Колір є найважливішим показником якості харчових продуктів, у великій мірі характеризує їх споживчі властивості. В області товарознавства продовольчих товарів колір харчових продуктів можна віднести до основних органолептичними показниками якості, який в практичній діяльності найчастіше оцінюється візуально, шляхом порівняння з кольором еталону. Оцінка кольору продовольчих товарів проводиться при їх ідентифікації, експертизі, розробці нових продуктів харчування. Для окремих товарів колір нормується чинними стандартами. За кольором харчових продуктів можна судити про їх свіжості, інгредіентному складі, наявності або відсутності фальсифікації. Оцінка кольору дозволяє в ряді випадків виявити дефекти сировини, порушення технології виробництва продуктів харчування. Так, можна встановити ступінь зрілості свіжих томатів, білизну борошна, кольоровість пива, забарвлення виноградних вин, визначити м'ясо з порушеннями перебігу процесів автолиза, наявність барвників в рецептурі продукту та інші показники якості харчових продуктів.

Колір можна визначити як характеристику світлового стимулу, що створює певне зорове відчуття. Видиме світло - це один з видів електромагнітного випромінювання, що відрізняється від інших тим, що може сприйматися сітківкою ока. Джерелом світла може бути будь-який предмет, здатний поширювати такі випромінювання. Сонячне світло досягає поверхні Землі після того, як значна частина його поглинається або розсіюється в результаті зіткнення в атмосфері з озоном, парами води, краплями рідкої вологи, льоду, частинками пилу і ін.

Денне світло традиційно більш кращий для оцінки кольору предметів. Однак в даний час більшість порівнянь кольору проводиться при висвітленні штучним денним світлом, яке отримується від люмінесцентних або інших ламп, випромінювання яких відповідає прийнятим національним або міжнародним стандартам.

Якщо тіло випускає світловий потік, що містить всі випромінювання від 380 до 780 нм, і потужність цих випромінювань однакова, колір такого тіла сприймається як білий.

Монохроматичні випромінювання тел викликають відчуття різних кольорів - від червоного до фіолетового. Якщо всі видимі спектральні кольору умовно розділити на вісім груп, то можна уявити залежність між довжиною хвилі випромінювань і викликаються відчуттями кольору. Так, при довжині хвилі 780-620 нм колір сприймається як червоний, 620-585 нм - помаранчевий, 585-575 нм - жовтий, 575-550 нм- жовто-зелений, 550-510 нм - зелений, 510-480 нм - блакитний , 480-450 нм - синій, 450-380 нм - фіолетовий.

Колір несветящегося непрозорого тіла обумовлений спектральним складом відбитого від нього світлового потоку, а прозорих предметів - складом пройшов через них

випромінювання. Здатність предметів відображати або поглинати різні промені світла характеризується спектрами відображення або пропускання.

Всі кольори ділять на дві групи - ахроматическиеі хроматичні.До ахроматическим відносять сірі, білі і чорні кольори, до хроматичним - всі інші.

Предмети, які мають ахроматичний колір, в рівній мірі відображають або пропускають випромінювання всіх довжин хвиль у видимій частині спектру.

Пропускання або віддзеркалення певної довжини хвилі обумовлює появу тієї чи іншої забарвлення. Так, якщо тіло відображає тільки червоні промені і поглинає всі інші, то при освітленні білим світлом колір його буде червоним.

У 1931 р Міжнародна комісія з освітлення (МКО) встановила міжнародну систему вимірювання та специфікації кольору, в той же час були прийняті три стандартних джерела освітлення - А, В і С.

Кожен монохроматический колір можна визначити наступними величинами: кольоровий тон,характеризується домінуючою довжиною хвилі (?), чистотою (Р), яскравістю (В) або светлотой (L). Тон - це довжина хвилі випускається їм випромінювання. З огляду на, що колір предмета може бути отриманий змішуванням певного монохроматичноговипромінювання білим світлом, колірний тон хроматичного кольору - це довжина хвилі такого монохроматичноговипромінювання, змішання якого в певній пропорції з білим забезпечує отримання кольору, тотожного в візуальному відношенні даного. Значення колірного тону дозволяє визначити, до якого основного кольору відноситься колір. Якщо колірний тон дорівнює 520 нм, колір буде зеленим.

