Графическое представление цветов требовало бы трех­мерной координатной системы, что не всегда удобно. Цвет­ность может быть выражена путем нанесения коэфициентов х и у на обычную двумерную систему декартовых ко­ординат. Такой график называется диаграммой цветности (рис. 21). Сплошной линией на рисунке показано располо­жение чистых спектральных цветов, нанесенное на основа­нии кривых смешения МОК.

Рассмотрение диаграммы цветности дает нам возмож­ность интерпретировать любой реальный цвет еще и дру­гим способом. В самом деле все реальные цвета, лежащие внутри кривой спектральных цветов, но вне пунктирных линий на рис. 23, могут рассматриваться как смесь „бе­лого" осветителя с некоторым спектральным, лежащим на продолжении линии, соединяющей белую точку с цветовой точкой данного стимула. Так например, зеленый сти­мул, определяющийся точкой G, можно рассматривать как смесь белого С с чистым спектральным с длиной волны 506(рис. 23).

Рис. 25. Схематический разрез глаза

Состояние глаза определяется чувствительностью к свету палочек и колбочек. Эта чувствительность может меняться в очень значительных пределах в зависимости от внешних условий.
Всякому хорошо известно, что, войдя в комнату с очень яркого света (например с улицы, ярко освещенной солнцем), мы первое время очень плохо различаем предметы и они кажутся нам более темными, чем в нормальных условиях. Наоборот, человек, выйдя из темноты на свет, чувствует себя как бы ослепленным и с трудом различает окружаю­щее. Но постепенно глаз приспособливается к изменив-шимся условиям освещения и свет уже не кажется ему слепяще ярким.
Общеизвестно также, что, например, в первую минуту пребывания в темной фотографической комнате мы почти ничего-не видим, и лишь постепенно наш глаз привыкает К темноте и начинает все лучше и лучше различать предметы.
Таким образом глаз обладает способностью приспособли-ваться к существующим условиям освещения. Эта способ­ность носит название адаптации.

Явления адаптации имеют место не только при воз­действии на глаз ахроматических стимулов, но наблюдают­ся и для цветовых.
Нервные центры, с которыми связаны цветовые ощуще­ния согласно трехцветной теории зрения, также способны к явлениям адаптации. Поэтому ощущение, вызываемое каким-нибудь цветовым стимулом, зависит еще и от того., каков был предыдущий стимул.
Если, например, смотреть в течение 30 секунд на яркий красный кружок, а затем перевести взгляд на белое поле, то мы в первые секунды весьма отчетливо увидим кружок голубовато-зеленого цвета, т. е. цвета, дополнительного к цвету красного кружка.
Объяснение этому явлению очень просто дается с точки зрения трехцветной теории. При продолжительном рас­сматривании красного кружка красноощущающие элементы сетчатки адаптируются и сильно понижают свою чув­ствительность. Поэтому при рассматривании после этого белой поверхности раздражение красных центров в этом месте сетчатки значительно отстает от раздражения синего и зеленого центров. Результатом этого частичного выключе­ния красных центров мы и получим цветовое ощущение за счет раздражения главным образом синих и зеленых, т. е. окраска будет дополнительной к первоначально рас­сматриваемому цвету.

Глаз не может оценивать яркость света, если он не имеет объекта для сравнения, а способен лишь к относи­тельной оценке яркостей. Поэтому ахроматический предмет кажется нам белым, если только он является самым свет­лым из окружающих цветов, независимо от его действи­тельной яркости. Кусок угля, освещенный солнцем, от­ражает больше света, чем лист белой бумаги в комнате. Тем не менее наш глаз, адаптируясь к комнатному осве­щению, оценивает цвет бумаги как белый, поскольку бу­мага оказывается светлее всех других предметов при этом же освещении. Источник света всегда светлее окру­жающих его предметов и потому, если он бесцветен, он всегда кажется белым, а не серым, какой бы малой интен­сивностью он ни обладал.

