Temel konseptler. Bilgisayar grafiklerinde rengin temsili

Görüntülerle çalışırken ortaya çıkan diğer birçok konu, örneğin görüntü işleme konusu, renk ve renk üretimi konularına şu veya bu şekilde değiniliyor. Ancak ne yazık ki bu makalelerin çoğu renk kavramını ve onun çoğaltılmasının özelliklerini çok yüzeysel olarak anlatıyor veya aceleci sonuçlara varıyor, hatta hatalar yapıyor. Doğru renk üretiminin pratik yönleriyle ilgili özel forumlarda yer alan makale ve soruların sayısı ve ayrıca bu sorulara deneyimli uzmanların kendileri tarafından bile cevap vermeye yönelik birçok yanlış girişim, renkle çalışırken sorunların oldukça sık ortaya çıktığını gösteriyor ve bu da bunlara mantıklı ve net cevaplar bulmak zordur.

Bana göre çoğu BT uzmanının renk üretimiyle ilgili yetersiz veya hatalı bilgisi, renk teorisini incelemek için çok az zaman harcanmasıyla açıklanıyor, çünkü temelleri aldatıcı derecede basit: retinada üç tip koni bulunduğundan. Gözünüz, belirli üç rengi karıştırarak, herhangi bir sorun yaşamadan, bazı programlarda RGB veya CMYK düzenleyicileri tarafından onaylanan renklerin tüm gökkuşağını elde edebilirsiniz. Çoğu için bu yeterli görünüyor ve bu alandaki bilgi arzuları sona eriyor. Ancak görüntülerin elde edilmesi, yaratılması ve çoğaltılması süreçleri sizi birçok nüansla hazırlar ve olası sorunlar Bu, renk teorisinin yanı sıra onun altında yatan süreçlerin anlaşılmasıyla çözülebilir. Bu konunun renk bilimi alanındaki bilgi boşluğunu doldurması amaçlanmaktadır ve çoğu tasarımcı, fotoğrafçı, programcı ve diğer BT uzmanları için faydalı olacaktır.

Aşağıdaki soruları cevaplamaya çalışın:

• Fizik neden renk kavramını tanımlayamıyor?
• Yedi temel SI ölçüm biriminden hangisi insanın görme sisteminin özelliklerine dayanmaktadır?
• Spektrumda hangi renk tonu yok?
• 90 yıl önce bir insanın renk duygusunu ölçmek nasıl mümkündü?
• Parlaklığı olmayan renkler nerede kullanılır?

Renk kavramının tanımı. Onun boyutu

Çevremizdeki dünyanın ışığını yakalayan gözlerimizin yardımıyla renklerin tarafımızdan algılandığını duyunca kimse şaşırmayacaktır. Işık, 390-740 nm dalga boyu aralığında (gözle görülebilen) elektromanyetik radyasyondur, bu nedenle rengin, vücudumuza giren ışığın özellikleri olduğunu varsayarak, bu ışınların özelliklerinde rengi ölçmenin yollarının anahtarını bulmaya çalışalım. gözler. Bu hiçbir şekilde düşüncelerimize aykırı değildir: İnsanın rengi algılamasına neden olan, göze giren ışıktır.

Fizik, ışığın güç ve spektral bileşimi (yani gücün dalga boyları - spektrum üzerindeki dağılımı) gibi parametrelerini bilir ve kolayca ölçebilir. Örneğin mavi ve kırmızı bir yüzeyden yansıyan ışığın spektrumunu ölçerek doğru yolda olduğumuzu göreceğiz: güç dağıtım grafikleri önemli ölçüde farklı olacaktır, bu da rengin bir özellik olduğu varsayımımızı doğrular. görünür radyasyonçünkü bu yüzeyler farklı renk. Bizi bekleyen ilk zorluk, bir rengi tanımlamak için spektrumun en az 35 sayısal değerini (10 nm'lik bir adımla görünür dalga boyu aralığı 390-740 nm) kaydetme ihtiyacıdır. Bu küçük sorunu çözmenin yollarını düşünmeye bile başlamadan önce, aynı renkteki bazı örneklerin spektrumlarının tuhaf davrandığını keşfediyoruz (kırmızı ve yeşil grafikler):

Numunelerin şüphe götürmez şekilde aynı rengine rağmen (bu durumda gri; bu tür iki emisyona metamerik denir) spektrumların önemli ölçüde farklı olduğunu görüyoruz. Bu örneklerin renk duyusunun oluşumu yalnızca onlardan yansıyan ışıktan etkilenir (burada arka plan renginin etkisini, gözün ışığa uyum düzeyini ve diğer küçük faktörleri unutacağız), çünkü Örneklerimizin fiziksel ölçümlerinin bize sağlayabileceği tek şey spektral dağılımdır. Bu durumda, önemli ölçüde farklı iki spektral dağılım aynı rengi tanımlar.

Rengin spektral tanımı problemine ikinci bir örnek verelim. Görünür spektrumun her bir bölümünün ışınlarının bizim için belirli bir renkte renklendiğini biliyoruz: 400 nm bölgesindeki maviden, 650 nm veya daha yüksek dalga boyuna sahip mavi, yeşil, sarı, turuncuya ve kırmızıya. Sarı 560-585 nm civarında bir yerdedir. Ancak sarı olarak algılanacak kırmızı ve yeşil radyasyonun bir karışımını seçebiliriz. tam yokluk 560-585 nm “sarı” aralığındaki herhangi bir radyasyon.

Öyle olmadığı ortaya çıktı fiziksel parametreler birinci durumda rengin kimliğini, ikinci durumda ise ışınların sarı renginin varlığını açıklayamayız. Garip durum? Nerede yanlış yaptık?

Spektrum ölçümüyle bir deney yürüterek rengin radyasyonun bir özelliği olduğunu varsaydık, ancak sonuçlarımız bunu çürütüyor çünkü spektrumda aynı renk olarak algılanan farklı ışık ışınları bulduk. Varsayımımız doğru olsaydı, spektrum eğrisinde gözle görülür her değişiklik, renkte algılanan ve gözlemlenmeyen bir değişikliğe neden olurdu. Artık rengi ölçmenin yollarını aradığımıza ve ölçüm spektrumlarına renk ölçümü denilemeyeceğini gördüğümüze göre, bunun mümkün olabileceği başka yollar aramalıyız.

Aslında, ilk durumda iki deney gerçekleştirildi: biri bir spektrometre kullanılarak iki grafikle sonuçlandı, diğeri ise örneklerin bir kişi tarafından görsel olarak karşılaştırılması. İlk yöntem önlemler spektral bileşimışık ve ikincisi karşılaştırır Hissetmek insan zihninde. İlk yöntem bize uymadığından, rengin kişinin gözlerine ışık uygulandığında yaşadığı duyum olduğunu varsayarak, rengi ölçmek için bir kişiyi kullanmaya çalışacağız. Ancak bu kavramın karmaşıklığını ve belirsizliğini anlayarak bir kişinin hislerini nasıl ölçebiliriz? Beyne elektrot yerleştirilmesi veya ensefalogram önerilmemelidir, çünkü bu tür yöntemler şu anda bile renk gibi incelikli bir kavram için gerekli doğruluğu sağlayamıyor. Dahası, bu sorun mevcut teknolojilerin çoğunun varlığı olmadan yirminci yüzyılın 20'li yıllarında başarıyla çözüldü.

Parlaklık

Radyasyonun parlaklığını bir kişi tarafından bilinen güçlerle görsel olarak karşılaştırarak, her dalga boyundaki radyasyondan kaynaklanan parlaklık hissini ölçmek mümkündü. Bu oldukça basittir: Radyasyon yoğunluğunu kontrol ederek, güçlerini ölçerken iki monokromatik (spektral olarak en dar) akışın parlaklığını eşitlemeniz gerekir. Örneğin, 555 nm dalga boyuna sahip monokromatik radyasyonun parlaklığını bir watt güçle eşitlemek için, 512 nm dalga boyuna sahip iki watt radyasyon kullanmanız gerekir. Yani görme sistemimiz ilk radyasyona iki kat daha duyarlıdır. Uygulamada, sonuçların yüksek doğruluğu için daha karmaşık bir deney gerçekleştirildi, ancak bu söylenenlerin özünü değiştirmiyor (süreç, 1923'ün orijinal bilimsel çalışmasında ayrıntılı olarak anlatılmıştır). Görünür aralığın tamamı için bu tür bir dizi deneyin sonucu, spektral ışık verimliliği eğrisidir ("görünürlük eğrisi" adını da bulabilirsiniz):

X ekseni dalga boylarını temsil eder ve Y ekseni, insan görsel sisteminin karşılık gelen dalga boyuna göreceli duyarlılığını temsil eder.

Aynı spektral duyarlılığa sahip bir cihaza sahip olduğunuzda, onu kullanarak istediğiniz ışık radyasyonunun parlaklığını kolayca belirleyebilirsiniz. Bir kişi tarafından algılanan parlaklığın belirlenmesinin önemli olduğu çeşitli fotometrelerin, lüks metrelerin ve diğer cihazların hassasiyeti bu eğriye göre dikkatlice ayarlanır. Ancak bu tür cihazların hassasiyeti her zaman insanın spektral ışık verimliliği eğrisine yalnızca bir yaklaşımdır ve daha doğru parlaklık ölçümleri için ilgilenilen ışık kaynağının spektral dağılımı kullanılır.

Spektral dağılım, radyasyonun dar spektral bölgelere bölünmesi ve her birinin gücünün ayrı ayrı ölçülmesiyle elde edilir. Kaynağımızın parlaklığını tüm bu spektral bölgelerin parlaklıklarının toplamı olarak düşünebiliriz ve bunun için her birinin parlaklığını belirleriz (açıklamalarımı parmaklarla okumakla ilgilenmeyenler için bir formül): biz Ölçülen gücü, görsel sistemimizin bu dalga boyuna karşılık gelen hassasiyetiyle çarpın (sırasıyla önceki grafiğin Y ve X eksenleri). Bu şekilde elde edilen spektrumun tüm bölgelerinin parlaklıklarını topladıktan sonra, birincil radyasyonumuzun parlaklığını, belirli nesnelerin algılanan parlaklığı hakkında doğru bir fikir veren fotometrik birimler halinde elde edeceğiz. Temel SI birimleri içerisinde yer alan fotometrik birimlerden biri de spektral ışık verimliliği eğrisi aracılığıyla yani insanın görme sisteminin özelliklerine göre belirlenen kandeladır. İnsan görsel sisteminin göreceli hassasiyet eğrisi, 1924 yılında Uluslararası Aydınlatma Komisyonu (Sovyet literatüründe MKO kısaltmasını bulabilirsiniz) veya CIE - Commission Internationale de l'Éclairage tarafından uluslararası bir standart olarak kabul edildi.

