Содержание

Спектральные цвета - это... Что такое Спектральные цвета?

Криволинейный участок соответствует области спектральных цветов; прямая определяет пурпурные оттенки — неспектральные

Спектральные цвета — цвета, которым по зрительному ощущению человека можно поставить в соответствие видимый свет, имеющий определённую длину волны. Их можно интерпретировать, как узкие (вплоть до монохроматичности) участки непрерывного спектра видимого светового излучения[1].

Общая информация

Монохроматический свет вызывает отклики рецепторов сетчатки — колбочек трёх сортов, отношение величин которых зависит от длины волны (или частоты колебаний, энергии фотонов).

В естественных условиях, как правило, человек воспринимает не спектрально-чистые цвета, а цвета, формируемые при отражении или пропускании различными материалами солнечного света, имеющего практически непрерывный спектр. В результате в глазу рождается ощущение, обусловленное спектрами сложной формы, при восприятии которых воздействие света разных частот складывается. При этом пучки света со спектральными кривыми разной формы при попадании на сечатку могут восприниматься как имеющие одинаковый цвет из-за одинаковых уровней стимуляции рецепторов (метамерия)

[2], однако никакие смешанные цвета не совпадают со спектральными.

Таким образом, спектральные цвета являются «крайними», то есть каждый из них имеет максимально возможную насыщенность в пределах цветового тона, который он имеет.

Получение спектра при помощи призмы

При нарушениях цветового зрения, из-за отсутствия одного из типов рецепторов — колбочек глаза, некоторые спектральные цвета могут восприниматься, как идентичные, хотя как правило (например, при протанопии или дейтеранопии) большинство цветов достаточно хорошо идентифицируются. Однако при дихроматическом зрении невозможно отличить белый цвет от некоторых спектральных.

Неспектральные цвета

Среди неспектральных цветов выделяют:

См. также

Примечания

Колористика - Уроки Кино

Относительно слабое излучение мы воспринимаем как цвет, сильное — как свет.  Цвет предмета в конечном итоге также излучение, но менее яркое.

Отношение между освещенностью предмета и яркостью отраженного от него излучения называют «альбедо«.
Альбедо белой бумаги составляет примерно 0,8. Альбедо порошка титановых белил — около 0,9.

Альбе́до (лат. albus — белый) — характеристика диффузной отражательной способности поверхности.

Предметы сами по себе не имеют цвета, он появляется лишь при их освещении!


АХРОМАТИЧЕСКИЕ ЦВЕТА — белый, черный и все серые. В их спектры входят лучи всех длин волн в равных энергетических количествах (или почти равных).

ХРОМАТИЧЕСКИЕ ЦВЕТА — все спектральные, а также природные, кроме ахроматических.


Спектральные цвета и длины волн

Световые волны сами по себе не имеют цвета, но разные длины волн ассоциируются с определенным цветом.

Спектральные цвета — это семь ключевых цветов спектра.
Неспектральные цвета (цвета,

не входящие в цветовой спектр) — это оттенки серого, цвета смешанные с ахроматическими цветами (например: розовый, как смесь красного с белым), коричневые и пурпурные цвета (Magenta).

Красный760 – 620 нм
Оранжевый620 – 585 нм
Желтый585 – 575 нм
Желто-зеленый575-550 нм
Зеленый550 – 510 нм
Голубой510 – 480 нм
Синий480 – 450 нм
Фиолетовый450 – 380 нм

Для удобства обозначения цветов принято деление спектра оптического излучения на три области:

длинноволновую — 760 — 600 нм (красный — оранж.)
средневолновую — 600 — 500 нм (оранжевый — голубой)
коротковолновую — 500 — 380 нм (голубой — фиолетовый).

Это деление соответствует качественным различиям между спектральными цветами и учитывается при цветовом проектировании.

Самые чистые цвета — спектральные.

Спектральные цвета — цвета, ощущаемые человеком при воздействии на глаза света, принадлежащего узкому диапазону частот видимого спектра электромагнитных волн (т. н. «монохроматический свет», или же достаточно близкий к нему по составу). В настоящее время по традиции принято считать спектральными семь цветов (Рис. 1), составляющие при оптическом смешении естественный белый дневной свет: красный цвет, оранжевый цвет, жёлтый цвет, зелёный цвет, голубой цвет, синий цвет, фиолетовый цвет. Однако объективно выделить конкретный спектральный цвет без использования приборов невозможно, так как видимый солнечный спектр непрерывен, и в нём можно найти бесчисленные оттенки цвета

  • Неспектральными именуют цвета, которые отсутствуют в солнечном спектре — например, коричневый, пурпурный, хаки (цвет) и др.

 Общая схема по колористике.

Откройте в новой вкладке для полного размера.

Цветовые круги и гармонии  ЧИТАТЬ 

Уроки Кино — Тв среда (tvsreda) cайт о том как делать кино     urokikino. ru


Свойства цвета:

Цветовой тон или оттенок (Hue) — совокупность цветовых оттенков,

сходных с одним и тем же цветом спектра.

Насыщенность (Saturation) — степень блёклости.

Светлота (Lightness) — степень близости цвета к белому.

Яркость (Brightness) — степень близости цвета к чёрному.

Хроматические цвета — все цвета, за исключением ахроматических. Обладают всеми тремя свойствами.
Ахроматические («бесцветные») цвета — белый, оттенки серого и чёрный. Основным свойством является светлота.


Человек воспринимает цвет двух типов: цвет светящегося объекта (цвет света или аддитивный цвет) и цвет отраженного от объекта света (цвет пигмента или субтрактивный цвет).

Смешение цветов

Различают два принципиально разных процесса смешения цветов:

слагательный и вычитательный.

Слагательное смешение цветов

На темный экран направляют одновременно три монохроматических пучка света: фиолетовый, зеленый и красный, подобрав угол отклонения пучков света так, чтобы цветные изображения частично перекрывали одно другое, а центральная часть освещалась тремя пучками света ( рис. а). При этом условии участок экрана, освещенный зеленым и красным светом, покажется желтым, красным и фиолетовым — пурпурным, фиолетовым и зеленым — голубым. Средняя часть, освещенная лучами трех видов, будет белая как освещенная ахроматическим светом полного спектра. Такой вид смешения цветных пучков света называется слагательным.

Используя слагательный способ смешения цветов, ахроматический белый тон можно получить и при сложении двух резко различающихся по цвету пучков света. Установлено, что существуют пары хроматических цветов, смешение которых дает ахроматический тон, так, например, красный и голубовато-зеленый; оранжевый и голубой; желтый и синий; желто-зеленый и фиолетовый; зеленый и пурпурный. Такие цвета называют взаимно дополнительными.

Вычитательное смешение цветов

На пути ахроматического белого светового пучка, освещающего белый экран, одновременно ставят три светофильтра, так, чтобы они частично перекрывали один другой (рис б)  . Каждый из светофильтров пропускает лучи только одного цвета — желтые, пурпурные и голубые, поглощая основные цвета спектра — красные, фиолетовые и зеленые.

На участке, защищенном желтым и голубым фильтрами, в местах, где эти фильтры взаимно перекрываются, получим зеленый цвет, так как туда не проникли фиолетовые и красные лучи. На участке, защищенном желтым (поглощает фиолетовый цвет) и пурпурным (поглощает зеленый) фильтрами, получим красный цвет и на участке, защищенном голубым и пурпурным фильтрами, поглощающими красный и зеленый цвета, — фиолетовый цвет. Середина цветовой фигуры на экране, защищенная тремя фильтрами, которые вместе поглощают все лучи спектра, будет черной.

Из сказанного следует, что фильтры, пропуская часть спектральных лучей, а другую — поглощая, как бы вычитают их из белого пучка света. Такой способ получения цветов называется вычитательным.

Пространственное оптическое смешение цветов происходит при наложении красок трех спектральных тонов частыми отдельными пятнами (рис. 6 в). При рассмотрении рисунка уже на незначительном удалении возникает ощущение еще трех цветов — оранжевого, зеленого и фиолетового. Средняя часть, покрытая пятнами всех трех цветов, вызывает ощущение ахроматического тона. Здесь следует подчеркнуть субъективность характера смешения цвета. Этот принцип используется при создании мозаичных композиций. Если даже в условиях физического опыта результат получается относительный, то при смешении пигментных красок отклонения от идеала всегда несколько больше.

Наиболее распространенный прием получения многообразия цветных окрасочных составов на основе ограниченного ассортимента пигментов — смешение красок. Образование нового цвета (рис. г) происходит главным образом по принципу вычитательного смешения.


 

 

Виды слагательного смешения:

  1. Пространственное — совмещение в одном пространстве различно окрашенных световых лучей. Примеры: декоративное освещение, цирковое, театральное…
  2. Оптическое — образование суммарного цвета в органе зрения, тогда как в пространстве слагаемые цвета разделены. Примеры: живопись мелкими штрихами или точками, пестроткань, офсетная печать.
  3. Временное — смешение цветов при быстрой смене их в поле зрения. Это можно наблюдать при помощи «вертушки» Максвелла. Если укрепить на вертушке диски разных цветов и привести их во вращение со скоростью 2000 оборотов в минуту, цвета дисков станут неразличимы в отдельности и образуют некий суммарный цвет.
  4. Бинокулярное смешение — его можно наблюдать, надев разноцветные очки.

Правила слагательного смешения

  1. При смешении двух цветов, расположенных на концах хорды 10-ступенного цветового круга, получается цвет промежуточного цветового тона. Например: красный + зеленый = желтый пурпурный + зелено-голубой = синий красный + желтый = оранжевый. Чем ближе по кругу расположены смешиваемые цвета, тем больше насыщенность суммарного цвета.
  2. При смешении цветов, противоположных в 10-ступенном цветовом круге, получается ахроматический цвет. Цвета, дающие в сумме ахроматический, называются взаимно-дополнительными. Например:
    красный — зелено-голубой
    оранжевый — голубой
    желтый — синий
    желто-зеленый — фиолетовый
    зеленый — пурпурный.
  3. Основные цвета при слагательном смешении: красный, зеленый и синий. Из них можно получить все цвета круга.

Вычитательное смешение

Сущность вычитательного (или субтрактивного) образования цвета заключается в вычитании из светового потока какой-либо его части путем поглощения. Субтрактивный процесс имеет место при всяком взаимодействии света с материальным телом. Например: при смешении красок, наложении красочных слоев (лессировки, глубокая печать), при всех видах отражения и пропускания света. Основной закон вычитательного смешения: Всякое хроматическое тело отражает (или пропускает) лучи своего собственного цвета и поглощает цвет, дополнительный к собственному.


Основные или первичные цвета — это цвета, смешивая которые можно получить все остальные цвета и оттенки. Тип смешивания (

аддитивное или субтрактивное) определяет основные цвета.

Дополнительные или комплиментарные цвета (на цветовом круге расположены напротив друг друга) — это пары цветов, при аддитивном смешивании дающие белый цвет, при субтрактивном — серый или чёрный. Для цветов RGB дополнительными будут соответственно CMY (и наоборот). Каждому цвету можно противопоставить не один контрастный (дополнительный) цвет, а близлежащую пару, которая его образует.

Приведенная схема основных цветов работает только для компьютерных графических систем. У традиционных художников основными цветами считаются красный, желтый и синий. Цвета, получаемые путём смешивания основных, называются составными(зелёный, оранжевый, фиолетовый). Сумма составных цветов даст коричневый.

Аддитивное смешение — (от англ. add — добавлять, т.е. добавление к черному других световых цветов) или RGB (Red, Green, Blue) — метод синтеза цвета, в котором первичными цветами являются аддитивные красный, зелёный и синий. В этой системе отсутствие цветовдаёт черный цвет, а добавление всех цветовбелый. Выбор основных трёх цветов обусловлен особенностями физиологии сетчатки человеческого глаза.
Субтрактивное смешение (от англ. subtract — вычитать, т.е. вычитание цветов из общего луча отраженного света) или CMY (Cyan, Magenta, Yellow) — метод синтеза цвета, в котором первичными цветами являются субтрактивные голубой, пурпурный и жёлтый. Цветовая модель основана на поглощающих свойствах чернил. В этой системе отсутствие цветов даётбелый цвет (белая бумага), а смешение всех цветов — условно чёрный (в действительности типографские краски при смешении всех цветов дают темно-коричневый, а для придания истинно черного оттенка добавляют черную ключевую краску — Key color). Обладает сравнительно с RGB небольшим цветовым охватом.

Цветовые модели RGB и CMYK теоретически являются дополнительными друг к другу, а их пространства частично перекрываются.
Цветовая модель CIE LAB (или Lab). В этой модели любой цвет определяется яркостью «L»  (Luminance) и двумя хроматическими компонентами: параметром «а» (изменяется отзеленого до красного) и параметром «b» (изменяется от синего до желтого). Разработанные в рамках этой модели цвета будут выглядеть одинаково как на экране, так и при печати независимо от типа устройства воспроизведения. Обладает наибольшим цветовым охватом.


Цветовой круг Иттена:

Цветовые круги и гармонии  ЧИТАТЬ 

Для полного понимания нужно почитать вот эту книгу

Как мы видим цвет на самом деле 

Как цвет влияет на эмоции

Эффект Кулешова

Уроки Кино — Тв среда (tvsreda) cайт о том как делать кино     urokikino. ru


Колористика.

Наука о цветовых сочетаниях — методическое пособие.


 


Как мы видим цвет на самом деле 

Как цвет влияет на эмоции

Эффект Кулешова

Уроки Кино — Тв среда (tvsreda) cайт о том как делать кино     urokikino.ru

Спектр

СПЕКТР

 

СПЕКТР, СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЦВЕТА (франц. spectre, от лат. spectrum — "представление, образ", от spectare — "смотреть, созерцать, рассматривать") — в общем смысле — совокупность всех значений какой-либо величины.

В теории изобразительного искусства, в частности в колористике (науке о восприятиицвета), спектром называют полную шкалу зрительно воспринимаемого диапазона колебаний электромагнитного поля. Глаз человека видит такой спектр как определенную последовательность тонов хроматической гаммы: красный, оранжевый, желтый, зеленый,голубой, синий, фиолетовый. Иначе спектральные цвета называют семью цветами радуги, поскольку в соединении они составляют белый дневной свет.


В 1664 г. знаменитый английский ученый И. Ньютон (1643—1727) первым с помощью стеклянной треугольной призмы расщепил белый свет на составляющие семь тонов. Он же придумал термин "спектр". Ньютон объяснял природу света механически. Согласно его теории, источник света испускает мельчайшие частицы, которые и воспринимает глаз человека.

Солнечные лучи, преломляясь, например при прохождении сквозь капельки воды в атмосфере, могут образовать радугу на небе. Крайние тона — красный и фиолетовый, согласно современным научным представлениям, граничат с невидимой частью спектра, соответственно инфракрасными и ультрафиолетовыми лучами.


Белый цвет можно получить из спектральных тонов только оптическим соединением, смешение соответствующих красок из-за неизбежных примесей дает грязный тон. Грязныйтон, аналогично музыкальному, получается при неправильном и непропорциональном смешении спектральных цветов. Все тона хроматической гаммы делятся на теплые и холодные, основные (красный, синий, желтый) и производные (получающиеся от их соединения). Гармонизация, или темперация, хроматического ряда и, соответственно,эстетика цвета основана на принципе дополнительности.

Известно, что причина многообразия спектральных цветов заключается в длине световой волны. Световая волна определенной длины вызывает ощущение строго определенного цвета.

Так, волна с длиной 700 нм вызывает ощущение красного цвета, волна с дли­ной около 400 нм — ощущение фиолетового цвета. В промежутке между длинными и короткими волнами располагаются волны, вызывающие ощущения всех остальных цветов полного спектра.

Но спектральные цвета — только ничтожная часть всех видимых цветов вообще. Причина разнообразия всех видимых цветов — серых, коричневых, оливковых, розовых, пурпурных и т. д. — значительно сложнее. В противоположность тому, что думали теоретики импрессионизма,спектральные цвета — это редкое явление, вызываемое разложением светового луча при прохождении через преломляющие среды. Мы видим спектральные цвета в радуге, каплях росы, на гранях хрусталя. Но большая часть красок природы — зелень листвы и цвет кирпичной стены, цвет розы и даже цвет неба — не спектральные цвета. Как ни просто ощущение цвета и в этих случаях, физическая причина его сложнее: здесь действует не излуче­ние с одной длиной волны, а целая сумма излучений. Здесь действует неразложенный на свои составляющие спектр излучения. Сложный спектр скрыт за про­стым впечатлением от него.

