діяльність людини. Найбільш затребуваною ця опція буває у виробничих областях, що мають справу з кольоровою продукцією. Також важливим є вимірювання кольору в поліграфії та фарбувальних майстерень.
Цветометрия дозволяє контролювати відповідність кольорів оброблюваної продукції і поставляється сировини призначеним стандартам, упорядковує тони і відтінки, що використовуються, в єдину базу даних для всіх партнерів, зайнятих у процесі. У багатобарвному друку вона забезпечує однаковий результат реалізації проекту на різних матеріалах, що використовуються як підкладка. Галузі, де робочий процес заснований на використанні сумішевих фарб, застосовують колориметрію для тестування складових елементів та створення формул змішування фарб.
Оцінка якості кольорів необхідна не тільки на виробничих чи друкуючих підприємствах, вона затребувана і в менш масштабних процесах: для дизайнерських або художніх робіт, калібрування принтерів, налаштування моніторів або телевізорів.
Залежно від спеціалізації робіт та цільової спрямованості, використовуються різні типи вимірювальних приладів та пристроїв.
Спектрофотометри
Кількісна оцінка кольору є фундаментальним принципом роботи для даного типуприладів. Принцип включає такі характеристики:- Власне колір (відтінок). Оцінюється за довжиною хвилі випромінюваного або відбитого від поверхні світла. Одиницею виміру є нанометр (нм).
- Чистота тону (насиченість). Показує рівень розбіжності із спектральним прототипом, виражений кількістю присутнього білого тону. Чим більше білого, тим менша насиченість.
- Відображає здатність (яскравість). Показує різницю між падаючим і відбитим світлом, обумовлену кількістю чорного тону у зразку.
Щоб виміряти колір спектрофотометром у зразків з блискучими, металевими або перламутровими ефектами на виробничому місці, потрібна мультикутова портативна версія приладу (наприклад, X-Rite MA9X). Вона ж підходить і для текстурних поверхонь (тканини, пористі матеріали). Для рівних матових поверхонь у тих самих умовах підходить звичайна портативна модель (Ci6X або SP6X).
Для більш складних виміріву лабораторних умовах необхідний стаціонарний прилад зі сферичним методом вимірювання (Color Eye 7000 або Ci7800).
Щоб відкалібрувати принтер, потрібна спеціальна модель пристрою, наприклад SpyderPrint. Для комп'ютерного дисплея, проектора, цифрової камери – комплект i1Publish Pro 2. Налаштувати кольори на телевізорі високої чіткості допоможе Spyder4TV HD.
У поліграфії крім спектрофотометрів використовуються денситометри, що оцінюють щільність шару фарби, що наноситься на основу.
Переглядів кабінки
Якщо специфіка робіт дозволяє обходитися візуальною оцінкоюколірних характеристик виробів, можна придбати таку кабінку (типу The Judge II), що забезпечує перегляд під різними типами освітлення. Колірні виміри,методи вимірювання та кількісного виразукольори. Разом з різними способами математичного опису кольору Колірні виміристановлять предмет колориметрії. В результаті Колірні виміривизначаються 3 числа, т.з. колірні координати (ЦК), що повністю визначають колір (за деяких суворо стандартизованих умов його розглядання).Основою математичного опису кольору в колориметрії є експериментально встановлений факт, що будь-який колір при дотриманні згаданих умов можна подати у вигляді суміші (суми) певних кількостей 3 лінійно незалежних кольорів, тобто таких кольорів, кожен з яких не може бути представлений у вигляді суми будь-яких кількостей 2 інших кольорів. Груп (систем) лінійно незалежних кольорів існує нескінченно багато, але в колориметрії використовуються лише деякі з них. Три вибрані лінійно незалежні кольори називають основними квітами; вони визначають колірну координатну систему (ЦКС). Тоді 3 числа, що описують даний колір, є кількостями основних кольорів у суміші, колір якої візуально не відрізняється від даного кольору; це і є ЦК цього кольору.
Експериментальні результати, які кладуть в основу розробки колориметричної ЦКС, отримують за усереднення даних спостережень (у певних умовах) великою кількістю спостерігачів; тому вони не відображають точно властивостей колірного зору будь-якого конкретного спостерігача, а відносяться до т.з. середнього стандартного колориметричного спостерігача.
Будучи віднесені до стандартного спостерігачеві в певних незмінних умовах, стандартні дані змішування кольорів і побудовані на них колориметричної ЦКС описують фактично лише фізичний аспект кольору, не враховуючи зміни сприйняття кольору ока при зміні умов спостереження та з інших причин (див. Колір ).
Коли ЦК будь-якого кольору відкладають по 3 взаємно перпендикулярних координатних осях, цей колір геометрично представляється точкою в тривимірному, т.з. колірному, просторі або ж вектором, початок якого збігається з початком координат, а кінець - зі згаданою точкою кольору. Точкове та векторне геометричне трактування кольору рівноцінні і обидві використовуються при описі кольорів. Крапки, що становлять усі реальні кольори, заповнюють деяку область колірного простору. Але математично всі точки простору рівноправні, тому можна умовно вважати, що й точки поза сферою реальних кольорів представляють деякі кольори. Таке розширення тлумачення кольору як математичного об'єкта призводить до поняття т. зв. нереальних кольорів, які неможливо реалізувати практично. Тим не менш, з цими квітами можна виробляти математичні операціїтак само, як і з реальними квітами, що виявляється надзвичайно зручним у колориметрії. Співвідношення між основними кольорами в ЦКС вибирають так, що їх кількості, що дають суміші деякий вихідний колір (найчастіше білий), приймають рівними 1.
Свого роду «якість» кольору, що не залежить від абсолютної величини колірного вектора і називається його кольоровістю, геометрично зручно характеризувати у двовимірному просторі – на «одиничній» площині колірного простору, що проходить через 3 одиничні точки координатних осей(Осій основних кольорів). Лінії перетину одиничної площини з координатними площинамиутворюють на ній рівносторонній трикутник, у вершинах якого є одиничні значення основних кольорів. Цей трикутник часто називають трикутником Максвелла. Кольоровість будь-якого кольору визначається не 3 його ЦК, а співвідношенням між ними, тобто положенням у просторі кольору прямий, проведеної з початку координат через точку даного кольору. Іншими словами, кольоровість визначається лише напрямком, а не абсолютною величиноюколірного вектора, і, отже, її можна характеризувати положенням точки перетину цього вектора (або зазначеної прямої) з одиничною площиною. Замість трикутника Максвелла часто використовують колірний трикутник зручнішої форми - прямокутний та рівнобедрений. Положення точки кольоровості в ньому визначається двома координатами кольоровості, кожна з яких дорівнює частці від розподілу однієї з ЦК на суму всіх 3 ЦК. Двох координат кольоровості достатньо, т.к. за визначенням сума її 3 координат дорівнює 1. Точка кольоровості вихідного (опорного) кольору, на яку 3 колірні координати рівні між собою (кожна дорівнює 1 / 3), перебуває у центрі тяжкості колірного трикутника.
Подання кольору з допомогою ЦКС має відбивати властивості колірного зору людини. Тому передбачається, що у основі всіх ЦКС лежить т. зв. Фізиологічна ЦКС. Ця система визначається 3 функціями спектральної чутливості 3 різних видів приймачів світла (т. н. колб), які є в сітківці очі людини і, відповідно до найбільш уживаної триколірної теорії колірного зору, відповідальні за людське сприйняття кольору. Реакції цих 3 приймачів на випромінювання вважаються ЦК у фізіологічній ЦКС, але функції спектральної чутливості ока не вдається встановити прямими вимірами. Їх визначають непрямим шляхом і не використовують безпосередньо як основу побудови колориметричних систем.
Властивості кольору враховуються в колориметрії за результатами експериментів зі змішуванням кольорів. У таких експериментах виконується зорове зрівняння чистих спектральних кольорів (тобто кольорів, відповідних монохроматичного світла з різними довжинами хвиль) із сумішами 3 основних кольорів. Обидва кольори спостерігають поряд на двох половинках фотометричного поля порівняння. Після досягнення зрівняння вимірюються кількості 3 основних кольорів та їх відношення до прийнятих за 1 кількістю основних кольорів у суміші, що зрівнює обраний опорний білий колір. Отримані величини будуть ЦК рівняння кольору в ЦКС, що визначається основними кольорами приладу і обраним опорним білим кольором. Якщо поодинокі кількості червоного, зеленого та синього основних кольорів позначити як (К), (З), (С), а їх кількості в суміші (ЦК) – К, З, С, то результат вирівнювання можна записати у вигляді колірного рівняння: Ц * = К (К) + З (З) + З (З). Описана процедура не дозволяє зрівняти більшість чистих спектральних кольорів із сумішами 3 основних кольорів приладу. У таких випадках деяку кількість одного з основних кольорів (або навіть двох) додають до кольору, що зрівнюється. Колір одержуваної суміші зрівнюють із сумішшю 2 основних кольорів приладу, що залишилися (або з одним). У колірному рівнянні це враховують перенесенням відповідного члена з лівої частини до правої. Так, якщо в полі вимірюваного кольору було додано червоний колір, то Ц * = - К (К) + З (З) + З (С). При допущенні негативних значеньЦК вже всі спектральні кольори можна виразити через вибрану трійку основних кольорів. При усередненні результатів подібної процедури для кількох спостерігачів були отримані значення кількостей 3 певних кольорів, які потрібні в сумішах, які візуально не відрізняються від чистих спектральних кольорів, які відповідають монохроматичним випромінюванням однакової інтенсивності. При графічній побудовізалежностей кількостей основних кольорів від довжини хвилі виходять функції довжини хвилі, які називаються кривими складання кольорів або просто кривими складання.
