Цвет в ювелирно-художественных изделиях из металла

Цвет в ювелирно-художественных изделиях из металла

 

Цвет – первое, что бросается в глаза при ознакомлении с ЮХИ, и одна из важнейших характеристик, которую необходимо учитывать при их дизайне. Воспринимаемый нами цвет предмета зависит от множества факторов: его размера, фактуры и текстуры поверхности, освещения, цвета и освещённости фона и окружения. Но более важно, что цвет субъективный феномен, существенно зависящий от наблюдателя, что затрудняет его измерение.

Металлические материалы обладают средней насыщенностью цвета и высокой яркостью, поэтому относятся к светлым материалам и благоприятно воспринимается человеческим зрением. Металлы и сплавы позволяют дизайнерам использовать широкую цветовую палитру для создания изделий. Цвет металлических материалов определяется спектральной зависимостью коэффициента отражения и зависит от характеристик источника первичного света. Какая часть видимого спектра отражается лучше (выше коэффициент отражения), такого цвета мы и будем воспринимать материал.

В художественных и декоративно-прикладных изделиях часто встречается сочетание различных материалов и покрытий. Каждый из материалов характеризуется определённой яркостью, а их соотношение – абсолютной и относительной контрастностью. Абсолютная контрастность представляет собой разность относительных яркостей материалов, а относительная контрастность – это отношение абсолютной контрастности к относительной яркости металла. Если величина абсолютной контрастности получается положительной, то контраст называется прямым (вставка темнее фона), если контрастность отрицательная, то контраст обратный (вставка светлее фона).

Исследования зрительного восприятия показывают, что прямой контраст более благоприятен для длительного созерцания человеком, и поэтому для большинства ЮХИ характерен положительный контраст. Исключением являются пары металл – бриллианты, характеризующиеся отрицательным контрастом и привлекающим повышенное зрительное внимание. Длительное зрительное восприятие изделий, в которых присутствуют пары материалов с отрицательным контрастом, может вызвать утомление и раздражение. Большинство сочетаний металлических материалов в ЮХИ обладают хорошо заметным или повышенным контрастом. Развитие современного ювелирного дизайна идёт по двум направлениям: нарастание контраста для вечерних украшений и снижение контраста для повседневных украшений.

Визуальное восприятие изделий из различных материалов определяется совокупностью трёх групп факторов, которые должен учитывать дизайнер при художественном проектировании:

- индивидуальным восприятием отдельного человека;

- характеристиками падающего света (так как при комнатной температуре большинство материалов не являются самосветящимися объектами);

- природой материалов.

Методы оценки цвета

 

На сегодняшний день не существует простых способов и оборудования для определения цвета и отражательной способности (блеска) поверхности ювелирных изделий, во-первых, из-за малой их величины, во-вторых, из-за зависимости цвета металла от освещения.

Цвет – свойство света вызывать зрительные ощущения в соответствии с длиной волны излучённого или отражённого света, то есть спектральными характеристиками света. Видимый свет (рис. 5.1) – это электромагнитные колебания с длиной волны от 370 до 760 нм (от фиолетового до красного).

 

 

400       500          600          700

Рис. 5.1. Спектр видимого света (зависимость цвета, воспринимаемого человеческим зрением, от длины волны электромагнитных колебаний)

 

В 60-х годах XX века во ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева создан колориметрический атлас, в основу которого положен не круг, а треугольник, где цветовое тело имеет вид параллелепипеда с закруглёнными углами, обладающего центральной симметрией (рис. 5.2). Тон, светлота и насыщенность – параметры, точно определяющие каждый цвет. Основываясь на них, можно построить световое тело, графически изображаемое в виде цветового атласа. Существуют также другие разновидности цветовых систем.

Диапазон длин волн, отражённых от поверхности материала, зависит от его природы. Сохранение цвета и блеска зависит от химической стойкости, твёрдости материала и технологии обработки его поверхности. Цвет определяется визуально, или при помощи различных приборов. Визуальный способ субъективен и применим только для предварительной оценки. Определить цвет образца и его цветовое отличие от эталона можно инструментальными спектрофотометрическими методами, используя трёхцветный колориметр, двулучевой спектрофотометр, спектральный анализатор и др. Спектрофотометрические методы заключаются в измерении коэффициентов отражения и интенсивностей спектрально разложенных световых потоков. Их использование на производстве даёт точные результаты, исключает ошибки, связанные с явлением метамерии^[1], позволяет работать с образцами повышенной цветовой контрастности, а также с образцами, обладающими люминесценцией. Но в спектрофотометрических приборах используются высокоточные оптические системы, оптико-волоконные технологии, высокочувствительные светоэлементы. Из-за этого стоимость таких приборов высока, и для малых и средних предприятий (каковыми в основном являются ювелирные предприятия) использование этих приборов экономически нецелесообразно.

