Як зрозуміти результати колориметра

Це питання бере участь у конкурсі «Питання дня»!

Відповідь поки що нікому не сподобалася

Навіщо служить колориметр?

Колориметр (від лат. color – колір та від грец. metroo – вимірюю) – прилад для вимірювання характеристик кольору світла (не плутати з калориметром – приладом для вимірювання кількості теплоти). Існують колориметри двох типів. Триколірні колориметри служать для кількісного виразу кольору як набору трьох чисел – основних компонентів кольору. Вони являють собою інтенсивності світлових потоків трьох основних кольорів (червоний, зелений, синій), що дають при їх змішуванні колір, що не відрізняється від вимірюваного. Результати фіксуються на трьох шкалах колориметра.

Тут має бути малюнок У найпростішому колориметрі, званому диском Максвелла, змішання основних кольорів відбувається при швидкому обертанні триколірного диска і сприйнятті оком змішаного кольору, що утворився. Регулюванням розміру кожної кольорової частини диска домагаються, щоб при його обертанні колір, що сприймається, не відрізнявся від кольору зразка, поміщеного в центр диска.

У наші дні більш поширені колориметри, в яких змішування кольорів здійснюється освітленням білої поверхні трьома світловими потоками з різними колірними характеристиками, а внесок кожного потоку в колір, що отримується, регулюється зміною його інтенсивності. Описаний колориметр, а також диск Максвелла відносяться до так званих візуальних колориметрів. Їхні переваги – простота вимірювань. Недолік – суб'єктивна оцінка спостерігачем тотожності кольорів, яка може залежати від особливостей зору спостерігача (див. фото праворуч).

Розглянемо внутрішній пристрій та принцип дії колориметра фотоелектричного концентраційного КФК-2 (див.попереднє фото) докладніше. Він призначений для вимірювання світлопропускання, оптичної щільності та концентрації пофарбованих розчинів та сумішей, що розсіюють, в області спектру 315-980 нм. Оптична схема цього фотоколориметра представлена на кресленні.

Світло від малогабаритної лампи (1) проходить послідовно через систему лінз зі щілиною (2,3,4,5) теплозахисний (6), нейтральний (7) і кольоровий (8) світлофільтри, що огороджують скло (9,11), а між ними - спеціальний посудину (оптичну кювету) з досліджуваним розчином (10) і потрапляє на вловлюючий фотоелемент (12), що створює слабкий або сильний фотострум залежно від кількості світла, що потрапляє на нього. Зміна судин з еталонним і досліджуваним розчинами у цьому колориметрі проводиться лаборантом вручну, а вимірювання світлопропускання проводиться побічно – за показаннями міліамперметра.

Фотоелектричні колориметри різних типів застосовуються в хімічних лабораторіях для вимірювання концентрацій різних речовин і/або домішок в них, а також у промисловості для контролю кольору джерел світла (ламп, освітлювачів), відтінкових барвників і фарб, оптичних світлофільтрів та/або відбивних матеріалів, кольорових екранів телевізорів та/або моніторів та багатьох інших виробів.

Відповідь поки що нікому не сподобалася

Основна перевага колориметра - його простота та низька ціна. Але як наслідок низької ціни, світлофільтри, що використовуються в цих колориметрах, мають дуже далекі від ідеальних характеристики (функції, що описують можливості світлофільтрів, суттєво відрізняються від CIE standard observer color matching functions), а це може спричинити істотні помилки вимірювань. Ці помилки можна мінімізувати за рахунок 3х3 XYZ matrix (матриці корекції). Заводські матриці корекціїабо в самому колориметрі, або в драйвері колориметра.

Для колориметра i1 Display 2 виробник вказує лише два види моніторів, що підтримуються (дві матриці корекції): LCD, CRT, але не уточнює технології виготовлення LCD-моніторів і тип підсвічування рідких кристалів LCD-монітора.

Для колориметра i1 Display Pro виробник вказує тип підсвічування рідких кристалів LCD-монітора: CCFL, Wide Gamut CCFL, White LED, RGB LED, OLED, Plasma, Projector, RG Phosphor, але не вказує технологію виготовлення LCD.

Але оскільки точність калібрування/профілювання залежить від спектральних характеристик первинних кольорів монітора (display primaries), а для кожного монітора ці характеристики можуть бути різні (навіть для моніторів однієї моделі), ані заводська матриця корекції не може бути ідеальною для всіх моніторів.

Монітори відрізняються: 1) технологією виготовлення LCD-моніторів (IPS, PLS, PVA, MVA, TN + film); 2) типом підсвічування рідких кристалів LCD-монітора (CCFL, Wide Gamut CCFL, White LED, RGB LED, GB LED, MG LED); 3) керуючою електронікою; 4) індивідуальними відмінностями (інші спектральні характеристики блоку підсвічування рідких кристалів дисплея, інші налаштування користувача в меню монітора і т.д.).

На жаль, виробники колориметрів не враховують усі ці особливості. Точність колориметра можна підвищити лише за допомогоюспектрофотометра.

Спектрофотометр використовується визначення кольору шляхом виміру спектральних даних.

Для розкладання світла спектрофотометр X-Rite i1 PRO містить голографічну дифракційну решітку, а заміру спектра - масив фотодіодів (до 128 фотодіодів). Крок спектральних вимірів 10 нанометрів. Спектрофотометр X-Rite i1 PRO вимірює рівень енергіїкожної довжини хвилі для діапазону: 380-730 нанометрів (380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520,5 5 , 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730).