Неразложенный луч солнечного света также вызывает ощущение  простого цвета, но и его«спектр» остается при этом скрытым. Мы называем цвет солнеч­ного луча белым по тому впечатлению, которое он на нас производит. Однако именно пространственное разложение солнечного луча приводится в учебниках физики как образец полного спектра.

Ультрафиолетовое и инфракрасное излучения также действуют на глаз, но не вызывают зрительных ощущений. Это «невидимый» свет.

Цвет (версия Миг) — Традиция

Цвет — зрительное, субъективное восприятие человеком видимого света, различий в его спектральном составе, ощущаемых глазом. Светом обычно называют «видимый» диапазон электромагнитного излучения (см. видимое излучение), в диапазоне длин волн приблизительно 380—760 нм).

Цвет — объективная реальность?[править]

Многие полагают, что цвет — объективная, однозначная характеристика излучения. Однако это не совсем так: у разных людей цветовые рецепторы иногда несколько различны, и их ощущения — субъективны. Субъективность восприятия цвета связана и со спектральными характеристиками светового излучения, имеющего определённые составляющие, с различной длиной волны и интенсивностью (см. Монохроматическое излучение). Свет действуют на Экстерорецепторы фокальной поверхности сетчатки глаза и те в свою очередь оппонентно выделяют из всего набора лучей фокусируемой предметной точки наиболее яркие основные сигналы монохромного излучения света — красного, зелёного, синего цветов, которые передаются в мозг. Субъективный характер ощущения цвета подтверждается наличием таких явлений, как метамерия, константность цвета, а также индивидуальными наследственными особенностями человеческого глаза (дальтонизм, степень экспрессии полиморфных зрительных пигментов) и психики.

В определённых условиях цветовое ощущение возникает без воздействия излучения на глаз — от давления на глазное яблоко, при ударе, электрическом раздражении и др. (см. Фосфен), а также во сне, или при мысленной ассоциации с др. ощущениями — звуком, теплом и т. д., в результате работы воображения (эйдетизм).

Характеристики цвета и его особенности связаны с физическими свойствами объекта, материала, источниками света, и т.  д., такими как например: спектр поглощения, отражения, или эмиссии.

Поскольку восприятие цвета зависит от чувствительности колбочек и палочек в сетчатке к различным областям спектра, цвета могут быть определены количественно: по степени раздражения этих фоточувствительных рецепторов.

  • Выражение «Окраска» предметов более неоднозначно, «окраска» может быть изменчива, это ощущение не может быть однозначно описано спектром воспринимаемого света.

Цветоведением иногда называют науку о цвете. Она включает:

  • восприятие цвета человеческим глазом и мозгом,
  • происхождение цветов материалов и тел, связанное с процессами взаимодействия освещающего света с разными веществами и материальными структурами,
  • цветовую теорию в искусстве, и в физике — электромагнитное излучение в видимом диапазоне света (то есть то, что обычно связано со светом).

Так называемые хроматические цвета (все, кроме серых) вызывают визуальное, субъективное восприятие объекта. Оно возникает в результате обработки мозгом информации от зрительного анализатора, глаза, то есть зрительного ощущения.

Восприятие и ощущение цвета непостоянно, и существенно зависит от совокупности физических, физиологических и психологических факторов.

Восприятие и ощущение цвета — состояние органов восприятия некоторых сторон объективной реальности как цвет.

Цвета можно оценивать и сравнивать, для этого используют как субъективные, так и объективные критерии:

  • Субъективно, когда воспринимаемый цвет электромагнитного излучения глазом зависит от его спектрального состава;
  • Объективно — при измерении цвета с целью объективного описания и количественного определения нашего зрительного впечатления от цвета с помощью величин цветовых измерений, что в настоящее время позволяет нам определять цвета численно и передавать информацию о цветах без образца, только с помощью цифр. Принятые эталоны цветов — последовательности монохроматических излучений фиксированной интенсивности, каждому из которых соответствует определённая длина волны электромагнитного колебания. Монохроматические излучения не могут быть разложены ни на какие другие цвета. При разложении белого солнечного света (как эталонного непрерывного спектра) призмой в непрерывный спектр цветов, получаем параметры длин волн в нм: 390—440 — фиолетовый, 440—480 — синий, 480—510 — голубой, 510—550 — зелёный, 550—575 — желто-зелёный, 575—585 — желтый, 585—620 — оранжевый, 630—770 — красный и др., которые служат образцами при использовании в промышленности, полиграфии.

Субъективно воспринимаемый цвет электромагнитного излучения зависит как от его спектрального состава, так и от от психофизиологического состояния человека. На ощущение цвета существенно влияют:

фоновый цвет, его цветовая температура; зрительная адаптация), общая и локальная яркость объектов восприятия (см. дневное, сумеречное и ночное зрение), а также специфические свойства индивидуального глаза (они могут быть нарушены, например, при разных формах дальтонизма. Подробнее см. статьи Психология восприятия цвета, Памятные цвета.

Различают ахроматические цвета (белый, серый, чёрный) и хроматические, а также спектральные и неспектральные (например, пурпурный, хаки, или коричневый).

Неоднозначность понятия цвет[править]

Понятие Цвет имеет 2 смысла: оно может относиться как (субъективно) к психологическому ощущению, вызванному попаданием в глаз света от некого источника или объекта (скажем, оранжевый, или ( синоним апельсин), так и быть однозначной (объективной) характеристикой самих источников света («оранжевый свет»).

Поэтому следует заметить, что в тех случаях, когда мы хотим дать цветовую характеристику источников света, некоторых имён цвета, которые мы не способны увидеть визуально, может просто «не существовать». Например, не существует серого, коричневого, бурого света.

Важно, что различный спектральный состав света может давать одинаковый отклик, идентичное цветовое ощущение у человека, возникающее посредством раздражения зрительных рецепторов глаза (эффект метамерии цвета).

Спектральные цвета — Википедия. Что такое Спектральные цвета


Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Спектральные цвета — цвета, которым по зрительному ощущению человека можно поставить в соответствие видимый свет, имеющий определённую длину волны. Их можно интерпретировать, как узкие (вплоть до монохроматичности) участки непрерывного спектра видимого светового излучения[1].

Общая информация

Монохроматический свет вызывает отклики рецепторов сетчатки — колбочек трёх сортов, отношение величин которых зависит от длины волны (или частоты колебаний, энергии фотонов).

В естественных условиях, как правило, человек воспринимает не спектрально-чистые цвета, а цвета, формируемые при отражении или пропускании различными материалами солнечного света, имеющего практически непрерывный спектр. В результате в глазу рождается ощущение, обусловленное спектрами сложной формы, при восприятии которых воздействие света разных частот складывается. При этом пучки света со спектральными кривыми разной формы при попадании на сетчатку могут восприниматься как имеющие одинаковый цвет из-за одинаковых уровней стимуляции рецепторов (метамерия)[2], однако никакие смешанные цвета не совпадают со спектральными.

Таким образом, спектральные цвета являются «крайними», то есть каждый из них имеет максимально возможную насыщенность в пределах цветового тона, который он имеет.

Получение спектра при помощи призмы

При нарушениях цветового зрения, из-за отсутствия одного из типов рецепторов — колбочек глаза, некоторые спектральные цвета могут восприниматься, как идентичные, хотя как правило (например, при протанопии или дейтеранопии) большинство цветов достаточно хорошо идентифицируются. Однако при дихроматическом зрении невозможно отличить белый цвет от некоторых спектральных.

Неспектральные цвета

Среди неспектральных цветов выделяют:

См. также

Примечания


2. Виды спектров излучения. Цвет и спектральная характеристика. Метамеризм цвета и доминирующая длина волны.

Непрерывные спектры.

Это означает, что в спектре представлены волны всех длин. В спектре нет разрывов, и на экране спектрографа можно видеть сплошную разноцветную полосу.

