Субтрактивний синтез кольору

Схема процесу. Частина випромінювання проходить через шар речовини та поглинається їм. У протилежному випадку, шар речовини вичитає певну долю з випромінювання, спрямованого на нього. На цьому заснований субтрактивний синтез. Цей спосіб складання кольорів здійснюється за допомогою середовищ називаємих фарбами субтрактивного синтезу.

На рис. 3.2 показано приклад утворення кольорів при накладанні фарб субтрактивного синтезу. Вони мають властивість поглинати випромінювання однієї із зон спектру (зоні поглинання) відповідно значень колірних координат кольору, що синтезується, а випромінювання інших зон – пропускати. Пропускання в зоні поглинання має бути керованим. Засобом управління є товщина фарбового шару. Із зменшенням товщини пропускання зростає, і навпаки.

Рис. 3.2. Утворення кольорів при накладанні мазків жовтої, пурпурної і блакитної фарб

Повне пропускання в двох зонах спектру і кероване поглинання в третій дають можливість дозувати одне із зональних випромінювань – червоне, зелене або синє.

Фарби, повністю проникних світлом в двох зонах спектру, немає. Реально існуючі середовища лише приблизно відповідають вимогам субтрактивного синтезу.

Колір фарби додатковий кольору випромінювання, що дозується нею. Жовта поглинає в для синтезу необхідній кількості синє випромінювання. Зеленим випромінюванням керує пурпурна фарба, а червоним – блакитна.

Схема управління наведена на рис. 3.3. На нім показані зональні складові білого випромінювання, позначені буквами Ч, З і С і спрямовані на три барвисті шари – блакитний, пурпурний і жовтий, товщина яких обрана відповідно необхідної для синтезу заданого кольору.

Наприклад. Необхідно отримати насичений пурпурно-синюватий: де Ч, З і С – кількісні характеристики випромінювання, спрямованого на систему барвистих шарів.

В цьому випадку блакитна фарба повинна віднімати 50% червоного випромінювання. Це означає, що коефіцієнт пропускання t^б_Ч=0,5 а оптична густина D^б_Ч=0,3, де верхнім індексом позначена фарба, а нижнім – зона. Для пурпурної фарби відповідно t^б_З=0,1 або D^б_З=1,0. Для жовтої t^ж_С= 0,7 або D^ж_С=0,16.

Рис. 3.3. Схема управління основними випромінюваннями при субтрактивному синтезі кольору

Управління випромінюваннями основних кольорів.Зв'язок поглинальної здатності речовини з його концентрацією виражається законом Бугера–Ламберта–Бера

(3.4)

де D_λ – монохроматична оптична густина;

c_l – питомий показник поглинання, залежний від природи речовини;

c – концентрація поглинаючої речовини;

l – товщина шару речовини.

cl – поверхнева концентрація, г×см^–2.

Позначимо cl як с_п, тоді

(3.5)

З формули (3.5) видно, що монохроматична оптична густина речовин, а також фарб субтрактивного синтеза, пропорційна їх поверхневим концетраціям.

Отже, із зміною цієї величини крива поглинання зміщується. На рис. 3.4, в показана крива поглинання блакитної, реально існуючої фарби. З рисунка видно, як відбувається зміщення кривої. Із зменшенням с_п оптична густина сильно зменшується в області великих концентрацій. В області незначних концентрацій зменшення концентрації мало впливає на їх зміну. Тому для фарб с виразно вираженою смугою поглинання зміна поверхневої концентрації – засіб регулювання пропускання в цій смузі. Зміна щільності значно впливає на пропускання, бо t=10^–D.

Характер кривих, показаних на рис. 3.4, в, властивий фарбам, що підкорюються закону Бутера–Ламберта–Бера.

Рис. 3.4. Криві поглинання реальних фарб субтрактивного синтезу (пунктиром показана зміна положення кривої блакитної фарби із зміною її поверхневої концентрації)

Поверхневу концентрацію можна варіювати зміною як об'ємної концентрації, так й товщини шару.

У практиці поверхневу концентрацію виражають не в абсолютних одиницях (г/см²), а у відносних, нормуючи цю величину.

Наприклад. У випадку застосування фарб в утворенні ахроматичного кольору поверхневі концентрації вважаються рівними при накладанні сірого або чорного кольору. Існують і інші принципи нормування поверхневої концентрації.