Криві складання грають у колориметрії велику роль. За ними можна розрахувати кількості основних кольорів, необхідні для отримання суміші, візуально невідмінної від кольору випромінювання складного спектрального складу, тобто ЦК такого кольору в ЦКС, що визначається даними кривими складання. Для цього колір складного випромінювання представляють у вигляді суми чистих спектральних кольорів, що відповідають монохроматичним складовим (з урахуванням їх інтенсивності). Можливість подібного уявлення заснована на одному з досвідчено встановлених законівзмішування кольорів, згідно з яким ЦК кольору суміші дорівнюють сумам відповідних координат квітів, що змішуються. Т. о., криві додавання характеризують реакції на випромінювання 3 різних приймачів випромінювання. Очевидно, що функції спектральної чутливості 3 типів приймачів у сітківці ока людини є криві додавання у фізіологічній ЦКС. Кожен з нескінченно великої кількостіможливих ЦКС відповідає своя група з 3 кривих додавання, причому всі групи кривих додавання пов'язані між собою лінійними співвідношеннями. Отже, криві додавання будь-якої з усіх 1 можливих ЦКС можна вважати лінійними комбінаціями (див. Лінійна залежність ) функцій спектральної чутливості 3 типів приймачів ока.
Фактично основою всіх ЦКС є система, криві додавання якої було визначено експериментально описаним вище способом. Її основними кольорами є чисті спектральні кольори, що відповідають монохроматичним випромінюванням з довжинами хвиль 700,0 (червоний), 546,1 (зелений) та 435,8 нм(Синій). Вихідна (опорна) кольоровість - кольоровість рівноенергетичного білого кольору Е(Тобто кольори випромінювання з рівномірним розподілом інтенсивності по всьому видимому спектру). Криві складання цієї системи, прийнятої Міжнародною комісієюз освітлення (МКО) в 1931 і відомою під назвою міжнародної колориметричної системи МКО RGB (від англ., нім. red, rot - червоний, green, grun - зелений, blue, blau - синій, блакитний), показані на рис. 1 .
Криві складання системи МКО RGB мають негативні ділянки (негативні кількості основних кольорів) для деяких спектральних кольорів, що незручно під час розрахунків. Тому поряд із системою RGB МКО в 1931 прийняла ін ЦКС, систему XYZ , в якій були відсутні недоліки системи RGB і яка дала ряд інших можливостей спрощення розрахунків. Основними кольорами ( X), ( ), (Z) системи XYZ є нереальні кольори, вибрані так, що криві додавання цієї системи ( рис. 2 ) не мають негативних ділянок, а координата дорівнює яскравості спостережуваного забарвленого об'єкта, т.к. крива додавання узбігається з функцією відносною спектральної світлової ефективності стандартного спостерігача МКО для денного зору. на рис. 3 показаний графік кольоровостей (колірний трикутник) х, усистеми XYZ. На ньому наведені лінія спектральних кольорів, лінія пурпурових кольорів, колірний трикутник ( R) (G) (У) системи МКО RGB , лінія кольоровості випромінювання абсолютно чорного тіла та точки кольоровостей стандартних джерел освітлення МКО А, В, Сі D.Кольоровість рівноенергетичного білого кольору Е(опорна кольоровість системи XYZ) знаходиться в центрі ваги трикутника системи XYZ . Ця система набула загального поширення і широко використовується в колориметрії. Але вона не відображає кольоророзрізних властивостей ока, тобто однакові відстані на графіку кольоровостей х, уу різних його частинах не відповідають однаковій зоровій різниці між відповідними кольорами при однаковій яскравості (див. Колірний контраст ).
Створити повністю зорово однорідне колірний простірдосі не вдається. В основному це пов'язано з нелінійним характером залежності зорового сприйняттявід інтенсивності збудження кольорочутливих фоторецепторів (приймачів світла у сітківці ока). Запропоновано багато емпіричних формул для підрахунку числа колірних відмінностей (порогів розрізнення кольорів) між різними кольорами. Більш обмежена задача - створення візуально однорідного графіка кольоровостей - приблизно вирішена. МКО у 1960 р. рекомендувала такий графік u, v,отриманий у 1937 Д. Л. Мак-Адамом шляхом видозміни графіка, запропонованого Д. Б. Джаддом (обидва - США) на підставі численних експериментальних даних. Для підрахунку числа порогів розрізнення кольорів DE між різними кольорами в даний час (1970-і рр.) за тимчасовою рекомендацією МКО використовується емпірична формула Г. Вишецького:
де = 25 1 / 3 - 17, = 13 (u - u 0), = 13 (v - v 0). тут u 0 , v 0-кольоровість опорного білого кольору, - Коефіцієнт відображення в даній точці об'єкта в %.
Опис, наведене вище, показує, що мета процесу вимірювання кольору - визначення ЦК в деякій ЦКС. Найчастіше це – стандартна колориметрична система МКО XYZ .
Коли колір (при об'єктивних Колірні виміризавжди мається на увазі колір пофарбованого предмета або ) представлений спектральним розподілом випромінювання (випущеного джерелом, або відбитого чи пропущеного предметом), то знаходження його ЦК необхідно використовувати криві додавання як зважуючі функції, оцінюють це випромінювання. Така оцінка може виконуватись двома шляхами.
Перший шлях (т.з. спектрофотометричний метод Колірні виміри) полягає у вимірі спектрального розподілу енергії випромінювання та подальшому розрахунку ЦК при перемноженні знайденої функції спектрального розподілу на 3 функції складання та інтегрування творів. Якщо Е(l) - функція спектрального розподілу джерела, r(l) - функція спектрального відображення чи пропускання предмета, , , - функції складання, то ЦК X, , Zвизначаються так:
;
;
(Інтегрування проводиться в діапазоні довжин хвиль видимого випромінювання - від 380 до 760 нм). Практично інтегрування замінюють підсумовуванням через інтервал Dl (від 5 до 10 нм), т.к. підінтегральні спектральні функції зазвичай незручні для інтегрування:
і т.д.
Спектральний розподіл випромінювання та спектральну характеристику відображення (пропускання) вимірюють, розкладаючи світло в спектр, наприклад, спектрофотометрі або монохроматорі. Криві додавання задаються у вигляді таблиць значень питомих координат через 5 або 10 нм.Є також таблиці величин Е(l) і т.д. для стандартних джерел світла МКО А, В, З, D,що представляють найбільш типові умови природного ( В, Сі D) та штучного ( А) Висвітлення.
Другий шлях Колірні вимірина основі кривих додавання - це аналіз випромінювання за допомогою 3 приймачів світла, характеристики спектральної чутливості яких збігаються з кривими додавання. Кожен такий світлоелектричний перетворювач виконує дії перемноження 2 спектральних функцій та інтегрування творів, в результаті чого на його виході електричний сигнал дорівнює (при відповідному калібруванні приладу) однієї з ЦК. Подібні кольорові прилади називаються фотоелектричними (або об'єктивними) колориметрами. Вони оцінюють результуюче випромінювання, враховуючи як виборче відображення (або пропускання) предметів, що не самосвітяться, так і освітлення, тобто прилад «бачить» те, що бачить око. Основною труднощами при виготовленні фотоелектричних колориметрів є досить точне «формування» кривих додавань, для чого зазвичай підбирають відповідні світлофільтри. Якщо прилад призначений для роботи з кривими додавання , , , то найбільш важко сформувати двогорбу криву ( рис. 2 ). Зазвичай кожна її гілок формується окремо; тоді прилад містить 4 канали (світлофільтри). Іноді в колориметрах використовують ін. ЦКС, всі криві додавання в якій одногорбі. Один із каналів колориметра одночасно може служити яскравоміром. Часто у таких приладах передбачається розрахунок координат кольоровості. Максимальна точність Колірні вимірифотоелектричними колориметрами за кольоровістю в координатах х, установить від 0,002 до 0,005.
Інший важливою можливістю Колірні виміриє пряме визначенняЦК.
Природно, що це не завжди, т.к. в загальному випадкуколірні відчуття збуджує світлове випромінюваннядовільного спектрального складу, а ЦК фізично немає. Прямий вимір ЦК можливий у трьох кольорових адитивних пристроях створення кольору, які використовуються, наприклад, для відтворення кольорових зображень. Основні кольори такого пристрою визначають ЦКС, та їх кількості в суміші, що дає деякий колір, і є ЦК цього кольору ЦКС пристрою. Приклад такого пристрою – триколірний кінескоп, в якому роздільне управління свіченнями 3 люмінофорів забезпечує отримання всієї множини кольорів, кольоровості яких укладені в межах колірного трикутника, що визначається основними кольорами кінескопа (кольорами свічень люмінофорів, див. Кольорове телебачення ). Для безпосереднього вимірювання кількостей 3 основних кольорів у кольорі суміші, що відтворюється на екрані кінескопа, тобто ЦК в ЦКС кінескопа, можна використовувати фотоелектричний приймач випромінювання з довільною спектральною чутливістю, аби вона не виходила за межі видимого спектра. Вимірювальним приладом, підключеним до такого приймача, досить по черзі заміряти інтенсивність світіння окремих люмінофорів кінескопа. (При вимірі інтенсивності світіння червоного люмінофора «відключаються» промені, що збуджують зелений і синій кольори, і т.д.) Калібрування подібного приладу полягає у знятті його показань при почерговому вимірі інтенсивностей світіння 3 люмінофорів після встановлення на екрані опорного білого кольору, тобто кольору з опорною кольоровістю ЦКС кінескопа та максимальною яскравістю. Надалі при вимірюваннях різних кольорів показання приладу поділяються на показання відповідних основних кольорів при опорному білому кольорі. Результати такого поділу і будуть ЦК ЦК кінескопа. Опорний білий колір при калібруванні встановлюється якомога точніше за допомогою ін. приладів (спектрофотометра, фотоелектричного колориметра) або візуально за еталоном білого кольору. Точність встановлення опорного білого кольору при калібруванні визначає точність наступних Колірні виміриОтримати значення ЦК в ін ЦКС (наприклад, міжнародних) можна, перерахувавши показання приладу за формулами перетворення ЦК. Для виведення перелічених формул потрібно знати координати кольоровості опорного білого кольору та основних кольорів даного кінескопа, які вимірюють будь-яким ін. методом. Велика перевага такого безпосереднього виміру ЦК порівняно з Колірні виміриза допомогою фотоелектричного колориметра полягає у відсутності необхідності формувати певні криві спектральної чутливості фотоприймача. Колірні виміриза описаним способом можна виконувати і по повному кольору світіння екрану, без відключення променів, що збуджують окремі люмінофори. У цьому випадку в приладі має бути 3 світлофільтри з довільними, але різними. спектральними характеристиками. У такому приладі кожен відлік є сумою 3 відліків однофільтрового приладу для всіх 3 окремих кольорових свічень. Щоб отримати значення ЦК по 3 відрахунками трифільтрового приладу, використовують перерахункову матрицю, елементи якої визначаються при калібруванні приладу. Калібрування полягає в почергових вимірах кожним з каналів приладу кожного кольорового світіння люмінофорів окремо після установки на екрані опорного білого кольору. Зазначений перерахунок, а також перехід від ЦК до ЦКС кінескопа до міжнародної ЦКС у приладі описуваного типу може здійснюватися автоматично, за допомогою спеціально вбудованої електричної схеми. Т. о. можна отримувати відліки безпосередньо в ЦКС кінескопа або у міжнародній ЦКС.