Непрерывные (или сплошные) спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы. Для получения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры.

Характер непрерывного спектра и сам факт его существования определяются не только свойствами отдельных излучающих атомов, но и в сильной степени зависят от взаимодействия атомов друг с другом.

Непрерывный спектр дает также высокотемпературная плазма. Электромагнитные волны излучаются плазмой в основном при столкновении электронов с ионами.

Линейчатые спектры.

Линейчатые спектры представляют собой набор цветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенных длин волн (точнее, в определенных очень узких спектральных интервалах). Каждая из линий имеет конечную ширину.

Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. Изолированные атомы химического элемента излучают строго определенные длины волн.

Обычно для наблюдения линейчатых спектров используют свечение паров вещества в пламени или свечение газового разряда в трубке, наполненной исследуемым газом.

При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральные линии расширяются и, при очень большой плотности газа, когда взаимодействие атомов становится существенным, эти линии перекрывают друг друга, образуя непрерывный спектр.

Полосатые спектры.

Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. С помощью очень хорошего спектрального аппарата можно обнаружить, что каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.

При разложении белого света призмой в непрерывный спектр цвета в нем постепенно переходят один в другой. Принято считать, что в некоторых границах длин волн (нм) излучения имеют следующие цвета: 390—440 – фиолетовый 440—480 - синий 480—510 – голубой 510—550 – зеленый 550—575 - желто-зеленый 575—585 - желтый 585—620 – оранжевый 630—770 – красный

Доминирующей длиной волны является волна определенной длины, которая воспринимается человеческим глазом и определяется как длина волны монохроматического света, которая имеет тот же цвет как источник монохроматического света. Проще говоря, если цвет данной длины волны ("X" нм) неотличим от цвета исследуемого излучения, это означает, что оно имеет доминирующую длину волны "X".

Пиковая длина волны - это длина волны, на которой радиометрический спектр источника света достигает своего максимума. Проще говоря, доминирующая длина волны это параметр, определенный человеческим глазом, а пиковая длина волны - параметр, определенный фотодетектором.

Один и тот же цвет может быть получен смешением различных излучений. Цвета излучений, имеющие различный спектральный состав, но визуальна воспринимающиеся одинаковыми, называются метамерными.

Метамерные цвета играют большую роль в практике цветных съемок, так как источники света, имеющие одинаковый цвет, но различный спектральный состав, могут давать заметные изменения цветовых соотношений на цветной пленке. Это важно учитывать при использовании смешанного освещения.

Cпектральный состав излучений может быть совершенно различным, а для глаза они неразличимы. Почти для любого излучения можно подобрать много других, совсем иного спектрального состава, все они будут для глаза одинаковы по цвету.

Color Perception от Майкла Каллониатиса и Чарльза Луу - Webvision

Майкл Каллониатис и Чарльз Луу

Обзор.

Обработка цветового зрения в зрительной системе приматов инициируется поглощением света тремя различными спектральными классами колбочек. Следовательно, цветовое зрение описывается как тривариантное или трехцветное, и первоначальные психофизические исследования показали, что цвета могут быть сопоставлены с использованием трех различных основных цветов.В 1802 году Томас Янг предложил модель, согласно которой восприятие цвета может кодироваться тремя основными цветовыми рецепторами, а не тысячами цветовых рецепторов, кодирующих отдельные цвета.

Спектральную чувствительность колбочек можно определить несколькими методами. Два из этих методов включают в себя выделение рецепторных ответов (Baylor et al, 1984) с использованием вычислений по функции соответствия цвета нормалей и дихроматов (Smith and Pokorny, 1975; дихромат - это объект, в сетчатке которого отсутствует один фотопигмент колбочек), микроспектрометрия (Bowmaker и Dartnall, 1980) или отражательной денситометрии (Rushton, 1963, 1966). Техника микроспектрометрии заключается в выделении одного конуса и прохождении через него света. Изменение пропускания на разных длинах волн можно использовать для расчета спектрального поглощения конуса или определения изменения электрического отклика. Отражательная денситометрия включает направление света на сетчатку и определение изменения поглощения в зависимости от длины волны. Эти результаты впоследствии используются для расчета спектрального поглощения.

Три класса колбочек в сетчатке человека были выделены с помощью вышеуказанных методов.Эти три класса колбочков - это чувствительные к короткой длине волны (S-конусы), чувствительные к средней длине волны (M-конусы) и чувствительные к длинноволновой длине волны (L-конусы), и все они имеют разную, но перекрывающуюся спектральную чувствительность. Спектральная чувствительность S-колбочек достигает максимума примерно при 440 нм, M-конусов - 545 нм и L-колбочек - 565 нм после поправки на потерю света до сетчатки, хотя различные методы измерения приводят к немного разным значениям максимальной чувствительности ( фигура 1).

Рисунок 1.Спектральная чувствительность S-конуса, M-конуса и L-конуса. Объединенные результаты разных авторов с использованием разных методов, включая денситометрию сетчатки по Раштона (t и), микроспектрометрию по Брауну и Уолду (n и “) и пороговое значение приращения, создающее искусственную монохромазию по Бринли (D и s), и измерения порога приращения по Уолду (5 ) (Из книги Моисея, Р.А. и Харта, В.М. (Эд) Адлера, физиология глаза, клиническое применение. Сент-Луис: CV Mosby Company, 1987

Соответствие цветов

Трехцветная природа цветового зрения позволяет сочетать почти любой цвет с помощью смеси трех цветов.Эта трихроматность зрения также линейна. Это означает, что колориметрические уравнения обладают свойствами обычного уравнения.

Цветовые совпадения количества C s стимула S могут быть выражены как:

Cs (S) = C1 (l1) + C2 (l2) + C3 (l3)

, где li - это три основных цвета (не обязательно монохроматические спектральные цвета), а Ci - трехцветные значения.

Трехцветные значения представляют количество каждого из трех основных цветов, необходимых для достижения соответствия цвета и яркости (рисунок 2).Они могут быть выражены в единицах светового потока или лучистого потока, или даже в произвольной шкале при условии, что произвольная шкала передает относительные пропорции трех величин.

Рис. 2. Испытуемых просят настроить три цвета в левой части двудольного поля, чтобы они соответствовали стандартному цвету, представленному в правой части двудольного поля.

Аддитивные и субтрактивные смеси цветов

Два или более цвета можно сложить вместе, чтобы получить новый цвет, состоящий из смеси использованных исходных цветов.Это можно продемонстрировать на белом экране трех цветов: синем, зеленом и красном. Голубой, пурпурный, желтый и белый образуются из смеси этих цветов (рисунок 3). Одно из требований к выбору цветов, которые будут использоваться в экспериментах по смешиванию цветов, состоит в том, что два из них нельзя смешивать для получения третьего.

Рис. 3. Добавочные смеси синего, зеленого и красного цветов для получения голубого, пурпурного, желтого и белого цветов

Субтрактивные цветовые смеси включают избирательное поглощение длин волн.Голубой, пурпурный и желтый - субтрактивные основные цвета. Если белый свет проходил через желтый фильтр, желтый фильтр будет поглощать синий и пропускать красный и зеленый (что дает желтый). Поэтому желтый можно рассматривать как фильтр -B. Пурпурный фильтр вычитает или поглощает зеленый (-G-фильтр) из белого света, а голубой вычитает или поглощает красный (-R-фильтр) из белого света (рис. 4).

Рис. 4. Вычитание смеси голубого, пурпурного и желтого цветов для получения синего, зеленого и красного

Законы Грассмана дают количественное описание данных соответствия цветов (Grassman 1855).Они хорошо выдерживают заданный набор условий (в отношении яркости, адаптации наблюдателя, размера поля и т. Д.). Законы Грассмана полезны для количественной оценки данных соответствия цветов, но, как правило, на данные соответствия цветов влияет следующее:

  • Изменения макулярного пигмента (ксантофилла) в центральных 4–5 градусах зрения субъекта
  • хроматические аберрации
  • вторжение стержня, особенно когда задействованы большие поля и низкий уровень фотопической освещенности
  • нарушение закона Абни аддитивности яркости, включая эффект Гельмгольца-Кольрауша
  • Сдвиг оттенка по Бецольду-Брюке при яркости

Спецификация цвета.

