всё это облегчает расчет уравнения цвета и геометрическое его представление (Рис. 1). Цветность смеси излучений X, Y и Z, взятых в равных количествах, совпадает с цветностью равноэнергетического белого цвета. Рис. 1. Тетраэдр колориметрической системы МКО 1931 г. XYZ За основные цвета могут быть приняты любые три цвета, удовлетворяющие условию: ни один из них не может быть получен путём смешения двух остальных. Представление о смешении трёх основных цветов получило название трихроматичности. Первым, кто пытался разрешить проблему трихроматичности, был Томас Юнг, выдвинувший чёткую и простую теорию [27] , которую Герман Гельмгольц принял и дал ей не менее чёткое математическое описание [4, 23]. Природа трихроматичности объяснена не природой света, а конституцией человека. Юнг остановился на трёх основных цветах (красный, зелёный и фиолетовый) по очень простой причине: можно создать любой цвет, видимый в спектре (в том числе и белый), путём смешения трёх, но не менее чем трёх цветовых лучей, подбирая соответствующую мощность излучения. В то же время нет единого набора из световых лучей трёх длин волн, который бы удовлетворял условию первичности этих цветов. Решающие эксперименты, прямо и недвусмысленно подтвердившие идею Юнга были проведены в 1959 году учёными из Гарварда (Уолдом, Брауном, Мак-Никол и Марксом [18]). На основании микроскопических исследований обнаружено три и только три типа колбочек и оценена их спектральная чувствительность, что доказало приближение первичных цветов трихроматов красному, зелёному и фиолетовому. Очень хорошо было бы, если функций сложения совпадали бы с формой спектральной чувствительности трёх рецепторов. Вопрос о том, каковы в действительности основные первичные цвета, которые соответствуют работе отдельных приёмников глаза, или каковы кривые основных ощущений, является очень трудным вопросом. Единственным способом, позволяющим на него ответить, является способ, основанный на изучении зрения цветнослепых [7, 9, 21]. Среди различных типов цветнослепых попадаются такие, которые не требуют смешения трёх основных цветов для получения полного равенства с цветом произвольного излучения, но удовлетворяются двумя основными цветами. Такие люди, в отличии от людей с нормальным зрением – трихроматов, получили название дихроматов [6, 14, 24]. Ранее психофизическими методами выяснилось, какие цветовые ощущения вызывают различные смеси монохроматических излучений, как влияет на цветовое зрение избирательное обеспечение рецепторов под действием монохроматического излучения и как влияет цветовая слепота на цветоразличение. Исходя из этих предположений Максвелл [25] и Джадд [24] установили, что дихроматы должны отождествлять цвета, представляющиеся нормальному наблюдателю различными. На обычном цветовом графике соответствующие цветности, не различаемые дихроматами, должны располагаться на прямых линиях, пересекающихся в одной точке (Рис. 2). Положение этой точки определяет цветность основного цвета, отсутствующего в зрении исследованного дихромата [8]. Рис. 2. Цветности неразличимые протонопами и дейтеронопами Согласно Джадду и Гуревичу точки пересечения имеют координаты для случая красно-слепых людей (протанопов) x1 = 0,747; y1 = 0,253, для случая зелёно-слепых (дейтеранопов) x2 = 1,000; y2 = 0,000. Чрезвычайная редкость случаев тританопии (сине-слепых) позволяет предположить, что для них x3 = 0,180; y3 = 0,000 [7, 9]. Причина разработки интегрального колориметра повышенной точности заключается в том, что необходимо измерять очень маленькие окрашенные потоки излучения с абсолютной погрешностью определения координат цветности до 0,002 единиц. Осуществить это современными серийными отечественными и зарубежными колориметрами невозможно. Дело в том, что цвет отражённого излучения и цвет излучения, испускаемого источником большинства изделий общей техники, обусловлен малым размером излучающего (отражающего) элемента. К таким изделиям относятся дисплеи на основе жидкокристаллического, газоразрядного или светодиодного индикатора; заградительные и спасательные огни компетенции Российского морского регистра судоходства; шкалы сравнения цветов полиграфической промышленности рекламные, информационные и управленческие щиты и др. Размер наблюдаемых