.
ISBN 978-5-98704-586-2
Даны основные представления об источниках света, оптических средах и реакциях фотоприемников на упавшее на них излучение, о теории
цветового зрения, синтезе цвета, цветовом пространстве и колориметрических системах, а также об измерительных приборах и практическом применении цвета. <...> Факторы, влияющие на форму и положение
характеристической кривой . <...> Аддитивный синтез цвета: цвета основных
излучений и способы их сложения . <...> Формы кривых поглощения идеальных
и реальных красок . <...> Субтрактивный синтез идеальными красками
в проходящем и отраженном свете . <...> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
7
Список сокращений
ВМЦ –
ЕЗО –
ИК –
КПД –
МДП –
МКО –
ПЗС –
СИД –
СЭИ –
УФ
ФД
ФЭУ
ЭДС
ЭЛТ
–
–
–
–
–
высшая метрика цвета
едва заметное отличие
инфракрасное излучение
коэффициент полезного действия
металл – диэлектрик – полупроводник (сложная, полупроводниковая структура)
Международная комиссия по освещению (международная организация по стандартизации световых измерений)
прибор с зарядовой связью (микросхема с микрофотоэлементом)
светоизлучающий диод
скрытое электростатическое изображение (иногда применяется термин СИ)
ультрафиолетовое излучение
фотодиод
фотоэлектрический умножитель
электродвижущая сила
электронно-лучевая трубка
Посвящается отцу и учителю
доктору технических наук, профессору
Шашлову Борису Аполлоновичу
Предисловие
В Большой советской энциклопедии дается следующее определение термина светотехника: «Светотехника, область науки и
техники, предмет которой – исследование принципов и разработка способов генерирования, пространственного перераспределения, измерения характеристик оптического излучения и преобразования энергии света в другие виды энергии. <...> Глава 3 посвящена описанию фотографических процессов, принципов работы измерительных приборов, например таких, как денситометры. <...> Даны основы стандартной
колориметрической системы CIEXYZ, основные колориметрические <...>
Основы_светотехники__Учебник_.pdf
А.Б. Шашлов
Основы светотехники
Рекомендовано
Министерством образования Российской Федерации
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлениям подготовки специальностям
«Технология полиграфического и упаковочного производства»
и «Химическая технология»
Москва
Логос
2011
Стр.1
УДК 628.9
ББК 31.294
Ш32
Серия основана в 2003 году
Рецензенты
А.И. Винокур, доктор технических наук, профессор
С.И. Стефанов, кандидат технических наук, профессор
В.В. Сафонов, доктор технических наук, профессор
Шашлов А.Б.
Ш32 Основы светотехники: учебник для вузов / А.Б. Шашлов. – Изд.
2-е, доп. и перераб. – М.: Логос, 2011. – 256 с. – (Новая университетская
библиотека).
ISBN 978-5-98704-586-2
Даны основные представления об источниках света, оптических средах
и реакциях фотоприемников на упавшее на них излучение, о теории
цветового зрения, синтезе цвета, цветовом пространстве и колориметрических
системах, а также об измерительных приборах и практическом
применении цвета. Второе издание учебника, в отличие от первого
(Шашлов А.Б., Уарова Р.М., Чуркин А.В. «Основы светотехники». М.:
МГУП, 2002), исправлено и переработано в соответствии с современными
данными о применении источников света в полиграфии, методах
измерения цвета и системе управления цветом, что необходимо для
практической деятельности технолога.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям
подготовки (специальностям) «Технология полиграфического
и упаковочного производства» и «Химическая технология». Может
быть полезен инженерам и специалистам, работающим в смежных
с полиграфией областях, а также широкому кругу читателей, интересующихся
теорией цвета и ее прикладными аспектами.
УДК 628.9
ББК 31.294
ISBN 978-5-98704-586-2
© Шашлов А.Б., 2011
© Логос, 2011
Стр.2
Оглавление
Список сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Глава 1
Общие свойства излучений и их преобразование . . . 11
1.1. Оптическая область спектра излучения . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1.1. Природа и свойства излучений . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1.2. Основные энергетические и световые
(фотометрические) величины . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2. Источники излучения, их типы и принципы
классификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2.1. Точечные и линейные источники излучения.
Фотометрическое тело . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2.2. Источники с различным спектральным
распределением энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.3. Преобразование излучения оптическими средами . . . . . . 39
1.3.1. Общие сведения об оптических свойствах тел . . . . 39
1.3.2. Закон Бугера–Ламберта–Бэра . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.3.3. Отражение света на границе двух сред . . . . . . . . . . 42
1.3.4. Рассеяние света . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Стр.3
4
Оглавление
Глава 2
Взаимодействие фотоприемников с излучением . . . . . 47
2.1. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.2. Светочувствительность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.3. Виды эффективных потоков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4. Фотофизические приемники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.5. Глаз – фотобиологический приемник излучения . . . . . . . 54
2.5.1. Устройство глаза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.5.2. Световая чувствительность глаза . . . . . . . . . . . . . . 58
2.5.3. Механизмы зрительного процесса. Адаптация.
Инерция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.5.4. Психофизика восприятия. Закон Вебера–Фехнера 63
2.6. Фотохимические приемники излучения . . . . . . . . . . . . . 65
2.6.1. Виды светочувствительных материалов . . . . . . . . 65
2.6.2. Методы оценки светочувствительных материалов 68
Глава 3
Метрология галогенсеребряных фотоматериалов . . . 71
3.1. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.2. Строение чернобелого фотографического материала . . . 73
3.3. Фотографическая эмульсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.4. Образование скрытого изображения . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.5. Химикофотографическая обработка
галогенсеребряных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6. Характеристическая кривая: области и особые точки . . . 81
3.7. Величины, определяемые по характеристической кривой.