Цветовая система Munsell

Все цвета можно полностью указать по оттенку, яркости и насыщенности. Система Манселла имеет три измерения: оттенок, значение и цветность. Эти три измерения соответствуют трем перцептивным характеристикам цветового зрения человека.

Рис. 5. Волчок Манселла, показывающий расположение разных цветов

Три измерения цветовой системы Munsell:

1. Оттенок: Относится к длине волны или доминирующей длине волны . Оттенок обозначается комбинацией букв и цифр, составляющих 100-ступенчатую шкалу (рисунок 5). Для обозначения оттенка используются десять категорий букв, каждая из которых далее подразделяется (с помощью цифр от 1 до 10) на десять подгрупп. Если цифра, обозначающая подгруппу оттенков, равна 5, то ее можно опустить (например, 5R - тот же оттенок, что и R).

2. Значение: Значение указывается в числовой шкале от 1 (черный) до 10 (белый), и этот атрибут связан с коэффициентом отражения и светимостью (или яркостью).

3. Цветность: Цветность - это термин Манселла, соответствующий насыщенности . Он указывается численно по шкале от 0 до различных максимумов в зависимости от насыщенности, достигаемой с помощью доступных пигментов.

Например, цвет может иметь обозначение 2GY 6/10. Это означает, что это зеленый / желтый цвет, который довольно близок к желтому; он имеет значение 6 (т. е. почти посередине шкалы черного / белого) и цветность 10 (т. е. он насыщен).

Масштабирование, используемое в системе Манселла, спроектировано так, чтобы быть однородным по восприятию.Другими словами, образцы цветов располагаются в одинаковых визуальных шагах. Например, воспринимаемая разница между цветностью 3 и цветностью 4 (номинально) такая же, как воспринимаемая разница между цветностью 4 и 5. Это масштабирование одинаково для всех трех измерений, хотя размеры шага по разным измерениям составляют несопоставим с (то есть одношаговое различие в оттенках не имеет той же разницы в восприятии, что и одноэтапное изменение насыщенности).

Схематическое изображение системы Манселла показано на рисунке 6.Шкала значений расположена на вертикальной оси, шкала оттенков - по периметру цилиндра, а цветность - по радиальной шкале. Вершина Манселла, показанная на рисунке 5, является более точным представлением этой концепции.

Рис. 6. Цветовая система Манселла, иллюстрирующая оттенок, значение и цветность

Система цветности Международной комиссии по развитию 1931 года (CIE)

Трихроматические совпадения цветов с использованием трех цветов можно проиллюстрировать на цветовом круге Ньютона (рис. 7).Цветовой круг Ньютона состоит из следующих компонентов:

  • круг, представляющий спектральные цвета (хотя здесь не показаны смеси синего и красного (пурпурный локус не является спектральным цветом, поэтому прямая линия между R и B более уместна)
  • треугольник, вершины которого представляют три основных цвета, используемых для согласования цветов (R, G и B)
  • центр круга, представляющего белый цвет (W)

Рисунок 7. Цветовой круг Ньютона

Цветовой круг

Ньютона дает качественное описание совпадений цветов и может использоваться для объяснения того, почему двух цветов может быть недостаточно для совпадения цветов, а также использования «отрицательных» цветов. Например, если требуется сопоставление 500 нм (спектральный цвет указан в круге), потребуются синий и зеленый. Однако одни только синие и зеленые основные цвета будут давать ненасыщенный 500 нм. Следовательно, красный должен быть добавлен к спектральному цвету, чтобы обесцветить его и добиться соответствия (рисунок 8). Когда третий основной цвет добавляется для обесцвечивания цветовой смеси, получаются отрицательные трехцветные значения (рисунок 5).Это можно продемонстрировать с помощью следующего уравнения:

500 нм (S) + R º G + B

или

500 нм (S) º G + B - R

Рис. 8. Использование цветового круга Ньютона для иллюстрации соответствия спектрального цвета 500 нм с использованием трех основных цветов

Чтобы иметь дело с «негативными» цветами, CIE разработала систему XYZ, которая использует нереальные (воображаемые) основные цвета для описания цветового пространства. Система цветности CIE 1931 года выбрала три воображаемых основных цвета (эталонные стимулы) X, Y и Z, так что все спектральные локусы, лежащие внутри этого треугольника, будут положительными.Алыхне - это геометрическое место цветов без яркости, и оно было выбрано так, чтобы оно лежало вдоль X к Z в системе цветности XYZ. Вся яркость выражается в Y. Опорные точки Y были выбраны так, чтобы просто охватить область реальных цветов. Белый цвет с равной энергией был выбран так, чтобы иметь равные координаты цветности, то есть 0,33, 0,33 (рис. 9 и 10). Координаты цветности представляют собой относительный вклад трех основных цветов, сумма координат равна 1,0. Следовательно, z можно вычислить, зная координаты x и y, поскольку x + y + z = 1.

Для образца можно легко определить доминирующую длину волны, дополнительную длину волны и чистоту возбуждения. Доминирующая длина волны представляет собой основную длину волны цвета. Дополнительная длина волны - это длина волны, которая дает белый цвет при смешивании в соответствующих частях с доминирующей длиной волны. Спектральные дополнения могут быть обнаружены, когда линия соединяется линиями, проходящими через ахроматическую точку, обозначенную буквой C (рисунок 11). Доминирующая длина волны A определяется спектральной длиной волны в точке DA, а дополнительная - длиной волны в точке CA (рисунок 11).Точка C определяет положение точки белого, а точка B определяет другую длину волны, которая при смешивании в соответствующих пропорциях дает белый цвет.

Рис. 11. Дополнительные и доминирующие спектральные длины волн цвета A. Цвет B также является дополнительным к цвету A, поскольку соответствующее сочетание двух длин волн дает белый цвет

Ахроматическая точка меняется в зависимости от используемого стандартного источника света (рисунок 12). Сдвиг координат x и y происходит при повышении цветовой температуры.Для стандартного источника света C нет дополнительных длин волн для зеленого (между длинами волн от 492 нм до 567 нм). Однако белый свет может быть сформирован с соответствующим выбранным фиолетовым светом (рисунок 12).

Рисунок 12. Изменение положения ахроматической точки в зависимости от цветовой температуры. (Из Benjamin, W. J. (Ed), Borish’s Clinical Refraction. Philadelphia: W. B. Saunders Company, 1998)

Функции распознавания цвета.

Три переменных цветового восприятия, оттенок, насыщенность и яркость зависят от длины волны.Эксперименты по распознаванию цвета позволяют нам узнать, какое изменение длины волны требуется для обнаружения разницы в оттенке, насыщенности и яркости.

Дискриминация оттенка описывает величину изменения длины волны (l + D l), которая требуется для определения изменения оттенка. Для синего и красного света требуется большое изменение длины волны, чтобы обнаружить изменение оттенка, в то время как изменение длины волны менее 2 нм необходимо для большей части спектра для человека с нормальным цветовым зрением (рисунок 13).

Рис. 13. Кривая различения средней длины волны. (Из Дэвсона, Х., Глаз, т. 2. Лондон, Academic Press, 1962)

Дискриминация по насыщенности описывает степень бледности цвета. Насыщенность связана с колориметрической чистотой (P), которая также определяется как:

P = L / (Lw + L) , где L - яркость спектрального цвета, а Lw - яркость белого, смешанного со спектральным цветом.Колориметрическая чистота цвета определяет количество белого, смешанного со спектральным цветом. Если спектральный цвет чистый (без добавления белого), колориметрическая чистота равна 1.

В экспериментах по распознаванию насыщенности яркость остается постоянной. Используется двудольное поле с белым (Lw) с одной стороны и белым, смешанным со спектральным цветом с другой стороны (Lw + D L). На рисунке 14 можно увидеть, что требуется больше 570 нм цвета, чтобы белое пятно выглядело окрашенным.Следовательно, желтый имеет низкую насыщающую способность, тогда как синий и красный имеют высокую насыщающую способность.

