АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Семантика цветовых кодов

Развиваемое нами представление о цвете основано на естественном согласовании функции цветового зрения со светоцветовыми функциями внешней среды. Как уже говорилось, МКО рекомендовала кривые видности стандартного наблюдателя, то есть функции спектральной чувствительности фотопического (колбочкового) V_l и скотопического (палочкового) V_l ‘ зрения, а также эмпирическую формулу для дополнительных цветов l₁, l₂.

Попытаемся выявить аналитическую зависимость, которая связала бы функции V_l,V_l ‘ и l₁, l₂ единым психо-физико-физиологическим смыслом. Это позволит ввести такую систему абсолютных единиц, которая будет отвечать и представленным выше психо-физико-физиологическим аспектам цветового тела на семантическом уровне представления всей триады кодов ЕИ. В настоящее время такие единицы существуют для яркости L (кд×м^-2), коррелирующей со светлотой, и для других величин фотометрии (см. §§ 11.2-3).

Однако в колориметрии такие существенные величины как цветовой тон и насыщенность до сих пор характеризуются или относительными, или противоречащими опыту абсолютными единицами измерения. Так, в силу психофизиологических составляющих цветовой тон не может измеряться в тех же единицах, что и длина волны; аналогично этому насыщенность является квадратичной, а не линейной функцией длины волны, как это нередко формулируется в колориметрии и, в частности, в высшей метрике цвета.

Не будем останавливаться на причинах этого факта, поскольку в литературе имеется всесторонняя и достаточно обоснованная критика и пределов выполнимости основных постулатов, и адекватности выводов высшей метрики цвета для реальных цветов. Отметим лишь тот факт, что высшая метрика цвета не дает ответа на поставленные вопросы для реальных цветов, зависящих как от излучения источника излучения, так и от поглощения, диффузии и отражения этого излучения.

С целью устранения подобных ограничений будем и далее использовать цветовое тело[120], уже позволившее нам количественно моделировать как внешнее (мир объектов внешней среды), так и внутреннее (субъективный мир) цветовое пространство. Так как здесь мы рассматриваем цвета в отраженном свете, то приближение (14.6), согласно закону сохранения энергии, запишется в виде

где s - относительная величина излучения, a - коэффициент поглощения, r – коэффициент отражения светового излучения.;, l_о – длина волны, определяемая по функции (14.3), и, в свою очередь (как l_max), определяющая доминирующий цвет полушириной полосы Dl_i в (14.4); l₁ и l₂ – длины волн (коррелирующие с парой дополнительных цветов), которые с коэффициентами a и t при аддитивном сложении потоков дают ахромный цвет излучения sl_о

Экстремумы ахромной оси, по определению, обладают оппонентными характеристиками: M- ^ S-. Так, для абсолютно черного цвета r = 0, a =1 и оба не зависят от l. Для белого цвета r =1, a = 0 и оба также не зависят от l. То есть, связанное с l значение насыщенности s в обоих случаях равно нулю. И, наконец, в точке средне-серого цвета a =r = 0,5 и s = 0.

Согласно этим определениям, из равенств (14.11-12) при замене t на r получим искомые аргументы ахромной оси цветового тела. Так, для белого цвета

где l₀ =l₂ и l₁=0, то есть падающий свет с l₀ равен отраженному с l₂ при нулевом поглощении с l₁.

Для черного цвета

где l₀ =l₁ и l₂=0,. то есть падающий свет с l₀ равен поглощенному с l₁ при нулевом отражении с l₂.

Согласно приведенным определениям, для точки средне-серого цвета получаем:

где l₁ = 2l₀ -l₂ и l₂ =2l₀ -l₁, то есть подтверждается положение о корреляции между длинами волн и дополнительными цветами.

В точке средне-серого цвета ортогонально ахромной оси расположена плоскость цветового круга. По его периметру находятся все монохромные (спектральные) цвета с аргументами a =r = 0,5 и s =1, согласно приведенным выше определениям.

Периметр цветового круга в абсолютных единицах может быть задан интервалом длин волн видимой области спектра, что в совокупности с пурпурными цветами (область которых принято приравнивать к области зеленых) составляет величину порядка 440 нм. Отсюда радиус цветового круга имеет значение порядка r» 440/2p = 70 нм.

Понятие светлоты достаточно подробно и обоснованно представлено в литературе и, на наш взгляд, является адекватным атрибутом цветового тела. Энергетические единицы измерения яркости поверхности излучателя (Вт×м^-2) достоверно коррелируют с фотометрическими и колориметрическими единицами яркости (кд×м^-2), освещенности цветовых образцов (лк) и сетчатки (трол), которые в приближении (14.6) могут быть связаны с единицами измерения светлоты по степенной зависимости, рекомендованной Комитетом по колориметрии МКО. Зависимость от длины волны коэффициентов светлоты для прозрачных t и для отражающих r образцов была рассмотрена нами выше.

