3.7.2. ОГРАНИЧЕНИЕ ДИАПАЗОНА ЯРКОСТЕЙ

Большинство естественных изображений создается светом, отраженным от непрозрачных предметов или прошедшим через прозрачные среды. Диапазон изменения яркости такого несамосветящегося предмета ограничен и зависит от его цвета. Мак-Адам [23, 24] доказал, что цветовое тело максимального объема реализуется в том случае, когда предметы имеют коэффициенты отражения или пропускания, представленные на рис. 3.7.3. Такие предметы физически не существуют; следовательно, цветовое тело реальных предметов имеет меньший объем. Поясним это, ограничившись для простоты только случаем предметов, отражающих свет. Эти же рассуждения останутся справедливыми и в случае прозрачных предметов.

Рассмотрим цвет , заданный координатами цвета

     (3.7.3а)

,     (3.7.3б)

,     (3.7.3в)

где  - спектральный коэффициент отражения,  - спектральная плотность излучения света, падающего на предмет,  - функции сложения. Визуальная эффективность  определяется как отношение яркости предмета с коэффициентом отражения  к яркости предмета с единичным коэффициентом отражения, т. е.

     (3.7.4)

Если предмет имеет коэффициент отражения такого типа, как показано на рис. 3.7.3, а, его яркость равна

     (3.7.5)

Рис. 3.7.3. Оптимальные спектральные коэффициенты отражения или пропускания несамосветящихся предметов.

Предположим, что известна спектральная плотность  энергии падающего света. Тогда можно вычислить яркость предмета, если известно значение визуальной эффективности . Для заданного минимального значения длины волны  максимальное значение  можно найти численным методом из уравнения

     (3.7.6)

Используя найденное значение , можно вычислить координаты цвета :

     (3.7.7)

     (3.7.8)

Координаты цветности  и  могут быть найдены по координатам цвета. Если эту процедуру повторить для всевозможных значений  при заданных значениях визуальной эффективности , то можно получить поверхность, ограничивающую тело возможных цветов предметов, в координатах цвета или координатах цветности и яркости. На рис. 3.7.4 показана такая поверхность в координатах цветности и яркости при освещении предметов источником белого света. Отметим, что максимум яркости соответствует белой поверхности.

Рис. 3.7.4. Цветовое тело предметов в координатах цветности и яркости  [23].