объектов составляет от нескольких миллиметров до десятков микрометров. Причём белый цвет синтезируется за счёт аддитивного смешения излучений разной цветности, которое происходит за счёт излучения отдельных субпикселей или излучающего элемента светодиода. Если яркость излучения белого цвета равна 300 кд/м2 (дисплеи), 106 кд/м2 (светодиоды) и 50 кд/м2 (отражение от запечатываемого знака в полиграфии), то яркость излучения красного и синего излучения уменьшается в 5 раз. При этом сила света как величина пропорциональная площади источника излучения составляет всего несколько кандел, а квазимонохроматический поток излучения, детерминированный телесным углом наблюдения и измерения, оказывается равным 10-5 … 10-8 лм (2∙10-8 … 2∙10-11 Вт). Давно известно, что наблюдатель не замечает произвольно маленького изменения внешнего раздражения [1].Современные же средства измерения излучения на основе фотоумножителя или фотодиода, характеристики которых так или иначе, приведены к свойствам глаза [11], успешно справляются с этой задачей при огромном запасе по чувствительности. При использовании наиболее точного измерителя цвета – спектроколориметра – это излучение необходимо разложить по длинам волн со спектральным интервалом, равным, по крайней мере, 10 нм, что дополнительно уменьшит поток излучения, попадающий на фотоприёмник, ещё в 30 раз, без учета ослабления оптической схемы колориметра и спектрального состава излучения. Такой способ измерения цвета (разложение излучения по длинам волн) совершенно недопустим для малых размеров излучающей поверхности. Измерять можно только интегральное излучение в заданном спектральном диапазоне и при этом следует применять фотоприёмное устройство на основе фотоумножителя с наименьшим значением измеряемого потока 10-13 Вт [10]. Аналогом подобного устройства могут служить фотометр-яркомер повышенной чувствительности ФПЧ и яркомер ЯРМ-3 (изготовление оптико-механическим заводов в г. Сергиев Посад) с наименьшим значением измеряемой яркости 10-3 кд/м2. Необходимость выбора системы КЗФ (простота корригирования, соответствие функций сложения относительной спектральной чувствительности трёх рецепторов глаза, доступность пересчёта в другую систему [5, 19]) будет ясна из дальнейшего текста. Предлагаемая колориметрическая система КЗФ основана на выборе основных цветов, цветности которых характеризуются тремя намеченными точками на Рис. 2. Поэтому цветность основных цветов новой системы КЗФ в системе XYZ определятся выражениями: К = 0,747X + 0,253Y + 0,000Z З = 1,000X + 0,000Y + 0,000Z (1) Ф = 0,180X + 0,000Y + 0,820Z Подобрав множители для получения смеси, не отличимой от белого Е, можно получить формулы перехода из системы КЗФ в систему XYZ и обратно, причём X + Y + Z = К + З + Ф. К = 2,9526X + 1,000Y + 0,000Z X = 0,000К - 0,4604З + 0,000Ф З = - 2,1721X + 0,000Y + 0,000Z Y = 1,000К + 1,3593З + 0,000Ф (2) Ф = 0,2195X + 0,000Y + 1,000Z Z = 0,000К + 0,1011З + 1,000Ф Каждый цвет может быть выражен как в системе XYZ, так и в КЗФ Ф = x'X + y'Y + z'Z = к'К + з'З + ф'Ф , (3) Решая совместно уравнения (2) и (3), определяем взаимный переход координат цвета: к' = y' x' = 2,9526к' – 2,1720з' + 0,2195ф' з' = - 0,4604x' +1,3593y' + 0,1011z' y' = к' (4) ф' = z' z' = ф' Соотношение яркостных коэффициентов в системе КЗФ по Рис. 2 и выражению (1) равно – LК : LЗ : LФ = 1: 0 : 0, функция сложения, соответствующая спектральной чувствительности красного рецептора, совпадает с кривой спектральной световой эффективности V(λ) стандартного наблюдателя МКО [30, 32]. С использованием выражений (2) и (4) рассчитываются компоненты любого цвета, в том числе координаты спектральных цветностей к(λ), з(λ), ф(λ) и функции сложения, , которые даны в Табл. 1 Таблица 1 Функции сложения и спектральные координаты цветностей системы КЗФ. , нм Функции сложения Координаты цветности к() з() ф() 380 0,0000 0,0001 0,0065 0,0060 0,0115 0,9825 390 0,0001 0,0002 0,0201 0,0058 0,0116 0,9826 400 0,0004 0,0008 0,0680 0,0057 0,0118 0,9825 410 0,0012 0,0025 0,2076 0,0057 0,0122 0,9821 420 0,0040 0,0088 0,6461 0,0061 0,0134 0,9805 430 0,0116 0,0251 1,3867 0,0082 0,0176 0,9742 440 0,0230 0,0474 1,7484 0,0127 0,0262 0,9621 450 0,0380 0,0760 1,7735 0,0201 0,0403 0,9396 460 0,0600 0,1183 1,6705 0,0325 0,0630 0,9045 470 0,0910 0,1639 1,2886 0,0590 0,1062 0,8348 480 0,1390 0,2271 0,8136 0,1179 0,1926 0,6895 490 0,2080 0,3149 0,4656 0,2105 0,3138 0,4707 500 0,3230 0,4642 0,2722 0,3049 0,4383 0,2568 510 0,5030 0,6953 0,1583 0,3708 0,5126 0,1166 520 0,7100 0,9437 0,0783 0,4099 0,5449 0,0452 530 0,8620 1,0996 0,0422 0,4302 0,5488 0,0210 540 0,9540 1,1650 0,0203 0,4459 0,5446 0,0095 550 0,9950 1,1536 0,0087 0,4612 0,5347 0,0041 560 0,9950 1,0790 0,0039 0,4788 0,5193 0,0019 570 0,9520 0,9432 0,0021 0,5017 0,4972 0,0011 580 0,8700 0,7608 0,0017 0,5330 0,4661 0,0009 590 0,7570 0,5564 0,0011 0,5758 0,4233 0,0009 600 0,6310 0,3688 0,0008 0,6306 0,3686 0,0008 610 0,5030 0,2221 0,0003 0,6933 0,3061 0,0006 620 0,3810 0,1245 0,0002 0,7534 0,2462 0,0004 630 0,2650 0,0645 0,0001 0,8040 0,1957 0,0003 640 0,1750 0,0317 0,0000 0,8466 0,1534 0,0000 650 0,1070 0,0149 0,0000 0,8776 0,1224 0,0000 660 0,0610 0,0070 0,0000 0,8972 0,1028 0,0000 670 0,0320 0,0032 0,0000 0,9090 0,0910 0,0000 680 0,0170 0,0016 0,0000 0,9151 0,0849 0,0000 690 0,0082 0,0007 0,0000 0,9206 0,0794 0,0000 700 0,0041 0,0003 0,0000 0,9222 0,0778 0,0000 710 0,0021 0,0002 0,0000 0,9219 0,0781 0,0000 720 0,0010 0,0001 0,0000 0,9219 0,0781 0,0000 730 0,0005 0,0000 0,0000 0,9219 0,0781 0,0000 740 0,0002 0,0000 0,0000 0,9219 0,0781 0,0000 750 0,0001 0,0000 0,0000 0,9219 0,0781 0,0000 760 0,0001 0,0000 0,0000 0,9219 0,0781 0,0000 770 0,0000 0,0000 0,0000 0,9219 0,0781 0,0000 Σ΄ 10,6856 10,6855 10,6852

Похожие:

	Программа развития кластера «Энергоэффективная светотехника и интеллектуальные... «Энергоэффективная светотехника и интеллектуальные системы управления освещением»		Воспитание нравственности – интегральный компонент системы деятельности... Воспитание нравственности – интегральный компонент системы деятельности классного руководителя в начальной школе
	Что такое дистанционный флэш-семинар (дфс)? Введение в Дистанционный Флэш-семинар «Совершенствование разговорных навыков у учащихся на уроках английского языка- залог успешной...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В школе обучается 6человек, (школа малокомплектная – начальное звено и основное звено), из них 1человек в начальных классах Петушков...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Гост исо 9004-2008 «Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности», входит в состав документации системы менеджмента...		Спользование икт на уроках биологии «Учитель года Казахстана-2005», лауреат Всероссийского конкурса «Дистанционный учитель года-2008», Республика Казахстан, Акмолинская...
	Ф. Т. Михайлов Проблемы метода культурно-исторической психологии. Исповедальное Приуральский район от 26 сентября 2008 года №55 «О программе реализации приоритетного проекта «Здоровье» на территории муниципального...		Интегральный электростатический спектрометр с магнитной адиабатической...
	Постановление От 29 мая 2008 г n 409 о федеральном агентстве по делам... В соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 12 мая 2008 г. N 724 "Вопросы системы и структуры федеральных органов...		Живорад Славинский Интегральный Экскалибур: новые пути Роль педагогического коллектива по успешному завершению учебного года и задачи по подготовке к новому учебному году /Казанфаров И....
	Дистанционный элективный курс Поэтому в настоящее время возникла потребность обучения на основе современных информационных технологий. Подключение всех школ России...		Дипломная работа по специальности 230201. 65 «Информационные системы... Разработка информационного web-сайта на основе системы «1с-битрикс: Управление сайтом»
	Михайлов валерий господь и покойник Рабочая программа составлена на основании гос впо направления 030600. 62 «Журналистика» (квалификация – бакалавр журналистики)		В. А. Михайлов Право и Закон москва Отчет по итогам мониторинга внедрения проектов победителей Ежегодного краевого конкурса гражданских и общественных инициатив 2012...
	Конкурс для учителей «Дистанционный урок 2012» Мультимедийное оборудование (MacBook с установленной программой Skype); доступ Интернет		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Такая комплексная научная база, многоаспектность предмета изучения – общественной жизни – обуславливают его интегральный характер,...