CIE RGB sistemi

Işık ışınlarının bir özelliği uzun zamandır bilinmektedir (aslında bu, görsel sistemimizin bir özelliğidir): İki farklı renkli radyasyonu karıştırırsanız, orijinalinden tamamen farklı bir renk elde edebilirsiniz. Örneğin, belirli güçlerdeki yeşil ve kırmızı ışığı bir noktada beyaz bir kağıt üzerine yönlendirerek, yeşil veya kırmızı renk karışımı olmadan tamamen sarı bir nokta elde edebilirsiniz. Üçüncü bir radyasyon ekleyerek mavi, mevcut ikisine daha uygundur (çünkü kırmızı ve yeşilin karışımıyla elde edilemez), birçok renk elde etmemizi sağlayacak bir sistem elde ederiz.

Böyle bir cihazda test radyasyonunun bir kısmını görsel olarak eşitlersek, üç gösterge elde ederiz: sırasıyla kırmızı, yeşil ve mavi yayıcıların yoğunluğu (örneğin lambalara uygulanan voltaj gibi). Yani, rengi yeniden üreten cihazımız (görsel kolorimetre adı verilen) ve görsel sistemimiz yardımıyla, belirli bir radyasyonun renginin sayısal değerlerini elde edebildik, ki biz de bunu yapmaya çalışıyorduk. için. Bu üç anlam genellikle denir renk koordinatlarıçünkü bunları üç boyutlu uzayın koordinatları olarak temsil etmek uygundur.

Benzer deneyler yirminci yüzyılın 20'li yıllarında bilim adamları John Guild ve David Wright tarafından bağımsız olarak başarıyla gerçekleştirildi. Wright kırmızı, yeşil ve monokromatik radyasyonları kullandı. mavi renkler sırasıyla 650, 530 ve 460 nm dalga boylarına sahip ve Guild daha karmaşık (monokromatik olmayan) radyasyon kullandı. Kullanılan ekipmandaki önemli farklılıklara ve verilerin ortalamasının yalnızca 17 gözlemci üzerinden alınmış olmasına rağmen normal görüş(Wright için 10 ve Guild için 7), her iki araştırmacının nihai sonuçlarının birbirine çok yakın olduğu ortaya çıktı, bu da bilim adamlarının gerçekleştirdiği ölçümlerin yüksek doğruluğunu gösteriyor. Şematik olarak ölçüm prosedürü şekilde gösterilmiştir:

Üç kaynaktan gelen radyasyon karışımı ekranın üst kısmına yansıtılır ve incelenen radyasyon alt kısma yansıtılır ve deneye katılan kişi bunları aynı anda perdedeki bir delikten görür. Araştırmacı, katılımcıya cihazın alanları arasındaki rengi eşitleme görevini verir ve aynı zamanda incelenen radyasyonu alt alana yönlendirir. Katılımcı, başarılı olana kadar üç radyasyonun gücünü ayarlar ve araştırmacı, üç kaynağın yoğunluğunu kaydeder.

Bazı durumlarda, böyle bir deney sırasında belirli monokromatik radyasyonları eşitlemek mümkün değildir: üç radyasyonun düzenleyicilerinin herhangi bir konumundaki test alanı, kullanılan karışımdan daha doygun kalır. Ancak deneyin amacının renk koordinatlarını elde etmek ve onu çoğaltmak olmaması nedeniyle, araştırmacılar bir hile kullandılar: cihazın bir ana radyasyonunu diğer ikisiyle değil, dibe yönlendirdiler. yani onu test radyasyonuyla karıştırdılar:

Daha fazla eşitleme her zamanki gibi gerçekleştirilir, ancak incelenenle karıştırılan radyasyon miktarı negatif kabul edilecektir. Burada bir sayıyı sıradan bir denklemin başka bir kısmına aktarırken işaret değişikliği ile bir benzetme yapabiliriz: kolorimetre ekranının iki kısmı arasında görsel eşitlik kurulduğundan üst kısmı denklemin bir parçası olarak düşünülebilir, alt kısmı ise diğeri gibi.

Her iki araştırmacı da tüm bireylerin görsel ölçümlerini aldı. tek renkli radyasyon görünür spektrum. Görünür spektrumun özelliklerini bu şekilde inceleyen bilim insanları, sonuçlarının başka herhangi bir radyasyonu tanımlamak için kullanılabileceğini varsaydılar. Bilim adamları üç bağımsız radyasyonun gücüyle çalıştılar ve bu tür bir dizi deneyin sonucu, ışık verimliliği eğrisini oluştururken yapıldığı gibi bir değil üç eğri oldu.

Uygun ve evrensel bir renk spesifikasyon sistemi oluşturmak için CIE komitesi, Guild ve Wright'ın ölçüm verilerinin ortalamasını aldı ve 700, 546,1 ve 435,8 nm (kırmızı, yeşil, mavi - RGB) dalga boylarına sahip üç ana radyasyona ilişkin verilerini yeniden hesapladı. Beyaz rengi yeniden üretmek için gerekli olan böyle bir ortalama sistemin ana radyasyonlarının parlaklık oranının bilinmesi (sonraki yeniden hesaplama ile deneysel olarak oluşturulan kırmızı, yeşil ve mavi ışınlar için sırasıyla 1: 4.5907: 0.0601) ve spektral verimlilik eğrisi, CIE üyeleri, bir watt gücündeki herhangi bir monokromatik radyasyonun denklemi için bu sistemin üç ana radyasyonunun gerekli miktarını gösteren spesifik renk koordinat eğrilerini hesapladı:

X ekseni dalga boylarını gösterir ve Y ekseni, karşılık gelen dalga boyunun neden olduğu rengi yeniden üretmek için gereken üç radyasyonun gerekli miktarlarını gösterir. Grafiklerin negatif bölümleri, sistemde kullanılan üç ana radyasyon tarafından üretilemeyen monokromatik radyasyonlara karşılık gelir ve bunları belirlemek için yukarıda açıklanan ayarlama hilesine başvurulması gerekir.

Böyle bir sistem oluşturmak için, diğer üç radyasyondan herhangi birini seçebiliriz (bunlardan hiçbirinin diğer ikisinin karışımı tarafından yeniden üretilmemesi gerektiğini hatırlayarak), bu da bize diğer spesifik eğrileri verecektir. CIE RGB sisteminde seçilen ana emisyonlar yeniden üretilir Büyük sayı spektrum radyasyonu ve spesifik eğrileri büyük bir doğrulukla elde edilir ve standart hale getirilir.

Spesifik renk koordinat eğrileri, insan yardımıyla renk koordinatları elde etmek için yavaş görsel ayarlama yöntemiyle hantal bir görsel kolorimetre kullanma ihtiyacını ortadan kaldırır ve bunların yalnızca, kullanılarak oldukça hızlı ve kolay bir şekilde elde edilen radyasyonun spektral dağılımından hesaplanmasına olanak tanır. bir spektrometre. Bu yöntem mümkündür, çünkü herhangi bir radyasyon, gücü bu radyasyonun spektrumunun karşılık gelen bölgesinin yoğunluğuna karşılık gelen, monokromatik ışınların bir karışımı olarak temsil edilebilir.

Şimdi fiziğin vazgeçtiği iki örneğimizi kontrol edelim. farklı spektrumlar tek renkli nesneler için, belirli koordinat eğrileri kullanılarak formül şu şekildedir: örneklerden yansıyan ışığın güçlerinin spektral dağılımını dönüşümlü olarak üç özel eğri ile çarpacağız ve her biri için sonuçları toplayacağız (spektral eğriden parlaklığı hesaplarken olduğu gibi) dağılım, ancak burada üç eğri kullanılmıştır). Sonuç, CIE RGB sistemindeki renk koordinatları olan R, G ve B olmak üzere üç sayı olacaktır, yani bu sistemin üç emisyonunun miktarı, bunların karışımının rengi ölçülenle aynı olacaktır. Üç tane alacağız aynı göstergelerİki örneğimiz için RGB, aynı renk duyumumuza karşılık gelir ve rengin bir duyum olduğu ve yalnızca görsel sistemimizin katılımıyla ölçülebileceği varsayımımızı veya CIE RGB sisteminin üç eğrisi biçimindeki modelini doğrular. veya belirli koordinatları bilinen herhangi bir başkası (diğer ana renklere dayanan bu tür başka bir sistemi biraz sonra ayrıntılı olarak ele alacağız). Örneklerden yansıyan ışığı doğrudan ölçmek için bir CIE RGB kolorimetre kullanarak, yani sistemin üç emisyonunun karışımının rengini her bir örneğin rengiyle görsel olarak hizalayarak aynı üç RGB koordinatını elde ederiz.

Kolorimetrik sistemlerde, temel radyasyon miktarlarının, R=G=B=1'in sistemde kabul edilen beyaz renge karşılık gelecek şekilde normalleştirilmesinin geleneksel olduğu belirtilmelidir. CIE RGB sistemi için bu beyaz renk, görünür spektrumun tüm dalga boylarında eşit şekilde yayılan varsayımsal bir eşit enerji kaynağının rengidir. Böyle bir normalleştirme olmadan sistem elverişsiz hale gelir, çünkü mavi kaynağın parlaklığı çok düşüktür - yeşile karşı 4,5907: 0,0601 ve grafiklerde çoğu renk diyagramın mavi eksenine "yapışır". Böyle bir normalizasyon getirerek (sistemin kırmızı, yeşil ve mavi ışınları için sırasıyla 1: 4.5907: 0.0601), fotometrik birimlerden kolorimetrik birimlere geçeceğiz ve bu da böyle bir sistemi daha kullanışlı hale getirecek.

CIE RGB sisteminin herhangi bir renk görüşü teorisine dayanmadığı ve spesifik renk koordinat eğrilerinin, sıklıkla hatalı şekilde yorumlandıkları için insan retinasındaki üç tip koninin spektral duyarlılığını temsil etmediği unutulmamalıdır. Böyle bir sistem, retinal koni pigmentlerinin özelliklerine ilişkin veriler olmadan ve bunlarla ilgili herhangi bir veri olmadan kolaylıkla yapılabilir. çok karmaşık süreçler Görsel bilginin beynimizde işlenmesi. Bu, o dönemde insanın görsel aparatının özellikleri hakkında önemsiz bilgilere rağmen böyle bir sistemi yaratan bilim adamlarının olağanüstü yaratıcılığından ve öngörüsünden bahsediyor. Üstelik CIE RGB sistemi, bilimin zaman içinde kaydettiği muazzam ilerlemeye rağmen bugüne kadar neredeyse hiç değişmeden renk biliminin temelini oluşturuyor.