ЦК визначають також за Колірні виміривізуальними колориметрами. Спостерігач, регулюючи кількості 3 основних кольорів такого приладу, домагається зорового тотожності кольору суміші цих кольорів та вимірюваного кольору. Потім замість останнього вимірюють колір суміші. А її ЦК є просто кількості основних кольорів колориметра, віднесені до кількох цих кольорів, що входять у суміш, яка дає опорний білий колір ЦКС колориметра. Виміряти кількості основних кольорів у візуальному колориметрі ще легше, ніж у кольоровому кінескопі. Достатньо прочитати показання 3 шкал, відградуйованих з розкриття щілин, що пропускають світлові потокивідповідних кольорів до поля порівняння. Т. о. при використанні візуальних колориметрів вимірюється не безпосередньо колір зразка, а його метамер - колір суміші трьох основних кольорів колориметра. Процес зорового вирівнювання двох кольорів служить при цьому для одержання такого метамеру кольору зразка, ЦК якого можна легко виміряти. Перевагою візуального колориметрування є висока точність Колірні виміриНедоліком - те, що результати дійсні для конкретного (виконує зорове зрівняння двох кольорів), а не для стандартного спостерігача. Крім того, цим методом важко вимірювати кольори не окремих зразків, а предметів.
Принцип зорового порівняння вимірюваного кольору з кольором, ЦК якого відомі або можуть бути легко виміряні, використовується також при Колірні виміриза допомогою кольорових атласів. Останні є набори кольорових зразків у вигляді пофарбованих паперів, які систематизовані в певному порядку. При порівнянні з вимірюваним кольором підбирається зразок з атласу, найближчий до нього. Виміряний колір отримує найменування цього зразка відповідно до прийнятої в даному атласі системою позначень. Для вираження його у міжнародній ЦКС всі зразки атласу заздалегідь вимірюються у цій системі за певного висвітлення. Вимірювані кольори бажано спостерігати при тому ж освітленні. Колірні атласи дозволяють вимірювати кольори предметів, а не лише спеціальних зразків, але дискретність набору кольорів в атласі знижує точність вимірювань, яка додатково знижується через те, що умови зорового порівняння тут гірші, ніж при візуальному колориметруванні. У СРСР використовують колірні атласи Рабкіна та ВНДІМ, у США широкого поширення набули вимірювання по атласу Манселла (Мензелла). Колірні виміриза допомогою колірних атласів є прикидними і можуть з успіхом проводитися там, де велика точність не потрібна або незручно застосовувати ін. методи.
Вираз кольору в певній ЦКС, тобто при завданні його ЦК (або яскравості та координат кольоровості), універсально та найбільш уживано. Але вдаються і до інших способів кількісного вираження кольору. Прикладом може бути щойно описане вираз кольору у системі будь-якого колірного атласу. Ще один такий спосіб - вираз кольору через його яскравість, що переважає довжину хвилі та колориметричну чистоту кольору. (Останні два параметри характеризують кольоровість.) Перевага цього способу полягає в близькій відповідності 3 перерахованих параметрів кольору звичним суб'єктивним його характеристикам (див.
Хоча людське око – це досконала система передачі, але вона здатна дати точну характеристику кольору. Для цього необхідні додаткові фізичні інструменти, які опишуть точно кількісну оцінку основних параметрів кольорових зразків. У цьому випадку допомагає колориметрія – наука про вимірювання та кількісне вираження кольору. Візуальні та фотоелектричні колориметри, кольорові компаратори, спектрофотометри – прилади для вивчення кольору. Використовуються вони у різних сферах людської діяльності. Наприклад, легка промисловість, геологія, різнорідний дизайн і т.д.
Око може розрізнити за допомогою приладів до 13 тисяч відтінків та близько 200 тонів без них. Оскільки прогрес зростає в геометричній прогресії, знадобилася чітка система для угруповання кольорів. Саме цим займається колориметрія.
Колориметрія наука про вимір кольору
У наш час є кілька колірних систем – МКО (CIE), RGB, CMYK, TGL, NCS, HLS, YIQ та ін. Основа кожної – атлас. Деякі відтворюють більше 20 000 відтінків. Він служить найважливішим інструментом, який вносить порядок виготовлення фарбуючих складів. Кожен із них виходить шляхом змішування між собою основних найбільш чистих хроматичних пігментів. Крім того, до них додають для затемнення або освітлення чорний або білий пігменти. Таким чином кожен новий відтінок отримує свій особистий номер. Мало того, використовуються інші його характеристики. В результаті, виробники домагаються точної рецептури приготування складів, що фарбують. Згодом, виробник може точно відтворити потрібний замовнику відтінок. У колориметрії використовують такі «координати» тону:
- Колірний тон – вимірюється довжиною хвилі випромінювання, що переважає у спектрі даного кольору
- Світлота – вимірюється числом порогів від даного кольору до чорного
- Відносна яскравість - відношення величини потоку, відбитого від даної поверхні до величини потоку, що падає на неї (коефіцієнт відбиття)
- Насиченість – ступінь відмінності хроматичного кольору від рівного за світлом ахроматичного, що вимірюється числом порогів від даного кольору до хроматичного.
- Чистота – частка чистого спектрального загальної яскравості даного кольору.
Процеси змішування кольорів
Перший процес передбачає такі підвиди:
- Просторове додавання – поєднання в одному просторі по-різному забарвлених світлових променів. Наприклад, різне освітлення – театральне, циркове.
- Оптичне складання – наприклад, картина намальована дрібними кольоровими штрихами, а людина бачить лише сумарне зображення кольору
- Тимчасова додавання – кольори змішуються в один при різких рухах – покрутіть глобус і самі все побачите
- Бінокулярне додавання – спостерігаємо при окулярах з різнобарвними лінзами
Другий процес змішування кольорів – це віднімальне або субтрактивне змішування. Його суть полягає у частковому поглинанні кольорових променів із світлового потоку. Він присутній майже при всякому матеріальному тілі. Основний його закон – будь-яке хроматичне тіло відбиває чи пропускає промені свого кольору і поглинає колір, що є додатковим до свого.
Теорія квітів очима дитини
Для зручності створюються каталоги, опорні шкали, кольорові книжки, кольорові віяла, колірні бібліотеки, які допомагають вибрати та створити гармонійні з'єднання кольорів у різноманітних сферах діяльності. Наприклад, бібліотеку кольорів ви можете зібрати самі. Для неї підійдуть вирізки із журналів, фотографії.
Стороженко, Олексій Іванович
Вчена ступінь:
Кандидат технічних наук
Місце захисту дисертації:
Санкт-Петербург
Код спеціальності ВАК:
Спеціальність:
Оптичні та оптикоелектронні прилади та комплекси
Кількість сторінок:
МЕТОДИ ВИМІРЮВАНЬ КООРДИНАТ КВІТКИ І КВІТНОСТІ
1.1 Загальні відомостіпро принципи, методи та прилади визначення кольору
1.2 Візуальний вимір кольору
1.3 Розрахунковий (спектрофотометричний) метод
1.4 Принципи об'єктивного виміру кольору
1.4.1 Метод компарування
1.4.2 Метод безпосереднього вимірювання координат кольору та кольоровості
1.5 Прилади для визначення координат кольору та кольоровості
1.5.1 Прилади для візуального вимірювання кольору
1.5.2 Прилади для розрахункового способу визначення координат кольору та кольоровості
1.5.3 Прилади для об'єктивного вимірювання кольору
1.6 Порівняльний аналіз похибок методів вимірювань координат кольору та кольоровості
1.7 Дослідження залежності координат кольоровості від геометрії вимірів
ДЖЕРЕЛА СВІТЛА ДЛЯ КОЛІРНИХ ВИМІР
2.1 Види джерел світла для колірних вимірів
2.2 Дослідження похибок методів вимірювання координат кольоровості джерел випромінювань
2.2.1 Метод визначення координат кольоровості джерела порівняно з відомим джерелом
2.2.2 Метод безпосереднього визначення спектру джерела та розрахунку координат кольоровості
2.2.3 Дослідження похибок методів вимірювання координат кольоровості джерел
2.2.4 Особливості вимірювань координат кольоровості автомобільних ламп та вибір кольорів у світлодіодних світлофорах
ВІДТВОРЕННЯ СТАНДАРТНИХ ДЖЕРЕЛ СВІТЛА ДЛЯ ВИМІР КОЛЬОРУ
3.1 Стандартні джерела світла
3.2 Кольоровість стандартних джерел А, У, З, D
3.3 Відтворення стандартних джерел А, В, С
3.4 Відтворення джерела D
3.5 Дослідження можливості відтворення джерела D65 за допомогою імпульсної лампи
3.6 Оцінка можливості розробки необхідного джерела випромінювання, що складається з кількох світлодіодів
3.7 Джерело D65, що складається з кількох світлодіодів
ЗНИЖЕННЯ ПОХІДНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ КООРДИНАТ КОЛЬОРУ І КОЛІРНОСТІ МЕТОДОМ ПЕРЕЛІКУ
4.1 Висновок формул перерахунку
4.2 Теоретичне дослідження похибки методу
4.3 Дослідження похибки методу перерахунку
РОЗРОБКА ФІЛЬТРОВОГО КОЛОРИМЕТРУ, ЩО ВИКОРИСТОВУЄ МЕТОД ПЕРЕХОДУ
5.1 Принцип роботи колориметра фільтра
5.2 Оцінка теоретичної похибки приладу
Введення дисертації (частина автореферату) На тему "Оцінка похибок візуальних та фотоелектричних методів вимірювання координат кольору"
В даний час все більш і ширше поширення набувають колориметричні виміри в різних сферах застосувань. Так історично основними напрямками таких вимірів прийнято вважати поліграфічну, текстильну та оптичну промисловості. З появою нових матеріалів у галузі дорожніх знаків, розмітки та світлофорів і, відповідно, нових стандартів колірні вимірювання набули і тут дуже великого значення. Крім того, особливе місцезаймає контроль кольору при виробництві косметичних засобів та упаковок, де потрібно отримувати однаковий колір для кожного типу продукції.