Понятие насыщенности в колориметрии используется неоднозначно и нередко даже оспаривается его применимость. Обычно под насыщенностью s понимают колориметрическую чистоту р

Здесь L_l – яркость монохромного излучения, тождественного данному по цветовому тону; L₀ – яркость белого (полихромного) излучения. Установленная выше связь между формулами (14.10) и (14.13-15) позволяет предположить возможность представления единиц яркости через приведенные разности длин волн:

где e_l – спектральная плотность яркости (кд×м^-2×нм^-1).

Подставим полученные соотношения в формулу (14.28) при l₀ = 530 нм и убедимся, что в нулевом приближении (то есть в пренебрежении аберрациями, поглощением макулярными пигментами и хрусталиком получены удовлетворительные результаты (Рис. 10).

Рис.10. Зависимость чистоты цвета от длины волны

Вместе с тем, для расчета насыщенности используются различные варианты и комбинации абсолютных и пороговых величин L_l, L₀ и DL_l, включая сюда или величину, обратную чистоте цвета, или длину дуги между равноярким спектральным и белым в римановом пространстве, или как процентное содержание цветового тона в цвете и т.п. Все это, очевидно, свидетельствует о сложности использования понятия насыщенность для световых потоков.

Для представления этой сложности учтем основные параметры, которые действительно определяют величину насыщенности. Прежде всего величина s зависит от площади поля зрения, площади освещенности сетчатки, площади и соотношения полос поглощения в рецепторах сетчатки, доминирующей длины волны образца (энергии отраженного потока), яркости светового потока и освещенности сетчатки, времени световой и темновой адаптации, времени наблюдения и светоцветовых параметров фона.

Последний пункт является основополагающим в пороговых измерениях, что, казалось бы, требует особого внимания. Однако известные опыты по “превращению коричневого в желтый”, на наш взгляд, связаны прежде всего с контрастным понижением освещенности части сетчатки, то есть со смещением максимума полос поглощения в рецепторах. Поэтому речь здесь может идти не о величине насыщенности и ее изменении, а о яркости светового потока и освещенности сетчатки. Это позволяет включить соотношение фон/образец в предыдущие пункты. В качестве первого приближения сведем оставшиеся факторы к трем обобщенным параметрам (площадь, энергия, время) и обратимся к опыту.

Физический смысл кривых видности Vl, Vl’ вытекает из выражения (14.21), которое в данном контексте можно представить в виде[121]

где k(l) – коэффициент поглощения (экстинции), l – толщина поглощающего слоя, то есть сетчатки.

Гауссов контур f(V_l,V_l ’ ) позволяет представить относительную величину насыщенности путем интегрирования полос поглощения (в рецепторах сетчатки) для заданного цветового образца:

где l₁ и l₂ – координаты начала и конца полос V_l, V_l ’, определяющие пределы интегрирования и согласованные с координатами цветности образца. Приближенную оценку можно провести по формуле s» k(l)×Dl_1/2, где Dl_1/2 – полуширина полосы.

С другой стороны, значения l₂ для величины насыщенности можно получить по точке средне-серого цвета. Поскольку эта точка объединяет цветовой круг и ахромную ось, то отношение производных dl₁/dl₂ является основным ориентиром для определения величины дополнительных цветов в качестве дуг периметра цветового круга. Попытаемся соотнести эти величины с распределением интервалов фокусных цветов Dl_f по спектру, согласно данным Келли и Джадда. Так как насыщенность спектральных цветов, по определению, нормирована на 1, то получаем соотношение

где r – радиус цветового круга, оценка которого была проведена выше; Dl_f – интервалы длин волн фокусных цветов в области светлот r = 0,5.

Показательно, что ахромная точка цветового круга, согласно полученному распределению, находится в 4 раза ближе к желтому цвету (Dl = 5 нм), чем к синему(Dl = 20 нм), что находится в полном согласии с экспериментальными и теоретическими данными о минимуме насыщенности желтого цвета для фотопического зрения. Для мезопического, то есть сумеречного зрения, по-видимому, в области голубого цвета (l=490) должен появиться второй минимум s, на который указывают теоретические данные. Для скотопического зрения будет характерен минимум s (при l=430 нм), экспериментально обнаруженный Федоровым и сотрудниками.