Bir monitörün aynı CIE RGB sistemi gibi rengi yeniden üretmek için üç radyasyon kullanmasına rağmen, monitörün renk bileşenlerinin (RGB) üç değerinin tam olarak rengi belirtmeyeceğini, çünkü farklı monitörlerin rengi yeniden ürettiğini de belirtmek gerekir. Oldukça büyük bir varyasyonla farklı renkler ve ayrıca monitörlerin ana emisyonları, CIE RGB sisteminin ana emisyonlarından oldukça farklıdır. Yani monitörün RGB değerlerini bir nevi mutlak renk tanımı olarak almamalısınız.

Daha iyi anlaşılması için şunu belirtmek gerekir ki “radyasyon/kaynak/dalga boyu/lamba yeşil” derken aslında “radyasyon/kaynak/dalga boyu/lamba”yı kastediyoruz. bir duygu uyandırır Yeşil renk". Görünür radyasyon yalnızca uyarıcı Görme sistemimiz için renk, bu uyarının algılanmasının bir sonucudur ve renk özellikleri elektromanyetik dalgalara atfedilmemelidir. Örneğin, yukarıdaki örnekte olduğu gibi, kırmızı ve yeşil monokromatik ışınlar karıştırıldığında spektrumun sarı aralığından herhangi bir dalga görünmez, ancak bunların karışımını sarı olarak algılarız.

Gerçek olmayan renkler. CIE XYZ Sistemi

Böyle bir sistemin hangi temelde oluşturulduğunu anlamak için rengin bir vektör olarak temsil edilmesi gerekir, çünkü iki veya daha fazla rengin eklenmesi, vektörlerin eklenmesiyle aynı kurallara tabidir (bu, Grassmann yasalarından gelir). Örneğin, kırmızı ve yeşil radyasyonun karıştırılmasının sonucu, bu radyasyonların parlaklığıyla orantılı uzunluklara sahip iki vektörün toplamı olarak temsil edilebilir:

Karışımın parlaklığı, toplamayla elde edilen vektörün uzunluğuna eşit olacak ve renk, kullanılan radyasyonların parlaklık oranına bağlı olacaktır. Oran ana renklerden birinin lehine ne kadar fazla olursa, ortaya çıkan radyasyonun rengi bu radyasyona o kadar yakın olacaktır:

CIE RGB sistemini oluşturmak için kullanılan renkölçerdeki renk karışımını grafiksel olarak tasvir etmeye benzer bir şekilde deneyelim. Hatırladığımız gibi, kırmızı, yeşil ve üç radyasyon kullanır. mavi renkli. Bu üçünün hiçbir rengi diğer ikisinin toplamından elde edilemez, dolayısıyla bu radyasyonların tüm olası karışımlarını üç boyutlu uzayda temsil etmemiz gerekecek, bu da bizi aşağıdakileri kullanmaktan alıkoymaz: vektör özellikleri bu durumda renk ekleme:

Üç boyutlu diyagramlar çizmek her zaman uygun değildir, bu nedenle gerekli tüm renklerin üç boyutlu bir diyagramın tek bir düzlemine (maviyle vurgulanmış) yansıtılması olan basitleştirilmiş bir grafik sıklıkla kullanılır:

Renk vektörünün böyle bir projeksiyonunun sonucu, diyagram üzerinde, eksenleri CIE RGB sisteminin ana renklerinin noktaları tarafından belirtilen üçgenin kenarları olacak bir nokta olacaktır:

Böyle bir nokta, bu üçgenin sisteminde, herhangi iki yanından olan mesafe şeklinde koordinatlara sahip olacaktır (üçüncü koordinat gereksizdir, çünkü bir üçgende herhangi bir nokta, köşelerden veya kenarlardan iki mesafe ile belirlenebilir). Böyle bir üçgendeki koordinatlara renklilik koordinatları denir ve bunlar renk tonu (mavi, camgöbeği, yeşil vb.) ve doygunluk (gri, soluk, doymuş vb.) gibi renk parametrelerini belirler. Üç boyutlu diyagramdan düz diyagrama geçmemiz nedeniyle üçüncü renk parametresi olan parlaklığı göstermemize izin vermiyor, ancak çoğu durumda yalnızca renklilik değerinin belirlenmesi yeterli olacaktır.

Karışıklığı önlemek için koordinatların ayrı ayrı vurgulanmasına izin verin. renkler renk vektörünün sonunun konumudur üç boyutlu sistem ve bunlar büyük harflerle gösterilir (örneğin RGB, XYZ) ve koordinatlar renklilik- bu, bir renk noktasının düz bir renklilik diyagramındaki konumudur ve belirtilirler Küçük harfler(rg, xy) ve bunlardan ikisi yeterlidir.

Kullanım koordinat sistemi eksenler arasında hiçbir şeyin olmadığı dik açı her zaman sakıncalı değildir, bu nedenle kolorimetride böyle bir sistem sıklıkla kullanılır üç vektör birim düzlemi oluşturan dik üçgen. Dik açıya yakın iki tarafı renklilik diyagramının eksenleri olarak kullanılır:

Şimdi böyle bir şemaya tüm olası renklilikleri yerleştirelim; bunun sınırı, genellikle lokus olarak adlandırılan ve diyagramdaki gerçek renklerin alanını sınırlayan mor renklilik çizgisiyle spektral olarak saf emisyon çizgisi olacaktır. (kırmızı cizgi):

Mor renklilik çizgisi, spektrumun aşırı mavi ve kırmızı uçlarındaki radyasyonun renklilikleri arasında yer alır. Spektrumun herhangi bir bölgesini diğer renklerle ilişkilendirebildiğimiz gibi mor renklerle ilişkilendiremeyiz, çünkü mor renk hissi, mavi ve kırmızı ışınlar görsel sistemimiz üzerinde yalnızca bir tanesine değil aynı anda etki ettiğinde ortaya çıkar.

Lokusun önemli bir kısmı (380-546 nm bölgesinde) ana radyasyonların kromatiklikleri ile sınırlanan üçgenin ötesine geçer, yani negatif kromatiklik koordinatlarına sahiptir, çünkü spektral radyasyonların bu kısmı CIE renkölçer. Bu, spektrumun aynı kısmının negatif koordinatlara sahip olduğu belirli renk koordinatlarının eğrilerine karşılık gelir (380-440 nm aralığında bunlar grafikte görünmeyen küçük değerlerdir).

Negatif renk ve renklilik koordinatlarının varlığı, kolorimetrik hesaplamaları zor bir görev haline getirdi: 20-30'larda çoğu hesaplama, kullanılarak gerçekleştirildi. sürgülü hesap cetveli ve kolorimetrik çalışmadaki hesaplamaların miktarı oldukça fazladır.

Önceki diyagram bize tüm pozitif koordinatların yalnızca bu sistemde kullanılan ana radyasyonların kromatikliklerinden oluşan üçgenin içinde yer alan renklere sahip olduğunu göstermektedir. Eğer konum üçgenin ortasında yer alsaydı, tüm renklerin pozitif koordinatları olurdu ve bu da hesaplamaları büyük ölçüde basitleştirirdi. Ancak dışbükey şeklinden dolayı yer üzerinde kendisini tamamen içine alabilecek bu üç noktayı bulmak imkansızdır. Daha sonra, lokusun bu şeklinin nedeninin, gözümüzde birbiriyle örtüşen üç tip koninin spektral duyarlılığının özelliklerinde yattığı ve herhangi bir radyasyonun, gözümüzün başka bir bölgesinden sorumlu olan konileri uyardığı bulunmuştur. renk doygunluğu düzeyini düşüren spektrum.

Peki ya konumun ötesine geçip, kopyalanamayan ve görülemeyen, ancak gerçek renklerin koordinatlarının yanı sıra koordinatları denklemlerde kolaylıkla kullanılabilen renkler kullanırsak? Zaten deneylerden hesaplamalara geçtiğimiz için hiçbir şey bizi bu kadar gerçek dışı renkler kullanmaktan alıkoyamaz çünkü renk karışımının tüm özellikleri korunur! Üçgeni gerçek renklerin yerini içerebilen herhangi bir üç renk bizim için uygundur ve gerçek olmayan ana renklerin bu tür üçlülerini kolayca çizebiliriz (böyle bir üçgeni yerin etrafında mümkün olduğunca sıkı bir şekilde oluşturmanız tavsiye edilir, bu şekilde) Diyagramda daha az gereksiz alan olacaktır):

Nihayetinde bilim adamları tarafından bunun için seçilen üç yeni rengin seçimini haklı çıkarmak için (bunların yalnızca hesaplamalarda mevcut olduğunu unutmayın), hacimsel renk koordinat diyagramımıza dönelim. Netlik ve anlayış kolaylığı için olağan dikdörtgen koordinat sistemini kullanacağız. Üzerine tüm renklerin aynı fotometrik parlaklığa sahip olacağı bir düzlem yerleştirelim. Hatırlayacağımız gibi CIE RGB sisteminde kırmızı, yeşil ve mavi ana ışınımların birim parlaklıkları 1:4.5907:0.0601 olarak ilişkilendirilmiştir ve geri dönersek fotometrik birimler bunların 1/1 ila 1/4,59 ila 1/0,0601, yani 1:0,22:17 oranında alınması gerekir; bu bize CIE RGB kolorimetrik sisteminde aynı fotometrik parlaklığa sahip bir renk düzlemi verecektir (nokta Düzlemin B ekseni ile kesişme noktası şeklin dışında 17 konumunda bulunur):

Koordinatları bu düzlemde olan tüm renkler aynı fotometrik parlaklığa sahip olacaktır. Eğer harcarsan paralel düzlemöncekinin yarısı kadar düşük (0,5:0,11:8,5), renklerin konumunu yarı parlaklıkla elde ederiz:

Benzer şekilde, aşağıda sıfır parlaklığa sahip tüm renklerin yer alacağı koordinatların kökeniyle kesişecek yeni bir paralel düzlem çizebilir ve hatta daha aşağıya negatif parlaklık düzlemleri çizebilirsiniz. Bu saçma görünebilir, ancak şunu unutmayın: matematiksel gösterim Kullanacağımız denklemlerde tüm bunların mümkün olduğu üç renkli sistem.

Üzerine sıfır parlaklıkta bir düzlem yansıtarak düz rg diyagramına geri dönelim. Projeksiyon, koordinatların kökeniyle kesişen sıfır parlaklık çizgisi - alikhne olacaktır:

Alichne üzerinde parlaklığı olmayan kromatiklikler vardır ve üzerine yerleştirilen rengi renk eşitlemede kullanırsanız (gerçek değil, ışık akılarını karıştırarak, ancak bu tür renklerin mümkün olduğu denklemlerde) parlaklığı etkilemez. elde edilen karışım. Üç renkli bir sistemin iki rengini bir alichna'ya yerleştirirsek, karışımın tamamının parlaklığı yalnızca kalan bir renk tarafından belirlenecektir.