З розширенням колориметричних вимірів з'являються нові автоматичні прилади щодо кольорових вимірів, а морально старі прилади просто замінюються. Так перестали застосовуватися візуальні колориметри, для роботи з якими потрібне і хороше сприйняття оператора, і спеціальні навички роботи з такими приладами. Однак найчастіше основна причина заміни обладнання пов'язана з поширеною думкою, що всі сучасні прилади повинні обов'язково мати зв'язок із комп'ютером та бути максимально автоматизованими. Така перевага у бік автоматизації веде до того, що одні методи набувають більшого поширення, а інші зникають. Однак якщо спробувати порівняти похибки різних приладів, то найчастіше виявляється, що більшість сучасних приладів наводяться похибки, виміряні у різних системах кольорів. Крім того, на закордонні прилади практично завжди наводяться похибки, виміряні у своїх лабораторних умовах, за своїми методиками та на своїх комплектах еталонних зразків. У Російській Федерації поки що використовується абсолютна похибкавимірювань у найбільш поширеній системі кольорів XYZ, що дозволяє відразу віднести прилад до певного класу: робочий засіб вимірювання або робочий еталон. Проте вже спостерігається тенденція до закордонного способу уявлення похибок.
В даний час проблема оцінки похибок різних методів вимірювання кольору дуже актуальна: дослідження на основі випробувань приладів різних типівможе дати не лише докладний аналіз переваг та недоліків існуючих методіввимірювань, але і можливість якісно описати та кількісно оцінити всі складові похибки вимірювань, а також запропонувати способи зменшення похибки.
Отже, для виконання поставленої проблеми необхідно:
1. порівняти можливості та зіставити похибки забутих класичних методіввимірювань координат кольору та кольоровості з методами, що набули поширення лише за останні роки;
2. провести випробування методів вимірювання кольору джерел випромінювань;
3. дослідити вплив геометрії вимірів на координати кольоровості;
4. за результатами аналізу найбільш суттєвих складових похибок вимірювань координат кольору та кольоровості різними методами запропонувати алгоритми та схемні рішення окремих вузлів та елементів вимірювальних установок та приладів, що дозволяють підвищити точність вимірювань.
Застосування сучасної мікроелектронної техніки може зменшити собівартість виготовлення нових колориметрів. Для цього потрібно провести аналіз існуючих методів зниження похибки та модернізувати їх для можливості вбудовування у мікропроцесорний пристрій. Використання всіх досягнень значно спрощує схему приладу, а похибка вимірювань координат кольоровості залишається прийнятною для практичного застосування.
Висновок дисертації на тему "Оптичні та оптикоелектронні прилади та комплекси", Стороженко, Олексій Іванович
Результати теоретичного та практичного досліджень методу
перерахунки показують, що алгоритм працює з деякою похибкою,
але абсолютна похибка координат кольоровості залишається в межах
допустимих для робочого засобу виміру в межах - 0.02-0.03. Однак
для деяких зразків були отримані дещо більші значення
похибки. Це з тим, що дослідження проводилися на
візуальному колориметрі і, отже, на результуючу
похибка вимірювань ще впливає колірна адаптація ока,
сприйнятливість ока до кольору, втома ока та інші суб'єктивні
причини. Дослідження застосування методу перерахунку показало, що даний
алгоритм може бути застосований для зниження похибки вимірювань при
виготовлення об'єктивного фільтрового колориметра, в якому криві
складання неточно відповідають або навіть значно відрізняються від
стандартизована система XYZ. Колориметр, калібрований таким
способом і вимірюванням тільки координати кольоровості, може використовуватися як робочий засіб вимірювання, а, при
оптимальному виборі градуювальних фільтрів, прилад може також
вимірювати та координати кольору. Застосування методу перерахунку з поділом
локусу на області дозволяє ще більше зменшити похибку, але
ускладнює розрахунки. Оскільки висновок формул перерахунку здійснюється тільки
один раз, цей спосіб підвищення точності виправданий економічно. Отже, метод перерахунку дозволяє розробляти суш;
більш прості, але водночас досить точні прилади. ГЛАВА 5
РОЗРОБКА ФІЛЬТРОВОГО
Колориметри, що ВИКОРИСТОВУЮТЬ
МЕТОД ПЕРЕЛІКУ
5.1 Принцип роботи фільтрового
колориметра
При виготовленні фільтрового колориметра, в даний час,
розраховувачі намагаються розробляти та виготовляти світлофільтри,
спектри пропускань яких подібні до загальновизнаних кривих
додатків XYZ , , Створення світлофільтрів, подібних до кривих
додавання XYZ, можливо, але вирішити це завдання з необхідною
похибкою дуже складно, тому що шибки з необхідним спектральним
складом немає. Досягти досить близького спектрального
складу можливо використовуючи кілька різних, часто рідкісних і дуже
дорогих, кольорових оптичного скла. Однак, кольорові фільтри, спектри
пропускання яких подібні до інших кривих складання, наприклад -
системі RGB, виготовити відносно просто. Відомо, що деякі прилади спеціально розроблялися для
забезпечення вирішення особливих завдань. Вони спектральні коефіцієнти
пропускання трьох світлофільтрів повністю охоплюють видиму частину
спектра, але не подібні до будь-яких загальноприйнятих кривих додавань
(наприклад - колориметр ФМ104М, , Виготовлений в ГОІ, з
системою кольорів Шкловера). При спробі провести прямі виміри на
такому приладі координати кольору та кольоровості випробуваного зразка будуть
мати значну похибку. Тому в методиці таких вимірювань мати значну похибку. Тому в методиці вимірювань таких
приладів завжди є перерахунок результатів вимірювань із системи кольорів
колориметра в стандартизовану систему XYZ за наведеними
формул. Цей спосіб ще п'ятдесят років тому було описано як метод
градуювання за трьома зразками в описі візуального колориметра ФМ 18а. Однак із переходом на нові (в основному спектральні)
прилади цей метод був забутий і відкинутий убік - сучасна
тенденція приладобудування полягає в тому, що всі складові
елементи приладу повинні бути відтворені найбільш точно. Такий
підхід не завжди виправданий - є низка завдань, де потрібно зробити
вимірювання лише як "індикатор" кольору, а похибка для приладу
такого класу може бути досить значущою, але прийнятною. Таким чином, макет фільтрового колориметра може мати або
легше відтворювану відому системуквітів, або
спеціальну систему кольорів. Очевидно, що якщо є можливість
розробити власну системуквітів, то це дасть низку переваг,
таких як:
Як реєструвальні пристрої можна використовувати будь-які
приймачі оптичного випромінювання,
Світлофільтри можна виготовляти з найпоширеніших
марок стекол,
Можна збільшити сигнали з приймачів без використання
додаткового електричного посилення змінюючи спектральний
склад відповідного світлофільтру. Оскільки математичний перерахунок не є складними для
сучасної електроніки, то, враховуючи все вищевикладене, була
запропоновано принципову схему роботи (рисунок 5.1.1) фільтрового
колориметрів. зразок
Вимірювання
сигналів
Перерахунок
формулам:
рез-тов на
1 - Оптичний блок; 2 - Електронний блок реєстрації сигналів; 3 - Перерахунок
сигналів із системи кольорів колориметра в задану систему, 4-дисплей
Рисунок 5.1.1 Принципова схема роботи фільтрового колориметра
Оптичний блок (рисунок 5.1.1) може бути реалізований під
різні завдання. Тому запропоновано одну з найпоширеніших
на сьогодні схема, де в оптичному блоці встановлюється одне джерело
випромінювання та випробуваний зразок, а три коригованих приймача
випромінювання реєструють сигнали. Як джерело випромінювання можна
використовувати, наприклад, менш потужну, ніж випробувана лампа
ІФП-8000, імпульсну трубчасту ксенонову лампу ІПО-75. Зразок,
працюючий на відображення, встановлюється в положення А. Якщо зразок
працює на пропускання, то його встановлюють у положення Б, а в
положення А встановлюють еталонний зразок білого кольору зі скла
МС-20. Запропонований оптичний блок макета може бути змінений для
забезпечення можливості вимірювання координат кольоровості джерел
випромінювань, а також можна змінити запропоновану геометрію
вимірів на будь-яку іншу. Для розрахунку координат кольору та кольоровості
необхідно три приймачі випромінювання, спектральні чутливості
яких поділяють все видиме випромінювання на три області червоно-оранжевих, жовто-зелених та синьо-фіолетових кольорів. Папример можна
вибрати такі поєднання приймачів та світлофільтрів: Se+CC-8, Se+3C-
11, Se+OC-5. Електронний блок реєстрації має забезпечити
аналогове посилення та фільтрацію, а також вимірювання аналого-цифровим
перетворювачем отриманих з фотоприймачів сигналів. За трьома
цифровим відлікам проводиться перерахунок координат кольору із системи кольорів колориметра в задану систему за закладеною в
мікропроцесора пристрою програмі. Після перерахунку результати
відразу ж виводяться тим самим мікропроцесором на дисплей. Очевидні переваги такої схеми:
Простота виготовлення,
Універсальність,
Компактність,
Невисока вартість комплектуючих вже за дрібносерійного
виробництві. Основа всіх переваг - це застосування методу перерахунку на
основу сучасної електроніки. Незважаючи на те, що такий метод раніше
дуже широко застосовувався, не вдалося знайти відомостей про теоретичну
похибки методу, тобто його власної похибки, спричиненої