Рисунок 14. Различение насыщенности Priest и Brickwide (1938) из Graham, C.H., (ed), Vision and Visual Perception. Нью-Йорк: John Wiley and Sons, Inc., 1965)

Функция V (l) точно соответствует ощущению яркости и, следовательно, обычно считается отражающей различение яркости . Длина волны 555 нм воспринимается как самая яркая в цветовом спектре (см. Предыдущий раздел о функциях фотопической и скотопической светимости).

Теории цветового зрения.

Любая теория цветового зрения должна предсказывать все атрибуты восприятия, отмеченные ранее. Мы представляем здесь упрощенный взгляд на теории трехцветного и цветного оппонента. См. Раздел «Цветовое зрение» Питера Гура, где обсуждается физиологический коррелят цветовой противоположности.

Трихроматическая теория была впервые предложена Томасом Янгом в 1802 году и исследована Гельмгольцем в 1866 году.Эта теория в основном основана на эксперименте по смешиванию цветов и предполагает, что комбинация трех каналов объясняет функции различения цветов.

Доказательства трихроматической теории включают:

  1. Определение спектральной чувствительности двух пигментов колбочек с помощью денситометрии сетчатки Раштона (Rushton, 1963).
  2. Идентификация трех пигментов колбочек с помощью микроспектрометрии (Marks, Dobelle and MacNichol, 1964).
  3. Идентификация генетического кода колбочек L, M и S (Натанс и др., 1986a, b).
  4. Функции согласования цветов.
  5. Выделение фоторецепторов и измерение их физиологических характеристик в зависимости от длины волны (Baylor et al, 1984).
  6. Измерения спектральной чувствительности (функции спектральной чувствительности Вальда-Марра и p-механизмы Стайлза)

Однако теория трихоматики не учитывает четыре уникальных цвета: красный, зеленый, желтый и синий, а также не может объяснить, почему дихроматы могут воспринимать белый и желтый. Он также не может полностью объяснить функции распознавания цвета и восприятие цвета оппонентом.

Теория цвета оппонента была впервые предложена Герингом в 1872 году. В то время эта теория конкурировала с общепринятой теорией трехцветности, которая объясняет трихроматию зрения и предсказывает соответствие цветов. Теория цвета оппонента Геринга предполагает, что существует три канала: красный-зеленый, сине-желтый и черно-белый, каждый из которых отвечает антагонистическим образом. То есть воспринимается либо красный, либо зеленый, и никогда зеленовато-красный. Геринг, однако, никогда не оспаривал начальные стадии обработки, выраженные теорией трехцветности.Он просто утверждал, что любая теория цветового видения должна объяснять наше восприятие, то есть цветовую противоположность, обнаруживаемую после цветных изображений.

Hurvich и Jameson (1957) предоставили количественные данные о цветовой контрастности. Используя парадигмы подавления оттенка, психофизические каналы оппонентов цвета были изолированы. Функция Vl использовалась для распознавания яркости, чтобы описать восприятие черноты и белизны. Поэтому, регулируя количество синего или желтого И красного или зеленого, можно согласовать любую длину волны образца (рисунок 15).Дополнительные длины волн могут использоваться для компенсации друг друга для всех длин волн, кроме четырех уникальных оттенков (синий, зеленый, желтый и красный).

Введение в свет, цвет и цветовое пространство (цветовое пространство)

Введение в свет, цвет и цветовое пространство

Помните, что этот урок - всего лишь введение в тему цветов. Он дает читателю достаточно информации, чтобы понять основные концепции и методы, используемые для представления и управления цветами в компьютерной графике (по крайней мере, достаточной для визуализации изображений).Цель этого урока - не составить исчерпывающий список цветовых пространств.

В первой главе этого урока мы представили наиболее важные концепции, касающиеся света и цветов. Цвет объекта или цвет света можно увидеть как результат смешения множества разных цветов света из видимого спектра. Цвета света, из которых состоит конкретный свет, описываются его спектральным распределением мощности . Проблема с этим представлением заключается в том, что человеческие глаза не могут напрямую воспринимать SPD.В предыдущей главе мы также описали, как глаза основаны на системе трихоматического цветового зрения, а также как мы воспринимаем цвета в нормальных условиях освещения иначе, чем в условиях темного освещения. Следовательно, для представления цветов нам необходимо преобразовать SPD в другое представление, которое лучше подходит для нашего трихоматического зрения. Мы называем такие представления цветовых моделей или цветовыми пространствами (вы поймете, почему в этой главе). Существует множество цветовых моделей, но в этом уроке мы представим цветовую модель CIE XYZ, которая является основой всех цветовых моделей, а также модель RGB, которая является популярной моделью в компьютерной графике.Вкратце, вы можете рассматривать цветовую модель как метод сопоставления значений SPD с тремя значениями (трехцветными значениями), которые могут иметь более прямое отношение к тому, как наши глаза воспринимают цвета.

При чтении этой главы важно помнить о различии между понятием цвета и значением или яркостью цвета. Цвет цвета (так сказать) называется оттенком. Иногда его называют , цветность , которая определяет качество цвета независимо от его яркости.

Что такое цветовое пространство?

Рисунок 1: гамма цветового пространства XYZ.

Цветовое пространство - это модель, с помощью которой можно представить столько цветов, сколько может воспринять наша система зрения (однако чаще всего они могут представлять только подмножество этих цветов). Под цветами мы обычно ссылаемся на цвета, которые может воспринимать зрительная система человека (что является основным преимуществом цветовой модели XYZ: она пытается закрепить реакцию системы зрения человека на цвета) и различные цвета, которые могут быть получены всеми возможные комбинации всех цветов света из видимого спектра (помните, что система зрения человека является перцепционной).Диапазон возможных цветов, которые могут быть представлены конкретной системой, называется гаммой . Цветовое пространство в его наиболее упрощенной форме можно рассматривать как комбинацию трех основных цветов (reg, зеленый, синий) в системе цветового добавления. Добавление любого из этих цветов друг к другу может дать широкий диапазон цветов (это основа цветовой модели RGB). Палитра цветового пространства CIE xyY , например, имеет форму подковы, как показано на рисунке 1 (цвета нанесены с использованием цветового пространства CIE xyY, где xy представляет собой хроматичность цвета.Эта модель подробно описана ниже). Эта форма варьируется в зависимости от используемого цветового пространства. Обратите внимание, что где-то в этой гамме есть особая область, в которой цвета сходятся, создавая впечатление белого. Это называется точкой белого гаммы . Естественно, что нас действительно интересуют цвета, воспринимаемые человеческим глазом. Любое другое цветовое пространство, которое не позволяет представить все цвета, которые мы можем видеть, является более ограниченным или более ограничительным, чем любая другая система, которая может представлять все возможные воспринимаемые цвета.Фактически, большинство существующих моделей цветового пространства ограничены в своей способности охватывать всю гамму. Но что мы вообще называем полной гаммой? Это гамма, которая представляет все цвета, недоступные человеческому глазу. Фактически, технически эта гамма называется гаммой человеческого зрения , и модель цветового пространства XYZ была разработана с этой конкретной целью. Вы все еще можете задаться вопросом, почему это называется пространством. Для представления цветов минимум трех переменных (XYZ, RGB, HSV и т. Д.) необходимы, как и для трехмерных точек, и набор всех возможных значений, которые эти переменные могут принимать в диапазоне, в котором они определены, может быть нарисован в трехмерном пространстве и определять объем или пространство (это будет легче понять, когда мы будем говорить о цветовая модель RGB).

Цветовые модели CIE XYZ и xyY

Рисунок 2: нормализованные спектры реакции человеческих колбочек S, M и L типов на монохроматические спектральные стимулы с длиной волны в нанометрах.

