Wykres chromatyczności

W kolorymetrii , A wykres chromatyczności jest kartezjański przedstawienie gdzie punkty przedstawiają chromatyczności na bodźce z kolorem .

Chromatyczność

Celem kolorymetrii jest podłączenie pomiar fizyczny z światła i postrzeganie o kolorach . Dokładniej, chcemy utworzyć zbiór liczb, który jednoznacznie reprezentuje każdy kolor, tak że nie ma sensu widzieć dwa światła określone przez te liczby, aby poznać ich wizualną relację i powiedzieć na przykład „  A jest jaśniejsze”. blady "lub" bardziej zielony "niż B .

Bodziec W kolorymetrii porównujemy mieszaniny kolorowych świateł możliwie jak najbardziej odizolowane od innych wrażeń wzrokowych, aby przezwyciężyć złożoność interakcji kolorów . Te mikstury są bodźcami w sensie psychofizycznym . Arytmetyka kolorów Zakłada się, przez postulaty znane jako Prawa Grassmanna i Abneya, że wrażenia świetlne są liniowe , co pozwala na wykonywanie wszystkich operacji arytmetycznych na proporcjach świateł mieszanych. Podstawowa kombinacja kolorów Zauważmy, że wszystkie kolory, niezależnie od ich widma fizycznego, są postrzegane identycznie (patrz kolor metameryczny ) z kombinacją dodawania lub odejmowania tylko trzech wybranych arbitralnie, pod warunkiem, że nie możemy odtworzyć trzeciego z dwóch pozostałych. Systemy optyczne mogą tylko dodawać światła, odejmowanie to kolejna operacja intelektualna. tak Światło X + ( p3 × Główny 3 ) = ( p1 × Główny 1 ) + ( p2 × Główny 2 ) postulat liniowości umożliwia pisanie Światło X = p1 × Pierwotne 1 + p2 × Pierwotne 2 - p3 × Pierwotne 3 . Wszystkie kolory można zatem zdefiniować za pomocą trzech wartości. Chromatyczność Przyjmuje się, że kolorowanie jest właściwością niezależną od jasności i nazywa się chromatyczność . Pozostają dwie wartości, które można przedstawić na płaszczyźnie.

Żadna z tych metod i definicji nie odpowiada dokładnie ludzkiej wizji; mają tę zaletę, że pozwalają na przybliżenie, które ogólnie nazywa się podstawową kolorymetrią .

Obliczanie chromatyczności

Prezentacja dryfu chromatyczności koloru trójkąta że James Clerk Maxwell zdefiniowała środek XIX th  century . W tym trójkącie równobocznym, punkt reprezentuje kolor uzyskany przez zmieszanie trzech barw podstawowych w proporcjach równych odległości od strony przeciwnej do każdej z barw podstawowych. Wizualny luminancji kolory, które pojawiają się na Róne diagramie, ponieważ każdej z barw podstawowych, że jest inaczej.

W fizyce relacje między dwiema wielkościami muszą być zweryfikowane, z wyjątkiem współczynników, niezależnie od jednostek wybranych do ich reprezentowania. Konstruując trójkąt z trzech wartości luminancji promieniowania odpowiadającej pierwotnej, określa się wielkość w dwóch wymiarach, chromatyczność, co pozwala na porównanie całkowitej energii promieniowania równej luminancji. Wartości podano w stosunku do tej całkowitej wartości, które przyjmuje się jako jeden zespół.

Zasada trójkąta Maxwella jest wygodniej stosowana do współrzędnych kartezjańskich; można porzucić jeden ze współczynników prymarnych, który z konieczności jest uzupełnieniem jednego z sum dwóch pozostałych, ponieważ według twierdzenia Vivianiego suma trzech odległości od punktu do boku jest zawsze równa wysokości. Przekształcenie współrzędnych trójchromatycznych w chromatyczność można podsumować następująco:

Wszystkie opisy kolorów trójbodźcowych i liniowych można wykorzystać do obliczenia chromatyczności i skonstruowania diagramu chromatyczności. Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej (CIE) ma znormalizowane kilka: CIE RGB , CIE XYZ , który przekształca go w celu usunięcia wartości ujemne, CIE U'V'W ' co poprawia relacje między odległości na wykresie i odchyleniem kolorowym. Najliczniej reprezentowana jest druga, założona w 1931 roku.

Diagram

Wnętrze diagramu w płaszczyźnie (x, y) reprezentuje wszystkie dostrzegalne chromatyczności. Dwa kolory o tej samej chromatyczności niekoniecznie są do siebie podobne; różowy i brązowy mogą zajmować ten sam punkt, jeśli różnią się tylko jasnością.

Kolory o jednakowej chromatyczności
luminancja Y = 0,04 Y = 0,08 Y = 0,16 Y = 0,32 Y = 0,64
CIE 1931 ( x = 0,376, y = 0,348)          

Miejsce widma - lub miejsce widma - w kształcie podkowy - reprezentuje zestaw 100% czystych kolorów, od niebiesko-fioletowego do czerwonego. Czysty kolor odpowiada monochromatycznej fali elektromagnetycznej , dlatego locus widma jest wyskalowany w zależności od długości fali od 400  nanometrów (nm) do 700  nm .

Jeśli każdy z dwóch punktów reprezentuje kolor, segment, który je łączy, reprezentuje mieszankę tych dwóch kolorów w różnych proporcjach. Łatwo wykazać, że chromatyczność promieniowania złożonego z mieszaniny dwóch innych znajduje się na odcinku linii, który łączy punkty chromatyczności jego dwóch składowych.