саме неточністю самого перерахунку. Також не було виявлено
ніяких відомостей про межі застосування методу, тобто наскільки
Сильно спектри пропускань світлофільтрів можуть відрізнятися від кривих
складання системи кольорів, в яку проводиться перерахунок. 5.2 Оцінка теоретичної похибки
Основна частина будь-якого об'єктивного фільтрового колориметра -
оптико-електронна схема, до якої входять:
Джерело(и) випромінювання,
Світлофільтри,
Приймачі випромінювань. У розробці будь-якого приладу необхідно завжди враховувати його
передбачувану вартість. Значний внесок у загальну ціну
фільтрового колориметра вносить використання кольорових скляних
світлофільтрів, а також вартість фотоприймачів. Аналіз похибок дозволив припустити, що є можливість
вільно вибирати не тільки градуювальні зразки, а й системи
кольорів, що значно відрізняються від стандартизованих систем RGB,
XYZ, LAB, і перерахувати систему XYZ, у якій прийнято
представляти результати колірних вимірів. Це дозволяє суттєво
спростити схемні та конструктивні виміри вимірювальних приладів і
відповідає сучасним тенденціям, коли намагаються зменшити
кількість дорогих оптичних елементів, замінюючи їх засобами
обчислювальної техніки. Саме тому потрібно було провести
теоретичне дослідження передбачуваних схем. Це дозволило не
створюючи кілька різних робочих макетів приладів, оцінити
похибки та діапазони вимірювань координат кольоровості запропонованих
схем колориметрів Найбільш поширеною схемою, будь-якого фільтрового
колориметра для визначення координат кольору та кольоровості прозорих
або відбивають зразків є схема з одним джерелом і трьома
коригованими приймачами, Як джерело випромінювання зазвичай
використовують лампу розжарювання, яка працює в режимі джерела А та
висвітлює випробуваний зразок, але в даному макеті приладу можна легко
встановити імпульсне джерело D65 на основі дослідженої лампи
ІФП, Така схема можна, наприклад, реалізувати в наступній
комбінації:
Лампа розжарювання включається в такому режимі, щоб її колірна
температура була 2856 К, тобто її спектр відповідає спектру
випромінювання джерела А;
Як три приймачі використовуються кремнієві
фотоприймачі зі світлофільтрами зі скла СС-2*СЗС-22, ЗС 8*СЗС-23 та ОС-17*СЗС-23 (спектральні характеристики при
використання джерела А наведено на малюнку 5,2,1),
аэ^ооспосмоч"псогсосз)Оддет^тцегооспогчпгю(огсоо5Осм
Рисунок 5.2.1 -Криві додатків системи XYZ та підібрані спектральні криві
Можливий і інший підхід, який полягає в тому, щоб
почергово освітлювати трьома кольоровими джерелами поверхню
випробуваного зразка, а сигнали реєструвати одним приймачем. З
появою різноманітних кольорових світлодіодів цей спосіб дуже легко
реалізувати. При їх використанні можна працювати в імпульсному режимі
і тим самим додатково знизити вплив фонового засвічення. Спектри
випромінювань кольорових світлодіодів не дуже широкі, але завдяки
великий вибір по довжинах хвиль, можна включати відразу кілька
джерел забезпечення необхідного спектрального складу. Отримати спектр, подібний до кривої складання Z при кутовому розмірі поля
Для кривої додавання Y - білий світлодіод зі світлофільтром зі скла
марки ЖЗС-18, для X - білий світлодіод зі світлофільтром зі скла
марок ОС-17 та СЗС-23 разом із уже згаданим синім світлодіодом, але
при значно меншій потужності. Отримані спектральні криві
при використанні кремнієвого приймача показано на малюнку 5.2.2.Білий св-д * 0С17
0.08*Синій св-д
ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо
Рисунок 5.2.2 -Криві додатків системи XYZ та підібрані спектральні криві
чутливостей трьох коригованих приймачів (для джерела А)
Другий спосіб може бути дещо змінений: кілька
світлодіодів, перекриваючи весь видимий спектр, випромінюють по черзі, а
один приймач їх реєструє. На малюнку 5.2.3 показані спектральні
характеристики семи кольорових світлодіодів та одного білого. Координати
кольоровостей у стандартизованій системі XYZ 1931 р. відзначені на
малюнку 5.2.4. Така схема не що інше, як реалізацію методів
багатобарвної колориметрії. Для роботи з таким колориметром
необхідна більше складна системарозрахунку, що складається з чотирьох етапів:
1. Попередній вимір сигналів, що отримується від трьох, найбільш
повно охоплюють видимий спектр світлодіодів (наприклад: синій
440 нм + білий + червоний (690 нм);
2. Наближене визначення координат кольоровості випробуваного
зразка за формулами перерахунку для вибраних світлодіодів;
3. Вимірювання трьох сигналів від трьох світлодіодів, в область кольорів яких потрапили попередньо визначені координати кольоровості
(Приклад вибору областей показаний на малюнку 5.2.4);
4. Остаточний перерахунок сигналів за формулами для обраних
світлодіодів в координати кольоровості в потрібній системі. ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо
Малюнок 5.2.3 – Спектральні криві світлодіодів
о 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75
Малюнок 5.2.4- Координати кольоровості світлодіодів у системі XYZ1931. Випробування проводилися на основі порівняння розрахункових координат
кольоровості з перерахованими значеннями випадково вибраних 100
зразків. У різний часна різних установках були виміряні їх
спектральні дані та отримані координати кольору та кольоровості для
джерела А в системі кольорів XYZ 1931 У першому способі, склавши криві додавань, спектральні
характеристики яких наведені малюнку 5.2.1, були розраховані
координати кольоровості в отриманій системі кольорів, подібної
стандартизованій системі XYZ. Потім було зроблено перерахунок з
системи кольорів колориметра у стандартизовану систему XYZ. Розрахункові значення та отримані координати кольоровості до та після
перерахунку показано на малюнку 5.2.5 (наведено лише складові
"х"). Результати для другого та третього способу наведені,
відповідно, на малюнках 5.2.6 та 5.2.7. Розрахункові значення
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100
Рисунок 5.2.5 - Координати кольоровості до та після перерахунку у першій схемі
Розрахункові значення
Коорд. кольоровості до перерахунку
Коорд. кольоровості після перерахунку
про Fi"i"i"i"i"i"."."P
Рисунок 5.2.6 - Координати кольоровості до та після перерахунку у другій схемі
Розрахункові значення
Коорд. кольоровості після попереднього, перерахунку
Коорд. кольоровості після другого перерахунку
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97
Малюнок 5.2.7 - Координати кольоровості після попереднього та більш точного
перерахунків у схемі з вісьмома світлодіодами
Результати всіх розрахунків зведені в одну таблицю 5.2.1, в якій
відповідних полях наведено кількість зразків,
Таблиця 5.2.1 -Кількість зразків (з 100), що потрапляє в діапазон похибки
Діапазон
похибки
Перший метод
1 іст.-З приймача
перерахунку
перерахунку
Другий метод
3 іст.-1 приймач
перерахунку
перерахунку
Третій метод
8 світлодіодів
після 1-го
перерахунку
після 2-го
перерахунку
З таблиці 5.2.1 видно, що найменшу похибку має
колориметр за схемою, запропонованою у першому способі. Причина цього в
тому, що в цьому способі криві складання найбільш потрібні кривим
складання системи, в яку проводиться перерахунок (система XYZ
1931, джерело А). Можна показати, що немає різниці якою з перших
двох способів отримані криві додавань (1 джерело та 3 приймача або
3 джерела та 1 приймач), але чим більш точно вони відтворені тим
меншою буде похибка. Незважаючи на те, що похибка вимірів
координат кольоровості таким колориметром не перевищує 0.01 для більшої
реально відтворюваної частини локусу вона все ж таки залишається значною. Але цьому для її зниження прилад краще використовувати в
як компаратор або як робочий засіб вимірювань
координат кольоровості для вибраної частини колірного локусу. Це
дозволяє спеціалізувати прилад для певних потреб (наприклад -
, , -, , , ), розробивши спеціальну систему кольорів
для підвищення точності вимірювань у потрібній області локусу. Використання восьми світлодіодів з одним приймачем не дало.
прийнятного результату, тому що їх спектральні криві широкі, щоб
методом. Системи квітів для кожної частини локусу значно
відрізняються від стандартизованої системи, в яку поводиться
перерахунок, і похибка після другого точнішого перерахунку залишається
все ж таки значною. Для реалізації спектрофотометричного методу
необхідно використовувати як мінімум 16 вузькосмугових світлодіодів, рівномірно розподілених за спектром, як це було реалізовано в
деяких фільтрових колориметрах з інтерференційними
спектральний склад зразка, і, на цих даних, розрахувати координати
кольоровості у потрібній системі. Для порівняння зі світовими аналогами результати випробування макета
зі схемою, запропонованою в першому способі, були перераховані в систему
квітів LAB. В даний час саме в цій системі найчастіше
наводять основну похибку практично будь-якого колориметра. При
При цьому вимірювання зазвичай проводяться на комплекті з 12-13 зразкових.
стекол. Наприклад, для компактного денситометра фірми X-Rite,
вимірює координати кольоровості, наводиться значення середньої
похибки ДЕ = 0.4. У запропонованому макеті похибка вимірювань
координат кольоровості виявилася АЕ = 0.5, але випробування проводились на
основі 100 спектрів пропускань та відображень. Незважаючи на те, що
похибки приладів приблизно рівні собівартість виготовлення
розробленого колориметра істотно менше імпортного аналога.