Следовательно, необходима разработка простых способов определения цвета металлических поверхностей с использованием распространённого относительно недорогого оборудования и программного обеспечения, например, программы Adobe Photoshop.

Рис. 5.2. Схематическое изображение различных цветностей в виде смешения чистых цветов: красного, зелёного и синего (цифрами указаны длины волн в нм, сплошными линиями – условные границы оттенков)

 

Выбор цветовой модели. Для получения цветных изображений в виртуальном пространстве существуют алгоритмы представления цвета под общим названием – цветовая модель. Это математический способ описания и получения цветов. Цветовые модели различаются по области применения. При работе с программой Adobe Photoshop можно использовать две цветовые модели.

Цветовая модель RGB является аддитивной, в которых дополнительные цвета образуются сложением основных цветов: Red (красный), Green (зелёный), Blue (синий). Сумма трёх цветовых каналов даёт белый цвет (рис. 5.3).

 

Рис. 53. Цветовая модель RGB: основные цвета: R (Red) – красный; G (Green) – зелёный; В (Blue) – синий; дополнительные цвета, получаемые при сложении основных цветов: М (Magenta) – пурпурный; С (Cyan) – голубой; Y (Yellow) – жёлтый

 

По известным характеристикам RGB можно рассчитать доли спектрально чистых красного, зелёного и синего светов для получения света, отражаемого образцом, и определения средней длины волны отражённого света. Зная характеристики RGB, можно рассчитать:

 

                                           (5.1)

 

из которого рассчитывается средняя длина волны как функция сложения трёх элементарных световых потоков разной интенсивности. Если рассматривать отражённый свет с длиной волны λ, то одна единица энергии λ может быть уравнена аддитивной смесью  единиц R вместе с  единиц G и  единиц B:

,                                        (5.2)

где R, G и B – реальные основные цвета с длинами волн, соответственно, 700, 546,1 и 435,8 нм.

Тогда среднее значение длины волны отражённого света можно вычислить по формуле:

.                          (5.3)

 

Цветовая модель Lab имеет наиболее широкий диапазон, так как основана на человеческом восприятии цвета, и включает в себя все другие цветовые модели. Любой цвет представляется яркостью (Lightness) и двумя хроматическими составляющими: а – изменяется в диапазоне от зелёного до красного, b – изменяется в диапазоне от синего до жёлтого. В этой цветовой модели целесообразно конвертировать изображения, а также проводить тоновую коррекцию. Данная цветовая модель – полный прототип системы координат цвета CIELab (рекомендованной МКО^[2] для расчёта координат цвета, средней длины волны отражённого света и цветового различия). Она не требует сложных переводов результатов анализа в системы МКО, а также отражает ошибки всего лишь одной величиной – L.

Основная проблема при работе с редактором Photoshop 7.0 – необходимость перевода данных диаграмм в размерность системы МКО. Например, в системе Lab МКО 1976 года значение L изменяется в пределах от 0 до 100, а значения a и b от –120 до +120. На диаграмме же в редакторе Photoshop 7.0значения всех этих величин изменяются в диапазоне от 0 до 255. Следовательно, для линейного перевода необходимо пользоваться формулами:

                                        (5.4)

 

где L, a и b – данные диаграммы Photoshop 7.0;

L *, a * и b * – координаты в системе CIELab 1976 года.

Для уточнённого расчёта необходимо знать точные кривые распределения спектрально чистых цветов, учитывая интенсивность каждого из трёх цветов, построить кривую распределения отражённого от образца света. После следует продифференцировать площадь под кривой и получить действительную среднюю длину волны. Хотя, если произвести вышеперечисленные действия, расчёт среднего значения будет не важен, так как полученный график будет схож с реальным составом отражённого света, а значит отображать все особенности данного цвета, включая метамерию.