Чистота- колориметрична величина, що показує ступінь вираження колірного тону в даному кольорі. Чистота кольору дорівнює відношенню яскравості монохроматичноговипромінювання до суми яркостей монохроматичноговипромінювання і пучка білого світла. Найбільшою чистотою характеризуються монохроматические кольору, ахроматичні - мають чистоту, рівну нулю.

насиченість кольору- це ступінь відмінності хроматичного кольору від рівного йому по світлин ахроматичні. Чим вище ця відмінність, тим вище насиченість кольору.

яскравістьсвітяться тел залежить від інтенсивності освітлення. Може визначатися відносна яскравість, звана светлотой.

Міжнародна колориметрична система (МКО) передбачає можливість вираження кольору трьома координатами кольору або двома координатами кольоровості і світлини. Крім того, колір можна висловити колірним тоном, чистотою і світлини.

Координати кольору і координати кольоровості визначаються розрахунковим шляхом на основі визначення спектрофотомет-рических характеристик кольорових тел або за допомогою кольорово-вимірювальних приладів. Визначення колірного тону і чистоти можна здійснити на основі значень координат кольору за допомогою колірного графіка МКО.

Відповідно до першого закону оптичного змішування кольорів будь-який колір може бути виражений через три лінійно незалежних кольори. Координати кольору - це кількість трьох лінійно незалежних квітів, оптичне змішування яких забезпечує отримання конкретного кольору. Як трьох незалежних квітів були прийняті наступні монохроматические випромінювання: червоний R (л= 700 нм), зелений G (Л -= 546,1 нм), синій В (Л =435,8 нм). Кольори цих випромінювань носять назви основних кольорів, кожне з яких має певну потужність в одиницях світлової енергії. Так, потужність випромінювання R становить 1 лм (люмен), випромінювання G - 4,6 лм, випромінювання В - 0,06 лм. Ці випромінювання називаються одиничними квітами, при їх оптичному змішуванні вийде білий колір. Сума координат кольору називається модулем (т), а відношення координат до модуля - координатами кольоровості. Модуль характеризує колір в кількісному відношенні, а координати кольоровості - в якісному.

Поодинокі кольору R, G, В при подальшому вдосконаленні системи були замінені на нереальні кольори -

X, Y, Z. В результаті переходу до нових основних кольорів колір стали висловлювати кількістю квітів X, Y, Z, сума яких забезпечує отримання даного конкретного кольору. Ці кількості квітів, що позначаються х, у, z, називають координатами кольору в системі XYZ.

Для дослідження кольору існує спектроколорімет-річескій метод оцінки малих колірних відмінностей в одно-контрастної системі CIEL * a * b *. Даний метод призначений для визначення координат кольоровості a * b *, світлини L *, насиченості S,колірного тону Я і загального колірного відмінності (а Е),а також для оцінки малих колірних відмінностей в равноконтрастной системі. У 1976 р Міжнародна організація по стандартизації (ЙСО) рекомендувала використовувати для розрахунку загального колірного відмінності формулу CIEL * a * b *:

де х 0, у 0, z 0- координати кольору використовуваного стандартного джерела;

х, у, z- координати кольору досліджуваного зразка;

Так Так*, Ah *- колірна відмінність за координатами кольоровості

(A * b *) та світлин (L *) між оцінюваним зразком і еталоном.

Ця формула заснована на використанні колірного графіка (а * Ь *), що є криволінійної трансформацією колірного графіка (Х, у)МКО.

Для диференційованого аналізу загального колірного відмінності, розрахованого в системі CIEL * a * b *, використовуються також показники насиченості (S)і колірного тону (Я), які визначають за формулами

Олександр Шашлов, Олександр Чуркін, Компьютерра, 1999, №18 (294)

Людині протягом всього свого життя часто доводиться мати справу з оцінкою кольору як на побутовому рівні, так і в професійній діяльності. Особливо це стосується фахівців, практично постійно стикаються з колірними оцінками в своїй роботі. Поліграфістам, кінематографістам, працівникам телебачення, текстильної промисловості, дизайнерам та й багатьом іншим необхідно знати кількісні показники квітів, вміти встановлювати допуски на кольоровідтворення, визначати точність відтворення кольору. Це означає, що їм не можна обійтися без колірних вимірювань.