Отже, на виході із спектрофотометра отримаємо спектральні дані (Spectral Power Distribution curve).

Cпектральні дані передаються програмному забезпеченню спектрофотометра. Програмне забезпечення зіставляє Spectral Power Distribution curve та CIE standard observer color matching functions (кольорові можливості людського зору описують теоретичні криві, називаються CIE standard observer color matching functions), і обчислює тристимульні значення CIE XYZ.

Перед початком роботи спектрофотометр X-Rite i1 PRO калібрується за спеціальною "референсною" керамічною платівкою (яка розміщується на спеціальній підставці).

Color Rendering Index (CRI) – індекс кольору, коефіцієнт кольору.

Визначається як міра ступеня відхилення кольору об'єкта, освітленого даним джерелом світла, від його кольору при освітленні еталонним джерелом світла такої ж температури кольору.

Стандартизовані кути огляду: CIE 1931 2°; CIE 1964 р. 10°; Stiles and Birch 1955 2°; Judd and Voss 1978 2°; Shaw and Fairchild 1997 2°.

DeltaE - одиниця виміру різницю між двома кольорами, відстань між двома кольорами, розрахована в тривимірному робочому просторі CIELAB. Існує кілька формул deltaE. Стандартна – deltaE (CIE1976). Інші формули: deltaE (CIE1994), deltaE (CIE2000), deltaE CMC (1: 1), deltaE CMC (2: 1).

3D LUT У деяких нових професійних моніторах EIZO, NEC, LaCie, Quato замість звичайного 1D LUT може використовуватися 3D LUT, що дає певні переваги. 3D LUTможна створювати для деяких програм. На відміну від традиційного 1D LUT (де фактично використовується три окремих LUT: один для Red, один для Green, і один для Blue), в 3D LUT використовується єдина тривимірна внутрішня таблиця корекції кольорів. 1D LUT може контролювати тільки gamma, RGB balance (grey scale) та white point. Але не може контролювати колірне охоплення монітора або якісь нелінійні атрибути монітора (наприклад saturation). 3D LUT дозволяє точно контролювати gamma, RGB balance (grey scale) і white point, але крім цього здатний контролювати нелінійні атрибути монітора (наприклад saturation) і здатний привести монітор в цільовий колірного простору.

Стандартизовані кути огляду: CIE 1931 2°; CIE 1964 р. 10°; Stiles and Birch 1955 2°; Judd and Voss 1978 2°; Shaw and Fairchild 1997 2°.

3D LUT У деяких нових професійних моніторах EIZO, NEC, LaCie, Quato замість звичайного 1D LUT може використовуватися 3D LUT, що дає певні переваги.

3D LUT можна створювати для деяких програм.

На відміну від традиційного 1D LUT (де фактично використовується три окремих LUT: один для Red, один для Green, і один для Blue), в 3D LUT використовується єдина тривимірна внутрішня таблиця корекції кольорів.

1D LUT може контролювати тільки gamma, RGB balance (grey scale) та white point. Але не може контролювати колірне охоплення монітора або якісь нелінійні атрибути монітора (наприклад saturation).

3D LUT дозволяюточно контролювати gamma, RGB balance (grey scale) та white point, але крім цього здатний контролювати нелінійні атрибути монітора (наприклад saturation) та здатний привести монітор у цільовий колірний простір.

European Color Initiative (ECI) - Європейська комісія з кольору. ECI була заснована в 1996 році в місті Гамбург (Німеччина) з ініціативи видавництв Bauer, Burda, Gruner + Jahr та Springer.

Fogra Forschungsgesellschaft Druck e.V. - Асоціація досліджень друкованих технологій. Має свій дослідний інститут. Знаходиться в місті Мюнхен (Німеччина).Gamma (гамма) - параметр контролює швидкість, з якою яскравість тіней наростає від чорного до білого. Визначає яким буде зображення: темніше чи навпаки, світліше. Впливає на контрастність зображення.

International Color Consortium (ICC) - Міжнародний консорціум за кольором. Розробив опис стандарту для колірних профілів. Засновники: Adobe, Agfa, Apple, Kodak, FOGRA, Microsoft, Silicon Graphics, Sun Microsystems, Taligent. Згодом консорціум розширився і наразі налічує понад 60 учасників.

ІSO (The International Organization for Standardization) - міжнародна організація зі стандартизації.

Метамеризму - явище, коли два різних за спектром колірних зразка (два метамерні кольори) сприймаються однаково (як один колір) при цьому освітлювачі. При іншому освітлювачі ці два метамерні кольори будуть виглядати як різні кольори.Індекс метамеризму - чисельна оцінка колірної різниці між двома різними за спектром колірними зразками (двома метамерними кольорами), при зміні освітлювача.

Optical Brightening Agent Оптичний відбілювач, Optical BrighteningAgent (OBA) - добавка, що додається в папір для підвищення візуальної білизни паперу. OBA поглинає ультрафіолетову (УФ) складову світла, що падає на папір, і повертає світлову енергію вже у фіолетово-синій частині спектру. Людське око це невелике "підсинування" сприймає як справжнє біле.

Tone stability Стабільність колірного тону (tone stability) - явище, коли той самий колірний зразок за різних умов освітлення має різний колір (з урахуванням адаптації).

UGRA (Swiss Center of Competence for Media and Printing Technology) - швейцарська організація, яка вже понад 50 років проводить дослідження та розробляє стандарти для поліграфічної промисловості.