По третьей рекомендации МКО для приблизительно равномерного пространства L * a * b * МКО 1976 года, которое имеет официальное сокращение CIELab, расчёт ведётся со следующими исключениями:

 

                                        (5.5)

             ∙

 

Из приведённых выше зависимостей выводятся формулы расчета X, Y
и Z из известных значений L *, a *, b *:

если Y_R>0,008856   (5.6)

если Y_R≤0,008856            (5.7)

Удельные координаты находятся по следующим формулам:

                                                       (5.8)

 

В итоге находятся значения равновесных координат x и y. Они наносятся на график цветности, по которому находится средняя длина волны отражённого от образца света. Для этого по данным координатам распределения длин волн видимой части строится кривая отражённого света от идеально матового белого тела. Все точки, соответствующие всевозможным цветам, находятся внутри полученной фигуры. Чем ближе точка в радиальном расположении к точке источника света, тем выше отражающая способность образца.

Определения цвета поверхности приборным методом

Нами разработан прибор и методика определения блеска поверхности. Прибор состоит из микроскопа МСБ-9 с кратностью увеличения ×0,6; ×1; ×2; ×4 и ×7, снабжённого поворотным столиком для установки образцов; кронштейна с лампой – точечным источником света; видеокамеры ЕQ-350/Р; тюнера AVER media 305 с функцией «стоп-кадр» и компьютера на базе процессора Intel Pentium 111. Исследуемый образец или ювелирное изделие помещается на предметный столик. Источники света при необходимости могут меняться, если возникает потребность в измерении цвета поверхности при разном освещении (дневном, вечернем или смешанном).

С помощью прибора возможно определение цвета поверхности образца в виде средней длины отражённой световой волны λ_ср, представленной в цифровом виде. Полученная величина сравнивается с характеристиками эталонных образцов. Таким образом, измеряется относительная величина цвета, так как для абсолютных значений необходимо наличие источника света, обладающего строго фиксированной спектральной характеристикой. Такой источник в предлагаемом приборе отсутствует. Однако полученные данные достаточно информативны, так как характеризуют цвет металла в реальных условиях эксплуатации ювелирно-художественных изделий.

Характеристики RGB поверхности анализируются программой Adobe Photoshop (рис. 5.4). Выбирается закладка «гистограмма» и канал цвета: красный соответствует характеристике R, зелёный – G, синий – B. По каждому каналу определяются максимальные значения этого цвета на выбранной поверхности через медиану на линейке гистограммы. По характеристикам RGB поверхности рассчитывается среднее значение длины волны отражённого света по формулам (5.1–5.3). Полученное значение сравнивается с эталонным.

Методика удобна для быстрого определения цвета ювелирных изделий. Но определение цвета является относительным, так как присутствует сравнение с эталонными образцами. Также недостатком является то, что характеристики цвета эталонных образцов могут изменяться с течением времени.

 

 

Рис.5.4. Определение характеристик RGB в программе Adobe Photoshop

Определения цвета и блеска методом прямого сканирования

Альтернативой может служить метод прямого сканирования с последующей электронной обработкой. В его основе лежит использование профессиональных сканирующих систем, с помощью которых производится сканирование с высоким разрешением части или всей поверхности образца. Полученное изображение сохраняется в. bmp ^[3] формате и обрабатывается в программе Adobe Photoshop 7.0 и MS Excel 2000.

Метод основан на работе с растровым изображением, полученным сканированием образца с помощью EPSON Perfection 1670. Растровая графика–вид двумерной компьютерной графики, в которой любое изображение представляется как массив цветных точек (пикселей). Все растровые изображения характеризуются размером, разрешением и глубиной цвета – количеством информации о цвете в битах, приходящейся на один пиксель изображения. Для лучшего качества используется разрешение 1200 dpi. Далее изображение сводится к размеру 505×522 точек глубиной цвета 8 бит и средним размером 770 Кбайт, сохранённому в. bmp формате.

Порядок определения цвета и отражающей способности

Рис. 5. Коррекция цветовой гаммы при сканировании образцов в EPSON Scan

Для анализа цвета и блеска поверхности образцов выполняются следующие действия.

1. Сканирование образца с помощью EPSON Perfection 1670 при стандартных настройках коррекции цвета. Разрешение выбирается по мере необходимости, в зону сканирования не помещаются заведомо бракованные места образцов (рис. 5).