Головне досягнення дослідження полягає в детальний аналізі
проведенні випробувань методів вимірювань координат кольоровості, а також
розробці нового типу переносного колориметра,
У ході дисертаційної роботи проведено та вирішено наступні
дослідження та завдання:
1. Виконано огляд та проведено випробування методів визначення
координат кольоровості зразків, що працюють на пропускання та
відображення, а також методів вимірювання координат кольоровості
джерел випромінювання Результати дослідження показали, що
похибка вимірювань на приладах та установках для визначення
координат кольоровості різних типів, що використовуються як
робочих засобів вимірювань - приблизно однакові, але, залежно
від типу випробуваного об'єкта, застосування одного приладу
краще, ніж іншого. 2. В результаті розгляду та випробування методів вимірювання координат
кольоровості джерел випромінювання показано, що вимірювання по
еталонному приймачеві на спектрофотометричній установці точніше,
ніж у порівнянні з відомим джерелом світла. 3. Проведено аналіз впливу складових похибок на результат
визначення координат кольоровості на основі вимірювань на приладах та
запропоновано способи зниження похибки вимірів. 4. Використовуючи методи зменшення похибки, запропоновано принцип
побудови об'єктивного компактного колориметра з довільним
набором світлофільтрів, який може застосовуватися як
компаратора кольору або робочого засобу вимірювання, методика його
калібрування та спосіб зниження похибки вимірювань на основі
методу перерахунку.5. Запропоновано простий та недорогий у реалізації макет переносного
колориметра, який використовує одночасно досягнення
фотоелектричної та класичної візуальної колориметрії та нові
мікросхеми для мініатюризації та проведення всіх розрахунків,
включаючи алгоритми зниження похибки вимірювань та виводу
результатів. Результати випробувань показали, що прилад може
застосовуватися як робочий засіб вимірювання та випускатися
серійно. Крім того, показано, що принципова схема
Колориметр легко перебудовується під більшість завдань. 6. Запропоновано варіант імпульсного джерела D65 на основі
імпульсної лампи ІФП зі скляним світлофільтром для
використання у переносних приладах та установках. Випробування
макету показали його відповідність вимогам, високу
ефективність та можливість застосування для різноманітних завдань. 7. Зроблено порівняльні виміри координат кольоровості
відбивають зразків при різних геометріях вимірювань і показано,
що результати сильно залежать від геометрії вимірювань навіть для
стандартні кольорові зразки.
Список літератури дисертаційного дослідження кандидат технічних наук Стороженко, Олексій Іванович, 2007 рік
1. Вершинський А, Е. Джерело D65 для колірних вимірювань - Л.: ЗМУ, 1978 №4, стор 72.
2. Вершинський А. Є. Відносний спектральний розподіл випромінювання ламни КІМ 9-75 - Л.: ЗМУ, 1977 № 12, стор 55.
3. Вершинський А. Є. Оцінка точності відтворення джерела D65 - Л.: ЗМУ, 1978 №4, стор 5.
4. ГОСТ 8.205-90 Державна повірочна схема для засобів вимірювань координат кольору та координат кольоровості.
5. ДЕРЖСТАНДАРТ 12.4.026-2001 Система стандартів безпеки праці. Сигналові кольори і знаки безпеки.
6. ГОСТР41.7-99 Єдині приписи, що стосуються офіційного затвердженняпідфарників, задніх габаритних (бічних) вогнів, стоп-сигналів та контурних вогнів механічних транспортних засобів (за винятком мотоциклів) та їх причепів.
7. ГОСТР41.20-99 Єдині приписи, що стосуються офіційного затвердження автомобільних фар з асиметричними вогнями ближнього світла та (або) вогнями далекого світла, призначеними для використання з галогенними лампами розжарювання (лампи П4).
8. ГОСТР41.37-99 Єдині приписи щодо офіційного затвердження ламп розжарювання, призначених для використання в офіційно затверджених вогнях механічних транспортних засобів та їх причепів.
9. ГОСТ 6593-76 Фарби друкарські. Метод визначення кольору.
10. ГОСТ 7721-89 Джерела світла для вимірювання кольору. Типи. Технічні вимоги Маркування.10011. гост 8933-58 Нафтопродукти. Метод визначення кольору фотоелектроколориметром.
11. ГОСТ 10807-78 Знаки дорожні. Загальні технічні умови
12. ГОСТ 11583-74 Матеріали полімерні будівельні оздоблювальні. Методи визначення кольоростійкості під впливом світла, рівномірності забарвлення та світлоти.
13. ГОСТ 12083-78 Колориметри фотоелектричні лабораторні. Типи. Основні характеристики. Технічні вимоги
14. ГОСТ 13088-67 Колориметрія. Терміни, літерні позначення.
15. ГОСТ 14313-69 Колориметри візуальні концентраційні лабораторні. Типи. Основні характеристики.
16. ГОСТ 15821-70 Матеріали білі нелюмінесцентні. Метод вимірювання показника білизни та різновідтінку.
17. ГОСТ 16873-78 Пігменти та наповнювачі неорганічні.
18. ГОСТ 16872-78 Пігменти неорганічні. Методи визначення барвника.
19. ГОСТ 22133-76 Покриття лакофарбових верстатів, ковальсько-пресових та ливарних машин, інструменту. Вимоги до зовнішнього вигляду.
20. ГОСТ 23198-94 Лампи газорозрядні. Методи вимірювання спектральних та колірних характеристик.
21. ГОСТ 25695-91 Світлофори дорожні. Типи. Основні характеристики.
22. ГОСТ Р 51256-99 Технічні засоби організації дорожнього руху. Розмітка дорожня. Типи та основні параметри. Загальні технічні вимоги.
23. ГОСТ Р 52282-2004 Технічні засоби організації дорожнього руху. Світлофори дорожні. Типи та основні параметри. Загальні технічні вимоги. Методи випробувань.101
24. Груздєва Н, І., Гуревич М. М., Демкіна Л. В. Скляні світлофільтри для відтворення випромінювання джерел В і С - Л.:ОМП, 1977 №2, стор 3-6.
25. Інструкція І 01-76 Колірна гама та контрольні зразки (еталони) кольору емалей та фарб. Порядок розробки, погодження, затвердження та нормування - М.: ВНДІТЕ, 1976.
26. Інструкція І 04-80 Інструментальні методивизначення кольору декоративних матеріалів - М.: Відділ оперативної поліграфії ВНДІТЕ, 1980,25 с.
27. Куріцин А. М., Шляхтер Є. М. Універсальний переносний колориметр НР1КФІ типу ПКГ - М.: друкарня НР1КФІ, 1981, Вип. 105, стор. 31-44.
28. Лагутін В. І. Оцінка похибки визначення координат кольоровості об'єктів - М: Вимірювальна техніка, 1987, N2 2, стор 27-29.
29. Лакофарбові матеріали. Колірний асортимент та його нормування-М.: ВНІІТЕ, 1978.
30. Луїзов А. В. Колір і світло - Л.: Вища школа, 1989,256 с.
32. МІ 25-74 Методика перевірки зразків кольору - М.: Вид-во стандартів, 1975.
33. МІ 31-75 Методика перевірки зразків білої поверхні - М.: Вид-во стандартів, 1975.
34. МІ 34-75 Методика перевірки компараторів - М.: Вид-во стандартів, 1976.
35. МІ 141-77 Методика перевірки спектрофотометрів типу СФ-18 - М: Вид-во стандартів, 1978.102
36. Порядок розробки, погодження та затвердження естетично повноцінного асортименту декоративних матеріалів - М.: ВНДІТЕ,1975.
37. РМГ 29-99 Метрологія. Основні терміни та визначення.
38. РМГ 43-2001 Застосування "Настанови щодо вираження невизначеності вимірювань".
39. Фотометр постійних джерел світла ФПІ. Технічний описта інструкція з експлуатації - Л.: вид-во "ГОІ ім. СІ. Вавілова", 1979,37 с.
40. Юстова. П. Таблиці основних колориметричних величин - М.: Вид-во комітету стандартів, заходів та вимірювальних приладів, 1967.
41. Юстова Є. П. Колірні виміри (Колориметрія) - СПб.: Видавництво СПбГУ, 2000,399 с.
42. Billmeyer F. W., Jr., Marcus R. Т. Effect of illuminating and viewing geometry on color Coordinates of samples with different surface textures- Applied Optics, 1969, № 8, pp. 1763–1768.
43. CIE, CIE Publication 15.2, Colorimetry, 3nd ed. - Vienna: Commission International de l'Eclairage (CIE), Central bureau of the CIE, 2004.45. nunt R. W. G.
44. Mabon T. J. Color measurement of plastics: яких geometry is best. - The Regional Technical Conference of Society of Plastics Engineers, Cherry nill, NJ, 1992.
45. Malacara-nemandez D., Color vision and colorimetry: Theory and applications. - Bellingham: SPIE Optical Engineering press, 2002, 176 p.
47. Ohno y. Color issues of white LEDs. - OIDA workshop preliminary report, 2000.103
48. Rich D. Діяльність вимірювання geometry on computer color matching. - Color research and application, 1988 №13, pp. 113-118.
49. RiesH., Leikel., Muschaweck J. Optimized additive mixing з кольорових light-emitting diode sources. - Optical engineering, 2004, Vol. 43, JST» 7, pp.1531-1536.
50. Ryer A. D. Light measurement handbook. - Newburyport: Technical publications dept. International Light Inc., 1998, 64 p.
51. Shevell S. The science of color (2nd ed.). - Washington: OSA та Elsevier Science, 2003,336 p.
52. Zukauskas A. та ін. Optimization of white polychromatic semiconductor lamps. - Applied phys., 2002 №80, p. 234.
53. Zukauskas A., Ivanauskas F., Vaicekauskas R., Shur M. S., Gaska R. Optimization of multichip white solid state source with four or more LEDs.-Proc. SPIE 4445, 2001, pp. 148-155.104
Зверніть увагу, представлені вище наукові текстирозміщені для ознайомлення та отримані за допомогою розпізнавання оригінальних текстівдисертацій (OCR). У зв'язку з чим у них можуть бути помилки, пов'язані з недосконалістю алгоритмів розпізнавання.
У PDF файлах дисертацій та авторефератів, які ми доставляємо, таких помилок немає.
