Цвет и цветовоспроизведение
         

Начала дубликационной теории


В целом она вы­глядит осветленной по сравнению с оригиналом. Для устра­ нения этого недостатка на трехкрасочную репродукцию на­кладывают четвертое частичное изображение — черное. Его градацию рассчитывают так, чтобы краска легла глав­ным образом на темные участки изображения, не загрязняя светлых.

Отрасли техники, использующие прозрачные краски — кинематография, цветная фотография, применяют трех­красочный синтез, а полиграфия, располагающая мутны­ми, — как правило, четырехкрасочный.

13.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В главе 12 были рассмотрены общие принципы воспро­изведения цветного оригинала реальными красками и основ­ные трудности, возникающие при их использовании. Это, во-первых, ограниченность цветового охвата в связи со светорассеянием в красочных слоях и сложность расчета цветов наложений. Во-вторых, затруднения, связанные с неизбежностью замены идеальных — зональных — красок реальными, имеющими поглощение в нескольких зонах. Вследствие такой замены происходят искажения цветов репродукции, называемые цветоделительными.

Техника цветовоспроизведения усложняется растровым характером изображения в полиграфической технологии, диффузией красок из одного эмульсионного слоя в другой в цветной фотографии и т. д.

Учет этих факторов, а также некоторых других, которые будут рассмотрены ниже, довольно сложен. Однако на по­мощь исследователям и практикам пришел метод, позво­ляющий значительно упростить решение ряда задач, кото­рые ставит теория. Его предложил в 30—40-х гг. Н. Д. Ню-берг. Значение его работ для теории цветовоспроизведения сравнимо со значением трудов Хертера и Дриффильда, ко­торые, открыв характеристическую кривую, заложили ос­новы научной фотографии.

Метод основан на положении о том, что все отражающие тела, имеющие одинаковые цвета, одинаково фотографиру­ются в данных условиях цветоделения. Иными словами, характер воспроизведения цвета несветящегося объекта не зависит от его природы.


Если, например, цвета ткани, по­мидора и красочного пятна имеют одинаковые цветовые координаты, то все эти предметы при одинаковых условиях фотографирования дают на цветоделенных негативах рав­ные плотности. Все метамерные цвета неразличимы не толь­ко зрительно, но и одинаково действуют на фотографичес­кий приемник. Отсюда следует, что объекты, воспроизведе­ние которых требует наложения известных количеств кра­сок, воспроизводятся так же, как слои этих красок, нало­женные друг на друга. Такое свойство метамерных цветов позволяет изучать процесс цветовоспроизведения не на мно­жестве разных объектов, а на одном — красочных нало­жениях, взятых во всевозможных комбинациях и содержащих, следовательно, все цвета, которые дает данная систе­ма красок субтрактивного синтеза.

Объект воспроизведения, представляющий собой систе­му наложений красок и заменяющий произвольный при изучении и контроле процесса, называется оригина­лом-дубликатом или просто дубликатом (иногда в полиграфии его называют модельным ори­гинале м). Л. Ф. Артюшин завершил разработку тео­рии его воспроизведения. Она получила название д у б-ликационной теории.

Одно из преимуществ оригинала-дубликата перед про­извольным состоит в том, что заранее известно, какими ко­личествами красок образовано его любое поле и какие, сле­довательно, должна содержать точная репродукция. В то же время любой участок произвольного оригинала, как бу­дет показано ниже, фотографируется и воспроизводится так же, как тождественное ему по цвету поле дубликата. Из этого следует, что все погрешности цветовоспроизведе­ния, выявленные на репродукции дубликата, относятся и к изображению любого оригинала. Если, например, на неко­тором поле репродукции дубликата будет обнаружен из­быток краски, то это значит, что точно такой же избыток искажает и соответствующий цвет изображения какого угодно объекта, воспроизведенного в тех же условиях.

Цвета произвольного оригинала можно разделить на входящие в охват данной триады и выпадающие из него.


Цвета, входящие в охват, содержатся в дубликате, а вы­ падающие из него трансформированы: насыщенные превра­щены в менее насыщенные; невоспроизводимые по цвето­вым тонам — в более или менее близкие к цветам реально­го оригинала. Очевидно, трансформированные цвета — предел возможностей данного метода получения цветного изображения. Изучать воспроизведение принципиально невоспроизводимых цветов нет смысла.

Оригинал, выполненный красками субтрактивного син­теза, представляет собой своеобразный субтрактивный ко­лориметр. Сравнивая дубликат с произвольным объектом, можно определить, какие количества красок нужны для воспроизведения цветов объекта, т. е. найти их субтрактив-ные координаты, причем с учетом побочных явлений при синтезе: взаимного влияния красок, их впитывания в бу­магу, мутности. Это освобождает от необходимости рассчи­тывать количества красок с учетом факторов синтеза, что особенно важно, так как надежных методов расчета пока нет.

Разница субтрактивных координат оригинала-дубли­ката и репродукции — количественная характеристика ис­кажения цвета в данном процессе.

Прежде чем детально рассматривать дубликационную теорию, необходимо остановиться на положении, лежащем в ее основе: показать, что участки разных поверхностей, имеющие одинаковые цвета, фотографируются одинаково.

13.2. УСЛОВИЕ НЕЗАВИСИМОСТИ ОТ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА

Равенство двух излучений по цвету, вообще говоря, не гарантирует их одинакового фотографического действия. Пример, когда идентичные по цвету объекты воспроизво­дятся по-разному, показан на рис. 13.1. На нем даны спект­ры испускания двух ламп, экранированных желтым свето­фильтром: 1 — обычной лам­пы накаливания, 2 — ртут­ной лампы СВД. Цвет излу­чения первого источника жел­тый. Это следует из того, что световой поток, выходящий из светофильтра, распределен по двум зонам спектра — зеленой и красной. Цвет вто­рого источника такой же, по­тому что поток в этом случае принадлежит желтому участ­ку спектра.


По кривым ос­новных возбуждений получим



Рис. 13.1. Спектры одинаковых по цвету, но по-разному вос­производимых излучений:

/ — спектр лампы накаливания, эк­ранированной желтым светофильт­ром; 2 — желтая линия (А,=578 нм) ртутной лампы СВД, экранирован­ной тем же светофильтром

физиологическое подтвержде­ние тождества этих метамер-ных цветов.

Из рисунка также видно, что лампа накаливания долж­на дать почернения на краснофильтровом и зеленофильтро-вом негативах и в соответствии с этим цвет ее излучения воспроизводится желтой краской. Ртутная лампа действует на материал только за зеленым светофильтром, и поэтому ее цвет воспроизводится двумя красками — голубой и жел­той, т. е. на репродукции получается зеленым.

Рассмотренный пример показывает, что излучения ко­лориметрически одинаковых цветов, вообще говоря, мо­гут регистрироваться при цветоделении по-разному, если эти цвета не изомерны.

Два участка, имеющие тождественные цвета, фотогра­фируются (а следовательно, и воспроизводятся) одинаково, если актиничность отражаемых ими излучений опреде­ляется только их цветами, независимо от спектральных составов. Это так называемое условие независи­мости от спектрального состава было впервые сформулировано Н. Д. Нюбергом. Оно соблюда­ется в тех случаях, когда кривые отражения полей, имеющих тождественные цвета, независимо от природы объектов, в пределах пропускания каждого из цветоделительных све­тофильтров, близки между собой. Тогда при фотографи­ровании через эти светофильтры при одинаковых источниках с непрерывным спектром поля тождественных цветов дают равные оптические плотности. Если же в пределах пропус­кания светофильтров кривые сильно расходятся, как на рис. 13.1, условие независимости не соблюдается.

Практически все объекты, воспроизводимые средства­ми цветной фотографии и полиграфической цветной репро­дукции, отражают или работают на пропускание, но не ис­пускают собственного света и освещаются от солнца или ламп накаливания, т.


е. от источников, спектры которых непрерывны. Рассмотренный выше пример (рис. 13.1) от­носится к объектам другого типа — испускающим собст­венный свет. В связи с этим необходимо выяснить, как ве­дут себя типичные объекты цветовоспроизведения — отра­жающие — и возможно ли для их полей, имеющих одина­ковые цвета, расхождение спектральных кривых, подобное показанному на рисунке.

Ответ на этот вопрос дал Н. Д. Нюберг, он сформулиро­вал и доказал «теорему о трех точках». По этой теореме кри­вые спектрального распределения коэффициента отражения полей одинаковых цветов при их освещении от источников с непрерывными спектрами имеют по меньшей мере три точки пересечения. Это означает, что спектральные кривые отражающих объектов, имеющих одинаковые цвета, близки друг другу. Поэтому цветоделение таких объектов дает весьма сходные результаты.

Следовательно, одинаковые цвета отражающих объек­тов при цветоделении через зональные светофильтры вос­производятся одинаково. Одинаковость результатов не обязательно соблюдается при цветоделении через узкие, например монохроматические, светофильтры; область их пропускания может приходиться как раз на тот участок спектра, где кривые отражения расходятся максимально. Светофильтры же с широкими областями пропускания да­ют возможность регистрировать средние значения потоков в пределах полосы пропускания. Поэтому при исследова­нии процесса цветоделения можно рассматривать не мно­жество объектов разной природы (живописные краски, кра­сители цветофотографических изображений, цвета натур­ных объектов и т. д.), а один оригинал-дубликат, изготов­ленный теми красками, которыми будет проводиться син­тез.

Итак, дубликационная теория позволяет на основании анализа спектральных кривых красок оценивать воспро­изведение цветов любого оригинала при условии их син­теза этими красками. Поэтому в дальнейшем будем изучать репродукционные свойства не произвольного оригинала, а дубликата, т.


е. красочной системы. Достоинство такого объекта состоит в простоте количественной оценки резуль­татов воспроизведения.

Ниже будут продемонстрированы два дубликата — си­стема красочных клиньев и шкала охвата. Первый из них мало удобен для исследования процесса, так как содержит ограниченное число цветов. На его примере легче понять принципы дубликационной теории, чем на более сложном. Второй дубликат — шкала (таблица) охвата. Она послу­жила основанием для строгого построения дубликационной теории воспроизведения цветного оригинала (см. раздел 13.4).

13.3. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ОДНОКРАСОЧНЫХ НАЛОЖЕНИЙ

13.3.1. Цветоделение дубликата и синтез репродукции

Пусть оригинал-дубликат выполнен в виде трех распо­ложенных рядом однокрасочных клиньев (рис. 13.2, а). Каждое из полей клиньев образовано реальными красками субтрактивного синтеза, поверхностные концентрации которых сп0, сп1, сп2, сп3,. Для изготовления и воспроизведения дубликата выбрана триада, спектральные кривые которой показаны на рис. 13.3. Поглощением красок в тех зонах, где оно минимально, будем пренебрегать. Тогда каждая из кривых оказывается распространенной только на две



Рис. 13.2. Оригинал (а), его цветоделенные негативы (б), частичные изображения (в) и картина совмещения частич­ных изображений (г) зоны — полезного поглощения и ту, где вредное поглоще­ние значительно.

Для точного воспроизведения цветов оригинала требуют­ся те же количества красок, которые содержатся на полях клиньев. Степень отклонения от этого — степень цветодели-тельного искажения. Поэтому, пользуясь дубликатом, мож­но оценить результаты цве­тоделения не только каче­ственно, но и количе­ственно.

Допустим, что для цве­тоделения использован фо­тографический материал, имеющий линейную отно­сительно lg Я характери­стическую кривую. В та­ком случае оптические плотности цветоделенных негативов будут пропорци­ональны зональным плот­ностям красок, или, что то же, их поверхностным концентрациям, которые различны на разных полях.


Из определения коэффици­ента контрастности сле­дует: ?DH = ?? lg H. Но так как интервал экспози­ций, сообщаемых оригина­лом, равен интервалу его плотностей, т. е. A lg H — = ?Dор, то ?DH = ??Dор.



Рис. 13.3. Кривые поглощения красок, которыми выполнен ори­гинал рис. 13.2

Определим, какими должны быть эти негативы. В зоне пропускания синего светофильтра поглощает не только желтая, но и пурпурная краска (рис. 13.3, а и б). Поэтому оптические плотности синефильтрового негатива связаны с зональными плотностями полей как желтого, так и пур­пурного клиньев оригинала. Следовательно, синефильтро-вый (желтый) негатив имеет градацию по обеим указанным краскам (рис. 13.2, б). Поскольку вредное поглощение пур­пурной краски меньше полезного поглощения желтой, изо­бражение пурпурного клина на желтом негативе малоконт­растно. (Контраст изображения оценивается интервалом его оптических плотностей или тангенсом угла наклона града­ционной кривой.)

Градация, вызванная вредным поглощением, называет­ся вредной. Как видно из рис. 13.2, б, желтый негатив имеет вредную градацию по пурпурной краске.

Пурпурный (зеленофильтровый) негатив должен иметь полезную градацию по пурпурной краске и вредную — по голубой. При этом контраст изображения голубого клина не может быть большим (рис. 13.2, б).

В красной зоне краски оригинала в нашем случае не обладают вредным поглощением, и поэтому голубой (крас-нофильтровый) негатив имеет только полезный контраст по голубой краске.

Изготовив с цветоделенных негативов диапозитивы и пе­реведя оптические плотности их почернений в соответствую­щие количества красок, получим частичные изображения, показанные на рис. 13.2, в.

На рис. 13.2, г они представлены подготовленными к сов­мещению на бумажной подложке. Буквами г, п, ж указаны цвета клиньев в оригинале, буквами Г, П и Ж — цвета каж­дого из частичных изображений

Рассмотрим свойства полученной таким образом репро­дукции в двух случаях: а — краски синтеза идеальны; б — краски синтеза — те же самые, из которых состоит ориги­нал.



Синтез идеальными красками. Из рис. 13.2, г видно, что изображение желтого клина образовано на репродукции только желтой краской, так как по ней имеет градацию только желтый негатив (рис. 13.2, б, верхняя горизонталь). Репродукция пурпурного клина получается совмещением контрастного пурпурного изображения и менее контраст­ного желтого. Она поэтому имеет не чисто-пурпурный, а красноватый цвет Из рис. 13.3, б видно, что краска оригинала тоже красноватая, так как довольно сильно поглощает в синей зоне. Это поглощение и обеспечивается в репродукции идеальной желтой краской. Точно так же голубой клин должен изображаться двумя красками — голубой (контрастное изображение) и пурпурной (малоконт­растное).