Оба эти минимума, в самом деле, выявляются по характеристическим разностям V_l -V_l ’ (l_min=490) и V_l ’- V_l (l_min=575), изображенным на рисунке 11. Соотношение интенсивностей этих минимумов оказывается весьма близким к экспериментально измеренным величинам s при учете абсорбции желтым пятном и глазными средами в области 380-500 нм. Характеристичность разностей V_l -V_l ’ и V_l ’- V_l как и их производных dV/dl, вероятно, связана с разностными сигналами медленных потенциалов от рецепторов сетчатки, что и нашло подтверждение в зависимости (14.32).

Рис. 11. Разностные кривые

И, наконец, последние два пункта зависимости s: время t и энергия E=ch/l. Прежде всего насыщенность пропорциональна времени уравнивания темновой/световой адаптации и обратно пропорциональна времени наблюдения и времени изменения относительной видности в зависимости от l. Для приближенной оценки этих величин при диаметре зрачка d=3 мм примем значение f(t) ~ 20 cек для L_l = 4 кд×м-2. Согласовывая остальные величины, получаем выражение для величины насыщенности в абсолютных единицах (нм²), приведенное к цветовому кругу:

где ch – скорость света и постоянная Планка; H – экспозиция (лк×сек), dl₁/dl₂(V_l,V_l ’ ) –производные, значения которых для области с отсутствующими l₂ определялись по зависимости МКО для дополнительных цветов (см. ниже).

Возвращаясь к равенству (14.28), следует отметить, что для функции 1/Dl₂ минимум оказывается и у желтого, и у голубого цвета (Рис. 12). Данные, полученные по формуле (14.34), показывают сдвиг минимума насыщенности к центру зеленых цветов (Рис. 13). Быть может, это связано не только с отмеченными выше допущениями, но и с неподчинением правилу аддитивности Э. Шредингера, на которое обратили внимание еще Н.Т. Федоров и сотрудники.

Рис.12. два мин

Рис.13. один мин

Рис.14. цвет-ступени-лямбда (МГУ)

И, наконец, остановимся на определении собственно цветового тона. Согласно экспериментальным данным Харвича, Джемсон и Измайлова, изменение цветового тона в зависимости от длины волны излучения имеет ярко выраженную ступенчатую форму (Рис.14). Для наглядности сопоставим в табл. 14.1 интервалы определения цветового тона по спектру Dl с интервалами ступеней и подъемов этой зависимости, а также с гендерными характеристиками.

Таблица 14.1. Корреляция между цветовым тоном, длиной волны и гендерным наполнением ОК

Примечание к таблице: сопоставление цвета излучений со спектральными интервалами приведено по данным Б.А. Шашлова.

Проследим по строкам соответствия между К, З, Ф цветами, ступенями и маскулинными (m), а также, между Ж и Г цветами, подъемами и феминными (f) параметрами хром-планов. В 1 части было показано, что их объединение (m+f=n) соответствует нейтральным (О и С) цветам, как это подтверждается и в данном случае. Под вопросом остаются нижняя и верхняя границы маскулинных цветов, и мы можем только полагать, что они подтвердят найденную закономерность. Соотнесение же пурпура с экстраполируемым нами подъемом и M(f)-планом может быть произведено по краевым спектрам Гете, где необходимо учитывать инверсию планов (в связи со сменой нормальных условий наблюдения на экстремальные), которая возникает при инвертации спектров Ньютона в спектры Гете.

Пока же представленные данные позволяют (с достаточной степенью уверенности) полагать, что гендерные характеристики цвета составляют существенный вклад в содержание ОК, а следовательно, и К_l. Этот же вывод следует из опытов по различению цветов Райта и Питта, согласно которым «в К, З и Ф частях спектра глаз реагирует на изменение длины волны значительно грубее, чем в Ж и Г частях» (цит. по Кравкову). Возвращаясь с этих позиций к соотношению (12.14), можно показать, что К_l=сh / ld, что, по-видимому, связано с гендерной семантикой ОК, требующей проведения специальных экспериментов по ее конкретизации для каждого Dl в зависимости от типа гендерных доминант (см. 2 часть).

В заключение этого параграфа сопоставим полученные данные в табл. 14.2. Как явствует из этого сопоставления, хромометрия включает информационный аспект всех цветовых параметров (L_l, m,r) _s тогда как в спектрофотометрии это не прослеживается ни в одном из параметров (l, р, L).

Таблица 14.2. Параметры света и цвета

Так как светоцветовые параметры оказались естественной основой для измерения функций интеллекта, то обратим внимание на их связь с ЦТ. Как мы видели, ахромная ось ЦТ моделирует абстрактные (понятийные, родовые) обобщения. В тоже время ортогональные к ней плоскости ЦК – полихромные сублиматы взаимоотношений между соответствующими (данной точке ахромной оси) своего рода, видовыми обобщениями[122] и/или параметрами так называемого “визуального мышления”[123] ЕИ.