Колірні виміри методи вимірювання та кількісного вираження кольору. Разом з різними способами математичного опису кольору Ц. в. становлять предмет колориметрії. В результаті Ц. в. визначаються 3 числа, т.з. колірні координати (ЦК), що повністю визначають колір (за деяких суворо стандартизованих умов його розглядання). Основою математичного опису кольору в колориметрії є експериментально встановлений факт, що будь-який колір при дотриманні згаданих умов можна подати у вигляді суміші (суми) певних кількостей 3 лінійно незалежних кольорів, тобто таких кольорів, кожен з яких не може бути представлений у вигляді суми будь-яких кількостей 2 інших кольорів. Груп (систем) лінійно незалежних кольорів існує нескінченно багато, але в колориметрії використовуються лише деякі з них. Три вибрані лінійно незалежні кольори називають основними кольорами (Див. Основні кольори) ;
вони визначають колірну координатну систему (ЦКС). Тоді 3 числа, що описують даний колір, є кількостями основних кольорів у суміші, колір якої візуально не відрізняється від даного кольору; це і є ЦК цього кольору. Експериментальні результати, які кладуть в основу розробки колориметричної ЦКС, отримують за усереднення даних спостережень (у певних умовах) великою кількістю спостерігачів; тому вони не відображають точно властивостей колірного зору будь-якого конкретного спостерігача, а відносяться до т.з. середнього стандартного колориметричного спостерігача. Будучи віднесені до стандартного спостерігачеві в певних незмінних умовах, стандартні дані змішування кольорів і побудовані на них колориметричної ЦКС описують фактично лише фізичний аспект кольору, не враховуючи зміни сприйняття кольору ока при зміні умов спостереження і з інших причин (див. Колір).
Коли ЦК будь-якого кольору відкладають по 3 взаємно перпендикулярних координатних осях, цей колір геометрично представляється точкою в тривимірному, т.з. колірному, просторі або вектор ом ,
початок якого збігається з початком координат, а кінець - зі згаданою точкою кольору. Точкове та векторне геометричне трактування кольору рівноцінні і обидві використовуються при описі кольорів. Крапки, що становлять усі реальні кольори, заповнюють деяку область колірного простору. Але математично всі точки простору рівноправні, тому можна умовно вважати, що й точки поза сферою реальних кольорів представляють деякі кольори. Таке розширення тлумачення кольору як математичного об'єкта призводить до поняття т. зв. нереальних кольорів, які неможливо реалізувати практично. Проте з цими кольорами можна робити математичні операції так само, як і з реальними кольорами, що виявляється надзвичайно зручним у колориметрії. Співвідношення між основними кольорами в ЦКС вибирають так, що їх кількості, що дають суміші деякий вихідний колір (найчастіше білий), приймають рівними 1. Свого роду «якість» кольору, що не залежить від абсолютної величини колірного вектора і називається його кольоровістю, геометрично зручно характеризувати у двовимірному просторі – на «одиничній» площині колірного простору, що проходить через 3 одиничні точки координатних осей (осей основних кольорів). Лінії перетину одиничної площини з координатними площинами утворюють на ній рівносторонній трикутник, у вершинах якого є одиничні значення основних кольорів. Цей трикутник часто називають трикутником Максвелла. Кольоровість будь-якого кольору визначається не 3 його ЦК, а співвідношенням між ними, тобто положенням у просторі кольору прямий, проведеної з початку координат через точку даного кольору. Іншими словами, кольоровість визначається тільки напрямом, а не абсолютною величиною колірного вектора, і, отже, її можна характеризувати положенням точки перетину цього вектора (або зазначеної прямої) з одиничною площиною. Замість трикутника Максвелла часто використовують колірний трикутник зручнішої форми - прямокутний та рівнобедрений. Положення точки кольоровості в ньому визначається двома координатами кольоровості, кожна з яких дорівнює частці від розподілу однієї з ЦК на суму всіх 3 ЦК. Двох координат кольоровості достатньо, т.к. за визначенням сума її 3 координат дорівнює 1. Точка кольоровості вихідного (опорного) кольору, на яку 3 колірні координати рівні між собою (кожна дорівнює 1 / 3), перебуває у центрі тяжкості колірного трикутника. Подання кольору з допомогою ЦКС має відбивати властивості колірного зору людини. Тому передбачається, що у основі всіх ЦКС лежить т. зв. Фізиологічна ЦКС. Ця система визначається 3 функціями спектральної чутливості 3 різних видів приймачів світла, які є в сітківці.
очі людини і, відповідно до найбільш уживаної триколірної теорії колірного зору, відповідальні за людське сприйняття кольору. Реакції цих 3 приймачів на випромінювання вважаються ЦК у фізіологічній ЦКС, але функції спектральної чутливості ока не вдається встановити прямими вимірами. Їх визначають непрямим шляхом і не використовують безпосередньо як основу побудови колориметричних систем. Властивості кольору враховуються в колориметрії за результатами експериментів зі змішуванням кольорів. У таких експериментах виконується зорове зрівняння чистих спектральних кольорів (тобто кольорів, відповідних монохроматичного світла з різними довжинами хвиль) зі сумішами 3 основних кольорів. Обидва кольори спостерігають поряд на двох половинках фотометричного поля порівняння. Після досягнення зрівняння вимірюються кількості 3 основних кольорів та їх відношення до прийнятих за 1 кількістю основних кольорів у суміші, що зрівнює вибраний опорний білий колір. Отримані величини будуть ЦК рівняння кольору в ЦКС, що визначається основними кольорами приладу і обраним опорним білим кольором. Якщо поодинокі кількості червоного, зеленого та синього основних кольорів позначити як (К), (З), (С), а їх кількості в суміші (ЦК) – К, З, С, то результат вирівнювання можна записати у вигляді колірного рівняння: Ц * = К (К) + З (З) + З (З). Описана процедура не дозволяє зрівняти більшість чистих спектральних кольорів із сумішами 3 основних кольорів приладу. У таких випадках деяку кількість одного з основних кольорів (або навіть двох) додають до кольору, що зрівнюється. Колір одержуваної суміші зрівнюють із сумішшю 2 основних кольорів приладу, що залишилися (або з одним). У колірному рівнянні це враховують перенесенням відповідного члена з лівої частини до правої. Так, якщо в полі вимірюваного кольору було додано червоний колір, то Ц * = - К (К) + З (З) + З (С). При допущенні негативних значень ЦК вже всі спектральні кольори можна виразити через обрану трійку основних кольорів. При усередненні результатів подібної процедури для кількох спостерігачів були отримані значення кількостей 3 певних кольорів, які потрібні в сумішах, які візуально не відрізняються від чистих спектральних кольорів, які відповідають монохроматичним випромінюванням однакової інтенсивності. При графічному побудові залежностей кількостей основних кольорів від довжини хвилі виходять функції довжини хвилі, які називаються кривими складання кольорів або просто кривими складання. Криві складання грають у колориметрії велику роль. За ними можна розрахувати кількості основних кольорів, необхідні для отримання суміші, візуально невідмінної від кольору випромінювання складного спектрального складу, тобто ЦК такого кольору в ЦКС, що визначається даними кривими складання. Для цього колір складного випромінювання представляють у вигляді суми чистих спектральних кольорів, що відповідають монохроматичним складовим (з урахуванням їх інтенсивності). Можливість подібного уявлення заснована на одному з дослідно встановлених законів змішування кольорів, згідно з яким ЦК кольору суміші дорівнюють сумам відповідних координат кольорів, що змішуються. Т. о., криві додавання характеризують реакції на випромінювання 3 різних приймачів випромінювання. Очевидно, що функції спектральної чутливості 3 типів приймачів у сітківці ока людини є криві додавання у фізіологічній ЦКС. Кожній з нескінченно великої кількості можливих ЦКС відповідає своя група з 3 кривих додавання, причому всі групи кривих додавання пов'язані між собою лінійними співвідношеннями. Отже, криві складання будь-якої з усіх можливих ЦКС можна вважати лінійними комбінаціями (див. Лінійна залежність) функцій спектральної чутливості 3 типів приймачів людського ока. Фактично основою всіх ЦКС є система, криві додавання якої було визначено експериментально описаним вище способом. Її основними кольорами є чисті спектральні кольори, що відповідають монохроматичним випромінюванням з довжинами хвиль 700,0 (червоний), 546,1 (зелений) та 435,8 нм(Синій). Вихідна (опорна) кольоровість - кольоровість рівноенергетичного білого кольору Е(Тобто кольори випромінювання з рівномірним розподілом інтенсивності по всьому видимому спектру). Криві додавання цієї системи, прийнятої Міжнародною комісією з висвітлення (МКО) у 1931 р. і відомою під назвою міжнародної колориметричної системи МКО RGB (від англ., нім. red, rot – червоний, green, grun – зелений, blue, blau – синій, блакитний) ), показані на рис. 1
. Криві складання системи МКО RGB
мають негативні ділянки (негативні кількості основних кольорів) для деяких спектральних кольорів, що незручно під час розрахунків. Тому поряд із системою RGB
МКО в 1931 прийняла ін ЦКС, систему XYZ ,
в якій були відсутні недоліки системи RGB і яка дала ряд інших можливостей спрощення розрахунків. Основними кольорами ( X), (Y), (Z) системи XYZ є нереальні кольори, вибрані так, що криві додавання цієї системи ( рис. 2
) не мають негативних ділянок, а координата Yдорівнює яскравості спостерігається забарвленого об'єкта, т.к. крива додавання узбігається з функцією відносної спектральної світлової ефективності стандартного спостерігача МКО для денного зору. на рис. 3
показаний графік кольоровостей (колірний трикутник) х, усистеми XYZ. На ньому наведені лінія спектральних кольорів, лінія пурпурових кольорів, колірний трикутник ( R)
(G) (У) системи МКО RGB ,
лінія кольоровості випромінювання абсолютно чорного тіла та точки кольоровостей стандартних джерел освітлення МКО А, В, Сі D.Кольоровість рівноенергетичного білого кольору Е(опорна кольоровість системи XYZ) знаходиться в центрі тяжкості трикутника системи XYZ. Ця система набула загального поширення і широко використовується в колориметрії. Але вона не відображає кольоророзрізних властивостей ока, тобто однакові відстані на графіку кольоровостей х, уу різних його частинах не відповідають однаковій зоровій різниці між відповідними кольорами при однаковій яскравості (див. Колірний контраст).
Створити повністю візуально однорідний колірний простір досі не вдається. В основному це пов'язано з нелінійним характером залежності зорового сприйняття від інтенсивності збудження кольорочутливих фоторецепторів.
