Трихроматическая теория Юнга-Гельмгольца

Трехмерность цвета прямо связана с гипотезой Юнга, который первым предположил, что сетчатка глаза содержит именно три разных сорта цветочувствителъных рецепторов. Каждая совокупность реакций всех трех рецепторов связана с определенным цветовым ощущением, которое, таким образом, оказывается трехмерным. Гельмгольц косвенными методами установил спектральные характеристики этих рецепторов человеческого глаза. И только в недавнее время теория Юнга-Гельмгольца была подтверждена микроспектрофотометрическими исследованиями препаратов сетчатки животных, которые, в частности, показали, что спектральные кривые чувствительности рецепторов обезьяны (п. 2.1) очень близки к спектральным характеристикам глаза человека.

В следующем параграфе будет показано, что три основных цвета могут быть выбраны со значительным произволом (в частности, они могут быть как чистыми, так и смешанными), но они должны удовлетворять условию «линейной независимости», которое состоит в том, что смешивая любые два из них, нельзя получить третьего. Известно, что красный, зеленый и синий цвета этому условию удовлетворяют [5.52].

Реакции R, G и B на равноэнергетическое излучение одинаковы, и при действии на глаз оно вызывает ощущение белого цвета. Но можно подобрать излучение, состоящее всего из трех спектральных компонент с определенным соотношением мощностей, на которое R-, G- и В-колбочки также будут реагировать одинаково, как и на равноэнергетическое излучение, давая ощущение белого цвета. В простейшем случае – это спектральные компоненты на длинах волн 435,8 нм: 546,1 нм и 700,0 нм. См. также [3.24].

Для оценки цветового действия света вводится в рассмотрение понятие спектрального коэффициента преобразования R-, G- и В-колбочек. Эти величины совместно со спектром мощности Ф_е(l) падающего на них света позволяют найти уровень возбуждения R-, G-, В-колбочек, характеризующий цвет как меру воздействия света на глаз. Обозначим относительный спектральный коэффициент преобразования:

R-колбочек (600...780 нм) как (l),

G-колбочек (450...600 нм) как (l),

В-колбочек (380...500 нм) как (l).

Тогда реакция на падающий свет колбочек каждого типа опишется следующими выражениями:

R= ,

G= ,

B= .

Кривые относительного спектрального коэффициента преобразования R- G- и В-колбочек совпадают с графиками, приведенными на рис. 2.1B. Кривые простираются в широком диапазоне видимой части спектра, практически симметричны и имеют выраженные максимумы.

Систематизированные теорией Юнга-Гельмгольца закономерности цветовосприятия доказывают, что при бесконечном множестве спектральных составов света все многообразие цветов определяется множеством сочетаний из трех основных цветов, то есть может быть получено действием на глаз всего трех световых потоков в их всевозможных по интенсивности сочетаниях.

На основе этой теории строится система цветоизмерения – колориметрия, количественно оценивающая действие света на глаз как по шкале интенсивности, так и по шкале цветности. В этой системе каждый возможный цвет:

a) описывается вектором в трехмерном пространстве основных цветов;

b) выражается тремя числами.

На базе теории Юнга-Гельмгольца строится система цветовоспроизведения, позволяющая получить любой цвет смешением в требуемой пропорции всего лишь трех световых потоков (цветовоспроизведения, в том числе и для целей эталонирования – сличения в колориметрии).

Поиск по сайту: