Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение

Подождите немного. Документ загружается.

Таким образом, если мы можем менять концентрацию голубой (cyan), пурпурной

(magenta) и желтой (yellow) красок (например, в слайде или на листе бумаги), мы полу

чаем возможность менять интенсивность «красной», «зеленой» и «синей» составляю

щих белого света (т.е. интенсивность красного, зеленого и синего кардинальных сти

мулов) и, следовательно, можем воспроизводить широкий диапазон цветовых стиму

лов разной интенсивности. Сказанное и являет собой суть субтрактивного принципа

воспроизведения цветовых стимулов (цветовоспроизведения).

Ясно также, что хотя сами по себе cyan, magenta и yellow участвуют в создании сти

мулов голубого, пурпурного и желтого цветовых ощущений, важнее то, что они явля

ются соответственно «красно»поглощающим, «зелено»поглощающим и «сине»по

глощающим веществами. В печатном деле цвета первых двух красок порой ошибочно

именуют «синим» и «красным», но их реальная функция (поглощение соответственно

красного и зеленого света) от этого, разумеется, не меняется.

ГЛАВА 4 СУБТРАКТИВНЫЙ ПРИНЦИП

400 500 600 700

100

Æåëòûé êðàñèòåëü (Yellow)

% ïðîïóñêàíèÿ

(à)

400 500 600 700

100

Ïóðïóðíûé êðàñèòåëü (Magenta)

% ïðîïóñêàíèÿ

(b)

400 500 600 700

100

Ãîëóáîé êðàñèòåëü (Cyan)

% ïðîïóñêàíèÿ

(c)

Äëèíà âîëíû (íì)

Рис. 4.1 Кривые спектрального пропускания желтого (а), пурпурного (b) и голубого (c) красите



лей при четырех различных концентрациях.

Итак, все, что необходимо для реализации принципа субтрактивного цветовоспро



изведения, — это возможность независимого управления концентрацией трех краси

телей в каждой точке слайда или бумаги. Предположив, что таковое возможно, пере

числим этапы субтрактивной цветной фотографии (печати):

1. Чернобелая регистрация оригинальной сцены, выполняемая за счет красного,

зеленого и синего света (как в аддитивных системах).

2. Получение красочных позитивов с позитивов чернобелых: позитив, зарегистри

рованный красным светом, воспроизводится голубой краской (cyan); зарегистриро

ванный зеленым светом — пурпурной краской (magenta); зарегистрированный синим

светом — желтой краской (yellow).

3. Три изображения, наложенные друг на друга и точно приведенные, рассматрива

ются при белом свете (см. рис. 26.7).

В цветных пленках и бумагах взаимоприводка трех изображений реализуется ав

томатически — за счет фотоэмульсионных слоев, расположенных один над другим по

принципу «триединого пакета»(«integral tripacks») на общей пленочной или бумаж

ной подложке. Последующая обработка материала производится так, чтобы в соответ

ствующих слоях образовались изображения, состоящие из голубого, пурпурного

и желтого красителей. Стоит сказать, что слои фотоматериалов выполняются сверх

тонкими, дабы минимизировать потерю резкости, возникающую изза рассеивания

света верхними слоями. Обычная толщина полного пакета эмульсионных слоев в цвет

ных пленках составляет примерно от 5 до 10 mm, т.е. около 0.1 толщины человеческого

волоса (подробнее см. в главах 12 и 18).

4.3 ИЗДЕРЖКИ СУБТРАКТИВНОГО ПРИНЦИПА

В большинстве случаев результат современного субтрактивного цветовоспроизве

дения настолько зрительно комфортен, что создается впечатление безупречной цвето

передачи. Отметим однако, что все субтрактивные процессы грешат не только т.н. па

разитным колбочковым возбуждением, свойственным аддитивным методам (описаны

во 2й главе), но также и собственными недостатками.

4.3.1 Паразитное колбочковое возбуждение

На рис. 4.2 показаны возможные кривые чувствительностей колбочек трех типов

(r, gиb), действующих в сетчатке человека. Пока мы можем считать, что (как и в ад

дитивных процессах) получение корректной цветовой репродукции потребует трех

фотоэмульсий с эффективными чувствительностями, спектральный график которых

подобен этим кривым. Таковое достижимо, но при том условии, что голубой краситель

(cyan) будет управлять светом такой спектральной полосы, при которой на этот свет от

вечают только rколбочки, пурпурный — светом такой полосы, при которой отвечают

только gколбочки, и желтый — светом полосы, при которой отвечают только

bколбочки.

На рис. 4.2 показаны примерные спектральные полосы, за которые «ответственны»

голубая, пурпурная и желтая краски, — ясно, что, как и в аддитивном процессе, стиму

лы, характер и интенсивность которых управляются этими тремя красками, не могут

воздействовать исключительно на r, gиbколбочки, и, следовательно, безупречное

субтрактивное цветовоспроизведение невозможно. В аддитивных системах красный,

зеленый и синий световые потоки спектрально у<же, чем те, что управляются субтрак



ГЛАВА 4 СУБТРАКТИВНЫЙ ПРИНЦИП

400 500 600 700

Îòíîñèòåëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü

100

MÑ

400 500 600 700

Îòíîñèòåëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü

100

400 500 600 700

Îòíîñèòåëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü

100

Äëèíà âîëíû (íì)

(à)

(b)

(c)

Рис. 4.2 Области, отмеченные как C, M, и Y, демонстрируют колбочковые отклики (величины

откликов зависят от степени поглощения «красного», «зеленого» и «синего» компонентов бе



лого света соответственно голубой, пурпурной и желтой красками). В идеальной системе каж



дая из красок будет регулировать только «свой» вид колбочкового отклика.

тивными красителями, и даже теоретически аддитивные системы превосходят субтрак



тивные по данному параметру. На практике, однако, между аддитивным и субтрактив

ным процессами нет особой разницы изза необходимости обеспечивать высокие свето

вые уровни при аддитивном цветовоспроизведении, о чем говорилось ранее.

4.3.2 Паразитное поглощение

Следующий недостаток субтрактивных систем состоит в том, что голубой, пурпур

ный и желтый красители заметно поглощают свет в тех частях спектра, где должны

были бы иметь 100% пропускания (см. рис. 4.1). То есть, мы говорим о паразитном по

глощении (unwanted absorption), вследствие которого результирующие цветовые сти

мулы получаются существенно более темными, чем в оригинальной сцене (если не сде

лана необходимая коррекция).

ГЛАВА 4 СУБТРАКТИВНЫЙ ПРИНЦИП

400 500 600 700

Îòíîñèòåëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü

100

rgb

Ñåò÷àòêà ãëàçà

400 500 600 700

Îòíîñèòåëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü

100

Òèïè÷íàÿ ïëåíêà

Äëèíà âîëíû (íì)

Рис. 4.3 Типичные спектральные чувствительности субтрактивных цветных пленок в сравне



нии с вероятными чувствительностями трех цветовых механизмов зрения.

4.3.3 Пути компенсации недостатков субтрактивного метода

Дабы свести к минимуму влияние основных недостатков субтрактивных процессов

применяются разные, и порой весьма эффективные, средства.

4.3.3.1 Повышение коэффициента контрастности репродукции

Увеличить полноту цвета всех воспроизводимых стимулов (правда в ущерб качеству

тоновой составляющей изображения) позволяет сознательное повышение контрастно

сти репродукции по отношению к оригиналу. Однако отметим, что корректность тоно

вой составляющей репродукции не всегда критична при получении «красивой картин

ки», а в некоторых случаях повышение контрастности даже улучшает тонопередачу.

Сказанное справедливо, в частности, в отношении сцен комнатного освещения — неко

торые современные субтрактивные процессы удачно задействуют высококонтрастную

обработку фотоматериалов, на которых зафиксированы сцены, снятые при комнатном

освещении (плодом чего являются весьма выразительные изображения).

4.3.3.2 Увеличение диапазона спектральной чувствительности сепараций

Другим весьма удачным приемом является расширение диапазона спектральной

чувствительности трех сепараций в сравнении с теми, что показаны на рис. 4.2. Ти

пичный набор спектральнорасширенных кривых показан на рис. 4.3. И вновь, как и в

случае повышения контрастности репродукции, полнота цвета большинства стимулов

вырастает, но при этом иногда возникают погрешности в передаче их цветового тона и

светлоты (подробно см. в разделе 9.5).

4.3.3.3 Разноуровневая экспозиция

Еще одним приемом, повышающим полноту цвета результирующих стимулов, яв

ляется неодинаковый уровень экспозиции слоев фотоматериала, что достигается либо

за счет т.н. межслойного эффекта (interimage effect), либо за счет т.н. маскирования

(см. гл. 15).

***

Очевидно, что три описанных способа не могут устранить основные недостатки суб

трактивного процесса, истоки которых в физиологии цветовосприятия и форме кри

вых спектрального поглощения даже самых лучших красителей. Основное требова

ние, предъявляемое к современным субтрактивным процессам, состоит в том, чтобы

они воспроизводили цветные изображения визуально комфортно и чтобы неизбежные

погрешности были минимально заметными.

ГЛАВА 4 СУБТРАКТИВНЫЙ ПРИНЦИП

В 6й главе мы покажем, что в случае репродуцирования в темном окружении, как, к при

меру, при демонстрации слайдов или кинофильмов, изображения должны иметь бо<льшую кон

трастность, чем при просмотре со средней фотометрической яркостью окружения. Повышение

контрастности необходимо для того, чтобы самые темные области сцены воспринимались чер

ными, поскольку темное окружение обладает бо<льшим эффектом повышения светлоты в отно

шении темных объектов, нежели светлых (см. рис. 5.2). Плюс к тому, темное окружение может

понизить полноту цвета элементов изображения, если площадь последних достаточно велика и

если они при этом находятся в непосредственной близости к границе изображения и его окру



жения (см. раздел 6.8).

ПРЕДМЕТНЫЕ ССЫЛКИ

Du Hauron, L. Ducos, The Photographic News, 13, 319 (1869).

ЛИТЕРАТУРА

Evans, R.M., Eye, Film, and Camera in Color Photography, Wiley, New York (1959).

ГЛАВА 4 СУБТРАКТИВНЫЙ ПРИНЦИП

5 ВИЗУАЛЬНОЕ

ВОСПРИЯТИЕ

5.1 ВВЕДЕНИЕ

здержки цветовоспроизведения в трихроматической фотографии, трихрома

тической полиграфии и трихроматическом телевидении порой становятся за

метны наблюдателю: воспроизведение некоторых специфических цветовых стимулов

иногда оказывается явно некорректным. К примеру, зачастую имеет место выражен

ная тенденция к падению насыщенности, в особенности субъективноярких цветовых

стимулов, которые на изображении сцены утрачивают хроматический компонент и

начинают восприниматься белыми.

До недавнего времени в цветной фотографии существовала еще одна проблема: ле

пестки синих цветов на отпечатках и слайдах воспроизводились розовыми (при этом

прочие элементы сцены выглядели вполне удовлетворительно). Причина заключа

лась в том, что синий цветок вдобавок к отражению в сугубо «синей» части спектра

(отражению, воспроизводящему стимул, вызывающий синее ощущение) отражает

свет также и в его сугубо «красной» (концевой) области. Свет последней весьма слабо

воздействует на зрение (поскольку в данной части спектра чувствительность челове

ческой сетчатки низка), однако цветные фотопленки в этом диапазоне длин волн

обычно обладают высокой чувствительностью (см. рис. 4.3), и цветок на фотопленке

получается краснее.

Сравнительно недавно удалось понизить чувствительность фотопленок в предель

но «красной» части спектра (приблизив ее к свойствам сетчатки), благодаря чему ре

гистрация и, соответственно, воспроизведение синих цветовых стимулов стали ощу

тимо лучше. Насыщенность красных удалось сохранить за счет усиления т.н. меж

слойного эффекта (см. раздел 15.5)

Вместе с тем, несмотря на неспособность простых трихроматических методов к ко

лориметрически точному цветовоспроизведению, неудовлетворительный результат

является скорее исключением, нежели правилом. Более того, измерения указывают

на то, что основная проблема состоит в недостаточной насыщенности элементов репро

дукции (по причине паразитного колбочкового возбуждения — см. рис. 2.3, 2.4 и 4.2),

а также, в случае субтрактивного цветовоспроизведения, в их темноте (по причине па

разитного светопоглощения красителями — см. рис. 4.1). Вместе с тем стимулы, дале

кие от бледных или темных, часто воспринимаются пользователем слишком насы

щенными и чересчур субъективнояркими, то есть, как говорят, процесс «задирает»

цвета.

Так или иначе, несмотря на то что объективные измерения свидетельствуют об

ущербности трихроматических цветовоспроизводящих процессов как при цветной

Чтобы получить достоверные синие оттенки на старых фотопленках рекомендовалось ис



пользовать набор фильтров Kodak Wratten 66, 85В или СС50М и СС20М (пленки дневного све



та), но при этом требовалось увеличение экспозиции до 60 крат [Reef, 1965].

съемке, так и при просмотре отпечатков, — описанные дефекты чаще всего визуально

незаметны.

Дабы объяснить очевидное противоречие, напомним, что цветовые стимулы хоть

и описываются физическими величинами (такими как коэффициенты спектрального

отражения или пропускания

), воспринимаются они нашим сознанием в виде цвето

вых ощущений. Следовательно, о физиологической стороне проблемы должно гово

рить не меньше, чем о физической.

5.2 НА ЧЕМ СТРОИТСЯ ВИЗУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА

РЕПРОДУКЦИИ?

Давайте поговорим о том, на чем строится наша оценка цветовой репродукции.

Лишь в ряде случаев (как, скажем, в случае «моментальной» фотографии) ориги

нальная сцена и ее репродукция рассматриваются одновременно. Намного чаще изобра

жение сцены визуально оценивают через некоторый промежуток времени, составляю

щий от нескольких часов до нескольких недель (а порой месяцев и лет). Следовательно,

в формировании нашего суждения о цветовой репродукции очень важную роль играет

человеческая зрительная память. Можно было бы утверждать, что процесс визуальной

оценки результатов цветовоспроизведения строится на ментальном сравнении воспри

ятия репродукции с воспоминанием о цветовом восприятии оригинального объекта в

момент создания его изображения. Однако же обычный человек способен судить об изо

бражениях объектов, которых никогда не видел, и из тех времен, в которые никогда не

жил. То есть, как правило, цвета репродукции оцениваются не токмо что не в сравнении

с оригинальными объектами, но даже не в сравнении с воспоминанием о них. Тогда за

счет чего мы всетаки выносим суждение?

Судя по всему, не существует никаких альтернатив той идее, что основу оценки

чаще всего составляет сравнение цветового восприятия объектов репродукции с воспо

минанием о цветовом восприятии подобных объектов, то есть восприятии, когдато

имевшем место в жизненном опыте наблюдателя (Bartleson, 1959 и 1960).

Еще один пример — трава, весьма частый компонент цветных изображений. Когда

мы пытаемся оценить, насколько точно воспроизведен стимул ее цвета, мы проводим

ментальное сравнение цветового восприятия репродукции и нашего общего представ

ления о зеленой траве. Измерения свидетельствуют о том, что трихроматические про

цессы плохо передают оттенки зеленого и что воспроизведенные стимулы явно более

темные и менее насыщенные, чем должны быть. Почему же тогда цвет травы на изо

бражениях оценивается как почти идеальный?

Дело в том, что оригинальный цвет травы варьирует в весьма широком диапазоне

оттенков и зависит как от ее сорта, так и от влажности почвы, освещения (его направ

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

Физически стимул описывается спектральным распределением энергии излучения, по

скольку цветовой стимул — это «...видимое излучение, попадающее в глаз и вызывающее ощу

щение либо хроматического цвета, либо ахроматического» (Международный электротехниче

ский словарь. Глава 845: Освещение. С. 68 / CIEIEC, 1987 г.). Однако поскольку спектральное

распределение энергии стимула, полученного за счет отражения света от объектов, непосредст

венно зависит от спектрального коэффициента отражения (пропускания) поверхности и спек



трального распределения энергии падающего на нее излучения, большинство исследователей

позволяют себе говорить о спектральном коэффициенте отражения (пропускания) как о физи



ческой характеристике стимула. — Прим. пер.

ления, цветности и интенсивности), прозрачности атмосферы, времени года и даже от

цвета и размера объектов, находящихся на поляне или вокруг нее. Короче говоря, наш

стереотип сравнения (воспоминание о типичном цвете травы) остается весьма неопре

деленным, и, следовательно, если репродукция содержит цветовой стимул из возмож

ного диапазона стимулов, предъявляемых реальной травой, мы вполне удовлетворя

емся этим. Стоит сказать также, что естественная стимульная вариативность реаль

ных объектов, безусловно, значима, но не является при этом серьезным препятствием

относительному постоянству цветового восприятия этих объектов.

Цветовое восприятие — это одна из множества сложнейших функций нашего орга

низма, едва постижимая разумом. На первый взгляд, мы можем говорить, что воспо

минания дают нам некий сборный образ «зеленой травы», благодаря которому наша

оценка репродукции будет определенной и весьма точной. Но сие далеко от истины.

На рис. 5.1 приведена попытка схематичного представления факторов, наглядно

демонстрирующих сложность обсуждаемого вопроса. Верхняя линия представляет

процесс зрительного восприятия изображения травы: свет от изображения попадает

в глаз наблюдателя, в результате чего информация в виде пакета неких сообщений пе

редается в мозг. Эти сообщения интерпретируются нашим сознанием в цветовые ощу

щения, согласованные с изображением травы.

Нижняя линия представляет аналогичную цепочку по реальной траве, цветовые

ощущения от которой фиксируются в памяти.

Цветовое восприятие изображения травы будет зависеть от физических парамет

ров освещения, от физиологического статуса адаптации зрения при наблюдении,

а также от психологического воздействия изображения (или его части) на наблюдате

ля. Аналогично цветовое восприятие оригинального объекта (в данном случае, напом

ним, травы) зависит от физических, физиологических и психологических условий на

блюдения. Условия эти не только отличны от условий, при которых рассматривается

репродукция, — они еще и меняются день ото дня и от участка к участку сцены.

Из сказанного следует, что результирующее цветовое сравнение изображения тра

вы с нашим представлением о ее обычном цвете (схематично показано в правой части

рис. 5.1) на каждом этапе усложняется за счет посторонних воздействий. Последние

не просто «затуманивают» наше впечатление о цвете объектов, но препятствуют высо

коточному цветовому сравнению. Ниже мы будем подробно говорить об этих воздейст

виях в контексте вариативности цветового тона, светлоты (означающей относитель

ную субъективную яркость — см. раздел 7.2) и полноты цвета.

5.3 ВАРИАЦИИ ВОСПРИЯТИЯ ПО ЦВЕТОВОМУ ТОНУ

Вновь вернемся к траве: ее цветовой тон будет в значительной степени зависеть от

сорта (один сорт желтозеленый, другой — синезеленый); или от времени года (весен

няя травка, например, желтее осенней). Сказанное относится и к листве, диапазон то

нов которой даже больше: весной она светящаяся желтозеленая, летом — зеленая,

желтая ранней осенью и красная или коричневая осенью поздней. Цветовой тон фрук

тов зависит от их спелости: неспелый плод, как правило, зелен, но по мере созревания

его цвет проходит через оттенки желтого к оранжевому или к красному. Кожа европео

ида в зависимости от ее типа и степени загара варьирует по цвету от светлорозового

или почти белого до различных оттенков коричневого. У других рас цвет кожи меняет

ся от желтоватого до темнокоричневого или черного.

Цветовой тон любых объектов весьма изменчив и зависит от цвета их фона: цвето



ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

вой тон зелени дерева, к примеру, будет меняться, если вначале смотреть на крону на

фоне синего неба, а затем — на фоне коричневой земли.

Спектральный состав освещения также влияет на цветовой тон: если, например,

солнце низко над горизонтом — свет желтоватый, и хотя зрение физиологически ком

пенсирует эту желтизну — компенсация лишь частичная, и предметы, освещенные

низким солнцем, все равно будут выглядеть желтыми. Кроме того, хорошо известно,

что цвета многих объектов сильно меняются при переходе от дневного освещения к ис

кусственному, например объекты, сиреневые на дневном свету, при лампах накалива

ния смотрятся краснее.

5.4 ВАРИАЦИИ ВОСПРИЯТИЯ ПО СВЕТЛОТЕ

Светлота цвета поверхностей зависит от многих факторов, в частности таких, как

угол освещения (см. рис. 6.5) и атмосферная дымка, которая может высветлять тем

ные объекты сцены и затемнять отдаленные светлые (рис. 5.6).

Как и в случае с цветовым тоном, фон играет важную роль: темный фон ведет к ос

ветлению зрительного ощущения при восприятии стимулов, светлый — к затемне

нию. Данный эффект проиллюстрирует рис. 5.2, на котором два серых патча отража

ют строго одинаковое количество света, но патч на темном фоне воспринимается свет

лее, чем патч на фоне светлом.

ГЛАВА 5 ВИЗУАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

ÎÐÈÃÈÍÀËÜÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ

ÖÂÅÒÍÎÅ ÈÇÎÁÐÀÆÅÍÈÅ

ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÅ

ÝÔÔÅÊÒÛ

ÔÈÇÈÎËÎÃÈ-

×ÅÑÊÈÅ

ÝÔÔÅÊÒÛ

ÏÑÈÕÎËÎÃÈ-

×ÅÑÊÈÅ

ÝÔÔÅÊÒÛ

ÌÎÇÃ

ÏÀÌßÒÜ

ÑÎÇÍÀÍÈÅ

ÒÈÏÈ×ÍÛÉ

ÖÂÅÒ

ÒÐÀÂÛ

ÖÂÅÒ

ÒÐÀÂÛ

Â ÈÇÎÁÐÀ-

ÆÅÍÈÈ

Рис. 5.1 Схематичное представление процессов, имеющих место при рассматривании цветовой

репродукции травы (верхняя линия) и оригинальной травы (нижняя линия). Физические, фи

зиологические и психологические эффекты разнятся в обоих случаях (а также в разных облас

тях оригинала). Следовательно, ментальный стереотип типичного цвета травы (памятный цвет

травы) весьма неопределен, в результате чего неизбежное падение полноты цвета зеленой тра

вы на многих цветовых репродукциях часто остается незамеченным (что также относится и ко

многим другим цветам).