Виміряти колір означає висловити його через будь-які величини, що визначають його місце серед безлічі квітів, виражених в деякій системі.

Вчення про вимір кольору називається метрологією кольору, або колориметр. Поряд з власне зміною кольору колориметрия вивчає питання його систематизації та математичного опису. Одним з головних вимог, що пред'являються до метрології, є однозначність і відтворюваність результатів. Однозначність має на увазі, що одна і та ж величина повинна завжди давати однакові чисельні значення, а відтворюваність означає порівнянність отриманих результатів.

Колориметрія використовує дві основні системи вимірювання кольору.

Перша - колориметрична система - полягає у визначенні колірних координат, тобто численних характеристик, за якими можна не тільки описати колір, але і відтворити його.

Друга - система специфікацій - являє собою набір квітів (атлас), в якому вибирають колір, тотожний воспроизводимому (измеряемому).

колориметричні системи

Перша стандартна колориметрична система була прийнята в 1931 році на VIII сесії Міжнародної комісії з освітлення - МКО (в літературі замість МКО часто використовується позначення CIE - від французького назви  Commission Internationale de L "Eclairage). Резолюцією МКО в якості трьох лінійно незалежних квітів було обрано такі монохроматичні випромінювання: червоний R (l = 700 нм, легко виділяється червоним світлофільтром з спектра лампи розжарювання); зелений G (l = 546,1 нм - лінія е в спектрі ртутної лампи); синій в (l = 435,8 нм - лінія g в спектрі ртутної лампи) [ 1 ].

Колориметрична система, яка використовує ці кольори в якості основних, отримала назву RGB (RGB походить від скорочень відповідних англійських слів: R, red - червоний; G, green - зелений; B, blue - синій).

Відразу ж слід особливо відзначити, що в сучасній літературі, яка описує обробку кольорових зображень за допомогою комп'ютерів, зустрічається також термін "система RGB". Однак, на відміну від системи МКО, мова в даному випадку йде про кольорах RGB, що мають специфічну приналежність до характеристик цветопреобразующіх вузлів сканера або відеомонітора. У цих квітів немає фіксованих довжин хвиль, щодо яких проводяться всі вимірювання, і тому термін "система RGB" тут навряд чи доречний. Про таких кольорах мова йти не буде.

На сесії МКО в тому ж 1931 році була прийнята ще одна система. Її складові кольору були більш насиченими, ніж спектральні. Оскільки таких квітів в природі немає, то вона отримала назву XYZ. Дана колориметрична система була отримана штучно, шляхом перерахунку з колірних координат RGB.

Вибір квітів XYZ витікав із завдань, поставлених при розробці цієї системи. Основними з них були спрощення розрахунків і відсутність негативних координат, що неминуче, якщо за основні приймати кольору RGB.

В даний час робочої є міжнародна колориметрична система XYZ. У ній зазвичай висловлюють результати вимірювань, а система RGB виконує допоміжну, інколи контрольну функцію. Проте слід ще раз зазначити, що саме система RGB стала основою системи XYZ.

Кольорова палітра

Займемося тепер просторовою уявою. Із законів Грассмана (див. Врізку) слід, що колір можна висловити точкою в тривимірному просторі. Тривимірний простір для геометричного зображення кольору прийнято називати колірним простором. У ньому кожному кольору буде відповідати певна точка, а кожній точці простору - відповідний колір.

У колірній системі координат кожен колір виражається через основні кольори цієї системи, причому вони повинні бути лінійно незалежні (тобто жоден з них не повинен виходити складанням двох інших). Положення точки в просторі, що характеризує той чи інший колір, задається трьома координатами. Цю ж точку можна розглядати і як кінець вектора, проведеного з початку координат (рис. 1).

Мал. 1.

Довільна колірна координатна система. Вектор кольору.

Положення самого колірного вектора в колірному просторі і його довжина не залежать від вибору основних [ 2 ], А визначаються кольоровістю і яскравістю кольору. Вектор кольору будь-якого випромінювання можна представити колірним рівнянням.

