Download - Fotometria i kolorymetria - if.pwr.edu.plwozniak/fotometria_pliki/Fotometria_9.pdf · Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Historia nauki o świetle

Fotometria i kolorymetria

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

9. Kolorymetria: wprowadzenie historyczne (poglądy intuicyjne;

poglądy empiryczne; modele XIV-XIX-wieczne)

Atlas barw Munsella

http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/Miejsce konsultacji: pokój 18/11 bud. A-1;

terminy: patrz strona www

Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Kolorymetria i widzenie barwne

- Mielicki J. „Zarys wiadomości o barwie” Fundacja Rozwoju

Polskiej Kolorystyki, Łódź 1997

- Felhorski W., Stanioch S. „Kolorymetria trójchromatyczna”

WNT, Warszawa 1973

- Ratajczyk F. Podręcznik „Kolorymetria praktyczna” (w

przygotowaniu)

- Kozłowski T. „Teoria postrzegania barw”

- Pastuszak W. „Trzy spojrzenia na barwę” Wydawnictwo

Lekarskie PZWL Warszawa 2005

- Pastuszak W. „Barwa w grafice komputerowej” PWN Warszawa

2000

Literatura



Widmo światła białego

400 - 450 nm VIOLET - fiolet

450 - 500 nm BLUE - niebieski

500 - 560 nm GREEN - zielony

560 - 590 nm YELLOW - żółty

590 - 630 nm ORANGE - pomarańczowy

630 - 780 nm RED - czerwony



Prof. Paul Schils

http://home.wanadoo.nl/paulschils/index.html

Kolor [barwa] jest swoistą kombinacją:

fizycznym połączeniem światła, procesów

fizjologicznych w ludzkim oku oraz nerwach a w

konsekwencji również reakcji na bodźce w

naszym mózgu. Większość ze wspomnianych

powyżej wielkości trudno w zasadzie mierzyć.



Elementy procesu obserwacji barwy

Barwę można określać przez opisanie cech charakteryzujących wrażenie,

jakie powstają w umyśle (barwa postrzegana), albo przez

scharakteryzowanie bodźców świetlnych, wywołujących jej wrażenie

(barwa psychofizyczna).


Historia nauki o świetle. Poglądy intuicyjne

Empedokles

ur-495 B.C. Akragas (Agrigento, Włochy)

zm-435 B.C. Peloponez (Grecja)

„Postrzeganie jest możliwe jedynie w

sytuacji bezpośredniego zetknięcia narządu

zmysłu z przedmiotem”.

Twórca koncepcji czterech żywiołów (i związanych z nimi

barw):

Biały - Ogień (gorące-suche)

Czarny - Woda (zimne-mokre)

Czerwony - Powietrze (mokre-gorące)

Pomarańczowo-Żółty - Ziemia (suche-zimne)



Demokryt

ur-460 B.C. Abdera

zm-370 B.C.

Filozof grecki, główny przedstawiciel starożytnego

materializmu. Ok. 430 p.n.e. ogłosił teorię o

atomistycznej budowie świata, stąd zwany jest ojcem

materializmu.

Sformułował teoriopoznawczą koncepcję tzw. idoli tj. „odbitek” obrazów,

form, rzeczy przenikających do narządów zmysłowych i umożliwiających

poznanie. Sam proces widzenia sprowadzał do swoiście pojętego dotyku,

kontaktu oka z „idolami”.

Biały

Czarny

Czerwony

Żółto-zielony



Platon

ur-427 B.C. Ateny

zm-370 B.C. Ateny

Był w starożytności czołowym przedstawicielem

idealizmu. W kosmologii stał na stanowisku, że świat

zbudowany z odwiecznej materii przez Demiurga został

urządzony celowo i harmonijnie.

Jego zdaniem jedynym realnym światem jest świat idei, świat

materialny zaś jest jedynie jego odbiciem.

Twierdził, że widzenie obrazu odbywa się wskutek światła

wydobywającego się z oka ludzkiego.

Biały

Czarny

Czerwony

Błyszczący (!)