Tüm gerçek radyasyonların renklerini kullanmadan eşitleyebilecek bu üç varsayımsal rengin renk koordinatlarını aradığımızı hatırlatmama izin verin. negatif değerler(Üçgen lokusun tamamını içermelidir) ve aynı zamanda yeni sistem fotometrik parlaklık standardını da içerecektir. Alichne'ye (X ve Z olarak adlandırılan) iki rengi ve lokusun (Y) üstüne üçüncüyü yerleştirerek her iki sorunu da çözeriz:

Ortaya çıkan üçgeni dikdörtgen bir üçgene dönüştürdükten sonra birçok kişinin aşina olduğu xy renklilik diyagramını elde ederiz:

Xy diyagramının, rg diyagramı ve RGB sistemine benzer şekilde, XYZ'nin ana noktalarının birim düzlem üzerinde olduğu sistemin bir izdüşümü olduğu unutulmamalıdır. Bu diyagramçeşitli radyasyonların renklerini, örneğin çeşitli cihazların renk gamlarını uygun bir biçimde göstermenize olanak tanır. Diyagramda bir tane var kullanışlı özellik: iki radyasyon karışımının kromatiklik koordinatları, bu iki radyasyonun noktalarını diyagramda birleştiren çizgiye tam olarak yerleştirilecektir. Bu nedenle, örneğin böyle bir diyagramda monitörün renk gamı ​​​​bir üçgen olacaktır.

Xy diyagramının hatırlanması gereken bir dezavantajı da vardır: eşit segmentler Grafiğin farklı alanları algılanan aynı renk farkını temsil etmez. Bu, önceki şekildeki iki beyaz çizgiyle gösterilmektedir. Bu bölümlerin uzunlukları aynı renk farklılığının hissine karşılık gelir, ancak bölümlerin uzunlukları üç kat farklılık gösterir.

Ortaya çıkan sistemin, bir watt gücündeki herhangi bir monokromatik radyasyonun denklemi için gereken üç ana renk XYZ sayısını gösteren spesifik renk koordinat eğrilerini hesaplayalım:

XYZ sistemini oluşturma hedeflerinden biri olan eğrilerde (RGB sisteminde gözlemlenen) negatif bölümlerin olmadığını görüyoruz. Ayrıca, y eğrisi (üstte çizgi bulunan ok), insan görüşünün spektral ışık verimliliği eğrisi ile tamamen örtüşmektedir (yukarıda ışık radyasyonunun parlaklığının belirlenmesini açıklarken tartışılmıştır), bu nedenle Y değeri, rengin parlaklığı doğrudan - aynı eğriye göre fotometrik parlaklıkla aynı şekilde hesaplanır. Bu, sistemin diğer iki renginin sıfır parlaklık düzlemine yerleştirilmesiyle elde edilir. Bu nedenle 1931 kolorimetrik standardı, gereksiz hesaplama veya ölçüm ihtiyacını ortadan kaldıran 1924 fotometrik standardını içermektedir.

Bu üç eğri, spektral ölçümlerin kolorimetrik yorumunda kullanılan ve bugüne kadar neredeyse hiç değişmeden tüm renk biliminin temelini oluşturan Standart Kolorimetrik Gözlemciyi tanımlar. XYZ Görsel Renk Ölçer fiziksel olarak var olamasa da, özellikleri son derece doğru renk ölçümlerine olanak tanır ve birçok endüstrinin renk bilgilerini tahmin edilebilir şekilde yeniden üretmesine ve iletmesine yardımcı olur. Renk bilimindeki diğer tüm başarılar XYZ sistemine, örneğin tanıdık CIE L*a*b* sistemine ve benzerlerine dayanmaktadır. son sistemler Renk profilleri oluşturmak için modern programlar kullanan CIECAM.

Sonuçlar

1. Renkle doğru bir şekilde çalışmak, uzunluğu veya ağırlığı ölçmek kadar gerekli olan onu ölçmeyi gerektirir.
2. Işık radyasyonunun algılanan parlaklığını (görsel duyumun özelliklerinden biri) ölçmek, görsel sistemimizin başarıyla incelenen ve tüm fotometrik büyüklüklere (kandela, lümen, lüks) dahil edilen özelliklerini dikkate almadan imkansızdır. spektral hassasiyetinin bir eğrisi şeklindedir.
3. İncelenen ışığın spektrumunun basitçe ölçülmesi, rengiyle ilgili soruyu tek başına cevaplamaz çünkü tek renk olarak algılanan farklı spektrumları bulmak kolaydır. Aynı parametreyi (bizim durumumuzda renk) ifade eden farklı miktarlar, bu belirleme yönteminin tutarsızlığını gösterir.
4. Renk, ışığın (renk uyarısının) zihnimizde algılanmasının sonucudur, değil fiziksel özellik bu radyasyon, dolayısıyla bu hissin bir şekilde ölçülmesi gerekiyor. Ancak doğrudan ölçüm insan duyumları imkansızdır (veya burada açıklanan kolorimetrik sistemlerin yaratıldığı sırada imkansızdı).
5. Bu sorun, incelenen radyasyonun renginin, karışımdaki miktarları istenen olan üç radyasyonun karıştırılmasıyla görsel olarak (insan katılımıyla) eşitlenmesiyle aşılmıştır. sayısal ifade renkler. Bu üç radyasyonun sistemlerinden biri CIE RGB'dir.
6. Böyle bir sistemi kullanarak tüm monokromatik radyasyonları ayrı ayrı deneysel olarak eşitledikten sonra, (bazı hesaplamalardan sonra) bu sistemin spesifik koordinatları elde edilir; bu koordinatlar, herhangi bir monokromatik radyasyonun rengini bir watt'lık bir güçle eşitlemek için radyasyonunun gerekli miktarlarını gösterir.
7. Spesifik koordinatları bilerek, incelenen radyasyonun renk koordinatlarını hesaplamak mümkündür. spektral bileşim insanın görsel renk uyumu olmadan.
8. CIE XYZ sistemi, CIE RGB sisteminin matematiksel dönüşümleri ile oluşturulmuştur ve aynı prensiplere dayanmaktadır - herhangi bir renk, karışımı bir kişi tarafından aynı renk olarak algılanan üç radyasyonun sayısıyla tam olarak belirlenebilir. XYZ sistemi arasındaki temel fark, ana “ışınlarının” renginin yalnızca kolorimetrik denklemlerde mevcut olması ve bunları elde etmenin fiziksel olarak imkansız olmasıdır.
9. XYZ sistemini oluşturmamızın temel nedeni hesaplamaları kolaylaştırmaktır. Olası tüm ışık emisyonlarının renk ve renklilik koordinatları pozitif olacaktır. Ayrıca Y renk koordinatı uyarının fotometrik parlaklığını doğrudan ifade eder.

Çözüm

Bu konu, gündeme getirilen konu hakkında kapsamlı ve eksiksiz bilgi sağlama iddiasında değildir, ancak birçoğunun renk biliminin temellerini anlaması gereken BT uzmanları için yalnızca "dikkat çekecek bir resimdir". Anlaşılmasını kolaylaştırmak için burada birçok şey basitleştirilmiş veya kısaca sunulmuştur, bu nedenle burada renk teorisine daha aşina olmak isteyenlerin ilgisini çekecek kaynakların bir listesi bulunmaktadır (tüm kitaplar şurada bulunabilir: internet):
candela fotometrisi Etiket ekle

Renklerin grafiksel gösterimi üç boyutlu bir koordinat sistemi gerektirir ve bu her zaman uygun değildir. Renk, geleneksel iki boyutlu bir sistemde x ve y katsayılarının grafiğini çizerek ifade edilebilir. Kartezyen koordinatları. Bu grafiğe denir renk tablosu(Şekil 4). Şekildeki düz çizgi, IOC karışım eğrilerine göre çizilen saf spektral renklerin konumunu gösterir.

Dikdörtgen koordinat sistemi şu anda renk ölçümlerinin sonuçlarını ifade etmek için en yaygın olarak kullanılan sistemdir. Daha önce, bu amaç için daha çok eşkenar üçgen (renk üçgeni veya Maxwell üçgeni denir) kullanılıyordu; köşeleri miktar olarak yalnızca bir birincilin içeriğine karşılık geliyordu; bire eşit. Üçgenin içinde belirli bir noktaya karşılık gelen her rengin üç renk katsayıları, bu noktadan üçgenin üç kenarına çizilen dikmelerin uzunluğu ile belirlenir. Eşkenar üçgenin özelliklerinden, üçgen içindeki tüm noktalara ait dikmelerin toplamının sabit olduğu ve üç renkli katsayılar için gerekli olduğu sonucu çıkar. Böyle bir üçgen Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.

Üç renk katsayıları, renklilik diyagramında belirli bir noktayı ("renk noktası") tanımlar. Yani normal aydınlatıcılar için renk noktalarını (“beyaz nokta”) belirleyen renk koordinatlarının değerleri aşağıdaki gibidir:

aydınlatıcı A....x = 0,448; y= 0,407

aydınlatıcı B....x = 0,3485; y = 0,352

aydınlatıcı C....x = 0,310; y = 0,316

Standart radyasyon A 2856 K sıcaklıkta tamamen siyah bir cismin radyasyonunu temsil eder. Radyasyon spektrumu bir akkor lambanın radyasyonuna karşılık gelir.

Standart radyasyon İÇİNDE- 30 dereceden daha az bir güneş yüksekliğinde doğrudan güneş ışığına karşılık gelen, 4874 K'lik ilişkili renk sıcaklığına sahip radyasyon.

Standart radyasyon İLE- 6774 K renk sıcaklığına sahip, güneş yüksekliği 30°'den az olan bulutlarla kaplı gündüz gökyüzünün dağınık ışığı.

Renklilik diyagramı, iki veya daha fazla uyaranın optik olarak karıştırılmasının sonuçlarını temsil etmek için onu vazgeçilmez kılan bir özelliğe sahiptir. Şekil 4'te kırmızının bir kısmı R noktasıyla, bir kısmı da G noktasıyla temsil edilmektedir. Bu iki uyaranın karıştığı oranlar ne olursa olsun, ortaya çıkan renk her zaman R'yi G'ye bağlayan düz çizgi üzerinde yer alacaktır.

Pirinç. 4.

Pirinç. 5.

Renklilik diyagramının bu özelliği nedeniyle, tüm gerçek renkler, spektral renklerin eğrisiyle sınırlanan düzlemin içinde yer almalıdır.

Çizilen çizginin uçlarında bunu görmek kolaydır " beyaz nokta", karşılıklı yalan söyleyecek ek renkler ve beyaz rengi oluşturmak için gereken miktarları, beyazdan karşılık gelen renk noktasına kadar olan bölümlerin uzunluklarıyla orantılı olacaktır.