Хотя это и неточно, мы можем исходить из предположения, что три основных типа колбочек, отвечающих за цветовое зрение, которые мы можем найти в глазу, чувствительны к синим (S (-hort) конус), зеленым (M (-edium) колбочкам ) и красный (L (-длинные) колбочки) свет (это неточно, потому что недавние измерения показали, что пик чувствительности для L колбочек больше желтого, чем красного.Сами конусы S и M не идеально центрированы на синем и зеленом, как вы можете видеть на рисунке 2. Также важно помнить, что распределение колбочек и, следовательно, эти кривые варьируются от человека к человеку. Однако это упрощение привело CIE к проведению эксперимента в начале 1930-х годов, основанного на идее, что любой цвет (в аддитивной цветовой модели) может быть представлен комбинацией красного, зеленого и синего света, которые представляют собой каждый тип колбочек в глазах. Чувствительный к. Эксперимент состоял в том, чтобы просить большое количество людей воссоздать цвета, которые им показывались на экране, комбинируя различное количество чистого красного, зеленого и синего света.Поскольку колбочковые клетки в основном сосредоточены в направлении центра сетчатки, их зрение было ограничено углом в 2 градуса, чтобы избежать искажения восприятия цвета из-за влияния палочковых клеток, которые, как мы упоминали в предыдущей главе, помогают мы можем видеть вещи в условиях низкой освещенности, но без чувства цвета.

Во время этого эксперимента они также поняли, что некоторые цвета можно получить, используя различные комбинации основного красного, зеленого и синего света.Это называется метамерией .

По результатам этого эксперимента они построили график количества первичного красного, зеленого и синего света, необходимого для представления каждого цвета из видимого спектра. Результат этого эксперимента дает три кривые, известные как функции согласования цвета стандартного наблюдателя CIE (в литературе они могут упоминаться как стандартный наблюдатель CIE 1931 2 ° ):

Рис. 3: CIE \ (\ bar {X} (\ lambda) \), \ (\ bar {Y} (\ lambda) \) и \ (\ bar {Z} (\ lambda) \) цвет- функции сопоставления.

Следует отметить одну важную вещь: зеленая кривая странным образом соответствует функции яркости, которая, как мы упоминали в предыдущей главе, представляет чувствительность человеческого глаза к яркости. Мы начали со спектра, который, как мы знаем, не видим, и теперь у нас есть еще три кривые. Как это может упростить задачу? Из этих кривых мы можем теперь преобразовать спектр в три значения, которые мы называем X, Y, Z, используя следующие формулы:

$$ \ begin {array} {l} X = {\ dfrac {1} {\ int Y (\ lambda) d \ lambda}} \ int_ \ lambda S_e (\ lambda) \ bar {X} (\ lambda) d \ lambda \\ Y = {\ dfrac {1} {\ int Y (\ lambda) d \ lambda}}

Выбор цветовых карт в Matplotlib - Matplotlib 3.1.0 документация

Примечание

Щелкните здесь, чтобы загрузить полный пример кода

Matplotlib имеет ряд встроенных цветовых карт, доступных через matplotlib.cm.get_cmap . Есть также внешние библиотеки, например [palettable] и [colorcet], у которых есть много дополнительных цветовых карт. Здесь мы кратко обсудим, как выбирать между множеством вариантов. За помощь по созданию ваших собственных цветовых карт, см. Создание цветовых карт в Matplotlib.

Обзор

Идея выбора хорошей цветовой карты - найти хорошее представление в 3D. цветовое пространство для вашего набора данных.Лучшая цветовая карта для любого набора данных зависит от на многие вещи в том числе:

  • Представляют ли данные формы или метрики ([Ware])
  • Ваши знания набора данных ( например, , есть ли критическое значение от каких других значений отклоняются?)
  • Если для параметра, который вы строите, есть интуитивно понятная цветовая схема
  • Если в этой области есть стандарт, аудитория может ожидать

Для многих приложений лучше всего подходит перцептивно однородная палитра. выбор --- тот, в котором равные шаги в данных воспринимаются как равные шаги в цветовом пространстве.Исследователи обнаружили, что человеческий мозг воспринимает изменения параметра яркости как изменения данных намного лучше, чем, например, изменение оттенка. * \).* \) затем можно использовать, чтобы узнать больше о том, как matplotlib цветовые карты будут восприниматься зрителями.

Отличный стартовый ресурс для изучения человеческого восприятия цветовых карт. от [IBM].

Классы цветовых карт

Цветовые карты часто делятся на несколько категорий в зависимости от их функции (см. например , [Морленд]):

  1. Последовательный: изменение яркости и часто насыщенности цвета постепенно, часто используя один оттенок; следует использовать для представляющая информацию, имеющую порядок.
  2. Расходящиеся: изменение светлоты и, возможно, насыщенности двух разные цвета, которые встречаются посередине у ненасыщенного цвета; следует использовать, когда отображаемая информация имеет критическую среднее значение, такое как топография или отклонение данных нуль.
  3. Циклический: изменение яркости двух разных цветов, которые встречаются в середина и начало / конец ненасыщенного цвета; должно быть используется для значений, которые переходят в конечные точки, например, фазы угол, направление ветра или время суток.
  4. Качественные: часто бывают разные цвета; следует использовать для представляют информацию, которая не имеет заказа или отношения.
 # sphinx_gallery_thumbnail_number = 2

импортировать numpy как np
импортировать matplotlib как mpl
импортировать matplotlib.pyplot как plt
из matplotlib import cm
из colorspacious импорт cspace_converter
из коллекции импортировать OrderedDict

cmaps = OrderedDict ()
 

Последовательный

Для последовательных графиков значение яркости монотонно увеличивается через цветовые карты.*\) и другие более изогнутые.

 cmaps ['Perceptually Uniform Sequential'] = [
            viridis, плазма, ад, магма, cividis]

cmaps ['Последовательный'] = [
            «Серый», «Пурпурный», «Синий», «Зеленый», «Апельсин» 

Часто задаваемые вопросы

Процесс оценки разделен на две сессии тестирования. Первый сеанс называется Скрининг . Вы будете выполнять различные задачи по восприятию с сертифицированным специалистом по диагностике Irlen Screener или диагностом. Тестирование дает представление о различных искажениях, которые вы испытываете при чтении, дает представление о том, какой должна быть страница, и определяет, являются ли ваши симптомы легкими, умеренными или серьезными.На этом первом занятии мы устанавливаем цвет накладки (пластикового листа), который будет наиболее удобен для чтения. Вам будет предоставлен этот оверлей, который вы можете забрать домой, чтобы использовать во время чтения. Вы сможете сами увидеть немедленные изменения и улучшения, прочитав одно или несколько из следующих навыков:

• Скорость чтения • Плавность и беглость
• Комфорт • Отслеживание
• Понимание • Словарь терминов
• Устойчивое внимание • Возможность беглого просмотра или быстрого чтения
• Частота ошибок

Для тех, у кого цветные наложения Irlen улучшают чтение, они переходят на второй сеанс, Tint Assessment. Во время оценки оттенка вы работаете с линзами разного цвета, чтобы создать свой уникальный цвет. Этот цвет отфильтровывает ваши оскорбительные длины волн света. У каждого человека получается свой уникальный цвет. При фильтрации только определенных длин волн света чтение, внимание, светочувствительность, головные боли и другие физические симптомы улучшаются или исчезают.

Цвет, который вы будете носить как линзы, обычно отличается от цвета наложения. Поэтому не тонируйте очки в цвет накладки. Наложение делает страницу цветной. С линзами Irlen страница по-прежнему будет выглядеть белой; но печать будет четкой, устойчивой и комфортной. Линзы Irlen не изменят цвет объекта, на который вы смотрите, и не сделают его темнее.

Спектральное и пространственное разрешение

Вы можете съесть свой торт и съесть его!

Все мы знаем, что когда дело доходит до пикселей, небольшие правила.Однако WorldView-3 предлагает пространственные, спектральные, временные и радиометрические улучшения, которые в совокупности предоставляют значительные возможности для выполнения ряда дополнительных анализов. Для многих компаний, учреждений и организаций это дает значительное преимущество и конкурентное преимущество.

Диапазоны SWIR WorldView-3 находятся в центре внимания серии Spatial Intelligence и, по нашему мнению, обладают огромным потенциалом для множества приложений. Geoimage может использовать вышеупомянутые улучшения разрешения, предлагаемые WorldView-3, в качестве строительных блоков для проведения анализа и извлечения информации для поддержки вашего бизнеса.

Пространственное разрешение: площадь и детализация

Пространственное разрешение определяет размер пикселя спутникового изображения. Чем выше пространственное разрешение, тем больше деталей он будет содержать. Мелкие детали можно увидеть на изображениях с очень высоким и высоким разрешением, в то время как изображение с низким разрешением покажет только грубые детали.