(приймачів світла у сітківці ока). Запропоновано багато емпіричних формул для підрахунку числа різниці кольорів (порогів розрізнення кольорів) між різними кольорами. Більш обмежена задача - створення візуально однорідного графіка кольоровостей - приблизно вирішена. МКО у 1960 р. рекомендувала такий графік u, v,отриманий у 1937 Д. Л. Мак-Адамом шляхом видозміни графіка, запропонованого Д. Б. Джаддом (обидва - США) на підставі численних експериментальних даних. Для підрахунку числа порогів розрізнення кольору ΔE між різними кольорами в даний час (1970-і рр.) за тимчасовою рекомендацією МКО використовується емпірична формула Г. Вишецького: Опис, наведене вище, показує, що мета процесу вимірювання кольору - визначення ЦК в деякій ЦКС. Найчастіше це стандартна колориметрична система МКО XYZ.
Коли колір (при об'єктивних Ц. і. завжди мається на увазі колір забарвленого предмета або джерела світла) представлений спектральним розподілом випромінювання (випущеного джерелом, або відбитого або пропущеного предметом), то для знаходження його ЦК потрібно використовувати криві додавання як зважуючі функції, що оцінюють це випромінювання. Така оцінка може виконуватись двома шляхами. Перший шлях (т. зв. спектрофотометричний метод Ц. і.) полягає у вимірі спектрального розподілу енергії випромінювання та подальшому розрахунку ЦК при перемноженні знайденої функції спектрального розподілу на 3 функції складання та інтегрування творів. Якщо Е(λ) -
функція спектрального розподілу джерела, ρ(λ)
- функція спектрального відображення чи пропускання предмета, X, Y, Z визначаються так: (Інтегрування проводиться в діапазоні довжин хвиль видимого випромінювання - від 380 до 760 нм). Практично інтегрування замінюють підсумовуванням через інтервал Δλ (від 5 до 10 нм),
т.к. підінтегральні спектральні функції зазвичай незручні для інтегрування: Спектральний розподіл випромінювання і спектральну характеристику відбиття (пропускання) вимірюють, розкладаючи світло в спектр, наприклад Спектрофотометр е
або Монохроматор е. Криві додавання задаються у вигляді таблиць значень питомих координат через 5 або 10 нм.Є також таблиці величин Е(λ)
і т.д. для стандартних джерел світла МКО А, В, З, D,що представляють найбільш типові умови природного ( В, Сі D) та штучного ( А) Висвітлення. Другий шлях Ц. в. на основі кривих складання - це аналіз випромінювання за допомогою 3 приймачів світла. ,
характеристики спектральної чутливості (Див. Спектральна чутливість)
яких збігаються з кривими додавання. Кожен такий світлоелектричний перетворювач виконує дії перемноження 2 спектральних функцій та інтегрування творів, в результаті чого на його виході електричний сигнал дорівнює (при відповідному калібруванні приладу) однієї з ЦК. Подібні кольорові прилади називаються фотоелектричними (або об'єктивними) колориметрами. Вони оцінюють результуюче випромінювання, враховуючи як виборче відображення (або пропускання) предметів, що не самосвітяться, так і освітлення, тобто прилад «бачить» те, що бачить око. Основною труднощами при виготовленні фотоелектричних колориметрів є досить точне «формування» кривих складання, для чого зазвичай підбирають відповідні світлофільтри. Якщо прилад призначений для роботи з кривими складання x, , то найбільш важко сформувати двогорбу криву x ( рис. 2
). Зазвичай кожна її гілок формується окремо; тоді прилад містить 4 канали (світлофільтри). Іноді в колориметрах використовують ін. ЦКС, всі криві додавання в якій одногорбі. Один із каналів колориметра одночасно може служити Яркоміром. Часто у таких приладах передбачається розрахунок координат кольоровості. Максимальна точність Ц. в. фотоелектричними колориметрами за кольоровістю в координатах х, установить від 0,002 до 0,005. Інший важливою можливістю Ц. в. є пряме визначення ЦК. Природно, що це не завжди, т.к. у випадку колірні відчуття збуджує світлове випромінювання довільного спектрального складу, а ЦК фізично немає. Прямий вимір ЦК можливий у трьох кольорових адитивних пристроях створення кольору, які використовуються, наприклад, для відтворення кольорових зображень. Основні кольори такого пристрою визначають ЦКС, та їх кількості в суміші, що дає деякий колір, і є ЦК цього кольору ЦКС пристрою. Приклад такого пристрою – триколірний Кінескоп. ,
в якому роздільне управління свіченнями 3 люмінофорів забезпечує отримання всієї безлічі кольорів, кольоровості яких укладені в межах колірного трикутника, що визначається основними кольорами кінескопа (кольорами свічень люмінофорів, див. Кольорове телебачення). Для безпосереднього вимірювання кількостей 3 основних кольорів у кольорі суміші, що відтворюється на екрані кінескопа, тобто ЦК в ЦКС кінескопа, можна використовувати фотоелектричний приймач випромінювання з довільною спектральною чутливістю, аби вона не виходила за межі видимого спектра. Вимірювальним приладом, підключеним до такого приймача, досить почергово виміряти інтенсивність світіння окремих люмінофорів кінескопа. (При вимірюванні інтенсивності світіння червоного люмінофора «відключаються» промені, що збуджують зелений і синій кольори, і т.д.) Калібрування подібного приладу полягає у знятті його показань при почерговому вимірюванні інтенсивностей світіння 3 люмінофорів після встановлення на екрані опорного білого кольору, т. .кольору з опорною кольоровістю ЦКС кінескопа і максимальною яскравістю. Надалі при вимірюваннях різних кольорів показання приладу поділяються на показання відповідних основних кольорів при опорному білому кольорі. Результати такого поділу і будуть ЦК ЦК кінескопа. Опорний білий колір при калібруванні встановлюється якомога точніше за допомогою ін. приладів (спектрофотометра, фотоелектричного колориметра) або візуально за еталоном білого кольору. Точність установки опорного білого кольору при калібруванні визначає точність наступних Ц. в. Отримати значення ЦК в ін ЦКС (наприклад, міжнародних) можна, перерахувавши показання приладу за формулами перетворення ЦК. Для виведення перелічених формул потрібно знати координати кольоровості опорного білого кольору та основних кольорів даного кінескопа, які вимірюють будь-яким ін. методом. Велика перевага такого безпосереднього виміру ЦК порівняно з Ц. в. за допомогою фотоелектричного колориметра полягає у відсутності необхідності формувати певні криві спектральної чутливості фотоприймача. Ц. в. за описаним способом можна виконувати і по повному кольору світіння екрану, без відключення променів, що збуджують окремі люмінофори. У цьому випадку в приладі повинно бути 3 світлофільтри з довільними, але спектральними характеристиками, що розрізняються. У такому приладі кожен відлік є сумою 3 відліків однофільтрового приладу для всіх 3 окремих кольорових свічень. Щоб отримати значення ЦК по 3 відрахунками трифільтрового приладу, використовують перерахункову матрицю, елементи якої визначаються при калібруванні приладу. Калібрування полягає в почергових вимірах кожним з каналів приладу кожного кольорового світіння люмінофорів окремо після установки на екрані опорного білого кольору. Зазначений перерахунок, а також перехід від ЦК до ЦКС кінескопа до міжнародної ЦКС у приладі описуваного типу може здійснюватися автоматично, за допомогою спеціально вбудованої електричної схеми. Т. о. можна отримувати відліки безпосередньо в ЦКС кінескопа або у міжнародній ЦКС. ЦК визначають також за Ц. в. візуальними колориметрами. Спостерігач, регулюючи кількості 3 основних кольорів такого приладу, домагається зорового тотожності кольору суміші цих кольорів та вимірюваного кольору. Потім замість останнього вимірюють колір суміші. А її ЦК є просто кількості основних кольорів колориметра, віднесені до кількох цих кольорів, що входять у суміш, яка дає опорний білий колір ЦКС колориметра. Виміряти кількості основних кольорів у візуальному колориметрі ще легше, ніж у кольоровому кінескопі. Достатньо прочитати показання 3 шкал, відградуйованих з розкриття щілин, що пропускають світлові потоки відповідних кольорів до поля порівняння. Т. о. при використанні візуальних колориметрів вимірюється не безпосередньо колір зразка, а його метамер - колір суміші трьох основних кольорів колориметра. Процес зорового вирівнювання двох кольорів служить при цьому для одержання такого метамеру кольору зразка, ЦК якого можна легко виміряти. Перевагою візуального колориметрування є висока точність Ц. в. Недоліком - те, що результати дійсні для конкретного (виконує зорове зрівняння двох кольорів), а не для стандартного спостерігача. Крім того, цим методом важко вимірювати кольори не окремих зразків, а предметів. Принцип зорового порівняння вимірюваного кольору з кольором, ЦК якого відомі або можуть бути легко виміряні, використовується також при Ц. в. за допомогою кольорових атласів. Останні є набори кольорових зразків у вигляді пофарбованих паперів, які систематизовані в певному порядку. При порівнянні з вимірюваним кольором підбирається зразок з атласу, найближчий до нього. Виміряний колір отримує найменування цього зразка відповідно до прийнятої в даному атласі системою позначень. Для вираження його у міжнародній ЦКС всі зразки атласу заздалегідь вимірюються у цій системі за певного висвітлення. Вимірювані кольори бажано спостерігати при тому ж освітленні. Колірні атласи дозволяють вимірювати кольори предметів, а не лише спеціальних зразків, але дискретність набору кольорів в атласі знижує точність вимірювань, яка додатково знижується через те, що умови зорового порівняння тут гірші, ніж при візуальному колориметруванні. У СРСР використовують колірні атласи Рабкіна та ВНДІМ, у США широкого поширення набули вимірювання по атласу Манселла (Мензелла). Ц. в. за допомогою колірних атласів є прикидними і можуть з успіхом проводитися там, де велика точність не потрібна або незручно застосовувати ін. методи. Вираз кольору в певній ЦКС, тобто при завданні його ЦК (або яскравості та координат кольоровості), універсально та найбільш уживано. Але вдаються і до інших способів кількісного вираження кольору. Прикладом може бути щойно описане вираз кольору у системі будь-якого колірного атласу. Ще один такий спосіб - вираз кольору через його яскравість, що переважає довжину хвилі та колориметричну чистоту кольору. (Останні два параметри характеризують кольоровість.) Перевага цього способу полягає в близькій відповідності 3 перерахованих параметрів кольору звичним суб'єктивним його характеристикам (див.