Следовательно, если бы синтез был проведен идеальны­ми красками, то репродукция была бы и при данном цвето­делении по цветам тождественной оригиналу.

Синтез реальными красками. Если оптические плотно­сти тех же диапозитивов (рис. 13.2, в) перевести в соответст­вующие количества красок, которыми создан оригинал, то результат воспроизведения резко изменится по сравнению с результатом, достигаемым идеальными красками. Наложе-

нне желтого клина на пурпурный оказывается ненужным: пурпурный и без того имеет красноватый цвет. Наложение желтого только приведет к искажению цвета, который ста­нет не красновато-пурпурным, как в оригинале, а чисто-красным. Подобным же образом будет искажен и цвет го­лубого клина: пурпурная краска оказывается в этом слу­чае также излишней.

Чтобы сформулировать одно из основных правил тео-рии цветовоспроизведения, вновь обратимся к рис. 13.2. Возьмем для примера результат, полученный за синим, све­тофильтром. В зоне его пропускания поглощают две крас­ки — желтая, выделяемая, и пурпурная, которая на жел­том негативе тоже выделяется, хотя для получения точно­го изображения реальными красками этого не требуется. Поэтому пурпурный клин воспроизводится не одной пур­пурной краской, а наложением желтой на пурпурную.


Таким образом, если в зоне, управляемой данной крас­кой (желтой), обладает вредным поглощением другая (пур­пурная), то частичное изображение, образованное выделяе­мой (желтой) краской, будет состоять из двух. Одно из них полезное, требуемое условиями синтеза, другое — вред­ное, загрязняющее, которое ляжет на краску, имеющую в зоне пропускания светофильтра вредное поглощение (пур­пурную).

Все сказанное о желтой и пурпурной красках относит­ся и к другим в соответствии с их свойствами. Например, голубой клин репродукции (рис. 13.2, г) оказывается за­грязненным пурпурной краской, в зоне выделения которой голубая имеет поглощение. Голубое частичное изображение не содержит вредных, потому, что в красной зоне другие краски, кроме голубой, не поглощают.

Итак, основное правило цветоделения: краска, облада­ющая вредным поглощением взоне, которой управляет данная, при синтезе загрязняется данной, и цвет репродукции ис­кажается. Количество загрязняющей краски определяется вредным поглощением загрязняемой.

Уточним в связи с этим понятие «невыделяемая краска». Это — та, которая не должна выделяться по условиям син­теза, но может выделиться по условиям анализа, что не­избежно для красок, поглощающих в нескольких зонах спектра.

На практике принято говорить о плохой отделяемости одной краски от другой.

Цвета объектов природы или оригиналов репродуцируют­ся так же, как и соответствующие поля красочных клиньев.

Поэтому поля произвольных, объектов, требующие для вос­произведения только желтой краски, получаются оранже­выми, а только голубой— синеватыми. Если для воспро­изведения того или иного участка объекта требуется не одна краска, а несколько, то его цвет будет искажен про­порционально вкладу каждой из них. Поэтому соотношения, полученные при рассмотрении частного объекта — дубли­ката, имеют общий характер.

13.3.2. Принципы оценки цветоделительных искажений и их коррекции

Вследствие вредного поглощения краски, создающего помеху при синтезе, которую традиционно называют цвето-делительным искажением, соответствующая зональная плотность репродукции становится большей, чем в ориги­нале (см.


рис. 13.2). Желтая краска ложится на пурпур­ную, мешающую ее выделению (клинья на рис. 13.2, г). В этом случае говорят, что желтая плохо отделяется от пурпурной. В приведенном примере пурпурная так же пло­хо отделяется от голубой.

Условие точного цветоделения в реальном процессе цве­товоспроизведения применительно к оригиналу-дубликату выглядит следующим образом: плотности цветоделенного не­гатива должны зависеть от количеств выделяемой и не за­висеть от количеств невыделяемых красок. В нашем приме­ре этому условию удовлетворяет только голубой негатив.

В приложении к произвольному оригиналу условие точ­ного в отношении данных красок цветоделения можно сфор­мулировать так. На цветоделенном негативе произвольный оригинал должен давать градацию оптических плотностей только на участках, которые для точного цветоделения тре­буют тех или иных количеств выделяемой краски, и не да­вать градации на участках, которые воспроизводятся невы­деляемыми красками. Такая формулировка по отношению к произвольному оригиналу мало практична: если он фотогра­фируется без дубликата, то количества красок, нужные для воспроизведения того или иного участка — его субтрактив­ные координаты, заранее неизвестны.

Следовательно, для оценки точности цветоделения в от­ношении данных красок произвольный оригинал необхо­димо подвергать цветоделительной съемке совместно с дуб­ликатом; в простейшем случае дубликатом могут быть не­сколько полей, сделанных красками синтеза. Это позволяет, в частности, оценивать цветоделительные искажения на участках негативов произвольного оригинала по резуль­татам цветоделения дубликата. Он, таким образом, ис­пользуется для определения субтрактивных координат тех или иных цветов произвольного оригинала.

Цветоделительные искажения можно выражать, напри­мер, графиками отделяемости. Они строятся в общем слу­чае в координатах Di (cjп), где Dі — плотность цветоделен-ного негатива (i — к, з или с); сjп — поверхностная кон­центрация краски (j — г, п или ж).


На практике пользуют-



Рис. 13.4. Графики отделяемости:

а — желтая (выделяемая) плохо отделяется от пурпурной и полностью — от голубой: б — пурпурная не полностью отделяется от голубой; в — полное отделение голубой от желтой и пурпурной

ся и другими величинами, линейно связанными с указан­ными, если они более удобны для измерений. Например, по оси абсцисс откладывают площади растровых элементов (полиграфическое воспроизведение) или номера полей шка­лы-клина, так как обычно известны концентрации краски на полях или другие характеристики ее количеств.

На рис. 13.4 показаны графики отделяемости, получен­ные измерением оптических плотностей негативов по рис. 13.2, б. Они представляют собой перевернутые относи­тельно оси абсцисс градационные кривые частичных изо­бражений, полученные в результате цветоделения за дан­ным светофильтром. Из графиков видно, что желтый нега­тив (рис. 13.4, а) имеет большой вредный контраст по пур­пурной краске, и желтая, следовательно, отделяется от нее плохо. Из рис. 13.2, г следует, что желтая краска ложится на пурпурный клин. Пурпурная отделяется от голубой краски не полностью (рис. 13.2, г и 13.4, б). Голубая от­деляется от желтой и пурпурной красок (рис. 13.4, б) идеально.

Иногда те же зависимости представляют в координатах Dpi(Dop), т. е. в виде обычных градационных графиков. В этом случае ось ординат имеет направление, обратное показанному на рис. 13.4, и графики зеркально обращают­ся.

Цветоделительные искажения можно выражать не толь­ко графически, но и численно, например отношением тан­генсов углов наклона графиков отделяемости или величи­ной, искажающей разности ?DБ-j, где индекс указывает разность оптических плотностей, измеренных на цветоде­лением негативе: Б — белого поля (бумаги, свободной от краски), дающего на негативе максимальную плотность, и j — поля, образованного краской, которая дает Цветоде­лительные искажения (при идеальном цветоделении под данные краски она бы не выделялась).



Численное значение рассматриваемой величины ?DБ- j может быть получено как в результате непосредственного измерения оптических плотностей цветоделенного негати­ва, так и прочитано по графику отделяемости (рис. 13.4, а). Оптическая плотность негативного изображения белого по­ля выражается на этом графике ординатой Dно, взятой при нулевой плотности оригинала (за которую, как известно, принимается оптическая плотность бумаги).

На рис. 13.4, а показано значение искажающей разности для некоторого поля п оригинала-дубликата:



Чем разность ?DБ-П меньше, тем желтая краска луч­ше отделяется от пурпурной.

Все сказанное о красочных клиньях, в соответствии с ос­новным положением дубликационной теории, относится и к тождественным им по цветам участкам произвольных ори­гиналов.

На рис. 13.5 (на вклейке) показан оригинал-дубли­кат, состоящий из однокрасочных клиньев. Рядом с ним расположены детали произвольного объекта, совпада­ющие по цвету с тем или иным полем клина. Цвет ли­мона -- детали произвольного оригинала -- того же цвета, что и одно из полей желтого красочного клина, окажется на репродукции искаженным так же, как и цвет поля дубликата. Малина изображается подобно полю среднего клина и поэтому на репродукции полу­чается не пурпурной, а красной: на ее изображение, как и на поле дубликата, ложится желтая краска.

Василек передается правильно, потому что голубая краска, его воспроизводящая, отделяется от других хоро­шо. Следовательно, недостаточная отделяемость красок (или, что тоже, плохое в отношении данных красок цветоде­ление) сказывается на воспроизведении произвольного ори­гинала таким же образом, как и на репродуцировании дубли­ката.

Выше (с. 172) были изложены общие принципы цветодели-тельной корректуры. Дубликационная теория позволяет представить их более наглядно. На примере дубликата не­достатки цветоделения отчетливо видны.



Рис. 13.6. Схема маскирования желтого негатива

Цветоделительная ретушь. В нашем случае ее техника проста: нужно закрыть вредные изображения на желтом и пурпурном негативах, где они расположены отдельно от полезных — цветоделительные искажения очевидны.


Если же оригинал произвольный, ретушь цветоделенных негати­вов значительно сложнее и требует от исполнителя высокой квалификации. Однако работа облегчается применением дубликата («атласа ретушера»). Объем ретуши, который по­требовался бы для приведения цветов репродукции к цветам оригинала, в случае дубликата известен: он выражается разностью количеств краски на участках репродукции и оригинала. Тем самым становится известным и характер ре­туши негативов произвольного оригинала, поскольку тож­дественные цвета воспроизводятся одинаково. Например, негативное изображение малины (рис. 13.5) нужно корректировать так же, как и соответствующее ей по цвету поле негатива пурпурного клина.

Маскирование. Под цветокорректирующим. маскирова­нием в широком смысле слова подразумеваются все методы автоматического устранения цветоделительных недостат­ков. Однако часто этому термину придают более узкий смысл, имея в виду компенсацию вредного изображения со­ответствующим ему, но обратным по распределению опти­ческих плотностей.

Рассмотрим схему процесса на примере дубликата (рис. 13.6). Пусть требуется исправить желтый негатив (рис. 13.2, б), имеющий вредное изображение по пурпурной краске. Выберем тот из негативов, на котором эта (в общем случае любая искажающая) краска выделена полезно. Им оказывается пурпурный. Изготовим с него позитивное изо­бражение так, чтобы интервал его равнялся вредному конт­расту на желтом негативе по пурпурной краске. Совместим желтый негатив с диапозитивом. Искажение по пурпурной краске будет компенсировано (пока пренебрежем тем, что маска вносит весьма слабое искажение в изображение голу­бого клина; см. главу 14). Изображение, закрывающее вредное, называется цветокорректирующей маской. Негатив, с которого ее получают, — м а с к о-в ы м, а тот, который она исправляет, — маскиру­емым. Более подробно о цветокорректирующем маскиро­вании см. в главе 14.

13.4. ШКАЛА ОХВАТА 13.4.1. Строение шкалы

При исследовании процесса цветовоспроизведения в ка­честве оригинала-дубликата выбирают шкалу (таблицу) охвата.


Она содержит большое число цветов, и не только оди­нарные, но и двойные, а также тройные красочные наложе­ния и служит универсальным оригиналом-дубликатом.

Шкала представляет собой три однокрасочных ступен­чатых клина, образованных красками изучаемой триады и совмещенных на подложке. Клинья соединены в шкалу тем способом, который используется в данном процессе цвето­воспроизведения. В практике применяют 5—10-польные клинья. Чтобы упростить изложение, мы взяли шкалу, об­разованную 4-польньши клиньями. В верхней части рис. 13.7 изображена схема совмещения клиньев. Поля обозначаются цифрой — номером поля и буквой, указывающей краску.

Таким образом, в сущности, выражаются субтрактивные координаты полей: поверхностные концентрации красок или зональные оптические плотности. Если шкалы растровые, что обычно для полиграфического цветовоспроизведения, координатами могут служить относительные площади раст­ровых элементов, выраженные в долях единицы или в про­центах (см. раздел 15.2).



Рис. 13.7. Шкала (таблица) охвата:

а — чистый ряд; б — полноцветный ряд; в — дополнительный ряд; г — псев­досерый ряд, сплошные стрелки указывают полезный контраст, штриховые — вредны]"!.

Если, например, поля 4-польной растровой шкалы об­разованы элементами с площадями 0, 30, 60 и 90 %, то поле 2жЗп1г содержит следующие количества красок: желтой — 30 %, пурпурной — 60 %, голубой — 0 %.

Поля и ряды шкалы носят следующие названия (рис. 13.7, наверху, справа).

Изохромными по данной краске называются поля, со­держащие ее постоянные количества. Например, те из них, в обозначения которых в нашем примере входит 4ж, изо­хромны по желтой краске: она содержится на этих полях в постоянной и наибольшей концентрации. Все поля 2п со­держат одинаковые и небольшие количества пурпурной крас­ки: 4ж2п1г, 2ж2п4г и т. д.

Поля шкалы, образованные только одной краской, но взятой в разных поверхностных концентрациях, образуют чистый ряд (рис. 13.7, а). Например, чистый ряд по пурпур­ной краске составляют поля 1ж1п1г, 1ж2п1г, 1жЗп1г, 1ж4п1г.


Примеры чистых рядов показаны также на рис. 13.2, а.

Поля, содержащие одну краску в переменных количест­вах при постоянной и наибольшей поверхностной концен­трации другой, составляют полноцветный ряд шкалы охва­та (рис. 13.7, б). Поля 1ж1п4г, 1ж2п4г, 1жЗп4г, 1ж4п4г образуют полноцветный пурпурно-голубой ряд (голубая — в максимальной концентрации, пурпурная — в перемен­ной).

Если переменное количество одной из красок сочетает­ся с постоянными и наибольшими количествами двух дру­гих, то такой ряд (дополняющий чистый до черного) назы­вается дополнительным (рис. 13.7, в). Поля 4ж4п1г, 4ж4п2г, 4ж4пЗг, 4ж4п4г образуют дополнительный ряд по голу­бой краске.

Совокупность полей, каждое из которых содержит оди­наковые количества всех трех красок, составляет псевдосе­рый ряд, обычно называемый просто серым или условно се­рым. В нашем примере псевдосерый ряд образован полями 1ж1п1г, 2ж2п2г, ЗжЗпЗг, 4ж4п4г.

Оригиналы клиньев, их негативы, диапозитивы, а при полиграфическом воспроизведении — шкалы и печатные формы называются модельными.

Все соотношения, полученные выше, при рассмотрении процесса воспроизведения однокрасочных наложений, со­храняются и для шкалы охвата. Это следует из того, что однокрасочные наложения представляют собой ее чистые ряды. В то же время введение в дубликат 2- или 3-красоч-ных наложений позволяет получить новые закономерности.

13.4.2. Цветоделенные негативы шкалы

Шкалу охвата можно было бы воспроизвести достаточ­но точно, если бы в результате цветоделения получились негативы, подобные идеальным Г, П и Ж, представленным в левой части рис. 13.7. Изготовление с них диапозитивов и затем однокрасочных изображений привело бы к получе­нию точных копий однокрасочных клиньев шкалы. Их сов­мещение дало бы вполне удовлетворительную репродукцию.

В реальном процессе путем обычного цветоделения ори­гинала такие негативы получить невозможно. Их характер

зависит от свойств красок, которыми образована шкала.


Рассмотрим результат цветоделения для случая, когда она выполнена красками, спектральные кривые которых пока­заны на рис. 13.3, где голубая краска, кроме полезного по­глощения в красной зоне, имеет заметное вредное в зеленой; пурпурная, кроме полезного, обладает большим вредным по­глощением в синей зоне; желтая близка к идеальной: имеет очень малое поглощение в зеленой зоне, которым можно пре­небречь.

На голубом (краснофильтровом) негативе оптические плотности, вообще говоря, зависят от поглощения красок в красной зоне. В нашем случае зависят только от полез­ного поглощения голубой краски, так как другие в красной зоне не поглощают. Следовательно, качество цветоделения определяется не свойствами выделяемой, а свойствами не­выделяемых красок. Голубой негатив, таким образом, име­ет контраст только по голубой краске и при выбранной триаде (рис. 13.3) тождествен идеальному. В случае красок, применяемых на практике, желтая и пурпурная обладают в красной зоне слабым вредным поглощением, и поэтому голубой негатив может несколько отличаться от показан­ного на рис. 13.7.

Оптические плотности пурпурного (зеленофильтрового) негатива зависят не только от количеств пурпурной, но и голубой, которая заметно поглощает в зеленой зоне спек­тра. Поэтому пурпурный негатив имеет градацию не толь­ко по пурпурной краске, как это должно быть в идеале, но и по голубой (см. рис. 13.7). При этом контраст по пурпур­ной краске значительно больше, чем по голубой.

Желтый негатив, как следует из рисунков, обладает зна­чительным вредным контрастом по пурпурной краске.

Вредные поглощения в тех зонах, где мы пренебрегли весьма малыми зональными плотностями красок, существен­но не меняют картины искажений.

13.5. ПОЛОСА ЦВЕТОДЕЛЕНИЯ

Шкала охвата дает возможность получить графические зависимости, более полно характеризующие цветоделение, чем рассмотренные выше графики отделяемости.

Сравним чистый и дополнительный ряды на одном из цветоделенных негативов шкалы охвата.


Пусть это будет пурпурный негатив. На рис. 13.8 показаны поля только чистого и дополнительного рядов, а остальные не заштри­хованы (ср. с негативом П в правой части рис. 13.7). Оптические плотности полей дополнительного ряда меньше, чем полей чистого. Это объясняется тем, что чистый ряд содер­жит в оригинале только одну краску, а дополнительный — все три, и все они в той или иной степени поглощают в зоне пропускания выделительного светофильтра: одна -- полез­но, а две другие — вредно. Так как невыделяемые краски находятся на полях дополнительного ряда таблицы в мак­симальных количествах, то оптические плотности полей не­гатива этого ряда являются наименьшими при данном со­держании выделяемой краски на поле оригинала. Иными



Рис. 13.8. Чистый и дополнительный ряды пурпурного негатива шкалы

словами, например, поле Зп оригинала шкалы (рис. 13.8), содержащее постоянное количество пурпурной краски, не может при данном градационном процессе обеспечить .на цветоделением негативе оптическую плотность, большую, чем это показано в левой части рисунка, и меньшую, чем в правой.

Выразим рассмотренные соотношения графически (рис. 13.9). По оси ординат отложим количества краски, со­держащиеся в оригинале шкалы охвата. В нашем случае они заданы номером поля. Иногда вместо этого откладывают эффективные плотности (см. раздел 13.6), площади растро­вых элементов и другие характеристики количества краски. По оси абсцисс отложим оптические плотности цветоделен­ных негативов шкалы (или обратные логарифмы актинич­ности полей, оптические плотности диапозитивов и т. д.). В выбранной системе координат вычертим кривые, выражаю­щие только что рассмотренные свойства чистого и дополни­тельного рядов. Это — градационные кривые, но построен­ные несколько необычно: количество краски дается в функ­ции оптических плотностей негатива, а не наоборот.

Так как негативные плотности полей чистого ряда боль­ше, чем дополнительного, то градационная кривая чистого лежит правее кривой дополнительного.


Смещение кри­ вых определяется степенью поглощения невыделяемых красок в дополнительном ряду, т. е. их цветоделительными свойствами.

Совокупность градационных кривых чистого и дополни­тельного рядов, представленных указанным способом («на боку»), называется полосой цветоделения. Внутри нее по горизонтали находятся точки, выражающие возможные количества выделенной краски, если в ориги­нале концентрация постоянна, а невыделяемые краски при



Рис. 13.9. Полоса цветоделения:

а — к получению полосы; б — положение градационной кривой псевдосерого ряда; в — деформация полосы при нарушении аддитивности плотностей в дополнительном ряду

этом содержатся в переменных количествах — от нуля в чистом ряду до максимума в дополнительном.

Полосы цветоделения, построенные для всех трех цвето­деленных негативов, дают полную картину состояния цве­тоделения при использовании данных красок.

На примере полосы цветоделения удобно продемонстри­ровать так называемые искажения цветоделения по недо­статку краски. Из рис. 13.8 видно, что чистый ряд получит при воспроизведении меньше краски, чем дополнительный: негатив чистого ряда имеет большие плотности, чем нега­тив дополнительного. То же графически выражено и поло­сой — градационная кривая чистого ряда расположена пра­вее кривой дополнительного. Снижение плотностей негати­ва дополнительного ряда — следствие вредного поглощения невыделяемых красок.

Однако возможен и другой подход к этим явлениям. За норму количества краски в репродукции можно принять ее содержание как в чистых, так и в дополнительных рядах.

В первом случае дополнительные, как было принято выше, считаются искаженными по избытку краски. Во втором чи­стые ряды рассматриваются как искаженные по недостат­ку.

В соответствии с этими точками зрения можно подби­рать режимы градационного процесса. Если выбрать их так, чтобы цвета чистых рядов оказались достаточно на­сыщенными, то дополнительные получат избыток краски. Последствия этого нежелательны: одно из них — потеря деталей в тенях изображения.


Такие искажения либо не­устранимы, либо исправляются с большим трудом. Поэтому при определении режима градационного процесса удобнее принимать за норму количество краски в дополнительных рядах. Тогда чистые оказываются искаженными по ее не­достатку. Этот дефект устраняется легче. Практика поли­графического цветовоспроизведения пользуется именно та­ким подходом: цвета, воспроизводимые одной краской, счи­таются искаженными по ее недостатку. Для повышения их насыщенности применяется ретушь диапозитивов — опти­ческие плотности в нужных местах увеличивают обычны­ми средствами ретуши.

Определим теперь положение градационной кривой псев­досерого ряда относительно полосы цветоделения. Его пер­вое (т. е. белое) поле дает на негативе такую же оптическую плотность, как и первые поля остальных рядов (рис. 13.9, б), потому что все они не содержат краски. На втором поле псевдосерого ряда содержание невыделяемых красок неве­лико. Следовательно, плотность его негативного изображе­ния Dc получается большей, чем плотность второго поля дополнительного ряда Dд, которое в оригинале содержит ис­кажающие невыделяемые краски в максимальных количе­ствах. В то же время плотность Dc меньше плотности Dч негатива второго поля чистого ряда, на котором нет невыде­ляемых красок. Поэтому вторая точка кривой псевдосеро­го ряда находится в середине полосы. Следовательно, в се­редине полосы лежат и другие точки, а значит, и вся града­ционная кривая псевдосерого ряда.

На рис. 13.9, а и б кривые чистого и дополнительного рядов параллельны. Это можно наблюдать, когда краски подчиняются закону Бугера—Ламберта—Бера, т. е. опти­ческие плотности красочных слоев аддитивны. Причиной нарушения аддитивности могут быть не только отклонения от этого закона, но и другие явления, например взаимо­действие красочных слоев. Если по какой-либо причине аддитивность нарушается, то суммарные оптические плот-

ности полей дополнительного ряда оказываются в оригина­ле меньшими суммы плотностей (а в негативе большими) и эта разница возрастает с ростом количеств красок (рис. 13.9, в). В этом случае увеличивается отражение поля ори­гинала, и градационная кривая смещается так, как показа­но на рис. 13.9, в. Негатив в области малых плотностей ока­зывается более плотным, чем при нерассеивающих красках, и полоса цветоделения сжимается в верхней ее части.



Градационная кривая псевдосерого ряда служит грани­цей, разделяющей обе области полосы — искажений по из­бытку краски и по ее недостатку. Действительно, любая точ­ка кривой указывает негативные плотности, которыми вос­производятся количества краски, как раз нужные для обра­зования серого цвета. Если негативные плотности оказы­ваются большими, чем следует из кривой, то краски в ре­продукции серого ряда содержится меньше, чем необходимо для того, чтобы цвет получился действительно серым. Это расценивается как недостаток краски. Если же плотности негатива меньше, чем того требует кривая, то это приводит к избытку краски: поле приобретает соответствующий цве­товой тон. Поэтому часть полосы, лежащая выше кривой псевдосерого ряда, — область искажений по недостатку, а та, которая расположена ниже, — область искажений по избытку (рис. 13.9, б).

Таким образом, информация, содержащаяся в полосе цветоделения, обширна. О цветоделительных свойствах можно судить по ширине полосы, о степени светорассеяния в красочных слоях (или других нелинейных искажениях) — по углу между кривыми, ограничивающими полосу, и, на­конец, по ширине верхней и нижней частей полосы — об искажениях по недостатку и избытку краски.

Полоса цветоделения, показанная на рис. 13.9, была предложена Н. Д. Нюбергом. Иногда ее строят иначе. В. А. Зернов предложил откладывать по оси ординат вели­чины, определяющие требуемые количества краски, а по оси абсцисс — фактически получаемые. Л. Ф. Артюшин пользуется полосой, построенной в координатах Dэф (сп).

13.6. МЕРА КОЛИЧЕСТВА КРАСКИ

Одним из услоьий точного воспроизведения цветов ори­гинала служит строгая согласованность (сбалансирован­ность) частичных изображений по градации — контрасту, количествам красок, степени проработки теневых и свето­вых деталей. Если это условие не соблюдено, то хроматические цвета оригинала при воспроизведении искажаются по цветовому тону, а ахроматические приобретают тот или иной тон.


Например, в случае, когда желтое частичное изобра­жение содержит меньше краски, чем голубое, зеленые уча­стки оригинала получаются на репродукции сине-зелеными, а серые — синеватыми.

В основе представлений о балансе находится понятие о мере количества краски. Не установив указанную меру, нельзя сделать заключение о соотношении количеств кра­сок, например желтой и голубой. Если не установлена ме­ра, то непонятно, что означает «мало» желтой.

В теории цветовоспроизведения принято устанавливать количество краски по ее вкладу в образование нейтраль­ного по цвету поля. Краски, взятые в одинаковых количе­ствах, определяемых указанной мерой, дают при их трой­ном наложении (голубая + пурпурная + желтая) ахрома­тическое поле — серое или черное. Опыт показывает, что количества красок, сбалансированные «по серому», обеспе­чивают и правильное воспроизведение (при точном цветоде­лении) хроматических цветов. Аналогичный принцип ис­пользуется и при количественном выражении реакций цве-тоощущающих рецепторов глаза: если цвет ощущается как ахроматический, то реакции фоторецепторов считаются равными.

В черно-белой репродукции и, в частности, в фотогра­фии количество краски (например, металлического серебра) выражают через оптическую плотность почернения. Эта мера связана с концентрацией краски линейно, по закону Бугера—Ламберта—Бера, и в то же время служит мерой светлоты в соответствии с законом Вебера—Фехнера.

Сравнивать количества красок субтрактивного синтеза по их концентрации (поверхностной или объемной) не име­ет смысла прежде всего потому, что такая оценка учитывает удельную массу краски, которая не имеет отношения к цве­товоспроизведению. Тождественные по цветности краски могут обладать разными удельными показателями поглоще­ния к, или, как говорят, разной интенсивностью. Следова­тельно, взятые в одинаковых поверхностных- концентрациях сп они отражают излучения, вызывающие разные по уров­ню реакции рецепторов глаза.


Поле, образованное наложе­ нием всех трех красок, взятых в одинаковых поверхностных концентрациях, по этой причине только случайно может получиться ахроматическим — серым или черным.

Ахроматическим считается цвет, который возникает в результате одинаковых реакций всех трех приемников данного анализатора (т. е. глаза, позитивного цветофотографи-ческого материала, электронного цветоделителя и т. д.). Однако кривые спектральной чувствительности приемников разных анализаторов не совпадают. Поэтому «серая» в отношении цветофотографического позитивного материала шкала может оказаться не серой в отношении глаза, и на­оборот — визуально серая шкала может копироваться на разные слои цветофотографического материала по-разному, не давая нейтрально-серого изображения.

Поэтому мера количества краски, определяемая ее «вкла­дом в серое», зависит от типа анализатора. Иными словами, для изображения, предназначенного для рассматривания, существует одна мера количества краски, а для изображе­ния, которое изготовлено для последующего копирования, — другая.

В качестве меры, отвечающей изложенным выше пред­ставлениям о «вкладе в серое», принята эффективная плотность Dэф?, определяемая как логарифмирован­ное отношение эффективного потока Рэф0?

падающего на ок­рашенную поверхность, к эффективному потоку Рэф?, от­раженному ею:



(13.1)

Эффективным потоком называется произведение чувст­вительности приемника S?. на падающий на него поток из­лучения Ф0?:



или интегральный эффективный поток:



где s (?) — функция спектральной чувствительности прием­ника; Ф0

(?) — функция спектрального распределения мощ­ности излучения.

Эффективный поток служит мерой реакции приемника, в отношении которого он определен. Реакция остается по­стоянной при постоянстве эффективного потока. Факторы S? и Фо?

взаимозаместимы.

Таким образом, интегральное значение эффективной плотности определяется выражением:



(13.2)

где р (?) — функция спектрального распределения коэф­фициента отражения краски; si (?) — функция спектраль­ной чувствительности i-того (т.


е. красного, зеленого или синего) приемника данного анализатора.

Функции Si (?) определяют тип оптической плотности. Если это функции (кривые) основных возбуждений или ли­нейно связанные с ними функции сложения той или иной ко­лориметрической системы, то соответствующая эффектив­ная плотность называется колориметрической Dкол Если это кривые спектральной чувствительности приемников цветофотографического материала (сине-, зе­лено- и красночувствительных слоев позитивной пленки), то эффективная плотность называется копироваль­ной Dкоп.

Если эффективные плотности некоторого участка на всех трех частичных изображениях одинаковы, то соответствую­щие количества красок считаются равными. На изображе­нии участок получается ахроматическим по цвету в отноше­нии данного анализатора. Если, например, равны колори­метрические плотности, то он ахроматичен зрительно.

Из формулы (13.2) ясен и принцип численной оценки рассматриваемой величины. Эффективная плотность поля, занятого данной краской, равна единице, если оно ослабля­ет эффективный поток в 10 раз.

Существуют три способа определения эффективности плотности: расчетный, денситометрический и эксперимен­тальный.

При расчете пользуются приближенной формулой



(13.2, а)

Значения входящих в нее величин берут из справочни­ков, в которых даются таблицы соответствующих функций. Спектральные интервалы, через которые суммируют s?,



Рис. 13.10. Схема определения эф­фективной плотности

Фо? и р?, выбирают в соответствии с требованиями к точ­ности расчета.

Денситометрический метод определения заключается в измерении эффективной плотности через светофильтры, ко­торые приводят спектральные чувствительности денсито­метра к чувствительностям приемников анализатора, на­пример глаза. Практически часто удовлетворяются измере­нием оптических плотностей через зональные светофиль­тры — красный, зеленый и синий, определяя таким образом приближенные зна­чения эффективных плот­ностей .



При ответственных определениях эффективные плотности находят экспе­риментально. Остановимся на измерении копироваль­ных плотностей методом фотографического фотомет-рирования. На материал, в отношении которого оп­ределяется Dкоп, копируют совместно два объекта — изме­ряемый (цветное изображение, шкала или просто поле) и эталон, которым служит серая шкала с известными оптиче­скими плотностями. Определение основано на том, что поля обоих объектов дают одинаковый копировальный эффект в том случае, если их копировальные плотности равны. На­ходят оптическую плотность копии измеряемого поля и за­тем численно ту же плотность на копии эталона. Соответст­вующая плотность эталона есть копировальная плотность измеряемого объекта.

Однако в большинстве случаев численное значение оп­тической плотности копии измеряемого поля на копии эталона найти нельзя. Ее плотности оказываются боль­шими или меньшими, чем даваемая измеряемым полем. Тогда прибегают к интерполяции. По результатам копиро­вания эталона строят градационную кривую Dксер — = f (Dорсер). пример которой показан на рис. 13.10. На ее оси. ординат находят точку, выражающую плотность копии измеряемого, т. е. цветного, поля (на рисунке показано стрелкой). Затем по этой точке определяют значение плот­ности поля серой шкалы, которое вызывает соответствующее почернение на копии. Эта плотность есть одновременно и копировальная плотность измеряемого поля, поскольку эталон и измеряемый оригинал дают одинаковые копиро­вальные эффекты при равных копировальных плотностях. В примере, приведенном на рисунке, цветное поле, давшее на копии оптическую плотность DKцв = 1,8, имеет копироваль­ную плотность Dкоп = 0,8.

Итак, мера количества краски в процессах цветовоспро­изведения — ее эффективная плотность.

Вместо общих обозначений Dэф, Dкол, Dкоп часто при­меняют конкретные Di (где і — общее обозначение краски — ж, ,п или г) или Di (где i — зона, в которой измерена дан­ная эффективная плотность — с, з или к).



13.7. УРАВНЕНИЯ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ЦВЕТОДЕЛЕНИЯ

Полным и наглядным описанием процессов цветоделе­ния и цветовоспроизведения являются системы уравнений. Одна из них — уравнения цветовоспроизведения — харак­теризует конечный результат процесса, показывая, каки­ми количествами красок воспроизводятся поля каждой из однокрасочных шкал оригинала. Уравнения цветоделения



Рис. 13.11. Оригинал-дубликат, выбранный для получения уравне­ний

дают представление о цветоделительных свойствах красок триады. Они выражают связь между количествами красок на каждой из шкал оригинала и их эффективными в отноше­нии данного фотографического приемника плотностями.

Уравнения цветовоспроизведения.

Возьмем снова простейший дубликат — три однокра­сочных клина и расположим их так, как показано на рис. 13.11. Пусть краски, которыми изготовлены клинья, те же, что и на рис. 13.3. Но теперь, чтобы получить доста­точно общий результат, будем учитывать их поглощение и в тех зонах, где оно минимально.

Представим схематически эффективные плотности шкал в отношении трех фотографических приемников — сине-фильтрового, зеленофильтрового и краснофильтрового

(рис. 13.12). Как было отмечено в разделе 13.6, они зависят от зональных плотностей красок и зональной чувствитель­ности материала. Основное влияние практически оказывают зональные свойства красок. Поэтому, например, за синим светофильтром возникают три эффективных изображения: желтое — самое контрастное, пурпурное — менее контраст­ное и голубое, имеющее очень небольшой интервал. Это свя-



Рис. 13.12. Схема распределения эффективных плотностей оригина­ла за цветоделительными светофильтрами'. / — синий светофильтр; 2 — зеленый светофильтр; 3 — красный светофильтр

зано с тем, что в синей зоне (рис. 13.3) плотность желтой краски велика, пурпурной — заметно меньше, а синей — совсем незначительна.

Подобным же образом объясняется характер и других эффективных изображений, показанных на рис. 13.12.

Получив с клиньев оригинала негативы, а затем диапо­зитивы, превратим их в однокрасочные изображения.


На рис. 13.13 они показаны подготовленными к совмещению. В результате наложения выделяемые краски «загрязняют­ся» теми, которые не должны быть выделены. Степень «за­грязнения» можно описать системой уравнений, которые на­зываются уравнениями цветовоспроиз­ведения. Как видно из рисунка, каждая из шкал репро­дукции образуется наложением трех однокрасочных шкал:

одной — полезно выделенной и двух — «загрязняющих». Выразим количества красок в каждой из них плотностями Dip, а количества красок в оригинале Di . Получим гра­фики Dip(Diop). Как и любые градационные зависимости, они при достаточно большом интервале оригинала нелиней­ны. Аппроксимируем их прямыми, что допускается линейной теорией цветовоспроизведения. Семейства графиков пока­заны на рис. 13.14, где каждая из прямых характеризует градационные свойства желтой, пурпурной и голубой шкал, составляющих данное изображение, например репродук-



Рис. 13.13. Частичные изображения оригинала, подготовленные к совмещению

цию желтой шкалы, которая, как видно из рис. 13.13, по­лучается наложением контрастной желтой шкалы, малоконт­растной пурпурной и очень малоконтрастной голубой. Так как прямые выходят из начала координат (первые поля репродукции и оригинала не содержат краски), то каждая из них выражается уравнением



(13.3)

где Ц — угловой коэффициент прямой, называемый коэф­фициентом цветовоспроизведения.

Плотность любого поля репродукции (рис. 13.13) для красок, подчиняющихся закону Бугера—Ламберта—Бера, есть сумма плотностей составляющих его частичных по­лей— желтого, пурпурного и голубого. Следовательно, за­менив для частичных полей общий индекс / конкретными индексами — ж, п и г, запишем для каждого поля репро­дукции:



(13.4)

Подставив уравнение (13.3) в (13.4), получим



(13.5)

Заменив i и j индексами зон и красок, получим уравне­ния цветовоспроизведения:



(13.6)

Иногда плотности Dжор, Dпор и Dгoр в уравнениях (13.6) заменяют пропорциональными им величинами — приве­денными концентрациями красок (см.


с. 207).



Рис. 13.14. Градационные графики частичных изображений, составляющих каждую из шкал репродукции (аппроксимиро­вано прямыми)

Уравнения (13.6) показывают, какими количествами каждой из красок воспроизводятся голубая, пурпурная и желтая шкалы оригинала в его репродукции, и позволяют судить о качестве цветовоспроизведения. Если оно идеаль­но, угловые коэффициенты при плотностях невыделяемых красок равны нулю. Это значит, что шкала воспроизводит­ся только той краской, которой она образована в оригина­ле. При неидеальном цветовоспроизведении эти коэффициен­ты отличны от нуля. В этом случае шкала-репродукция воспроизводится не только той краской, которой она выпол­нена в оригинале, но и другими, для которых kji?0. В первом уравнении системы (13.6) загрязняющие количест­ва красок характеризуются двумя последними членами, во втором — первым и последним и в третьем — двумя пер­выми. Если интервал оригинала равен интервалам частич­ных изображений (дубликационно точное воспроизведе­ние), то все коэффициенты при плотностях выделяемых кра­сок равны единице.

Систему.(13.6) часто представляют в виде матрицы цве­товоспроизведения:



(13.7)

Ее столбцы составлены из коэффициентов kji при плот­ностях данного однокрасочного (например, желтого) изо­бражения в каждой из зон. Строки матрицы — коэффициен­ты kji. частичных изображений в данной зоне.

Значения kji. зависят, во-первых, от цветоделительных свойств красок и, во-вторых, от факторов, действующих пос­ле цветоделения — условий получения диапозитивов, спо­собов превращения ахроматических изображений в одно­красочные, и т. д. Эти факторы называются градаци­онны м и.

Основные трудности процесса цветовоспроизведения за­ключаются в коррекции «недостатков цветоделения». По­этому оценка собственно цветоделительных свойств красок имеет первостепенное значение. Для этой цели служат урав­нения цветоделения.

Оптические плотности красок, подчиняющихся закону Бугера—Ламберта—Бера, пропорциональны поверхност­ным концентрациям D = xсп.



Поверхностную концентрацию сц принято нормировать, т. е. выражать в относительных единицах. Один из способов нормирования состоит в том, что за единицу поверхностной концентрации краски принимают такое ее количество, при­ходящееся на 1 м2, которое в смеси с соответствующими ко­личествами двух других красок обеспечивает образование серого поля, имеющего оптическую плотность, равную еди­нице. Измеренная таким образом концентрация называет­ся приведенной к серому. Оптическая плот­ность красок, подчиняющихся закону Бугера—Ламберта— Бера, связана с приведенной к серому концентрацией С соотношением



(13.8)

где коэффициент б показывает, какая оптическая плотность приходится на единицу приведенной концентрации. Коэф­фициент ? — D : С называется приведенным по­казателем поглощения или удельной

(приходящейся на единицу приведенной концентрации) плотностью.

Так как любая реальная краска поглощает в трех зонах спектра, то все три ее зональные эффективные плотности пропорциональны приведенной концентрации:

Dэфі = ?jiCj. (13.9)

Значения коэффициентов Ц зависят от зональных свойств красок, эффективные плотности которых в зонах выделения больше, чем в зонах вредного поглощения. На рис. 13.15 представлены графики, выражающие формулу



Рис. 13.15. Графики зависимости эффективных плотностей оригина­ла от количеств каждой из красок (аппроксимировано прямыми)

(13,9). Они показывают, как зависит эффективная плотность краски в данной зоне от ее приведенной концентрации и тем самым определяют фотографические свойства оригинала. Такие графики, в отличие от показанных на рис. 13.14, ха­рактеризуют собственно цветоделительные свойства красок, безотносительно к способам проведения следующих стадий процесса — получению негативов, позитивов, частичных изображений.

Если некоторое поле оригинала образовано наложением трех красок, то его эффективные плотности в каждой из зон спектра равны:





Раскрыв значения i, получим систему уравнений цвето­деления:





(13.11)

Чтобы можно было сравнивать цветоделительные свойст­ва разных триад красок, коэффициенты ?ji нормируют, так, чтобы их сумма в каждом уравнении равнялась единице.

О качестве цветоделения судят по значениям коэффициен­тов Ц при членах уравнений (13.11), выражающих плот­ности невыделяемых красок. Чем они ближе к нулю, тем совершеннее цветоделение.

Обычно систему (13.11) заменяют матрицей цве­тоделения, которая называется также матрицей цветоделительных характеристик:



(13.12)

Качество цветоделения определяется степенью отклоне­ния недиагональных элементов матрицы от нуля (диаго­наль ?жс?пз?гк.

Таким образом, уравнения цветоделения описывают эф­фективные в отношении цветоделительных приемников плот­ности оригинала в зависимости от приведенных концентра­ций красок на его полях. Эти плотности, в числе других факторов, определяют градацию каждого из частичных изо­бражений, которая выражается уравнениями цветовоспро­изведения. Следовательно, между уравнениями цветоделе­ния (свойствами оригинала) и уравнениями цветовоспроиз­ведения (свойствами частичных изображений) существует зависимость, подчиняющаяся соотношениям теории града­ционного воспроизведения, рассматриваемой в курсе теории фотографических процессов.

Пользуясь указанными соотношениями, найдем связь между коэффициентами kji

и ?ji. На рис. 13.16 показана си­стема градационных графиков, которая иллюстрирует эту связь. Все нелинейные зависимости аппроксимированы прямыми.

На графике / взята одна из прямых по рис. 13.1, где tg? = ?жc

График 2 дает представление о характере преобразова­ния эффективных плотностей шкалы в оптические плотно­сти негатива. Положение графика определяется свойствами негативного материала — его коэффициентом контрастно­сти. Обозначим tg ? = ??.

График 3 связывает оптические плотности позитива и не­гатива. Угол его наклона определяется коэффициентом конт­растности позитивного материала: tg ? = ??.


Содержание раздела