В Geoimage мы разбиваем пространственное разрешение на 3 диапазона

Очень высокое разрешение (субметр): от 30 см до 1 м
Диапазон высокого разрешения: 1.5–10 м
Низкое разрешение: 15–30 м

Выбранное пространственное разрешение зависит от самого маленького объекта, который вы хотите видеть. Важным фактором, который следует учитывать, является компромисс между размером сцены и пространственным разрешением.

Изображения нашей изменяющейся планеты важны для лиц, принимающих решения, управляющих природными ресурсами Земли. С помощью WorldView-3 вы можете автоматически различать различные цветовые текстуры и измерять изменения во времени, что важно для энергетического сектора, специалистов по охране окружающей среды и правительств.Коротковолновый инфракрасный датчик (SWIR) многократно увеличивает ценность изображений WorldView-3, позволяя обнаруживать конкретный минеральный состав и виды растительности с помощью сигнатур, не идентифицируемых невооруженным глазом.

WorldView-3 также может более точно отслеживать темпы разработки и инвестиций в региональном или глобальном масштабе. Это включает в себя темпы строительства, а также более мелкие детали, такие как строительные материалы, отражательную способность крыш, дорожные сети и плотность населения, что представляет ценность для правительств, промышленности и клиентов услуг, основанных на местоположении.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

WorldView-3 фактически захватывает данные SWIR с разрешением 3,7 м. DigitalGlobe в настоящее время ожидает одобрения правительства США на продажу данных SWIR в исходном разрешении. Данные SWIR в настоящее время пересчитаны до 7,5 м для соответствия текущим правительственным ограничениям.

Спектральное разрешение: цвета и полосы

Спектральное разрешение датчика определяет количество спектральных диапазонов, в которых датчик может регистрировать отраженное излучение.Выбор или количество требуемых спектральных диапазонов будет зависеть от области применения. Кривые спектральной отражательной способности или спектральные характеристики различных типов наземных целей обеспечивают базу знаний для извлечения информации. Измерения отражения могут помочь выявить минеральный состав горных пород, влажность почвы, состояние растительности, физический состав зданий и тысячи других невидимых деталей.

Что нужно учитывать в отношении спектрального разрешения:

- Количество или выбор спектральных диапазонов (красный, зеленый, синий, NIR, SWIR, тепловой и т. Д.))
- Ширина каждой полосы
- Определенные спектральные полосы (или комбинации) хороши для идентификации конкретных наземных объектов

В Geoimage мы разделяем спектральное разрешение на 5 диапазонов:

- Панхроматический - 1 широкополосный (черно-белые изображения)
- Цвет - 3 полосы (красный, зеленый, синий)
- Мультиспектральный - 4-8 полос (RGBN)
- Суперспектральный - 16 или более полос
- Гиперспектральный - сотни полосы

Помимо панхроматического разрешения 30 см и 1.Изображение 2 м в восьми диапазонах видимого и ближнего инфракрасного диапазона (VNIR), WorldView-3 может собирать изображения в коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR) в восьми диапазонах. Это позволяет спутнику воспринимать спектр VNIR, а также глубже расширяться в инфракрасный спектр, чем любой другой коммерческий спутник для получения изображений, предоставляя обширные данные для точного определения и определения характеристик искусственных и природных материалов. Восемь диапазонов SWIR Worldview-3 охватывают три окна построения изображений пропускания атмосферы для сбора уникальной информации для сельского хозяйства, лесного хозяйства, горнодобывающей промышленности / геологии и других приложений.Полосы SWIR открывают двери для автоматического извлечения информации, чтобы сэкономить время, деньги и жизни.

SWIR 1 1195 - 1225 нм С центром около 1250 нм - полосы здесь полезны для брекетинга характеристик поглощения железа. Индексы вегетации, чувствительные к содержанию влаги в листьях, такие как NDVI.
SWIR 2 1550-1590 нм 1500-1750 нм - Искусственные материалы и химические вещества обладают множеством характеристик поглощения в этом диапазоне.
SWIR 3 1640 - 1680 нм Примеры включают пластмассы, стекловолокно и нефть.
SWIR 4 1710-1750 нм Также в этом окне можно отличить снег и лед от облаков.
SWIR 5 2145 - 2185 нм Между 2000 и 2400 нм предлагает уникальные возможности благодаря своим свойствам поглощения минералов.При достаточном радиометрическом разрешении датчика наблюдатели могут проводить идентификацию минералов и химические измерения в этом окне.
SWIR 6 2185 - 2225 нм
SWIR 7 2235 - 2285 нм
Временное разрешение: время / сезон / год

Временное разрешение определяет частоту повторных посещений спутникового датчика для определенного местоположения и доступность архивных данных для определенного местоположения.

Для получения данных SWIR ранее вы обычно полагались на ASTER, SPOT или один из спутников Landsat, фиксирующих вашу интересующую область, а затем вы должны были надеяться, что ваша область интереса не пострадала от облачного покрова при прохождении спутников. При использовании ASTER и Landsat вы не могли разместить новый запрос на захват вашей территории, и вам приходилось полагаться на то, что было в архиве. Сроки повторного посещения составляли / составляют 16 дней (если они вообще были получены).

С WorldView-3 не только улучшается пространственное разрешение, но и вы можете размещать новые запросы на захват для определения вашей конкретной области, а маневренность этого спутника означает, что он имеет возможность повторного посещения в течение 1-3 дней в отношении SWIR захватывает.Для стандартных захватов (8 диапазонов или меньше) возможность повторного посещения составляет менее суток.

Важные факторы, которые следует учитывать в отношении временного разрешения и мультиспектральных изображений:

- Листья появились / листья
- Стадия прилива
- Сезонные различия
- Тени
- Связь с полевыми пробами
- Фенологические различия, такие как цветение, разведение и миграция, в зависимости от климатических условий.
- Пересмотрите время для спутников и частоту захвата одной и той же области.

Радиометрическое разрешение: цвет или битовая глубина

Радиометрическое разрешение означает, сколько информации содержится в пикселе, и выражается в битах. Один бит информации представляет собой двоичное решение «да» или «нет» с математическим значением 1 или 0. Типичные черно-белые изображения из источника, такого как цифровая камера, имеют размер 8 бит, что означает, что информация представлена ​​значением 0 -255 или 256 всего. Напротив, цветное изображение представлено с использованием 3 каналов, красного, зеленого, синего, и каждый канал имеет 8 бит, что соответствует 24 битам информации.Люди визуализируют цвета как комбинацию трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Каждый цвет и соответствующий оттенок представлены с помощью комбинации этих трех основных цветов и интенсивности каждого цвета. Значение 0 в синем канале означает, что пиксель черный. Если значение пикселя в синем канале равно 255, это означает, что пиксель ярко-синий. Таким образом, если пиксель синего канала имеет радиометрическое разрешение 8 бит, будет 256 оттенков синего. Радиометрическое разрешение 11 означает, что пиксель имеет 2048 возможных оттенков синего, 12-битное разрешение представляет 4096 оттенков синего и 14 бит представляет 16 384 оттенка синего.

Спутник

DigitalGlobe WorldView-3 обеспечивает изображение в коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR) с разрешением 14 бит, чтобы пользователи могли использовать возможности диапазонов SWIR для более надежного извлечения информации.

Чем выше радиометрическое разрешение датчика, тем он более чувствителен к обнаружению небольших различий в отраженной или излучаемой энергии и, следовательно, небольших различий в почвенном покрове.

Компромиссы разрешения

В прошлом всегда приходилось идти на компромисс, когда дело касалось разрешения проблемы.Либо пространственное разрешение было высоким, но спектральное разрешение было низким, или наоборот.

Теперь, с новыми предложениями от WorldView-3, установлен новый стандарт.

Спутник не только предлагает самое высокое коммерчески доступное разрешение на 30 см, он также предлагает 16 диапазонов спектральных данных с радиометрическим разрешением 14 бит для данных SWIR и 11 бит для VNIR и мульти или панорамирования, а также возможность повторного посещения менее чем 1-3 дня. Все базы накрыты!

В следующей теме обсуждается, как исправления и сравнения могут раскрыть больше.Щелкните здесь, чтобы прочитать.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *