Цветовая координатная система

В начале ХХ века, после того как в цветовоспроизведении стали использовать не только интуитивные методы (работа художника или дизайнера), но еще и научные, появилась необходимость четко осознавать свои действия, ведь технические средства не позволяют работать вслепую.

Измерения цвета проходили в рамках колориметрических экспериментов Международной Комиссии по Освещенности (МКО, или, в оригинале, CIE). Первый такой эксперимент проводился в 1931 году и был финансирован производителями красок, заинтересованных в выработке стандартов.

В качестве измеряемого объекта выступил так называемый «стандартный наблюдатель» — большая группа людей, специально отобранных для эксперимента.

На экран проецировались два световых пятна. Одно — от белого света, разложенного призмой на спектр, с выделением какого-либо спектрально-чистого участка. Другое — от суммы потоков белого света, прошедшего через 3 фильтра (красный — 700,0 нм, зеленый — 546,1 нм и синий — 435,8 нм). От наблюдателя требовалось, вращая ручки регуляторов яркости трех потоков, уравнять ощущения от обоих пятен.

Цвета светофильтров (красный, зеленый и синий) были приняты за основные, т.к. ни один из этих трех цветов нельзя получить смешением двух других. Сумма яркостей основных цветов, совпадающая с белым, была принята за единицу. Наблюдатель, вращая ручки и уравнивая цвета, давал, таким образом, некоторые числовые значения, которые регистрировались.

Некоторые спектральные цвета не удалось уравнять подобным образом, поэтому исследователи использовали следующий прием: на такое цветовое пятно они проецировали какой-либо поток из трех основных цветов, а затем, добившись уравнивания, вычитали его, получая отрицательные значения.

В результате этого эксперимента были собраны данные, достаточные для формирования цветовой координатной системы, так получили первую трехмерную система цветовых координат CIE RGB.

Впоследствии оказалось неудобным использовать в измерениях отрицательные значения этой системы. Поэтому путем математического пересчета были получены новые системы, содержащие только положительные значения — CIE XYZ, а также CIE xyY.

Но и эти системы были не совсем удобны в использовании, т.к. не отражали цветоразличительных свойств человека и на разных участках приращения тона не были однородными, т.е. эти системы были неравноконтрастными. Было проведено еще одно математическое преобразование, результатом которого стала более равноконтрастная система CIE L*a*b* (звездочки означают вариант пересчета, выбранный CIE, т.к. систем Lab было создано несколько). L означает яркость, a и b — цветовой тон.

Эта система и принята в качестве стандарта в различном измерительном оборудовании и программном обеспечении, что позволяет по цветовым координатам добиваться соответствия в цветовоспроизведении.

Принцип цветовоспроизведения основан на явлении метамерности спектров, которое заключается в одинаковости ощущений от цветовых возбуждений разного спектрального состава. К примеру, как показано на рис. 7.1.1, зеленый цвет может быть получен совершенно различными по спектру излучениями.

Рис.7.1.1. Формирование одинакового цвета излучениями разного спектрального состава

Таким образом, чтобы при получении оттиска (фотографии, изображения на экране) имитировать реальный мир, совсем не обязательно воссоздавать точно такие же спектры, достаточно добиться равных ощущений.

Этот же принцип был использован и в экспериментах МКО при формировании системы цветовых координат. Разные спектральные составы могут иметь одинаковые цветовые координаты, а вот присвоить каким-либо координатам конкретные спектры невозможно.