2. Открытие сканированного изображения в Photoshop 7.0.

3. Установка цветовой модели LAB: для этого выбирается закладка «Изображение / Режим / Лабораторные цвета».

4. Измерение параметров L, a, b. Для этого выбирается закладка «Изображение / Гистограмма». Из строки «Медиан» выписывается значение для каждого из параметров (в строке «Главное» указывается значение параметра, которому соответствует самое большое число пикселей; в строке «Медиан» указывается среднее значение параметра, полученное дифференцированием площади под кривой).

5. Для определения отражающей способности параметр «Яркость» или L в системе LAB прорабатывается подробнее: измеряется площадь гистограммы, для чего силуэт упрощается до простейших геометрических фигур
и рассчитывается их суммарная площадь.

6. Перевод полученных значений с помощью Photoshop 7.0 в значения, соответствующие стандартам CIELAB, используя формулы 1.

7. Расчёт координат цвета по формулам (5.5–5.7). Для расчёта средней длины волны используется формула 5.3.

8. Расчёт блеска по следующей формуле:

,                                   (5.9),

где А _i, S _i и A _Э, S _Э положение пика на линейке гистограммы и площадь под огибающей гистограммы исследуемого образца и эталона, соответственно.

В неё вместо А _i – вставляется значение «Медиан» L образца и A _Э – значение «Медиан» L эталона (зеркала).

9. Расчёт цветового различия по формуле:

.                           (5.10).

Чем больше площадь под огибающей кривой гистограммы, тем неравномернее поверхность (на ней присутствуют микронеровности с бόльшим разбросом по высоте) и тем больше поверхность диффузно рассеивает падающий на неё свет. Чем идеальнее отполирована поверхность, тем меньше указанная площадь и меньше рассеивается падающий не неё свет, и тем левее расположен пик на линейке гистограммы. У зеркально отполированной поверхности пик смещён в левую сторону окна, максимален по величине, площадь практически вырождена. То есть эта поверхность в отражённом свете характеризуется максимальной яркостью. Наиболее шероховатая поверхность характеризуется максимальным диффузным рассеянием света, и в отражённом свете она обладает минимальной яркостью с максимальным пиком, смещённым в правую сторону окна.

Недостатком метода прямого сканирования является возможность получения данных только с плоских образцов.

 

Таблица 5.1

Покрытий различных цветов

t ЭЛ, ° С	Цвет плёнки
	Лимонно- жёлтый	Жёлто-оранжевый	Оранжево-малиновый	Малиновый	Фиолетовый	Голубой
18–20	180	240	280	420	640	900
30	60	160	200	250	330	510
40	40	60	90	120	150	240
50	10	20	30	45	60	90
60	2	6	11	19	31	40

 

Оптимальная температура электролита 50° С. Её понижение затягивает технологический процесс нанесения покрытия, а повышение приводит к излишне быстрой смене цветов, что затрудняет контроль за изменением цвета.

В таблице 5.2 представлены сформированные покрытия на различно фактурированных поверхностях.

Таблица 5.2

Таблица 5.4

С крупной фактурой

Рис. 5.9. График цветности с координатами цветных покрытий

На графике для всех цветов чётко прослеживается отдаление координат точки в радиальном расположении от источника света с повышением шероховатости поверхности. Соответственно можно сделать вывод, что с увеличением фактурированности поверхности сильнее проявляется окраска металла. При высокой отражательной способности поверхности сложно рассмотреть цвет покрытия, соответственно на фактурированной поверхности цвет проявляется более глубоко.

Для голубого и фиолетового цветов освещение слабо влияет на визуальное восприятие окраски поверхности металла. При обоих освещениях все полученные точки расположены в синей области спектра видимого света, при этом они сдвинуты к области пурпурного спектра.

Спектр освещения влияет на жёлтый, оранжевый и малиновый цвета. Координаты малинового цвета при вечернем освещении сдвигаются к области синего спектра. Координаты жёлтого цвета при дневном освещении находятся на границе жёлтого и жёлто-зелёного спектров. А при вечернем его координаты смещаются в середину жёлтого спектра, где находятся точки оранжевого цвета при дневном освещении. Следовательно, эти цвета при определённых условиях выглядят одинаково. Вечернее освещение влияет на оранжевый цвет только на плёнки, сформированные на крупной фактуре, смещая его к красному спектру видимого света.

