СУБТРАКТИВНИЙ СИНТЕЗ

Лабораторна робота № З

Мета роботи: ознайомитись з субтрактивним синтезом та його можливостями, пов'язаними з характеристиками реальних фарб.

Теоретичні відомості

Субтрактивний синтез - це спосіб отримання кольорів відніманням віл білого світла випромінювань основних кольорів.

Субтрактивний синтез базується на використанні двозонних середовищ які поглинають в одній зоні спектра (синій, зеленій або червоній) і пропускають у двох інших зонах. Чим точніше виконується ця умова, тим більше кольорів можна витворити даним синтезом. До таких середовищ відносять фарби та світлофільтри. Вони мають жовтий, пурпурний і голубий кольори і поглинають, відповідно в синій, зеленій та червоній зонах спектра.

Ідеальний субтрактивний синтез. Фарби, які повною мірою пропускають у двох зонах спектра і поглинають у третій, називаються ідеальними. Спектральні кривіфарб у більшості випадків будуються в координатах D=f(λ ). Для ідеальних фарбвони мають П-подібну форму (рис. 3. 1).

За законом Бугера-Ламберта-Бера оптична густина у зоні поглинання пропорційна концентрації світло поглинаючої речовини та товщини поглинаючого шаруDλ = ε *c* l

Де ε – питомий показник поглинання, який залежить від природи речовини

с - концентрація поглинаючої речовини, і - товщина шару

Добуток с · l називається поверхневою концентрацією світлопоглинаючої речовини. Одиницею вимірювання є г/см². З формули видно, що поверхневою концентрацією і Д можна керувати, змінюючи як об*ємну концентрацію с, так і товщину фарбового шару.

Для наочності на рис 3. 2 показано принцип регулювання, пропускання (поглинання) в синій зоні спектра ідеальної жовтої фарби залежно від поверхневої концентрації світлопоглинаючої речовини.

Рис. 3. 2. Принцип пропускання в синій зоні ідеальної жовтої фарби залежно від поверхневої концентрації світлопоглинаючої речовини

Змінюючи товщину або концентрацію жовтої, пурпурної й голубої фарб, можна регулювати пропускання синього, зеленого і червоного випромінювань і отримати потрібний колір.

Колір ідеального субтрактивного синтезу може бути записаний у субтрактивних або адитивних координатах.

Рівняння кольору в субтрактивних координатах має вигляд:

К = Г + с_пП + Ж

де с_п, - поверхневі концентрації фарб;

Г, П, Ж - кольори фарб.

Оскільки с_п, регулюють пропускання в червоній, зеленій та синій зонах, а між пропусканням і оптичною густиною існує залежність τ = 10 °, то рівняння субтрактивного синтезу в адитивних координатах можна записати так:

К = + З+ С

Субтрактивний синтез кольору можна здійснювати як у прохідному, так і у відбитому світлі.

Синтез кольору в прохідному світлі можна здійснити введенням та виведенням із світлового потоку кольорових клинів. Якщо клини замінити зображеннями, які мають такі ж властивості, як клини, то на екрані отримаємо кольорові зображення. Такий принцип синтезу застосовується в кольоровому кіно.

Частіше кольорове зображення розглядають у відбитому світлі. При цьому роль двозонних світлофільтрів виконують шари фарб, які послідовно накладені на білий папір. Накладена на папір фарба зменшує в тій чи іншій зоні коефіцієнт відбивання паперу. Різниця властивостей зображень у прохідному і відбитому світлі полягає в тому, що в останньому випадку світло двічі прходить через фарбу. При накладанні на папір жовтої, пурпурної та голубої фарб різної товщини утворюються кольорові зображення.

Реальний субтрактивний синтез. На відміну від ідеальних, реальні фарби тою чи іншою мірою поглинають по всьому спектру, причому зі зміною довжини хвилі коефіцієнт поглинання реальних фарб змінюється не П-подібними скачками, а плавно.

Широкі межі поглинання та плавних хід та плавний хід кривих приводять до того, що при зміні товщини фарбового шару поглинання змінюється не тільки в зоні регулювання, але й по всьому спектру.

Для спрощення розгляду принципу субтрактивного синтезу криві поглинання реальних фарб перетворюють у степеневі графіки (гістограми). Поглинання в зоні регулювання даної фарби, наприклад, в червоній зоні голубої називається корисним, поглинання в двох зонах (у нашому прикладі в синій і зеленій) – шкідливим. Така властивість фарб ускладнює синтез, обмежує число фарб, які можна утворити даною тріадою, оскільки поглинання системи фарбових шарів у кожній зоні залежить не тільки від кількості фарби, яка регулює певний зональний потік, але й від кількості інших фарб, які мають шкідливе поглинання в тій зоні. Тому оптична густина кожної зони визначається сумами

= + +