Arystoteles

ur-384 B.C. Stagira (Chalcidice Grecja)

zm-322 B.C. Chalcis (Euboea Grecja)

Uważał, że nieokreślony ruch, który odbywa się od przedmiotu do oka,

ulega zmianie przy przejściu przez ciało przeźroczyste. Twierdził także,

że wzrok nie postrzega światła, tylko barwę przedmiotu, „bo światło jest

aktem rzeczy przeźroczystej jako przeźroczystej”. Według Arystotelesa

światło nie jest substancją, tylko „obecnością ognia lub czegoś w tym

rodzaju w materii przeźroczystej”.

Uważał, że każdy kolor powstaje w wyniku modyfikacji koloru

białego, prowadzącej do otrzymania barwy czarnej.



Tarcza (dysk) Benhama

INTERLUDIUM

https://youtu.be/Yhh5pIyqRAU



Tarcza (dysk) Benhama

INTERLUDIUM


Historia nauki o świetle. Poglądy empiryczne

Alhazen

ur-965 Basra (Irak)

zm-1038 Kair (Egipt)

Abu Ali Hasan Ibn al-Hajsam, Ibn al-Hajtam

أبو علي، الحسن بن الحسن بن الهيث

- nazywany jest ojcem optyki geometrycznej;

- według tradycji wynalazca soczewki;

- wykonuje również lustro paraboliczne.

- wynalazca camera obscura;

- zajmował się również naturą światła, załamywaniem i rozszczepianiem promieni

słonecznych, tęczą oraz efektem halo;

- jako pierwszy opisywał części oka i próbował wyjaśnić proces widzenia; wysunął

hipotezę, że świecące obiekty emitują promienie świetlne, które wpadają do oka i

stymulują widzenie;

- wykazał, że promienie padający i odbity znajdują się w tej samej płaszczyźnie;

- zaobserwował, że kolory na obracającej się tarczy są odbierane jako jedna barwa,

będąca ich mieszaniną.



Giovan(ni) Battista della Porta(Giambattista)

ur-1535 Vico Equense

zm-1615 Neapol (Włochy)

Już jako młody chłopiec zbudował camera obscura,

używając w jej otworze przesłony oraz soczewkę.

Główne dzieło: ”Magiae naturalis sive de miraculis rerum

naturalium”, 1558

Zajmował się m.in. fizjologią oka i teorią widzenia. Stwierdził, że

elementem wrażliwym oka jest... soczewka, a nie siatkówka!



Aron Sigfrid Forsius

ur-1550 (Finlandia)

zm-1637

Jako pierwszy w roku 1611 stworzył system

porządkowania barw. Jego system przedstawiał

pięć barw: czerwony, niebieski, zielony, żółty,

oraz szary: od białego do czarnego.



Franciscus Aguilonius

ur-1567

zm-1617

Flamandzki jezuita; matematyk, fizyk i architekt.

Stworzył najstarszy system używający pięciu barw:

czerwonej, żółtej, niebieskiej, białej i czarnej,

które jako pierwszy nazwał „kolorami prostymi”.

François d'Aguilon

Ilustracja autorstwa Rubensa do dzieła

"Opticorum libri sex philosophis juxta ac

mathematicis utiles„ autorstwa François

d'Aguilon. Demonstruje powstawanie

rzutu.



Robert Fludd

Robertus de Fluctibusur

ur-1574 Bearsted (Milgate?)

zm-1637 Londyn

Doktor medycyny, filozof, pisarz, zajmował się studiowaniem ludzkiej psychiki.

Wyznawca nauk różokrzyża i alchemik, członek królewskiego kolegium fizyków.

Po raz pierwszy opublikował koło

barw, składające się z pięciu

kolorów: niebieski, zielony,

czerwony i dwa rodzaje żółtego.

Oprócz tego występowały w nim

biały i czarny.



Athanasius Kircher

ur-1601 Turyngia (Niemcy)

zm-1680 Rzym (Włochy)

Jezuita, teoretyk muzyki i matematyk. Stworzył

ciekawą konstrukcję kosmologiczną, gdzie ruch

planet przyrównywany był do ruchu skarabeusza (!)

Usiłował powiązać kolory z dźwiękami.