 

Таблица 5.5

Зависимость цвета плёнки
от продолжительности обработки
в электролите №2

 

Таблица 5.6

Серо-зелёные цвета плёнок
в электролите №2

Цвет плёнки τ _обр, мин   Цвет плёнки τ _обр, мин Светложёлтый 5...7   Светло-серый 1...2 Жёлтый 10...15   Серо-зелёный 3...5 Жёлто-коричневый 15...20   Светло-чёрный 5...8 Коричневый 25...30       Малиновый 40...45       Бурый 50...60       Фиолетовый 60...65       Чёрный 70...80      

 

Для формирования ровной устойчивой плёнки в этом электролите необходимо обрабатывать образец при следующем режиме: i _а = 10 А/дм², q = 2, t _и = 1×10^–3с, τ _обр = 6 мин. Плёнка плохо стирается после просушивания, имеет красивый тёмно-серый, практически чёрный цвет.

В третьем электролите при относительно небольшой плотности тока i _а = 3–5 А/дм² возможно формирование белой плёнки – матовой либо с переливами, равномерной, плотной (без пор), не смываемой водой.

При обработке в катодном режиме в этом электролите формируется голубая полупрозрачная плёнки. Её декоративный вид значительно улучшается при формировании на заранее отполированной поверхности.

Четвертый электролит самый простой и самый нестабильный (требует частой корректировки). При температуре 60–80° С при различной плотности тока i _а = (1, 10, 20) А/дм² возможно получение тёмно-коричневой, тёмносиней и чёрной плёнок. Они достаточно устойчивы при промывании водой
и красиво блестят после покрытия сверху лаком.

Наилучшая по декоративным свойствам, чёрная, с металлическим отливом плёнка формируется при i _а = 1 А/дм², q = 4, t _и = 1×10^–3 с.

Пятый электролит позволяет получать ровную, плотную, красивую чёрную плёнку при i _а = 23–25 А/дм², q = 2, t _и = 3×10^–3 с, t _эл = 40° С.

Полученные результаты сведены в таблицу 7.

Таблица 5.7

Результаты формирования цветных плёнок на поверхности сплава СрМ925
с использованием импульсных токов

№эл-та	Режимы	Характеристики плёнки
1	i а = 23–25 А/дм2, q = 2, t и = 3×10–3с, τ обр = 3 мин, t эл = 60° С	Тёмно-чёрная. равномерная, плотная, не стирается и не смывается
4	i а = 1–2 А/дм2, q = 4, t и = 1×10–3 с, τ обр = 5 мин, t эл = 60° С	Тёмно-коричневая, тонкая, не стирается, не смывается
5	i а = 20 А/дм2, q = 2, t и = 1×10–3 с, τ обр = 5 мин, t эл = 50° С	Чёрная, равномерная, плотная, слегка соскабливается после просушивания
3	i а = 5 А/дм2, q = 2, t и = 1×10–3 с, τ обр = 3 мин, t эл = 18º С	Белая, матовая, равномерная, плотная, не стирается и не смывается
	i а = 5 А/дм2, q = 2, t и = 1×10–3 с, τ обр = 5 мин, t эл = 60° С	Белая плотная с красивыми переливами
	Режим катодный i к = 1–2 А/дм2, q = 2, t и = 1×10–3 с, τ обр = 1–3 мин, t эл = 60° С	Светло-голубая полупрозрачная, не стирается и не смывается

 

[1] Метамерия – свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета

[2] МКО – CIE (International Commission on Illumination) Международная комиссия по освещению создана в 1913 году. Является наиболее авторитетным органом в мире в вопросах, входящих в компетенцию светотехнической подотрасли. МКО разрабатывает нормы, рекомендации, стандарты по технике всех видов освещения. Документы МКО являются обязательной базой для разработки национальных норм освещения.

[3] Формат. bmp (Bit Map) – один из первоначально созданных форматов для сохранения изображения, применим для использования практически во всех современных программах обработчиках. Основным недостатком является большой размер из-за отсутствия какой-либо системы сжатия. Однако превосходное качество цветопередачи и возможность работы во всех цветовых моделях с любой глубиной цвета делают его незаменимым. На практике он точно передаёт цветовые тона при получении изображений с устройств ввода, таких как сканер или цифровая фотокамера.

