B8. A CIE 1931 SZÍNINGER-MÉRŐ RENDSZER ISMERTETÉSE; A CIE DIAGRAM, A SZÍNEK ÁBRÁZOLÁSA A DIAGRAMBAN;A NYOMTATÁSBAN REPRODUKÁLHATÓ SZÍNTARTOMÁNY SZÍNRENDSZEREK A színrendszerek kialakításának célja: a színek jobb megismerése a színek pontos definiálása a színek feltérképezése a színek korrekt jellemzése a színek számokkal való kifejezése a színek reprodukálhatósága KEZDETI SZÍNRENDSZEREK KIALAKÍTÁSA: Leonardo da Vinci (1452-1519): a kísérleti természettudomány előfutára is volt. Három alapszínt nevezett meg, és hozzárendelt három mellékszínt. Newton-féle színkör: alapvetően a szivárvány színeit helyezte el benne. Goethe színrendszere 1
MODERN SZÍNRENDSZEREK: Ostwald-féle színrendszer: Vízszintesen változik a világosság (tetején fehér, az alján fekete). Sugárirányban változik a telítettség (a középpontban egyre kisebb a telítettség értéke, egyre fakóbb színek. A színezet pedig körkörösen változik. Munsel-féle színrendszer (1913): Az első korszerű színmérő rendszer 1931-ben jelent meg egy párizsi világítástechnikai konferencián: (Commission Internationale d Éclairage/Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság már több, mint száz éve működik Párizsban) CIE 1931 ajánlás színrendszerezésre (RGB színrendszer) CIE ajánlások voltak: CIE színmérés CIE színrendszerek CIE fénymérés CIE fényforrások RGB SZÍNRENDSZER A színrendszer a színösszetevők meghatározásán alapul: az egészséges háromszínlátó szem. vörös zöld kék red green blue rot grün blau 2
Színmeghatározás módszere: Adott zárt, sötét helyen három fényforrás (kék, zöld, vörös), változtatható fényintenzitással, és egy gipsz prizma matt fehér felülettel, melynek egyik oldalára a fényforrások fényét vetítik, a másikon egy színmintát helyeznek el. A színminta színeit additív módon kikeverik a fényforrásokkal, a fény intenzitását addig állítják, amíg a két oldalon színazonosság nem jelentkezik, ekkor feljegyzik a színes fényforrások által kibocsátott fényáram értékeket (fénysűrűséget): R r G g B b Ily módon, empirikus úton minden színt kimértek. Empirikus: tapasztalati út, mindent meghatározok, megmérek, nem következtetéssel számolok. Voltak színek, amelyeknél a három szín összevetéséből nem lett színazonosság. Ilyenkor a színkeverés színeiből egyet rávetítenek magára a színmintára. A fényáram érték, amelyet rávetítünk a színmintára, negatív előjelet kap. Ez az eredeti minta reprodukálásánál problémát jelent. Az eredeti RGB színrendszerben lévő negatív értékek miatt nem lehet a vizsgált színeket reprodukálni (negatív fény nincsen, ezt nem lehet vetíteni). A színösszetevők értékeit diagramba rendezték. Eredeti RGB színrendszer Transzformált RGB Az eredeti RGB színrendszer a negatív előjelek miatt nem használható. A jobb használhatóságért transzformálták a színrendszert, így pozitív színösszetevőket kaptak. Ez egy matematikai transzformáció, melyben eltűnnek a negatív előjelek, de túltelítetté válnak a színek (valóságban nem található, virtuális színek jönnek létre.) A színrendszer alapján a színes televíziók ill. monitorok K, Z, V szubpixelét lehet vezérelni. Szubpixel: a képpont része; egy színes képpontot a képernyőn K, Z, V színek alkotnak. 3