Richard Waller

R. Waller, «A catalogue of simple and mixt

colours», Philosophical Transactions of the

Royal Society, XVI, 1686

Jego kwadrat barw był ostatnim krokiem w dziedzinie „teorii barw” przed serią

eksperymentów Newtona i jego sposobem uporządkowania barw podstawowych na

podstawie spójnej koncepcji fizycznej. Ważne natomiast, że było to zakończenie starych

teorii które twierdził, że barwy powstają na wskutek dodania „ciemności” do światła

białego – później teorie te ożywiał z wielkim zapałem niejaki J. W. Goethe…



Sir Izaak Newton

ur-1642 Woolsthorpe (Anglia)

zm-1727 Londyn (Anglia)

Newton badał właściwości barw i ich

związek ze światłem. Ówcześnie

twierdzono, że barwy powstają na skutek

modyfikacji światła, które stanowi barwę

białą w czystej postaci. Twierdzenie to

stało się powodem przeprowadzenia przez

Newtona serii doświadczeń, w których

wąską wiązkę światła, przepuścił przez

pryzmat.



Sir Izaak Newton

Newton obserwując efekty tego doświadczenia na

zaciemnionej ścianie pokoju zauważył, że

promień światła przechodzący przez pryzmat

ulega załamaniu a poszczególne barwy

załamywały się w różnym stopniu.



Sir Izaak NewtonWynikiem tego doświadczenia było wyróżnienie pasma sąsiadujących barw:

czerwonej, pomarańczowej, żółtej, zielonej, niebieskiej, indygo i fioletowej, które

Newton przedstawił w postaci koła barw.

Światło jest niejednorodną mieszaniną, w skład, której wchodzą podstawowe barwy

składowe. Jest to założenie stanowiące podstawy teorii o addytywnym mieszaniu

barw.

http://photos1.blogger.com/blogger/1717/1584/1600/Colour Newton.jpg



Tobias Mayer

ur-1723 Marbach, Württemberg

zm-1762 Göttingen

Niemiecki matematyk i astronom

T. Mayer, «De affinitate colorum commentatio», Göttingen 1775

Stworzył trójkąt barw operując

trzema podstawowymi kolorami:

cinnabar, massicot i azurite, gdzie

każda barwa powstawała ze

zmieszania bazowego koloru z co

najmniej 1/12 innego koloru. Czerń i

biel traktowane były jako

przedstawienie światła lub

ciemności, służąc do rozjaśnienia

bądź przyciemnienia barwy.



Moses Harris

ur-1730

zm-1788

Angielski naturalista, entomolog, rytownik

Zajmował się badaniem prac Isaaca

Newtona i na ich podstawie stworzył

kołowy diagram barw. Diagram zawiera

360 kolorów powstałych w wyniku

mieszania trzech pigmentów:

czerwonego, niebieskiego i żółtego. Te

trzy barwy nazwał podstawowymi.

Opisał więc subtraktywne dodawanie

barw.

M. Harris, The Natural System of Colours, Licester Fields, ca. 1766



Johann Heinrich Lambert

ur-1728 Mülhausen Alzacja

zm-1777 Berlin

Szwajcarsko-niemiecki matematyk, astronom, fizyk, filozof

Stworzył siedmiopoziomową piramidę

barw: w najniższym trójkącie znajdują

się najciemniejsze, a ponad nimi coraz

jaśniejsze odcienie. System tworzony

był na potrzeby barwiarzy.



Ignaz Schiffermüller

ur-1727 Austria

zm-1806

Koło kolorów, oparte na 4 kolorach:

czerwonym, niebieskim, zielonym i

żółtym, podzielone na 12 segmentów.

(blue, sea-green, green, olive-green,

yellow, orange-yellow, fire-red, red,

crimson, violet-red, violet-blue and

fire-blue).

Schiffermüller, «Versuch eines Farbensystems», Vienna 1772



James Sowerbyur-1757

zm-1822

Angielski naturalista i ilustrator

J. Sowerby, «A New Elucidation of Colours, Original,

Prismatic, and Material: Showing their Concordance in

Three Primitives, Yellow, Red, and Blue: and the Means of

Producing, Measuring, and Mixing Them: with Some

Observations on the Accuracy of Sir Isaac Newton»,

London 1809.

Prekursor idei Thomasa Younga – o istnieniu

trzech receptorów w oku…



Thomas Young

ur-1773 Milverton

zm-1829 Londyn

Angielski fizyk

Jako pierwszy w 1801 roku ogłosił hipotezę o istnieniu trzech typów

receptorów w oku (czerwonych, zielonych i niebieskich) odpowiedzialnych

za widzenie barwne. Young rozumował, że sprowadzenie nieskończonej

ilości prostych drgań świetnych do małej ilości barw wynika z

fizjologicznego mechanizmu siatkówki, a nie jak przypuszczano przed

nim, z właściwości samego światła.

Dopiero Helmholtz w 1852 roku dowiódł teorii Younga.



Johann Wolfgang von Goetheur-1749 Frankfurt

zm-1832 Weimar

W swoich teoriach Goethe jest oponentem

Newtona. Różnica ich poglądów wynikała z

dwóch odmiennych sposobów mieszania barw.

Newton mieszał kolorowe światło, natomiast

Goethe barwniki. Goethe uważał, że

mieszanina wszystkich kolorów nie daje koloru

białego, jak twierdził Newton, a czarny.

Sposób takiego mieszania obecnie nazywany

jest mieszaniem substraktywnym.

Niemiecki poeta, pisarz, filozof



Phillip Otto Runge

ur-1777 Wolgast

zm-1810 Hamburg

Niemiecki malarz

Jego sposób porządkowania barw

przypomina siatkę kartograficzną kuli

ziemskiej. Kolory najbardziej nasycone,

stanowiące barwy naturalne, znajdują

się na równiku, a granice między nimi

stanowią południki. Na jednym z

biegunów znajduje się kolor biały, a na

drugim kolor czarny. Na równoleżnikach

są rozłożone kolory o tym samym

nasyceniu.



James Clerk Maxwell

ur-1831 Edynburg

zm-1879 Cambridge

Szkocki fizyk i matematyk

Maxwell odkrył, że kolorową fotografię

można wykonać za pomocą czerwonych,

niebieskich i zielonych filtrów optycznych.

Pierwszą fotografię barwną zaprezentował

w 1861 roku.

Trójkąt Maxwella to nadal opis

jakościowy (trzy cechy koloru: tint,

shade, hue), a nie kolorymetria. Jest to

tylko opis zasady mieszania barw, który

można wyjaśnić w sposób wektorowy.

Thomas Sutton 1861



Hermann Ludwig Ferdinand

von Helmholtzur-1821 Poczdam

zm-1894 Charlottenburg

Niemiecki lekarz, fizjolog, fizyk i filozof

Ulepszył wyidealizowane modele

porządkowania kolorów swoich

poprzedników. Posegregował odpowiednie

fragmenty koła w obwody, jakie

odpowiadają tym barwom, w ten sposób

utworzył trójkąt barw, podobny do

utworzonego 100 lat później przez

Międzynarodową Komisję Oświetleniową

układu CIE 1931



Hermann Ludwig Ferdinand

von Helmholtz

- Zauważył, że barwy, znajdujące się naprzeciw siebie są barwami

dopełniającymi się.

- Jako pierwszy dokonał rozróżnienia na addytywne i substraktywne

mieszanie barw. Podał też kilka praw z tym związanych np. przy mieszaniu

barw addytywnych wzrasta jasność, a w przypadku barw substraktywnych

spada, przy łączeniu barw sąsiadujących powstaje kolor pośredni.

- Jako pierwszy podał trzy cechy barwy, używane do dziś: kolor, nasycenie i

jasność.

- Sformalizował teorię widzenia barwnego, potwierdzając hipotezę Younga o

istnieniu trzech rodzajów receptorów. Teoria ta otworzyła drzwi do rozwoju

kolorymetrii.



Johann Friedrich Wilhelm von Bezold

ur-1837 Munich

zm-1907

Niemiecki fizyk i meteorolog

W 1874 roku wprowadza kolorowy stożek,

oparty na kolorach: czerwonym, zielonym i

niebieski jako barwach podstawowych.

Wyraźnie podkreśla zależność obserwowanej

długości fali od luminancji.

W. von Bezold, «Die Farbenlehre in

Hinblick auf Kunst und Kunstgewerbe»,

Braunschweig 1874



Nicholas Ogden Rood

ur-1831 Dunbury (Connecticut)

zm-1902 Manhattan

Amerykański fizyk

N. O. Rood, «Modern Chromatics with Application to Art and Industry», Chicago 1879;

Rood wyróżnił trzy cechy koloru: purity

(czystość), luminosity (jasność) i hue

(odcień). Jako artysta–amator i członek

American Watercolor Society wygłaszał

odczyty, popularyzując teorię kolorów

zwłaszcza wśród impresjonistów i

neoimpresjonistów.


Atlasy kolorów

Albert Henry Munsell

ur-1858 Boston

zm-1918 Brookline

Amerykański malarz i profesor sztuki

Pierwsza wersja atlasu ukazała się w roku 1905, kolejna jej

modyfikacja 10 lat później pod nazwą używaną do dziś jako „The

Munsell Book of Colour”. Jego twórca sklasyfikował wszystkie

barwy, jakie można uzyskać przez mieszanie pigmentów, według

trzech cech: odcienia, nasycenia i jasności. Atlas ten jednak nie

obejmuje wszystkich barw dostrzeganych przez człowieka.


Atlasy kolorów. Albert Henry Munsell

Albert Munsell założył, że wszystkie sąsiadujące ze sobą pola w całej

przestrzeni barw cechuje ta sama różnica barw ΔE.



Trzy cechy barw Munsella:

- odcień (kolor, ton) H (Hue) – znajduje się na kole barw,

podzielonym na 10 głównych segmentów wyznaczonych przez

barwy Red, Yellow, Green, Blue, Purple oraz ich barwy

pośrednie YR (pomarańczowy), GY (jasnozielony), BG (cyjan), PB

(fiolet), RP (róż), te z kolei podzielone są na 10 mniejszych. W

ten sposób koło obejmuje 100 odcieni.

- nasycenie C (Chroma) – określające czystość barwy. Barwy

najbardziej nasycone znajdują się na zewnątrz bryły, a najmniej

nasycone w środku.

- walor V (Value) (jasność lub jaskrawość) – mówiąca o zmianie

jasności barwy, przyjmuje wartości z przedziału [0, 10], znajduje

się na pionowej osi układu.



Początek układu tonów stanowi

czerwień (R) a kolejność przebiega w

kierunku zgodnym z ruchem

wskazówek zegara. Tony barw zostały

tak wybrane, że naprzeciw siebie

leżą odcienie barw dopełniających:

R-BG; YR-B, Y-PB; YG-P, G-RP. Kąty

między poszczególnymi barwami

zostały podzielone na dziesięć i

ponumerowane w ten sposób, że

liczba 5 przypada na ton podstawowy,

a liczby 0-5 i 5-10 odpowiadają

barwom o odcieniach przesuniętych

w stronę barw sąsiednich. W ten

sposób powstała możliwość

określenia 100 tonów.



Trzy cechy barw Munsella:

- odcień (kolor) H (z ang. Hue)

- nasycenie C (z ang. Chroma)

- walor V (z ang. Value)



Na osi cylindra umieszczono

wartości waloru V

podzielone na 10 stopni,

odpowiadające jasności

barw. Liczba 1 odpowiada

barwie czarnej a 10 białej.

Wartości chromy C

umieszczone zostały na

promieniach idących od

środka cylindra. Skala

chromy na promieniach jest

dwukrotnie mniejsza niż

skala waloru na osi cylindra.



Barwy achromatyczne na osi

układu określa się literą N i

dodaną liczbą, oznaczającą

walor.

Fotometria i

kolorymetria

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak


Atlas dostępny jest w dwóch

wariantach. Jeden obejmuje

1490 próbek z materiału

błyszczącego, a drugi 1270 z

materiału matowego. Barwy

atlasu Munsella są

umieszczone na tle szarym,

odbijającym 20% padającego

światła białego.


Atlasy kolorów

Friedrich Wilhelm Ostwald

Niemiecki fizykochemik

ur-1853 Riga

zm-1932 Leipzig

Jego układ to dwa stożki połączone

podstawami, górny wierzchołek

stanowi biel, zaś dolny czerń, a

pomiędzy nimi znajduje się paleta

kolorów o różnym nasyceniu i

jasności. Dwustożek Oswalda stanowi

prototyp opracowanego w latach

późniejszych niemieckiego atlasu

barw DIN.


Atlasy kolorów. Friedrich Wilhelm Ostwald

Download - Fotometria i kolorymetria - if.pwr.edu.plwozniak/fotometria_pliki/Fotometria_9.pdf · Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Historia nauki o świetle

Top Related