Для початку розглянемо, що собою являє колірний простір на прикладі системи RGB. Висловимо деякий колір Ц у вигляді колірного рівняння. Колірним рівнянням називається рівняння, що показує, в яких кількостях потрібно взяти основні, щоб в результаті їх змішання отримати колір, візуально не відрізняється від того що виражається рівнянням. Нехай в нашому випадку Ц - виражається рівнянням колір; R, G, B - колірні координати кольору Ц в системі основних RGB або, іншими словами, кількості основних, необхідні для отримання кольору Ц; R, G, B - кольору випромінювань, прийняті за основні. Тоді, в нашому випадку, колірне рівняння можна записати в такий спосіб:

Ц = RR + GG + BB

Порівнявши це рівняння з рівнянням вільного вектора в просторі, що розглядається в векторній алгебрі,

a = xi + yj + zk,

де i, j, k - трійка одиничних векторів, легко переконатися, що вони практично ідентичні. (Ми обрали колориметричну систему RGB, але для розгляду суті справи могли б з таким же успіхом взяти систему XYZ.)

У нашому випадку координати кольору RGB визначатимуть проекції вектора кольору на координатні осі колірного простору. Напрямок координатних осей можна вибирати будь-який, але зручніше прийняти колірну координатну систему прямокутної (рис. 2).

Мал. 2.

Прямокутна колірна координатна система.

На перший погляд, розглядати колір у вигляді вектора в просторі представляється безглуздим. І справді, питання про те, куди спрямований вектор, наприклад, жовтого кольору, Виглядає досить дивним. Проте, в даному колірному просторі RGB цей вектор має цілком певний напрям. Якщо він знаходиться в площині GR і лежить ближче до осі G, то має зелений відтінок, А якщо лежить ближче до осі R - червоний. Таким чином, можна сказати, що напрямок вектора залежить від співвідношення колірних координат і характеризує кольоровість. Довжина ж самого вектора кольору залежить від суми колірних координат і виражає яскравість. Вектор Ц відповідає кольорам однаковою кольоровості, але різної яскравості.

У колірному просторі у вигляді вектора можна уявити і ахроматичні кольори. Це можливо, коли координати кольору (в нашому випадку RGB) рівні між собою. В цьому випадку яскравість кольору збільшується по осі ЧБ (рис. 3) від чорного кольору через сірий до білого. Ось ЧБ називається ахроматической віссю. Відповідно, чим більше значення колірних координат, тим більше яскравість кольору. У міру віддалення від ахроматической осі збільшується насиченість кольору.

Мал. 3.

Зміна яскравості і насиченості в колірному просторі.

В сучасних спеціальних журналах часто використовуються такі поняття, як трикутник кольоровості, діаграма кольоровості, локус, колірний обхват. Що це таке, як вони утворюються і для чого потрібні, буде розглянуто далі.

А почнемо розгляд цих понять з принципу освіти площині одиничних квітів на прикладі системи RGB.

Площина одиничних квітів (Q) (рис. 4) проходить через відкладені на осях координат яскравості одиничних значень обраних основних кольорів. Одиничним кольором в колориметрії називають колір, сума координат якого (або, по іншому, модуль кольору m) дорівнює 1. Тому можна вважати, що площину Q, яка перетинає осі координат в точках BR (R = 1, G = 0, B = 0) , BG (R = 0, G = 1, B = 0) і BB (R = 0, G = 0, B = 1), є одиничним місцем точок в просторі RGB (рис. 4).

Кожній точці площини одиничних квітів (Q) відповідає слід колірного вектора, що пронизує площину у відповідній точці з m = 1. Отже, кольоровість будь-якого випромінювання може бути представлена ​​на площині єдиною точкою. Можна собі уявити і точку, відповідну білому кольору (Б). Вона утворюється шляхом перетину ахроматической осі з площиною Q (рис. 4).

Незалежно від обраної колориметрической системи площину одиничних квітів, перетинаючись з координатними площинами, утворює трикутник, званий колірним трикутником або трикутником кольоровості (рис. 4).

Мал. 4.

Площина одиничних квітів і освіту трикутника кольоровості.