Цвет в ювелирно-художественных изделиях из металла

 

Цвет – первое, что бросается в глаза при ознакомлении с ЮХИ, и одна из важнейших характеристик, которую необходимо учитывать при их дизайне. Воспринимаемый нами цвет предмета зависит от множества факторов: его размера, фактуры и текстуры поверхности, освещения, цвета и освещённости фона и окружения. Но более важно, что цвет субъективный феномен, существенно зависящий от наблюдателя, что затрудняет его измерение.

Металлические материалы обладают средней насыщенностью цвета и высокой яркостью, поэтому относятся к светлым материалам и благоприятно воспринимается человеческим зрением. Металлы и сплавы позволяют дизайнерам использовать широкую цветовую палитру для создания изделий. Цвет металлических материалов определяется спектральной зависимостью коэффициента отражения и зависит от характеристик источника первичного света. Какая часть видимого спектра отражается лучше (выше коэффициент отражения), такого цвета мы и будем воспринимать материал.

В художественных и декоративно-прикладных изделиях часто встречается сочетание различных материалов и покрытий. Каждый из материалов характеризуется определённой яркостью, а их соотношение – абсолютной и относительной контрастностью. Абсолютная контрастность представляет собой разность относительных яркостей материалов, а относительная контрастность – это отношение абсолютной контрастности к относительной яркости металла. Если величина абсолютной контрастности получается положительной, то контраст называется прямым (вставка темнее фона), если контрастность отрицательная, то контраст обратный (вставка светлее фона).

Исследования зрительного восприятия показывают, что прямой контраст более благоприятен для длительного созерцания человеком, и поэтому для большинства ЮХИ характерен положительный контраст. Исключением являются пары металл – бриллианты, характеризующиеся отрицательным контрастом и привлекающим повышенное зрительное внимание. Длительное зрительное восприятие изделий, в которых присутствуют пары материалов с отрицательным контрастом, может вызвать утомление и раздражение. Большинство сочетаний металлических материалов в ЮХИ обладают хорошо заметным или повышенным контрастом. Развитие современного ювелирного дизайна идёт по двум направлениям: нарастание контраста для вечерних украшений и снижение контраста для повседневных украшений.

Визуальное восприятие изделий из различных материалов определяется совокупностью трёх групп факторов, которые должен учитывать дизайнер при художественном проектировании:

- индивидуальным восприятием отдельного человека;

- характеристиками падающего света (так как при комнатной температуре большинство материалов не являются самосветящимися объектами);

- природой материалов.

Методы оценки цвета

 

На сегодняшний день не существует простых способов и оборудования для определения цвета и отражательной способности (блеска) поверхности ювелирных изделий, во-первых, из-за малой их величины, во-вторых, из-за зависимости цвета металла от освещения.

Цвет – свойство света вызывать зрительные ощущения в соответствии с длиной волны излучённого или отражённого света, то есть спектральными характеристиками света. Видимый свет (рис. 5.1) – это электромагнитные колебания с длиной волны от 370 до 760 нм (от фиолетового до красного).

 

 

400       500          600          700

Рис. 5.1. Спектр видимого света (зависимость цвета, воспринимаемого человеческим зрением, от длины волны электромагнитных колебаний)

 

В 60-х годах XX века во ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева создан колориметрический атлас, в основу которого положен не круг, а треугольник, где цветовое тело имеет вид параллелепипеда с закруглёнными углами, обладающего центральной симметрией (рис. 5.2). Тон, светлота и насыщенность – параметры, точно определяющие каждый цвет. Основываясь на них, можно построить световое тело, графически изображаемое в виде цветового атласа. Существуют также другие разновидности цветовых систем.

Диапазон длин волн, отражённых от поверхности материала, зависит от его природы. Сохранение цвета и блеска зависит от химической стойкости, твёрдости материала и технологии обработки его поверхности. Цвет определяется визуально, или при помощи различных приборов. Визуальный способ субъективен и применим только для предварительной оценки. Определить цвет образца и его цветовое отличие от эталона можно инструментальными спектрофотометрическими методами, используя трёхцветный колориметр, двулучевой спектрофотометр, спектральный анализатор и др. Спектрофотометрические методы заключаются в измерении коэффициентов отражения и интенсивностей спектрально разложенных световых потоков. Их использование на производстве даёт точные результаты, исключает ошибки, связанные с явлением метамерии^[1], позволяет работать с образцами повышенной цветовой контрастности, а также с образцами, обладающими люминесценцией. Но в спектрофотометрических приборах используются высокоточные оптические системы, оптико-волоконные технологии, высокочувствительные светоэлементы. Из-за этого стоимость таких приборов высока, и для малых и средних предприятий (каковыми в основном являются ювелирные предприятия) использование этих приборов экономически нецелесообразно.