Адаптация глаза к свету или к темноте влечет за собой не только изменения кажущейся светлоты предмета, но и вызывает изменения в их цветности. В значительной сте­пени это связано с двойственным характером светочувст­вительного механизма нашего глаза, о котором мы уже неоднократно упоминали.
Как мы знаем, при нормальных условиях освещения в нашем глазу функционирует аппарат колбочек. Относитель­ная светлота различных цветов в этом случае определяется кривой видности. Максимум этой кривой лежит в области желто-зеленых лучей, которые, следовательно, в этих условиях обладают наибольшей светлотой.

Система колориметрических характеристик, изложенная в главе I, позволяя построить стройную номенклатуру цветов, не дает, однако, возможности выразить степень различия между различными цветами, воспринимаемыми визуально. Между тем вопрос о восприятии различий между цветами имеет существеннейшее значение и для интересу­ющей нас проблемы цветной репродукции. В этом случае мы должны в первую очередь установить порог различи­мости для основных колориметрических величин, т.е. уста­новить те минимальные изменения цветового тона, насы­щенности и светлоты, которые еще можно заметить гла­зом. Очевидно, что при задаче воспроизведения цвета, ко­торая будет обсуждена в главе III, мы вправе требовать, чтобы цветовые характеристики нашей репродукции отли­чались от соответствующих величин оригинала не более чем на упомянутые порожные значения.
Проблема установления закономерностей, управляющих различением цветовых оттенков, принадлежит к числу труд­нейших и наименее разработанных отделов колориметрии, составляя часть так называемой высшей метрики цвета.

Закон Вебера-Фехнера позволяет установить весьма простую и точную математическую зависимость между изменением интенсивности света и вызванными ими разли­чиями в светлоте (яркости). Однако для остальных двух колориметрических характеристик: цветового тона и на­сыщенности таких соотношений установить не удается.
Характеризуя цветовой тон с помощью ДДВ мы, однако, не можем установить никакого закономерного соотношения между разностями ДДВ и субъективными различиями в цветовом тоне.

Задача цветной фотографии, как и всякого способа цветной репродукции, состоит в воспроизведении цветов снимаемого объекта с помощью фотографических или дру­гих автоматических операций подобного рода.
На основании изложенных в предыдущих главах зако­номерностей, управляющих образованием цветового ощу­щения, мы можем наметить в общих чертах принципы раз­решения этой задачи.
Как мы видели, возможно путем оптического смешения трех определенным образом выбранных цветов (основных цветов) воспроизвести все цвета, существующие в природе. Если мы пользуемся системой реальных цветов, т. е. вы­бираем в качестве основных три действительно существу­ющие цвета (например, спектральные цвета), то некоторые цвета с особо высокой насыщенностью не могут быть точно переданы с помощью такой смеси. Как мы увидим далее, соответствующим выбором основных (первичных) цветов можно в том или ином направлении влиять на ка­чество правильной передачи цветов.

 

Процесс репродукции различных цветов во многом схож в принципе с задачей воспроизведения других физи­ческих стимулов, как например звука.
В этом последнем случае мы пользуемся микрофоном — прибором, воспринимающим звуковые колебания и транс­формирующим их в электрические колебания. Последние, переданные по проводам, снова трансформируются с по­мощью репродуктора в звуковые волны, соответствующие воспроизводимым звукам. Таким образом мы снова здесь имеем дело с процессами регистрации или анализа и вос­произведения или синтеза. Подобному тому, как для ре­гистрации звука мы применяем искусственное ухо-микрофон, для регистрации цвета мы пользуемся искусственным гла­зом—-фотокамерой и светочувствительным слоем.
Основной задачей настоящей главы и является устано­вление тех условий, которые необходимы для того, чтобы наш искусственный глаз был способен воспроизвести цвета оригинала.

Для синтеза цвета мы, следовательно, должны прибег­нуть к смешению трех основных цветов. Поэтому озна­комление с закономерностями смешения цветов необходимо для понимания процессов синтеза, а следовательно, и ре­продукции цвета в целом.
В этой области долгое время господствовала путаница понятий — оптическое смешение цветов не различалось от смешения окрашенных веществ. Гельмгольц впервые ввел ясность в эту область науки о цвете.