Şimdi renkleri karıştırmayı düşünelim matematiksel nokta Bir tür geometrik yapı olarak vizyon. Renk bir vektör olarak temsil edilebilir üç boyutlu uzay X, Y ve Z değerlerinin üç eksen boyunca çizildiği, yani belirli bir renk uzaydaki bir noktaya karşılık gelir. Bileşenleri x?, y? olan başka bir renge karşılık gelen bir nokta. ve z?, farklı bir yerde bulunuyor. Bildiğimiz gibi iki rengin toplamı yeni bir renktir ve ilk ikisinin vektörel toplamı ile elde edilir. Aşağıdaki gözlemi kullanırsak diyagram basitleştirilebilir ve her şey bir düzlemde gösterilebilir: belirli bir renkteki ışığı alırız ve yalnızca X, Y ve Z katsayılarını iki katına çıkarırız, yani tüm bileşenleri artırırız, ancak aralarındaki ilişki değişmedi; o zaman aynı renkte ama daha parlak bir ışık elde edersiniz. Bu nedenle, Şekil 4'te yapıldığı gibi, herhangi bir ışığı aynı yoğunluğa getirmek ve ardından tüm yapıyı üç boyutlu uzayda bir düzlem üzerine yansıtmak mümkündür.

Verilen iki rengin karıştırılmasıyla elde edilen herhangi bir rengin, seçilen her iki rengi birleştiren bir çizgi üzerinde bulunan bir nokta ile temsil edildiği anlaşılmaktadır. Örneğin, her iki rengin eşit parçalarından oluşan bir karışım, onları birleştiren parçanın ortasında yer alır; bir rengin 1/4'ü ve diğerinin 3/4'ü karışımı, segment uzunluğunun 1/4'ü kadar bir mesafede bulunur, vb.

Renk olgusunun kendisi nesnel fiziksel (ışık kaynağı ve gözlenen nesne) ve öznel (görme) ilkeleri içerdiğinden, kesin tanım Renkler daha ziyade koşullu olarak rengin nesnel ve öznel özelliklerinin kullanılmasını önerir (Tablo 1).

spektrokolorimetre polikromatör yansıma kolorimetrisi

tablo 1

İki renkli nesneye baktığımızda sadece renklerinin farklı olduğunu değil, aynı zamanda birbirlerinden ne açıdan farklı olduklarını da fark ederiz. Yani bir yandan kırmızı, yeşil, mavi renkleri ve bunların tonlarını birbirinden ayırıyoruz: sarı-yeşil, mavi-yeşil vb. Bu gibi durumlarda renklerin tonlarına göre farklılık gösterdiği söylenir. Renk tonunu spesifik hale getirmek için dalga boyunu belirtin (Tablo 1), yani. falan dalga boyu l, nm'nin renk tonu hakkında konuşun, bu nedenle objektif olarak ölçülebilir bir miktar olarak kabul edilir, renk tonu görsel duyumun bir özelliğidir, yani. subjektif özellik.

Ton olarak aynı olan iki renk başka şekillerde farklılık gösterebilir. Çiçeklerin arasında özel mekan"renksiz" veya akromatiktir. Bunlar beyazdır ve hepsi griden siyaha kadardır. Akromatik renkler, renk tonu olmayan renklerdir. Bunların aksine kromatik renkler vardır, yani. en belirgin kromatik bileşene sahip renkler (güçlü bir şekilde belirgin renk tonuyla). Bu tür renkler genellikle doygun renkler olarak sınıflandırılır. Aksine renk tonu ne kadar zayıf ifade edilirse renk kromatikliğe ne kadar yakınsa doygunluk da o kadar az olur. Doyma - subjektif özellik saflıkla belirlenerek ölçülebilir.

Renk saflığı objektif bir özelliktir ve % olarak ifade edilir. Dolayısıyla doygunluk, saf kromatik bileşenin genel renk hissindeki oranını değerlendirmemizi sağlayan bir özelliktir. Doygunluk, renk ayrımcılığı eşiklerinin sayısına göre tahmin edilir. N, zaman. Saflık - rengin saf spektral P'ye yaklaşma derecesi, %. Kroma adı verilen renk tonu ve doygunluk veya dalga boyu ve saflık, rengin niteliksel özellikleri olarak kabul edilir. Kantitatif özellikler parlaklığına göre belirlenir (L, cd/m2). Parlaklığın ürettiği görsel duyum seviyesinin niceliksel ifadesi, B eşiklerinde, gözeneklerde ölçülen, hafiflik olarak bilinir. Etrafımızdaki nesnelerin büyük çoğunluğu, spektrumun görünür bölgesinin (380 - 760 nm) geniş bir dalga boyu aralığındaki ışığı aynı anda emer ve yansıtır (ve yarı saydam olanlar da iletir). yüzeyler üzerlerine gelen ışığa seçici olarak tepki verir, ancak farklı dalga boylarındaki radyasyonun yansıma derecesi (ve benzer şekilde iletim) farklıdır (Şekil 6).

Pirinç. 6. Yeni yağan kar yüzeyinin spektral yansıma eğrileri: (1), sarı kağıt (2) ve yeşil (3), kırmızı (4) ve mavi (5) camların spektral geçirgenlik eğrileri.

Herhangi bir cisim aydınlatıldığında, tek renkli ışığın bir kısmı (kırmızı, mavi vb.) yansıtılacak, bir kısmı muhtemelen içinden geçecek ve bir kısmı da onun tarafından emilecektir. Bir yüzey tarafından yansıtılan belirli bir dalga boyundaki l monokromatik ışık radyasyonunun, bu yüzeye gelen monokromatik ışığa oranına spektral yansıma cl denir:

burada F sl belirli bir dalga boyunun l yansıtılan monokromatik ışınımıdır; F l - bir nesneye düşen dalga boyu l olan monokromatik ışık.

Buna göre, bir ortamdan (örneğin renkli cam) iletilen monokromatik ışığın gelen monokromatik ışığa oranına, spektral geçirgenlik Tl adı verilir:

burada FT, ortamdan iletilen monokromatik ışıktır; F l - olay monokromatik ışık.

Şekil 2'de gösterilen spektral yansıma ve iletim katsayılarının eğrileri. Şekil 7, yeni yağan karın yüzeyinin, üzerine gelen ışığın tüm dalga boylarındaki radyasyonu eşit şekilde yansıttığını; sarı kağıdın sarı ve turuncu ışınları iyi yansıttığını, yeşil ve kırmızı ışınları biraz daha kötü ve mavi ve mor ışınları çok az yansıttığını göstermektedir. Yeşil cam yalnızca yeşil radyasyonu iyi iletir, mavi ve sarı radyasyon daha kötüdür ve geri kalanını neredeyse iletmez. Kırmızı cam kırmızı ışınları iyi iletir, turuncu ve sarı ışınlar biraz daha kötüdür ve geri kalanını iletmez. Mavi - maviyi ve menekşeyi iyi iletir, mavi daha kötüdür ve diğer ışınları iletmez.

Seçici olarak yansıtan ve ileten cisimleri yansıtırken ve iletirken, ışık akısının spektral bileşimi değişir. Bu nedenle, bu yüzeylerin rengi hem üzerlerine gelen ışık akısının spektral bileşimine hem de yüzeyin l ve Tl ile karakterize edilen yansıtıcılığı veya geçirgenliğine bağlıdır. Böylece görme, bir yüzeyin rengini, oradan yansıyan ve göze giren ışıkla değerlendirir.

Renklilik üçgenini kullanarak gerçekte gözlenen renklerin sınırlarını belirleriz. Spektral olanlardan daha doygun renkler olmadığından onları ifade eden renk noktaları bu sınırı belirleyecektir.

Renk üçgeni üzerine karşılık gelen renklilik koordinatlarının değerlerini çizelim. spektral radyasyon 380'den 700 nm'ye. Bunu yapmak için, 1 W gücünde monokromatik radyasyonun renk koordinatları spektrumu üzerindeki dağıtım fonksiyonları olan r (A), £ (A), 6 (X) toplama eğrilerini kullanacağız (Şekil 5.32). Bu tür koordinatlara spesifik denir. Onların yardımıyla, monokromatik radyasyonun renklilik koordinatlarına karşılık gelen noktaların konumunu belirleriz (Şekil 5.33). Bu noktaları birleştirerek bir spektral renk çizgisi elde ederiz. Eğrinin açık olduğu ortaya çıkıyor. Sınır noktaları en doygun kırmızı (K = 700 nm) ve mor (A = 380 nm) renklere karşılık gelir. Düz bir çizginin sınır noktalarının uçlarını kapatarak

(grafikteki kesikli çizgi), şunu elde ederiz: yer en doygun mor renklerin noktaları. Spektrumda mor renk bulunmadığından (macenta renkler - X, nm, kırmızı ve mor radyasyonun bir karışımıdır), o zaman 49°'de

Noktalı çizgi dalga boyu değeri içermiyor. Monokromatik radyasyonun renk noktalarının geometrik odağı olan ve mor çizgiyle kapatılan bir çizgi - ^ 533 Renkli konum

Buna yer denir (enlem. yer - üçgen

Konum) (bkz. Şekil 5.33). Lokus içindeki

Tüm gerçek renkler bulunur. Lokusun dışında, belirli bir kolorimetrik sistemde ifade edilen spektral renklerden daha doygun olan hayali (veya sıklıkla adlandırıldığı gibi gerçek dışı) renkler bulunur.

Seçilen kolorimetrik sistemin türüne bakılmaksızın herhangi bir lokusun genel özellikleri şunlardır:

1) beyaz noktanın koordinatları vardır (0,33; 0,33);

2) renk doygunluğu beyaz noktadan merkeze doğru artar;

3) beyaz noktayı konuma bağlayan düz çizgide aynı tonda ancak farklı doygunlukta renkler vardır.

Lokusa dikdörtgen koordinatlardan oluşan bir ızgara uygulanarak bir renk şeması elde edilir (Şekil 5.34). Onun yardımıyla rengin niteliksel özelliklerini - baskın dalga boyunu (özellikler) belirleyebilirsiniz.

Belirli bir rengin renk tonunu ve rengin saflığını (doygunluğunu karakterize eder) gösterir. Lokus ve onu kapatan mor çiçek çizgisinin sınırladığı alana gerçek çiçek alanı denir.

Şekil 5.34'ten görülebileceği gibi, çoğu radyasyonun kromatikliği negatif koordinat r ile karakterize edilir.< 0, а у пурпурных g < 0. Это затрудняет расчеты цвета по его спектральному составу. Кроме того, определение яркости цветов в системе СШИСВ связано с расчетом всех трех координат цвета.

Plastik poşetler uzun zamandır günlük yaşamın bir parçası olmuştur. modern adam. Her türlü ürünün uygun şekilde depolanmasını, taşınmasını veya paketlenmesini kolaylaştırırlar. Çoğu zaman bu satın alma, bir tür satın alma sırasında yapılır...

Big baglerin ortaya çıkışıyla birlikte ambalaj malzemeleri alanında gerçek bir devrim yaşandı. Üstelik son birkaç yılda, malların ülke genelinde taşınmasında kullanılan diğer konteyner türlerinin neredeyse tamamen yerini almayı başardılar...

Paketleme - poşet kapatma ekipmanları üretiyoruz ve satıyoruz: Kapatma makinesi "Tarihli Euroshov" Kapatma poşetleri, polipropilen ve plastik poşetler. Torba kapatıcı, kumaştan yapılmış torbaların son dikişini kapatmak için tasarlanmıştır…

Şimdi renkleri karıştırmayı matematiksel açıdan bir tür geometrik yapı olarak ele alalım. Denklem (35.4) ile tanımlanan renk, miktarların üç eksen boyunca çizildiği üç boyutlu uzayda bir vektör olarak temsil edilebilir. a, b ve c, yani bu renk uzaydaki bir noktaya karşılık gelir. Bileşenleri a, b'ye eşit olan başka bir renge karşılık gelen nokta " ve c" farklı bir yerde bulunur.

İncir. 35.4. Standart renk şeması.

Bildiğimiz gibi iki rengin toplamı yeni bir renktir ve ilk ikisinin vektörel toplamı ile elde edilir. Aşağıdaki gözlemi kullanırsak diyagram basitleştirilebilir ve her şey bir düzlem üzerinde gösterilebilir: Belirli bir renkteki ışığı alın ve a, b katsayılarını iki katına çıkarın. ve c, yani tüm bileşenleri artıracağız ancak aralarındaki ilişkiyi değiştirmeden bırakacağız; o zaman aynı renkte ama daha parlak bir ışık elde edersiniz. Bu nedenle herhangi bir ışık getirilebilir. aynı yoğunluk ve sonra Şekil 2'de yapıldığı gibi tüm yapıyı üç boyutlu uzayda bir düzlem üzerine yansıtın. 35.4.

Verilen iki rengin karıştırılmasıyla elde edilen herhangi bir rengin, seçilen her iki rengi birleştiren bir çizgi üzerinde bulunan bir nokta ile temsil edildiği anlaşılmaktadır. Örneğin, her iki rengin eşit parçalarından oluşan bir karışım, onları birleştiren parçanın ortasında yer alır; bir rengin 1/4'ü ve diğerinin 3/4'ü karışımı 1 mesafede bulunur / 4 segmentin uzunluğu vb.

Ana renkler olarak kırmızı, yeşil ve maviyi seçerseniz, bunlardan elde edilen pozitif katsayılı tüm renkler şekildeki noktalı çizgiyle gösterilen üçgenin içinde yer alır. Temel olarak üçgen, gördüğümüz hemen hemen tüm renkleri içerir, çünkü genel olarak görüşümüze uygun olan tüm renkler, üçgenin biraz dışına taşan oldukça tuhaf şekilli bir eğrinin içinde yer alır. Bu eğri nereden geldi? Bir zamanlar birisi seçilen üç renk arasından görünen tüm renklerin karışımlarını çok dikkatli bir şekilde yapmıştı. Ama kontrol etmeyeceğiz Tüm renkler; Yalnızca saf spektral tonları, spektrum çizgilerini incelemek yeterlidir.

İncir. 35.5. Bazı ana renk seçimleri için saf spektral tonların renk katsayıları. 1 - kırmızı; 2 - yeşil; 3 - mavi.

Herhangi bir renk, farklı fakat pozitif katsayılara sahip (fiziksel açıdan saf) saf spektral tonların toplamı olarak düşünülebilir. Herhangi bir renk, spektrumun tüm renklerinde bir miktar kırmızı, sarı, mavi vb.'den oluşur. Spektral tonların üç ana renkten nasıl oluştuğunu bilerek, herhangi bir renk için ana renklerin gerekli oranını hesaplayabilirsiniz. Bu nedenle tanımladıktan renk katsayılarıüç ana renkle ilişkili tüm spektral tonların oluşturulması kolaydır dolu masa renkleri karıştırmak.

Örnek olarak ŞEKİL 2'de. Şekil 35.5, üç rengin karıştırılmasına ilişkin deneysel verileri göstermektedir. Eğriler, karıştırıldığında spektrumdaki renklerden herhangi birini oluşturan üç ana rengin (kırmızı, yeşil, mavi) her birinin miktarını gösterir. Kırmızı, spektrumun sol ucunda yer alır. sonraki gelir sağ kenarda bulunan mavi renge kadar sarı renk vb. Bazı durumlarda negatif katsayıların alınmasının gerekli olduğunu unutmayın. Diyagramdaki tüm renklerin noktalarının konumları ve koordinatları bu tür verilerden belirlendi. X Ve en farklı renkler üretmek için kullanılan ana renklerin göreceli miktarlarıyla ilgilidir. Buradan diyagramın sınır eğrisi de bulundu. Tüm saf spektral tonların geometrik konumunu temsil eder. Ancak spektral tonların karıştırılmasıyla her renk elde edilebilir, dolayısıyla bir eğri üzerindeki iki rastgele noktayı birleştiren bir çizgi üzerindeki herhangi bir renk doğada mevcuttur. Diyagramda, spektrumun en uçtaki mor ve uzak kırmızı uçlarını düz bir çizgi birleştiriyor. Bu içerir mor renkler. Eğrinin içinde ışık yardımıyla oluşturulabilen renkler vardır ve eğrinin dışındaki renkler hiçbir şekilde ışık tarafından yaratılamaz ve onları hiç kimse görmemiştir (rüya dışında!).

İş bitimi -

Bu konu şu bölüme aittir:

Optik. En az zaman ilkesi

Işık, yansıma ve kırılma. en az zaman çiftliği ilkesi. Çiftlik ilkesinin uygulanması. Kafes prensibinin daha kesin bir formülasyonu. kuantum mekanizması...

Bu konuyla ilgili ek materyale ihtiyacınız varsa veya aradığınızı bulamadıysanız, çalışma veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan materyalle ne yapacağız:

Bu materyal sizin için yararlı olduysa, onu sosyal ağlardaki sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Bu bölümdeki tüm konular:

Yansıma ve kırılma
Yukarıdakilerin tümü geometrik optiğin temel fikri hakkında bir fikir vermektedir. Şimdi niceliksel açıklamasına geçelim. Şu ana kadar ışığın iki cisim arasında yayıldığı durumu inceledik.

Fermat'ın en az zaman ilkesi
Bilim ilerledikçe bir formülden daha fazlasını elde etmek istiyoruz. Önce olguları gözlemliyoruz, sonra ölçümler yaparak sayılar elde ediyoruz ve son olarak bu sayıları birbirine bağlayan bir yasa buluyoruz.

Fermat ilkesinin uygulamaları
Şimdi en az zaman ilkesinin bazı ilginç sonuçlarını ele alalım. Bunlardan ilki tersine çevrilebilirlik ilkesidir. A'dan B'ye en az zaman gerektiren yolu zaten bulduk; Hadi şimdi gidelim

Fermat ilkesinin daha kesin bir formülasyonu
Şu ana kadar aslında en az zaman ilkesinin yanlış bir formülasyonunu kullandık. Burada bunu daha kesin bir şekilde formüle edeceğiz. Yanlışlıkla buna en az zaman ilkesi adını verdik.

Kuantum mekanizması
Sonuç olarak, gerçekte neler olup bittiğinin, tüm ışık yayılma sürecinin kuantum mekaniksel bakış açısına göre nasıl ilerlediğinin çok kaba bir resmini vereceğiz ki bu şu anda en doğru olarak kabul ediliyor.

Küresel bir yüzey için odak uzaklığı
Önce düşünelim en basit örnek farklı kırılma indislerine sahip iki ortamı ayıran kırılma yüzeyi (Şekil 27.2). Keyfi üslü sayılar durumu

Bir yüzeyin eğrilik yarıçapı, merkez yüzeyin sağındaysa pozitiftir
Örneğin, ŞEKİL 2'de. 27.2 s, s" ve R pozitiftir; Şekil 27.3'te s ve R pozitiftir ve s" negatiftir. İçbükey bir yüzey için, R'nin negatif olduğunu düşünürsek formülümüz (27.3) geçerli kalır.

Objektif odak uzaklığı
Şimdi büyük pratik öneme sahip başka bir durumu ele alalım. Kullandığımız çoğu lensin bir değil iki arayüzü var. Bu neye yol açıyor? Cam olsun

Arttırmak
Şu ana kadar odaklanma sürecini yalnızca eksen üzerinde yer alan noktalar için değerlendirdik. Şimdi eksenden biraz kaymış nesnelerin görüntüsünü oluşturalım; bu artış olgusunu anlamamıza yardımcı olacaktır.

Eksene paralel olan her ışın, merceğin diğer tarafında, odak adı verilen ve mercekten f uzaklıkta bulunan bir noktada odaklanır.
2) merceğin bir tarafındaki odaktan gelen her ışın, diğer taraftan eksene paralel olarak çıkar.

Karmaşık lensler
Mercek sisteminin temel özelliklerini sonuçlandırmadan kısaca açıklayalım. Çoklu lens sistemi nasıl incelenir? Çok basit. Bir nesneyle başlayalım ve ilk merceğin verdiği görüntüyü belirleyelim, bunun faydası

Sapma
Lens gibi muhteşem bir şeye hayran kalacak vaktiniz olmadan önce, kendimizi sınırlandırdığımız için daha önce fark edemediğimiz ciddi eksikliklerinden bahsetmek için zamanım olmalı.

Çözünürlük
Teknik açıdan çok önemli olan ilginç bir soru daha! çözünürlük nedir Optik enstrümanlar? Mikroskop oluşturduğumuzda baktığımız nesnenin tamamını görmek isteriz.

Elektromanyetizma
Fiziğin gelişimindeki belirleyici ve en çarpıcı dönemler, izole edilmiş gibi görünen olguların birdenbire adil hale geldiği büyük genellemelerin yapıldığı dönemlerdir. farklı yönler tek ve aynı

Radyasyon
Dünyanın genel resminden radyasyon fenomenine geçelim. Öncelikle (28.3) ifadesinde uzaklığın birinci (ikinci değil!) kuvvetiyle ters orantılı olarak azalan terimi seçmeliyiz. TAMAM

Dipol yayıcı
Formül (28.6)'yı elektromanyetik radyasyonun temel yasası olarak kabul edelim, yani göreceli olarak hareket etmeyen bir yükün yeterince geniş alanlarda yarattığı elektrik alanının olduğunu varsayalım.

Parazit yapmak
Şimdi yakınlarda, birbirinden birkaç santimetre uzakta bulunan iki kaynağı ele alalım (Şekil 28.3). Her iki kaynak da aynı jeneratöre bağlıysa ve içindeki yükler yukarı doğru hareket ediyorsa

Elektromanyetik dalgalar
Bu bölümde bir öncekiyle aynı konuları tartışacağız, ancak daha fazla matematiksel ayrıntıyla. Niteliksel olarak, iki kaynağın radyasyon alanının maksimum ve mi değerlerine sahip olduğunu zaten göstermiştik.

Radyasyon enerjisi
Daha önce de söylediğimiz gibi, zamanın herhangi bir anında ve uzayın herhangi bir noktasında alan kuvveti, r mesafesiyle ters orantılı olarak değişir. Dalganın taşıdığı enerjiye dikkat edilmelidir.

İki dipol yayıcı
Şimdi iki osilatörün eşzamanlı eylemi sırasında ortaya çıkan sonuç alanını ele alalım. Önceki bölümde en çok tartışılanlardan birkaçını zaten tartıştık. basit vakalar. Önce kaliteyi vereceğiz

Girişimin matematiksel açıklaması
Dipollerin radyasyonunu niteliksel bir bakış açısıyla ele aldık, şimdi niceliksel resme bakalım. En genel durumda ilk olarak iki kaynaktan gelen toplam alanı bulalım;

n adet özdeş osilatörün ortaya çıkan alanı
Bu bölüm bir öncekinin doğrudan devamı niteliğindedir, ancak burada "Girişim" başlığı "Kırınım" kelimesiyle değiştirilmiştir. Şu ana kadar hiç kimse tatmin edici bir sonuç elde edemedi

Kırınım ızgarası
Uygulamada osilatörlerin veya antenlerin faz eşitliği, teller ve her türlü özel cihaz kullanılarak sağlanır. Işık için benzer bir sistem yaratmanın mümkün olup olmadığı ve nasıl mümkün olduğu sorusu ortaya çıkıyor. Şimdi hala buradayız

Kırınım ızgarası çözünürlüğü
Artık birçok ilginç olguyu anlayabiliyoruz. Örneğin, ışığın dalga boyunu belirlemek için bir ızgara kullanmayı deneyelim. Ekranda, yarığın görüntüsü tam bir çizgi yelpazesine dönüşüyor.

Parabolik anten
Şimdi çözümle ilgili başka bir konuyu ele alalım. Hakkında Radyo dalgası kaynaklarının gökyüzündeki konumlarını ve açılarını belirlemek için kullanılan radyo teleskop antenleri hakkında

Boyalı filmler; kristaller
Birkaç dalganın girişiminden kaynaklanan bazı etkiler yukarıda tartışılmıştır. Ancak altta yatan mekanizma burada tartışılamayacak kadar karmaşık olan bir takım başka örnekler de verilebilir.

Opak bir ekranda kırınım
Şimdi çok ilginç bir olguyu ele alalım. Delikli opak bir tabaka olsun ve bir tarafında ışık kaynağı olsun. Ekranda hangi görüntünün görüneceğiyle ilgileniyoruz

Bir düzlemde bulunan osilatör sisteminin alanı
Osilatörlerin doldurduğu belli bir düzlem olduğunu ve hepsinin bu düzlemde aynı anda, aynı genlik ve fazda salındığını varsayalım. Sondaki alan nedir ama yeter

Kırılma indisi
Işığın suda havaya göre daha yavaş, havada ise boşluğa göre biraz daha yavaş hareket ettiğini söylemiştik. Bu gerçek, kırılma indisi n'nin tanıtılmasıyla dikkate alınmıştır. Şimdi anlamaya çalışalım.

Ortamın yaydığı alan
Şimdi plakadaki salınan yüklerin alanının (31.8)'in ikinci terimindeki Ea alanıyla aynı formda olup olmadığını bulmamız gerekiyor. Eğer öyleyse, o zaman kırılma indisini bulacağız

Dağılım
Elde ettiğimiz sonuç oldukça ilginç. Yalnızca atomik sabitler cinsinden ifade edilen kırılma indisini vermekle kalmaz, aynı zamanda kırılma indisinin ışığın frekansı w ile nasıl değiştiğini de gösterir. Pom ile

Emilim
Muhtemelen en son formda tuhaf bir şey fark etmişsinizdir.

Işık dalgası enerjisi
Gördüğümüz gibi kırılma indisinin sanal kısmı emilimi karakterize eder. Şimdi bir ışık dalgasının aktardığı enerjiyi hesaplamaya çalışalım. St.Petersburg'un enerjisinin olması lehine düşüncelerimizi dile getirdik.

Opak bir ekranda ışığın kırınımı
Şimdi bu bölümdeki yöntemleri farklı türden bir soruna uygulamak için uygun bir an. Ch'de. 30 ışık yoğunluğunun dağılımının ortaya çıkan kırınım modeli olduğunu söylemiştik

Radyasyon direnci
Önceki bölümde, salınan yüklerden oluşan bir sistemin enerji yaydığını gösterdik ve radyasyon enerjisi için bir formül bulduk. 1 saniyede geçen enerji miktarı metrekare yüzeyler

Radyasyon yoğunluğu
Şimdi hesaplayalım tam Enerji, hızlanma sırasında yük tarafından yayılır. Genellik sağlamak için, hareketin göreli olmadığını göz önünde bulundurarak keyfi ivme durumunu ele alalım. Hızlanma yönlendirildiğinde şunu söyleyin:

Radyatif zayıflama
Doğal frekansı w0 olan bir yaya (veya bir atomdaki bir elektrona) bağlı bir yük, tamamen boş uzayda bile sonsuza kadar salınamayacaktır, çünkü salınırken

Bu bölümün ikinci konusu olan ışığın saçılması konusuna geçmeden önce, girişim olgusunun şu ana kadar ele almadığımız özel bir durumunu tartışacağız. Müdahale olduğunda durumu konuşacağız

Işık saçılması
Yukarıdaki örnekler, atomların düzensiz dizilişinin bir sonucu olarak havada meydana gelen bir olguyu anlamamıza yardımcı olacaktır. Kırılma indisi ile ilgili bölümde olayın şöyle olduğunu söylemiştik:

Işık dalgası elektrik alanı vektörü
Bu bölümde bir ışık dalgasının elektrik alanının vektör doğasıyla ilişkili bir dizi olguyu ele alacağız. İÇİNDE önceki bölümler elektrik alanı salınımlarının yönü ile ilgilenmiyorduk,

Dağınık ışığın polarizasyonu
Daha önce tartıştığımız kutuplaşma olgusunun ilk örneği ışığın saçılmasıdır. Örneğin havadan geçen bir ışık ışınını düşünün. Güneş ışığı. Elektrik alanı heyecanlandırıyor

Çift kırılma
Bir tane daha var ilginç gerçek kutuplaşma fenomeni alanından. Bir yönde veya başka bir yönde doğrusal olarak polarize edilmiş ışık için kırılma indisi farklı olan ortamlar vardır. Dopu

Polarizatörler
Şu ana kadar, gelen ışık ışınının farklı polarizasyon yönleri için kırılma indisi farklı olan ortamlardan bahsettik. Büyük önemİçin pratik uygulamalar yanında başkaları da olsun

Optik Aktivite
Molekülleri ayna simetrisine sahip olmayan malzemelerde ilginç bir polarizasyon etkisi keşfedildi; bunlar bir tirbuşon, bir eldeki eldiven veya genel olarak başka bir şekil şeklindeki moleküllerdir.

Yansıyan Işık Yoğunluğu
Burada o katsayısının niceliksel bağımlılığını ele alalım.

Anormal kırılma
Son olarak, tarihsel olarak ilk keşfedilen kutuplaşma olgusunu, yani ışığın anormal kırılmasını ele alalım. İzlanda'yı ziyaret eden denizciler İzlanda kristallerini Avrupa'ya getirdiler.

Hareketli gyutochiki
Bu bölümde radyasyonla ilişkili bazı etkilerden bahsedeceğiz ve sunumu burada bitireceğiz. klasik teori Sveta. Önceki bölümlerde gerçekleştirdiğimiz ışık olaylarının analizi tamamlanmıştı.

"Görünür" hareketin tanımı
Yukarıdaki denklem oldukça ilginç bir şekilde basitleştirilebilir

Senkron radyasyon
Bir senkrotronda elektronlar, ışık hızına yakın yüksek hızlarda bir daire içinde hareket eder ve açıklanan radyasyon, gerçek ışık olarak görülebilir! Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak tartışalım.

Kozmik einkrotron radyasyonu
MS 1054'e gelindiğinde Çin ve Japon uygarlıkları dünyadaki en gelişmiş uygarlıklar arasındaydı: Çinliler ve Japonlar zaten Evren'deki olayları izliyorlardı ve tam da bu yıl gözlemlerini kaydediyorlardı.

Bremsstrahlung
Kısaca bir tanesinden daha bahsedeceğiz ilginç etki hızlı hareket eden bir parçacığın radyasyonuyla ilişkilidir. Aslında bu süreç az önce anlatılan radyasyona çok benzer. Sahip olduğumuzu varsayalım

Doppler etkisi
Şimdi hareketle ilişkili diğer bazı etkileri ele alalım.

Dört vektör (w, k)
(34.17) ve (34.18) bağıntıları çok ilginç özellik: yeni frekans w" eski frekans w ve eski dalga numarası k ile doğrusal olarak ilişkilidir ve yeni dalga numarası k olarak temsil edilir

Sapma
(34.17) ve (34.18) formüllerini türetirken basit bir örnek aldık

Işık dalgasının darbesi
Şimdi başka bir konuyu ele alalım. Önceki bölümlerde ışık dalgasının manyetik alanından hiç bahsetmemiştik. Tipik olarak aşağıdakilerle ilişkili etkiler manyetik alan, çok küçükler ama ilginç bir tane var

İnsan gözü
Renk olgusu kısmen fiziksel süreçlerden kaynaklanmaktadır. Sabun filmlerinin parazitten kaynaklanan renk gamından daha önce bahsetmiştik. Ancak renk ayrıca gözün işleviyle de ilişkilidir.

Renk yoğunluğa bağlıdır
Görmenin en dikkat çekici özelliklerinden biri gözün karanlığa alışma (uyum sağlama) yeteneğidir. Aydınlık bir odadan karanlık bir odaya girdiğimizde bir süre hiçbir şey görmeyiz.