Linii z purpury , która łączy dwa końce locus widma odpowiada purpury i magentas , mieszaniny czerwonego i niebiesko-fioletowy.

Punkt o współrzędnych x = 1/3, y = 1/3 reprezentuje ślepą próbę ekwienergetyczną używaną jako odniesienie w systemie CIE XYZ . Wiele obliczeń kolorymetrycznych zależy od definicji bieli. Wizja dostosowuje się do warunków oświetleniowych i postrzega relacje między kolorami niemal identycznie ze światłami o bardzo różnym spektrum. Że od żarowego oświetlenia jest podobna do tej z ciała doskonale czarnego o określonej temperaturze . Kolorymetria definiuje pewne rodzaje oświetlenia jako iluminacyjne . Ten iluminator określa położenie punktu bieli.

Segment, który łączy punkt bieli z punktem czystego koloru, w miejscu widmowym, reprezentuje wszystkie kolory o tym samym odcieniu, mniej lub bardziej przemyte bielą. Wszystkie mają tę samą dominującą długość fali . Dzieląc odległość od punktu do punktu bieli przez odległość całego odcinka uzyskujemy czystość wzbudzenia .

Gdy punkt reprezentujący kolor znajduje się między punktem bieli a linią fioletów, wydłużamy odcinek po drugiej stronie do miejsca widmowego w obszarze zieleni i przypisujemy dominującą długość fali znaku mniej; czystość wzbudzenia jest ilorazem długości linii od punktu koloru do punktu bieli i od tego ostatniego na prawo od fioletu.

Dominująca długość fali w przybliżeniu odpowiada pojęciu tonalności dla jasnych kolorów. W przypadku kolorów przemytych bielą Hermann Aubert  (de) zaobserwował, że spadkowi czystości wzbudzenia towarzyszy zmiana postrzeganej tonacji. Nazywa się to efektem Abneya . Czasami na diagramie są wykreślane linie o równym tonie. Bezolda-Brücke  (de) zjawisko jest związek luminancji i tonów. W przypadku silnego światła postrzeganie koloru zbliża się do niebieskiego, jeśli dominująca długość fali jest mniejsza niż 500  nm , a żółty w przeciwnym razie. Wreszcie, postrzeganie tonacji zmienia się nieznacznie, gdy światło wpada do źrenicy z boku.

Czystość wzbudzenia odpowiada w przybliżeniu koncepcji barwienia, niezależnie od odcienia. Wyprane lub szarawe kolory mają niską czystość podniecenia. Ale nadal postrzegamy ciemne kolory jako mniej kolorowe niż jasne, podczas gdy ich czystość ekscytacji może być bliska 1.

W przypadku systemu wyświetlania syntezy addytywnej , takiego jak ekran komputera , trójkąt utworzony przez trzy punkty odpowiadające trzem podstawowym kolorom reprezentuje gamę systemu. Tylko kolory reprezentowane przez punkt wewnątrz trójkąta mogą być reprodukowane pod warunkiem, że ich jasność nie przekracza maksimum, które zależy od ich odległości od barw podstawowych.

Przez lata badania w kolorymetrii koncentrowały się na różnicach kolorów. Przedstawienie tylko dostrzegalnej różnicy między odcieniami na diagramie chromatyczności CIE 1931 daje elipsy MacAdama , bardzo różniące się wielkością i orientacją w zależności od regionu. System CIE U′V′W ′ z 1976 r. wywodzi się z poprzedniego przez prostą transformację liniową, aby zmniejszyć ekscentryczność i zmienność wielkości elips o równej różnicy kolorów. Żaden prosty system nie osiąga ideału, który byłby wszędzie równym kołem. Różnicę koloru należy oceniać indywidualnie dla każdego przypadku poprzez interpolację danych eksperymentalnych.

W każdym razie wykres chromatyczności jest tylko przedstawieniem sumarycznym: względna luminancja zakresu kolorów wpływa zarówno na odcień, jak i ich rozróżnianie, a czystość zmienia percepcję tonalności, tak że przedstawienie na wykresie odcieni postrzeganych jako wyblakłe wariacje tego samego czystego koloru na ogół nie tworzy linii prostej.

Zwyczajowo diagram chromatyczności ilustruje się kolorami, aby zidentyfikować ich zgodność ze współrzędnymi. To wskazanie nie pozwala wywnioskować, z jakim kolorem mamy do czynienia: trzeba znać jasność.

Kolory o tej samej chromatyczności: od oliwkowej zieleni do żółtej
luminancja Y = 0,06 Y = 0,12 Y = 0,23 Y = 0,46 Y = 0,92
CIE 1931 ( x = 0,42, y = 0,51)          

Załączniki

Bibliografia

Uwagi i referencje

  1. Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna IEC 60050 „Międzynarodowy Słownik Elektrotechniczny” 845-03-35 przy użyciu definicji Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej  ; patrz także Sève 2009 , s. .  141
  2. Sok 2009 , s.  69-70.
  3. Wielki 1972 , s.  91.
  4. Wielki 1972 , s.  91-92.
  5. Sok 2009 , s.  87.
  6. Sok 2009 , s.  250.
  7. Wielki 1972 , s.  137-138
  8. Le Grand 1972 , s.  136-137
  9. Sok 2009 , s.  130-131.
  10. Wielki 1972 , s.  184, 2014 (1964) , s.  112.