Сенситометрический бланк . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.8. Градационные свойства объекта и изображения . . . . . . . 86
3.9. Типы градационной передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.10. Стадии градационного процесса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.11. Факторы, влияющие на форму и положение
характеристической кривой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.12. Интегральная сенситометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.13. Спектральная сенситометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3.14. Структурометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.14.1. Оптические явления в слое . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.14.2. Разрешающая способность . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
3.14.3. Зернистость и гранулярность . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Стр.4
Оглавление
Глава 4
Основы учения о цвете: природа и психология цвета 111
4.1. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.2. Основные понятия и определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.2.1. Определение понятия цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.2.2. Спектральные цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.2.3. Изомерные и метамерные цвета . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.2.4. Природа цветового ощущения . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.2.5. Идеализированный механизм цветовосприятия . . 118
4.2.6. Зрительный аппарат и цветное зрение . . . . . . . . . . 119
4.2.7. Основы теории цветового зрения . . . . . . . . . . . . . . 122
4.2.8. Психологические характеристики цвета . . . . . . . . 124
4.2.9. Действие сложных излучений на сетчатку глаза . 126
4.2.10. Психофизические характеристики цвета . . . . . . . 127
4.2.11. Восприятие цвета при различных
уровнях яркости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.2.12. Непрямые раздражения. Расстройства цветового
зрения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4.3. Синтез цвета. Методы образования цвета . . . . . . . . . . . . . 141
4.3.1. Синтез цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.3.2. Аддитивный синтез цвета: цвета основных
излучений и способы их сложения . . . . . . . . . . . . . 142
4.3.3. Схема аддитивного синтеза цвета . . . . . . . . . . . . . . 144
4.3.4. Цветовое уравнение и его анализ . . . . . . . . . . . . . . 145
4.3.5. Цветность и ее выражение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
4.3.6. Основные законы аддитивного синтеза . . . . . . . . . 148
4.3.7. Субтрактивный синтез цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.3.8. Формы кривых поглощения идеальных
и реальных красок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.3.9. Субтрактивный синтез идеальными красками
в проходящем и отраженном свете . . . . . . . . . . . . . 153
4.3.10. Особенность автотипного синтеза . . . . . . . . . . . . . 156
Глава 5
Представление цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.1. Общие сведения о цветовом пространстве . . . . . . . . . . . . . 159
5.2. Определение цвета как векторной величины . . . . . . . . . . 161
5.3. Цветовой охват. Цветовое тело . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5
Стр.5
6
Оглавление
Глава 6
Методы измерения цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.1. Общие сведения о колориметрических системах . . . . . . . 170
6.2. Принципы измерения цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.3. Основы построения колориметрических систем . . . . . . . 173
6.4. Колориметрические системы CIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
6.4.1. Колориметрическая система CIERGB . . . . . . . . . . 174
6.4.2. Основы стандартной колориметрической
системы CIEXYZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
6.4.3. Определение качественных характеристик
цвета по диаграмме xy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6.4.4. Расчет координат цвета излучений произвольной
мощности и несамосветящихся тел . . . . . . . . . . . . 183
6.4.5. Стандартные излучения и источники света . . . . . . 185
6.4.6. Расчет характеристик цвета по спектральным
кривым . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
6.5. Высшая метрика цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
6.6. Измерение малых цветовых различий . . . . . . . . . . . . . . . 191
6.6.1. Пороговые эллипсы и понятие о порогах
цветоразличения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
6.6.2. Развитие равноконтрастных колориметрических
систем CIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
6.6.3. Равноконтрастная система CIE76 . . . . . . . . . . . . . 196
6.6.4. Формулы CIE94 для расчета малых цветовых
различий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
6.7. Системы спецификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.7.1. Визуальные методы описания цветов
по эталонным образцам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.7.2. Принципы построения цветового пространства
систем спецификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.7.3. Систематизация систем спецификации . . . . . . . . . 203
6.7.4. Система смешения красок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
6.7.5. Система смешения цветов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.7.6. Системы восприятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.7.7. Цветные шкалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Стр.6
Оглавление
Глава 7
Практические аспекты применения цвета . . . . . . . . . . 213
7.1. Стадии процесса цветовоспроизведения . . . . . . . . . . . . . . 213
7.2. Основные принципы дубликационной теории . . . . . . . . . 216
7.3. Приборы и методы измерения цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.3.1. Условия рассматривания цветных изображений . 217
7.3.2. Классификация способов измерения цвета . . . . . . 219
7.3.3. Цветные денситометры, особенности измерения
цветовых величин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
7.3.4. Общая схема условий освещения и наблюдения
в колориметрии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
7.3.5. Спектрофотометры, спектроколориметры,
колориметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
7.4. Цветная фотография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.4.1. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.4.2. Контроль качества воспроизведения цвета
в цветной фотографии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.5. Цифровые методы цветовоспроизведения . . . . . . . . . . . . 241
7.5.1. Перевод изображения из аналоговой формы
в цифровую . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
7.5.2. Гибридные методы цветовоспроизведения
в фотографии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
7.5.3. Цифровая фотография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
7.5.4. Профилирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
7
Стр.7