Renk algısının ölçülmesi
Şimdi koniler yardımıyla gerçekleştirilen görmeyi, yani parlak ışıkta görmeyi ele alacağız. En önemli ve en karakteristik özellik Böyle bir vizyonun rengi renktir. Bunu zaten biliyoruz Beyaz ışıkİle

Renkli görme mekanizması
Belirtilen desenlerle ilgili olarak ortaya çıkan ilk soru şudur: Renkler neden bu şekilde davranıyor? Jung ve Helmholtz tarafından önerilen en basit teori şunu önerdi:

Renkli görmenin fizikokimyasal özellikleri
Ortaya çıkan eğrilerin gerçek göz pigmentinin özellikleriyle karşılaştırılması konusunda ne söylenebilir? Retinadan çıkarılan pigmentler esas olarak optik pigment adı verilen bir türden oluşur.

Renk hissi
Görme mekanizmasını tartışırken öncelikle, genellikle rastgele bir dizi renk veya ışık noktası görmediğimizi anlamak gerekir (tabii ki, bir modern sanat sergisinde olmadığımız sürece).

Görme fizyolojisi
Şekil 2'de gösterilen retinadaki iç bağlantıları hatırlamak için sadece renkli görme hakkında değil, genel olarak görme hakkında konuşmaya başladık. 35.2. Retina gerçekten bir yüzeye benziyor

Sopalar
Şimdi retinanın çubuklarında neler olduğuna daha detaylı bakalım. İncirde. Şekil 36.5, çubuğun ortasının bir mikrofotoğrafını göstermektedir (ucu, fotoğrafın sınırlarının ötesine yukarı doğru uzanır). Sağda arkasındaki katmanın büyütülmüş bir görünümü var

Böceklerin bileşik gözleri
Şimdi biyolojiye dönelim. İnsan gözü hiçbir şekilde tek tip gözler. Hemen hemen tüm omurgalıların gözleri insanlarınkine benzese de, daha aşağı hayvanlarda pek çok farklı türe rastlıyoruz.

Diğer göz türleri
Arıların yanı sıra pek çok hayvan da renkleri ayırt edebilir. Balıklar, kelebekler, kuşlar ve sürüngenler de renkleri ayırt edebilirler. Ancak çoğu memelinin bunu yapabildiği düşünülmüyor. Ancak primatlar

Sinirsel görme mekanizmaları
Bu bölümün ana temalarından biri ara bağlantı ve karşılıklı bilgidir. bireysel parçalar gözler. Üzerinde pek çok deney yapılan at nalı yengecinin karmaşık gözüne bir bakalım.

Atom mekaniği
Son birkaç bölümde, genel olarak ışık olayını veya elektromanyetik radyasyonu anlamanın mümkün olmadığı birçok temel kavramı inceledik. (Bazı özel

Makineli tüfek deneyimi
Elektronların kuantum davranışını anlamaya çalışırken, bunu mermiler gibi sıradan parçacıkların ve su üzerindeki dalgalar gibi sıradan dalgaların tanıdık hareketleriyle karşılaştırırız. İlk önce biraz çekim yapacağız.

Elektronlarla deney yapın
Şimdi aynı deneyi elektronlarla da düşünelim. Diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 37.3. Akımla ısıtılan ve yerleştirilen bir tungsten telden oluşan bir elektron tabancası sağlayacağız.

Elektron dalgası girişimi
Şekil 2'deki eğriyi analiz etmeye çalışalım. 37.3 ve elektronların davranışını anlayıp anlayamadığımıza bakalım. Not etmek istediğim ilk şey, porsiyonlar halinde geldikleri için, her porsiyonun (onunki de)

Bir elektron nasıl izlenir?
Bu deneyi yapmaya çalışalım. İki delik arasındaki duvarın hemen arkasına elektronik cihazımıza güçlü bir ışık kaynağı yerleştireceğiz (Şekil 37.4). Elektrik yüklerinin ışığı dağıttığı biliniyor

Kuantum mekaniğinin başlangıç ​​ilkeleri
Şimdi deneylerimizden elde ettiğimiz ana sonuçları özetleyelim. Bunu öyle bir biçimde yapacağız ki, benzer deneylerin tüm sınıfı için geçerli olacaklar. Öncelikle şunu yaparsanız bir özet daha kolay yazılabilir:

Belirsizlik ilkesi
Heisenberg belirsizlik ilkesini bizzat bu şekilde formüle etti: Eğer bir cisim üzerinde çalışıyorsanız ve cismin momentumunun z bileşenini Dр belirsizliği ile belirleyebiliyorsanız, o zaman bunu yapamazsınız.

Konum ve momentum ölçümü
Kuantum mekaniğinde konum ve/veya momentumdaki belirsizliğin neden ortaya çıktığını anlamak için iki örneği düşünün. Eğer durum böyle olmasaydı, eğer mümkün olsaydı, daha önce de görmüştük.

Kristal kırınımı
Şimdi madde dalgalarının bir kristalden yansımasını düşünün. Kristal sağlam Düzenli sıralar halinde düzenlenmiş birçok özdeş atomdan oluşur. Bu sistem nasıl düzenlenebilir?

Bir kazandan grafit blok yoluyla nötron difüzyonu
Yansıtılmadan, dağılmadan, kaybolmadan geçer. Özellikle ışık (l değeri bu boşluklardan çok daha büyüktür), kristal düzlemlerden herhangi bir yansıma modeli vermeden geçer.

Atom boyutu
Belirsizlik ilkesinin (38.3) başka bir uygulamasına bakalım, ancak lütfen bu hesaplamayı tam anlamıyla almayın; genel fikir doğru ancak analiz çok doğru yapılmadı

Enerji seviyeleri
Atomun mümkün olan en düşük enerji durumundan bahsetmiştik. Ancak elektronun çok daha fazlasını yapabileceği ortaya çıktı. Çok daha enerjik bir şekilde dönebilir ve salınabilir.

Biraz felsefe
Biraz daha felsefe konuşalım Kuantum mekaniği. Her zaman olduğu gibi burada iki taraf var: fiziğin felsefi içeriği ve bunun diğer bilgi alanlarına uyarlanması. Felsefi fikirler, bağlantı

Şimdi renkleri karıştırmayı matematiksel açıdan bir tür geometrik yapı olarak ele alalım. Denklem (35.4) ile tanımlanan renk, miktarların üç eksen boyunca çizildiği, yani belirli bir rengin uzaydaki bir noktaya karşılık geldiği, üç boyutlu uzayda bir vektör olarak temsil edilebilir. Bileşenleri ve'ye eşit olan başka bir renge karşılık gelen nokta farklı bir konumda bulunur. Bildiğimiz gibi iki rengin toplamı yeni bir renktir ve ilk ikisinin vektörel toplamı ile elde edilir. Aşağıdaki gözlemi kullanırsak diyagram basitleştirilebilir ve her şey bir düzlemde gösterilebilir: Belirli bir renkteki ışığı alırız ve katsayıları iki katına çıkarırız, yani tüm bileşenleri artırırız ve aralarındaki ilişkiyi değiştirmeden bırakırız. ; o zaman aynı renkte ama daha parlak bir ışık elde edersiniz. Bu nedenle, herhangi bir ışığı aynı yoğunluğa getirip, Şekil 2'de yapıldığı gibi üç boyutlu uzaydaki tüm yapıyı bir düzleme yansıtmak mümkündür. 35.4.

Şekil 35.4. Standart renk şeması.

Verilen iki rengin karıştırılmasıyla elde edilen herhangi bir rengin, seçilen her iki rengi birleştiren bir çizgi üzerinde bulunan bir nokta ile temsil edildiği anlaşılmaktadır. Örneğin, her iki rengin eşit parçalarından oluşan bir karışım, onları birleştiren parçanın ortasında yer alır; bir rengin ve diğerinin karışımı, segmentin uzunluğu kadar bir mesafede bulunur, vb.

Ana renkler olarak kırmızı, yeşil ve maviyi seçerseniz, bunlardan elde edilen pozitif katsayılı tüm renkler şekildeki noktalı çizgiyle gösterilen üçgenin içinde yer alır. Temel olarak üçgen, gördüğümüz hemen hemen tüm renkleri içerir, çünkü genel olarak görüşümüze uygun olan tüm renkler, üçgenin biraz dışına taşan oldukça tuhaf şekilli bir eğrinin içinde yer alır. Bu eğri nereden geldi? Bir zamanlar birisi seçilen üç renk arasından görünen tüm renklerin karışımlarını çok dikkatli bir şekilde yapmıştı. Ancak tüm renkleri kontrol etmeyeceğiz; Yalnızca saf spektral tonları, spektrum çizgilerini incelemek yeterlidir. Herhangi bir renk, farklı fakat pozitif katsayılara sahip (fiziksel açıdan saf) saf spektral tonların toplamı olarak düşünülebilir. Herhangi bir renk, spektrumun tüm renklerinde bir miktar kırmızı, sarı, mavi vb.'den oluşur. Spektral tonların üç ana renkten nasıl oluştuğunu bilerek, herhangi bir renk için ana renklerin gerekli oranını hesaplayabilirsiniz. Bu nedenle tüm spektral tonların üç ana renge göre renk katsayıları belirlenerek eksiksiz bir renk karışım tablosu oluşturmak kolaydır.

Örnek olarak ŞEKİL 2'de. Şekil 35.5, üç rengin karıştırılmasına ilişkin deneysel verileri göstermektedir. Eğriler, karıştırıldığında spektrumdaki renklerden herhangi birini oluşturan üç ana rengin (kırmızı, yeşil, mavi) her birinin miktarını gösterir. Kırmızı, spektrumun sol ucundadır, ardından sarı gelir ve mavi sağ uca gelinceye kadar bu şekilde devam eder. Bazı durumlarda negatif katsayıların alınmasının gerekli olduğunu unutmayın. Diyagramdaki tüm renkler için noktaların konumları bu tür verilerden belirlendi ve koordinatlar, elde etmek için kullanılan ana renklerin göreceli miktarlarıyla ilişkilendirildi. çeşitli renkler. Buradan diyagramın sınır eğrisi de bulundu. Tüm saf spektral tonların geometrik konumunu temsil eder. Ancak spektral tonların karıştırılmasıyla her renk elde edilebilir, dolayısıyla bir eğri üzerindeki iki rastgele noktayı birleştiren bir çizgi üzerindeki herhangi bir renk doğada mevcuttur. Diyagramda, spektrumun en uçtaki mor ve uzak kırmızı uçlarını düz bir çizgi birleştiriyor. Mor renkleri içerir. Eğrinin içinde ışık yardımıyla oluşturulabilen renkler vardır ve eğrinin dışındaki renkler hiçbir şekilde ışık tarafından yaratılamaz ve onları hiç kimse görmemiştir (rüya dışında!).

Şekil 35.5. Bazı ana renk seçimleri için saf spektral tonların renk katsayıları.

1 – kırmızı, 2 – yeşil, 3 – mavi.