У вершинах трикутника знаходяться точки основних кольорів. Визначення точок кольорів, одержуваних змішанням будь-яких трьох основних, проводиться за правилом графічного складання.

В колориметрії для опису кольору немає необхідності вдаватися до просторових уявлень. Досить використовувати площину трикутника кольоровості (рис. 4). У ньому положення точки будь-якого кольору може бути поставлено лише двома координатами. Третю легко знайти за двома іншими, так як сума координат кольоровості (або модуль) завжди дорівнює 1. Тому будь-яка пара координат кольоровості може служити координатами точки в прямокутній системі координат на площині. Надалі для міркувань буде використана саме ця прямокутна система.

Отже, ми з'ясували, що колір графічно можна виразити у вигляді вектора в просторі або у вигляді точки, що лежить всередині треугольнікацветності.

Діаграма кольоровості rg

Спробуємо за допомогою трикутника кольоровості rgb визначити межі реально спостережуваних квітів. Оскільки квітів більш насичених, ніж спектральні, не існує, то точки квітів, що їх виражають, і будуть визначати цю межу.

Виберемо в прямокутному трикутнику rgb одну з вершин, наприклад b, за початок системи координат (b = 0). Величини r = 1 і g = 1 відкладемо від початку координат відповідно по горизонталі і вертикалі (рис. 5).

Мал. 5.

Проектування трикутника кольоровості на площину RG.

Позначимо на трикутнику rgb значення координат кольоровості, відповідні спектральним випромінюванням від 380 до 700 нм. Для цього скористаємося кривими складання або питомими координатами rl, gl, bl, що представляють собою функції розподілу по спектру колірних координат монохроматичні випромінювань потужністю в 1 Вт (рис. 6).

Мал. 6.

Розподіл по спектру колірних координат монохроматичні випромінювань потужністю в 1 Вт.

За їхніми даними визначимо положення точок, відповідних координатах кольоровості монохроматичних випромінювань. Поєднавши ці точки, отримаємо лінію спектральних квітів. Крива виходить розімкнутої (рис. 7). Її граничні точки відповідають максимально насиченим червоному (l = 700 нм) і фіолетовому (l = 380 нм) квітам. Замкнув кінці граничних точок прямої (на графіку пунктирна лінія), отримаємо геометричне місце точок максимально насичених пурпурних квітів. Оскільки пурпурних квітів в спектрі немає ( пурпурові кольори являють собою суміш червоних і фіолетових випромінювань), то і на пунктирною лінії відсутні значення довжин хвиль. Лінія, що є геометричним місцем точок кольоровості монохроматичних випромінювань і замкнута лінією пурпурних, називається локусом (від лат. Locus - місце) (рис. 7). Усередині локусу знаходяться всі реальні кольори. Поза локусу лежать уявні (або, як їх ще часто називають, нереальні) кольору, більш насичені, ніж спектральні, виражені в даній колориметрической системі.

Мал. 7.

Побудова локусу реальних кольорів.

Спільними властивостями будь-якого локусу, незалежно від типу обраної колориметрической системи, є:

А   крапка білого кольору  має координати (0,33; 0,33);

Б   насиченість кольорів зростає від білої точки до локусу;

В   на прямій, що сполучає білу точку з локусом, лежать кольору однакового колірного тону, але різної насиченості.

Завдавши на локус сітку прямокутних координат, отримують діаграму кольоровості (рис. 8). За допомогою даної діаграми можна визначати колірний тон і насиченість того чи іншого кольору. Площа, обмежена локусом і замикає його лінією пурпурних квітів, називається полем реальних кольорів.

Мал. 8.

Діаграма кольоровості rg.

Як видно на рис. 8, кольоровості більшості випромінювань характеризуються негативною координатою r<0 , а у пурпурных g<0. Это затрудняет расчеты цвета по его спектральному составу. Кроме того, определение яркости цветов в системе RGB связано с расчетом всех трех координат цвета.

Ці недоліки і послужили причиною створення системи XYZ. Продовжуючи тему ми розглянемо цю систему поряд з равноконтрастнимі системами CIE, системами специфікації, а також розберемося з поняттями колірного охоплення і кольорового контрасту DЕ.

Схожі статті