CIE SZÍNINGERMÉRŐ RENDSZER Ebben a színrendszerben a számított színpontokat a színingermérő diagramban ábrázoljuk színkoordináták segítségével. Nem érzethelyes színrendszer, találhatók benne olyan területek, melyekben különböző színkoordinátájú pontokhoz ugyanolyan színérzet tartozik. Ezek a területek különböző méretű ellipszis formájúak. y Fehérpont: E[0,33x; 0,33y], ahol a világosság-értékek szerepelnek (fekete-szürke-fehér), színezet és telítettség 0. Az E pontot körbejárva a spektrum színtartományain haladunk keresztül. 400 nm [0,175x; 0,001y] 520 nm [0,07nm; 0,83y] 780 nm [0,73x; 0,265y] A diagramban két vonalat találunk: Spektrumvonal: a látható fehér fény (spektrum, λ: 400-780) alkotóinak hullámhosszértékei helyezkednek el rajta. Patkógörbének is nevezik patkó alakja miatt. Legvilágosabb pontja az 555 nm-nél található sárga. Az spektrumvonalon található színek telítettsége a legnagyobb. Bíborvonal: a bíbor alapszín ábrázolására szolgál, a bíbor színátmenet található rajta. A spektrum vonalról középpontos tükrözéssel viszünk át hullámhossz értékeket, amelyek negatívok lesznek, mert a bíbor színnek nincsenek hullámhossz értékei ( csak kölcsön kapja őket ). 4
SZÍNPONT MEGHATÁROZÁSA A CIE 1931-ES DIAGRAMBAN Színingermérő diagram szerepe, hogy színpontokat tudjunk benne elhelyezni, és korrekt definíciójukat meg tudjuk határozni. A háromdimenziós térben egy pont meghatározásához három koordináta szükséges. Színrendszerek esetében színkoordinátákról beszélünk. A CIE színkoordinátái: x; y; Y A színpontok koordinátáinak meghatározásához kiindulási adatként a szín megmérése során kapott értékeket használjuk fel. A színméréssel színösszetevőket határozunk meg úgy, hogy megmérjük a színmintáról visszaszóródó (remittált) fényeket a kék, zöld és a vörös színtartományokban. Színösszetevők: X: vörös színszűrőn keresztül mért remisszió Y: zöld színszűrön keresztül mért remisszió Z: kék színszűrőn keresztül mért remisszió Színkoordináták számítása: Kiindulási adatok: X, Y, Z Színkoordináták: x, y, Y x = X X + Y + Z y = Y X + Y + Z Az Y színkoordinátáit nem számoljuk. Értéke azonos a zöld színszűrőn keresztül megmért remisszióval. Y=Y SZÍNJELLEMZŐK: színezet (HUE) telítettség (SATURATION) világosság (BRIGHTNESS/LIGHTNESS) SZÍNEZET MEGHATÁROZÁSA A CIE 1931-ES DIAGRAMBAN λd: a színpont hullámhossz értéke λc: a színpont komplementer színének hullámhossz értéke Egy hullámhossz értékkel (λd) a színezetet is meghatározzuk. 1. összekötjük a fehér pontot a kiválasztott színponttal, majd meghosszabbítjuk a színponton túl az egyenest 2. az egyenes kimetsz egy pontot (hullámhossz értéket) a spektrum- vagy bíborvonalon 3. ez a hullámhossz egyértelműen megadja a színpont színezetét 4. az ellenkező irányban meghosszabbított egyenes a színpont komplementerének hullámhosszát metszi ki (λc) 5
TELÍTETTSÉG MEGHATÁROZÁSA A CIE 1931-ES DIAGRAMBAN EP λ DE A telítettség jele: P e A telítettség meghatározása: P e = EP λ DE 0 P e 1 A színpont telítettsége: ha a spektrumvonalhoz áll közelebb, a szín izzóbb, az E ponthoz közelítve halványabb. VILÁGOSSÁG MEGHATÁROZÁSA A CIE 1931-ES DIAGRAMBAN Zöld színszűrős remisszió=y=világosság Y világosság tengely 0 Y 100 A fekete és fehér közötti átmenet jelenik meg világosság értékek formájában. színpont világossága: Y (zöld színszűrővel mérik). Az y tengely értékei adják. 0 felé a világosság-érték csökken. Színpont csak a spektrumvonal és a bíborvonal által körbezárt területen értelmezhető. 6
MACADAM ELLIPSZISEK Az ellipszisek területén különböző színkoordinátájú pontoknak azonos a színérzetük. Ezért a színrendszer nem érzethelyes. Nincs azonos lépték a diagramban a színpontok között nem érzethelyes. A színrendszer önálló színpont definiálására alkalmas, de viszonyításra (két színpont közötti viszony megállapítására) nem alkalmazható. 7