Таким образом, искомая формализация в виде планов определенных представлений, была основана на естественной природе интеллекта (MIdS) “автоматизированной” (по уровням) переработки связанной информации. В самом деле, все базы данных (с 1 по 14 главу) достоверно показали, что все объекты М-плана характеризуются максимум “воплощенной” (опредмеченной, вербализованной, материализованной и т.п.) информации по сравнению с минимумом S- плана; Id-план занял промежуточное место как уровень “информации-в-себе”, который, с одной стороны, полностью согласовывался с определением информации, по Эшби, а, с другой, являлся своеобразным образно-концептуальным “концентратором” ИПВ в виде ОК, содержащим 7±2 К_l.

Вообще говоря, с одной стороны, параметры цвета оказались связанными с динамическими функциями интеллекта, которые были формализованы во 2 части на базе хром-планов (то есть планов кодирования перерабатываемой информации). С другой стороны, в 3 части установлена связь этих параметров (цвета) с потоками, отраженными от несамосветящихся объектов, то есть с внешней средой. Благодаря этому появилась возможность измерения собственно величин К_l, а этим и производных функций ЕИ, включая кривые видности м дополнительные цвета.

Так, для учета дополнительных цветов в метамерных смесях Международная Комиссия по освещению рекомендовала следующую формулу

где l₁ и l₂ длины волн, коррелирующие с дополнительными цветами; А, В, С – эмпирические постоянные.

Допустим, что можно пренебречь величиной диффузного рассеяния света образцами, а также поглощением, аберрациями и коэффициентом отражения глазных сред до сетчатки. В таком случае поглощенное излучение будет характеризоваться областью длин волн, дополнительных к длинам волн пропущенного излучения.

Отсюда следует, что ахромный метамерный цвет с максимумом яркостной функции при длине волны l_о представляет собой относительную сумму дополнительных цветов с доминирующими длинами волн l₁ и l₂. В общем виде эта сумма может быть представлена формулой (14.6), где s, a и t – относительные спектральные коэффициенты яркости потока излучения, поглощения и пропускания элементами сетчатки, соответственно.

Согласно закону сохранения энергии, для этих коэффициентов справедливо равенство (14.10). Это позволяет выразить их величины в абсолютных единицах яркости L_o и пропускания L (кд× м^-2):

Подставим определения (14.36-38) в (14.6) и получим формулы для оценки контуров полос поглощения и пропускания

Отсюда следует, что характеристические длины волн этих полос (коррелирующие с дополнительными цветами) могут быть описаны равенствами:

Учитывая, что согласование параметров излучения ВС и сетчатки ЕИ передается кривыми спектральной световой эффективности излучения для стандартного наблюдателя (кривыми видности) V_l и V_l ’, по полученным формулам можно оценить величины l₀ и l₀ ’, которые первоначально определялись нами по приведенным значениям V_l и V_l ’ [124]. Итерационный процесс расчета l₀ и l₀ ’ по этим данным позволил остановиться на значениях l₀ =566 и l₀ ’=495 нм. Значения l₂ были получены по формулам (14.41-43) и относительно эмпирических данных МКО составили погрешность ±1,5 нм. Для приближения (14.6) и допусков на цветовые измерения (приведенных в табл.2.2) это, по-видимому, можно считать удовлетворительным результатом.

Вместе с тем, согласно общему положению (14.13-15), установленная связь между формулами (14.39-40) и (14.41-43) позволила предположить возможность представления величин яркости через приведенные разности длин волн. Соотношения для L и L₀ даны формулами (14.29) и (14.30), соответственно, поэтому приведем выражение для величины, связанной с поглощением

где e_l – спектральная плотность яркости (кд×м^-2×нм^-1).

Тогда формулу МКО (14.35) можно представить как своеобразное произведение пропускания на поглощение, отнесенное к квадрату спектральной плотности яркости:

где l₀ и l₀ ‘ – линейные функции кривых видности V_l и V_l ’, соответственно; l₁ и l₂ – длины волн, определяющие дополнительные цвета.

Согласно соотношению (14.2), примем следующее допущение: пусть l₀ находится в центре области, для которой в силу поглощения отсутствуют спектральные значения l₂. Для нормального зрения в спектре белого света отсутствуют пурпурные тона, откуда значение l₀ = 530 нм.

Тогда из полученных по формуле (14.45) значений l₂ можно оценить контур полос поглощения как функцию длины волны. Как показано на рис. 15, этот контур удовлетворительно описывает ход кривых видности МКО V_l и V_l ’.[125]

Рис.15. Кривые видности

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 464 | Нарушение авторских прав