fotometria i kolorymetria - instytut wozniak/fotometria_pliki/fotometria...¢ ...

Download Fotometria i kolorymetria - Instytut wozniak/fotometria_pliki/Fotometria...¢  2019-10-21¢  Fotometria

Post on 07-Apr-2020

4 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Fotometria i kolorymetria

    Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

    12. Mieszanie barw (addytywne równoczesne i następcze;

    subtraktywne); metameryzm; prawa Grassmanna

    Jednostka trójchromatyczna; równanie trójchromatyczne;

    przestrzeń i płaszczyzna barw; przekształcenie przestrzeni i

    płaszczyzny barw

    http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/ Miejsce konsultacji: pokój 27 bud. A-1;

    terminy: patrz strona www

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Przypomnienie: zjawisko metameryzmu.

    Oko nie rozróżnia barw składowych fal, które

    równocześnie padają na to samo miejsce siatkówki – powstaje

    wrażenie jednej barwy, innej niż odpowiadająca każdej długości

    fal oddzielnie.

    Istnienie barw dopełniających:

    Dwie barwy, dające w efekcie wrażenie światła białego

    to tzw. barwy dopełniające.

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Tworzenie wrażeń barwnych poprzez mieszanie w oku

    promieniowań, odpowiadających różnym barwom, nosi nazwę

    addytywnego (równoczesnego) mieszania barw.

    Addytywne zmieszanie dwóch dowolnych barw widmowych

    wywołuje wrażenie jakiejś barwy już występującej w widmie,

    lub barwy purpurowej (w przypadku mieszania barw z krańców

    widma: czerwonej z niebieskim i fioletowym).

    Addytywne mieszanie barw

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Komparator barw - kolorymetr

    W badaniach addytywnego dodawania

    barw używa się zwykle trzech barw

    niezależnych (co to?): niebieskiej (B),

    zielonej (G) i czerwonej (R) [ale można

    innych…). Otrzymuje się je np. za

    pomocą monochromatorów.

    Stosunek ilościowy barw niezależnych

    można określić na przykład przez

    stosunek luminancji promieniowania,

    wywołującego dane wrażenie.

    Jednostką byłyby więc nity albo stilby

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Komparator barw - kolorymetr

    Załóżmy, że barwa biała (W) powstanie poprzez odpowiednie

    zmieszanie r jednostek bodźca czerwonego R, g jednostek bodźca

    zielonego G i b jednostek bodźca niebieskiego B:

    WbgrbBgGrR )( 

    Jeżeli w mieszaninie będzie nadmiar promieniowania którejś

    barwy, na przykład barwy czerwonej R, to w efekcie uzyska się:

      rRWbgrbBgGRrr  )( a więc mieszanina barwy białej i nadmiaru czerwonej – będzie to

    barwa nienasycona (biała z chromatyczną).

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Komparator barw - kolorymetr

    Bez względu na rozkład widmowy

    wiązek barwnych ich mieszanina nie

    może mieć większego nasycenia niż

    każda jej składowa!

    Nie mogąc odtworzyć wszelkich

    zadanych bodźców barwnych,

    kolorymetry mogą jednak umożliwić

    wyznaczenie wskaźników liczbowych,

    określających jednoznacznie barwę

    psychofizyczną wszelkich bodźców.

      rRWbgrbBgGRrr  )(

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Mieszanie addytywne następcze

    Występuje, gdy bodźce powtarzają się na przemian w

    dostatecznie krótkim czasie.

    Migotanie barwy – gdy okres zmian jest zbyt długi.

    Częstotliwość zanikowa barwy – powyżej niej odbiera się

    wrażenie bodźca ciągłego.

    Częstotliwość zanikowa jaskrawości – znika migotanie związane

    z niejednakową jaskrawością bodźców.

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Mieszanie addytywne następcze

    Krążek Maxwella

    Przy identycznej luminancji

    wrażenie jaskrawości będzie

    słabsze przy statycznym nakładaniu

    wiązek niż przy dynamicznym

    następczym.

    Również zwane addytywnym, choć

    między następczym i równoczesnym

    mieszaniem zachodzą spore różnice.

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Subtraktywne mieszanie barw

    Polega na przepuszczaniu promieniowania przez

    filtry pochłaniające selektywnie bądź odbiciu go od

    powierzchni barwnej.

    Rozkład widmowy pierwotnego promieniowania ulega więc

    selektywnej redukcji, co powoduje formalnie nieadekwatność

    użycia pojęcia „mieszanie”.