Таким образом все цвета, лежащие на прямой, соеди­няющей два цвета G и R, могут быть с точностью воспро­изведены путем аддитивного смешения этих двух цветов, взятых в разных соотношениях. Рассматривая с этой точки зрения линию спектральных на рис. 30, мы увидим, что все спектральные цвета от 700 до приблизительно 530 и могут быть воспроизведены путем смешения в разных ко­личествах этих двух цветов. Для воспроизведения осталь­ной части спектра этого оказывается недостаточным и при­ходится прибегнуть к добавлению третьего цвета.
Выбрав в качестве такового некоторый синий, изобра­жаемый точкой В, получим три основных цвета R, G и В, которые послужат для построения всей системы цветов.

Пользуясь полученными нами сведениями относительно аддитивного синтеза, мы можем в общих чертах набросать основные принципы фотографического воспроизведения цвета на основе аддитивного синтеза.
Операции синтеза, как нам известно, предшествует опе­рация анализа, т. е. разложения репродуцируемого цвета на три первичных компонента и определения их относи­тельного количества в данном свете.

Желая избежать значительной потери в светлоте, свя­занной с аддитивным синтезом, необходимо будет при­бегнуть к другому способу составления цвета из первич­ных, при котором была бы обеспечена передача цветов с достаточной светлотой.
Мы будем исходить из белого света, содержащего в равных пропорциях первичные, и варьировать их количе­ство путем вычитания той или иной доли соответствую­щего первичного.
Поясним сказанное примером.
Пусть нам требуется воспроизвести некоторый цвет. Мы можем его получить, смешивая аддитивно красные, зе­леные и синие первичные в надлежащих относительных количествах, например, взяв 10% синего, 30% зеленого и 60% красного первичного.
Однако мы имеем еще и другую возможность получить желаемую смесь цветов.

Резюмируя, мы можем сказать, что синтез цвета из трех первичных можно выполнить двумя путями:
Исходя из отсутствия света, можно смешать три пер­ вичных стимула в требуемых   количествах (аддитивный способ).
Исходя из белого света как смеси всех первичных в равных количествах, можно вычесть из него требуемые количества первичных с помощью прозрачных окрашенных сред (светофильтров или слоев красок), наложенных один на другой (субтрактивный способ).
Как легко видеть, никакой принципиальной разницы между субтрактивными и аддитивными видами смешения нет. И в том и в другом случае цветовое ощущение по­лучается в нашем глазу в результате суммирования раз­дражений, вызванных одними и теми же первичными. Разли­чие состоит только в способе выделения и дозировки этих первичных.

 

Это обстоятельство не дает возможности предсказать заранее цвет, полученный путем субтрактивного смешения, зная только цвета субтракторов. При субтрактивном син­тезе все вспомогательные средства, которые были так ценны при аддитивном способе (диаграмма цветности, цветовой треугольник и т. д.), оказываются почти бесполезными.

Для последующего весьма важно иметь в виду, что субтрактивный метод вообще присущ и черно-белой фото­графии.
Задачей черно-белой фотографии является воспроизве­дение светлот снимаемого объекта. В фотографическом изображении это достигается уменьшением светлоты задан­ного белого цвета бумаги (или света источника при про­екции) с помощью черного осадка металлического серебра различной плотности. По сути дела здесь субтрактивный способ получения шкалы светлот подобен субтрактивному способу получения цветов. Черное металлическое серебро фотографического изображения является субтрактором светлоты подобно тому, как краска является субтракто­ром цвета.

Перейдем теперь к рассмотрению тех условий прове­дения отдельных операций, которые необходимы для того, чтобы получить правильную цветовую репродукцию ори­гинала тем или иным способом.
Начнем с процесса анализа и установим прежде всего условия, которым должна удовлетворить анализирующая система.
Такой анализирующей системой, позволяющей выделить и зарегистрировать первичные, является комбинация свето­фильтра и фотографической пластинки. Во многих отно­шениях их функции совпадают, и мы часто будем рассмат­ривать их как единое целое — анализирующую систему. В дальнейшем мы уточним свойства и условия применения компонент—фильтра и пластинки в отдельности.
Раньше всего установим, какие требования нужно предъ­явить к нашей анализирующей системе со стороны ее спектральной чувствительности. Этим будет определяться спектральный состав выделяемых нашей системой пер­вичных.

где r(л), g(л), b(л) — кривые сложения для первичных R, G, В.