Следовательно, необходима разработка простых способов определения цвета металлических поверхностей с использованием распространённого относительно недорогого оборудования и программного обеспечения, например, программы Adobe Photoshop.

Рис. 5.2. Схематическое изображение различных цветностей в виде смешения чистых цветов: красного, зелёного и синего (цифрами указаны длины волн в нм, сплошными линиями – условные границы оттенков)

 

Выбор цветовой модели. Для получения цветных изображений в виртуальном пространстве существуют алгоритмы представления цвета под общим названием – цветовая модель. Это математический способ описания и получения цветов. Цветовые модели различаются по области применения. При работе с программой Adobe Photoshop можно использовать две цветовые модели.

Цветовая модель RGB является аддитивной, в которых дополнительные цвета образуются сложением основных цветов: Red (красный), Green (зелёный), Blue (синий). Сумма трёх цветовых каналов даёт белый цвет (рис. 5.3).

 

Рис. 53. Цветовая модель RGB: основные цвета: R (Red) – красный; G (Green) – зелёный; В (Blue) – синий; дополнительные цвета, получаемые при сложении основных цветов: М (Magenta) – пурпурный; С (Cyan) – голубой; Y (Yellow) – жёлтый

 

По известным характеристикам RGB можно рассчитать доли спектрально чистых красного, зелёного и синего светов для получения света, отражаемого образцом, и определения средней длины волны отражённого света. Зная характеристики RGB, можно рассчитать:

 

                                           (5.1)

 

из которого рассчитывается средняя длина волны как функция сложения трёх элементарных световых потоков разной интенсивности. Если рассматривать отражённый свет с длиной волны λ, то одна единица энергии λ может быть уравнена аддитивной смесью  единиц R вместе с  единиц G и  единиц B:

,                                        (5.2)

где R, G и B – реальные основные цвета с длинами волн, соответственно, 700, 546,1 и 435,8 нм.

Тогда среднее значение длины волны отражённого света можно вычислить по формуле:

.                          (5.3)

 

Цветовая модель Lab имеет наиболее широкий диапазон, так как основана на человеческом восприятии цвета, и включает в себя все другие цветовые модели. Любой цвет представляется яркостью (Lightness) и двумя хроматическими составляющими: а – изменяется в диапазоне от зелёного до красного, b – изменяется в диапазоне от синего до жёлтого. В этой цветовой модели целесообразно конвертировать изображения, а также проводить тоновую коррекцию. Данная цветовая модель – полный прототип системы координат цвета CIELab (рекомендованной МКО^[2] для расчёта координат цвета, средней длины волны отражённого света и цветового различия). Она не требует сложных переводов результатов анализа в системы МКО, а также отражает ошибки всего лишь одной величиной – L.

Основная проблема при работе с редактором Photoshop 7.0 – необходимость перевода данных диаграмм в размерность системы МКО. Например, в системе Lab МКО 1976 года значение L изменяется в пределах от 0 до 100, а значения a и b от –120 до +120. На диаграмме же в редакторе Photoshop 7.0значения всех этих величин изменяются в диапазоне от 0 до 255. Следовательно, для линейного перевода необходимо пользоваться формулами:

                                        (5.4)

 

где L, a и b – данные диаграммы Photoshop 7.0;

L *, a * и b * – координаты в системе CIELab 1976 года.

Для уточнённого расчёта необходимо знать точные кривые распределения спектрально чистых цветов, учитывая интенсивность каждого из трёх цветов, построить кривую распределения отражённого от образца света. После следует продифференцировать площадь под кривой и получить действительную среднюю длину волны. Хотя, если произвести вышеперечисленные действия, расчёт среднего значения будет не важен, так как полученный график будет схож с реальным составом отражённого света, а значит отображать все особенности данного цвета, включая метамерию.

По третьей рекомендации МКО для приблизительно равномерного пространства L * a * b * МКО 1976 года, которое имеет официа