    Luminancja promieniowania wypadkowego jest teraz różnicą

    luminancji źródła i sumy strat w filtrach/na powierzchniach –

    znaczna rola „ogonów” transmisji!

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Prawa Grassmanna

    I. Każdy bodziec barwny może być odtworzony przez

    addytywne mieszanie trzech bodźców widmowych pod

    warunkiem, że będą to bodźce niezależne – takie, z

    których żadnego nie da się odtworzyć przez działanie dwóch

    pozostałych. Zastawów takich trzech barw (bodźców) jest

    nieskończenie wiele, ale dwa z nich muszą należeć do

    krańców widma. Nie da się utworzyć czterech bodźców

    niezależnych. Jest to prawo niezależności barw (prawo

    trójskładnikowości barwy).

    II. Dwa bodźce, wywołujące takie samo wrażenie barwne, lecz

    posiadające różne składy promieniowania (metameryczne), w

    mieszaninie z trzecim bodźcem tworzą zawsze identyczne wrażenie

    barwne. Jest to prawo addytywności barwy.

    III. Jeżeli w mieszaninie addytywnej jeden ze składników będzie się

    zmieniał w sposób ciągły to barwa mieszaniny też zmienia się w sposób

    ciągły. Jest to prawo ciągłości barw.

    Hermann Grassmann

    1809-1877, Szczecin

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Mieszanie barw

    Prawa Grassmanna - wnioski

    Reguły mnożenia, dodawania i odejmowania

    bodźców barwowych (za II prawem Grassmanna):

    1) Wrażenie tożsamości dwóch świateł barwnych nie zmienia

    się, bez względu na ich stan widmowy, jeśli ich luminancję

    zwiększyć lub zmniejszyć w tym samym stosunku;

    2) Wrażenie tożsamości dwóch świateł barwnych nie zmienia

    się, bez względu na ich stan widmowy, jeśli każde z nich

    zmieszać z jednym z dwóch innych świateł barwnych

    wywołujących identyczne wrażenie barwne.

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Rachunek trójchromatyczny

    Luminancja jako jednostka udziału barwy składowej

    w mierzonej:

    0601,0:5907,4:0000,1:: BGR LLL

      %1,1:%9,98:  BGR LLL

    WNIOSEK:

    Trzeba wprowadzić skalę, w której luminancja trzech

    bodźców byłaby oceniana odrębnie – tak, aby wartości

    wszystkich bodźców odniesienia odtwarzających barwę

    bodźca światła umownie achromatycznego zostały z definicji

    uznane za równe.

    WbgrbBgGrR )( 

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Rachunek trójchromatyczny

    Jednostka trójchromatyczna

    Wartościowanie trzech składowych (np. R, G, B) bodźca

    barwowego C w takich jednostkach polega na obliczeniu

    stosunku tych składowych, wyrażonych w skali danej wielkości

    fizycznej (np. luminancji) do odpowiednich składowych obranego

    promieniowania achromatycznego, wyrażonych w tej samej

    skali:

    'R

    R

    L

    L R 

    'G

    G

    L

    L G 

    'B

    B

    L

    L B 

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Rachunek trójchromatyczny

    Jednostka trójchromatyczna

    Wypadkowa „ilość” barwy C wyniosłaby więc (na przykładzie

    luminancji):

    BGRC LLLL 

    a w jednostkach trójchromatycznych wynosi:

    BGRC 

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Rachunek trójchromatyczny

    Jednostka trójchromatyczna

    Zgodnie z I prawem Grassmanna, aby odtworzyć jedną jednostkę

    bodźca barwowego C, należy zmieszać następujące części

    jednostki trójchromatycznej bodźców odniesienia:

    BGR

    R r

     

    BGR

    G g

     

    BGR

    B b

     

    r, g, b to współrzędne trójchromatyczne – określają one

    położenie punktu w przestrzeni (bądź na płaszczyźnie) barw.

  • Fotometria i kolorymetria Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Rachunek trójchromatyczny

    (Międzynarodowa Komisja Oświetleniowa; Commission

    Internationale de L’Eclairage; International Commision on

    Illumination; Internationale Beleuchtungskommission;

    aktualnie: Wiedeń, Austria),

    określających bodźce:

    symbol jakości bodźca (R)

    symbol ilości bodźca R(R), r(R), 0,248(R)

    Dwa rodzaje symboli przyjętych przez CIE w 1955r.