Освещенность. Светимость. Яркость. Единицы измерения

1 Освещенность. Светимость. Яркость. Единицы измерения.

 

Сила света. Под силой света понимают величину светового потока, приходящуюся на единицу телесного угла. Источник света предполагается точечный. Сила света измеряется в канделах (кд).

Яркость (прямого или отраженного) излучения. Если источник света не точечный, говорят о яркости излучения (или поверхностной яркости). Яркость измеряется в нитах(1нт=1кд/1м?).

Освещенность. Освещенностью называется величина светового потока, падающего на единицу поверхности. Освещенность измеряется в люксах (лкс).

В ощущении цвета, яркости  соответствует светлота. Яркость  падающего или отраженного света  физическая основа светлоты соответствующего цвета. Так же, как и яркость - светлота, освещенность – важное для цветокоррекции понятие физической оптики. Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника света. Освещенность солнцем предметов, находящихся  по отношению к солнечному лучу под  одним углом, равна, так как в  ограниченном пространстве данного  пейзажа предметы находятся практически  на одном расстоянии от солнца. Напротив, освещенность предметов в комнате  убывает чрезвычайно быстро по мере удаления от окна или лампы.

 Вместе с тем освещенность  прямо пропорциональна косинусу  угла, составленного падающим лучом  и нормалью к поверхности предмета. Следует иметь в виду, что, даже  зная яркость излучателя, подсчитать  освещенность данного предмета  не просто, так как приходится  суммировать световой поток, падающий  на освещенную площадку от  разных точек источника света,  учитывая как интенсивность излучения  по данному направлению, так  и расстояние от площадки до  данной точки излучателя и,  наконец, угол падения светового  потока на площадку. Как принято  говорить в физике, освещенность  – есть величина «интегральная». Никто, конечно, не производит  расчеты при проведении коррекции  изображения - воспринимаемая освещенность  сюжета в изображении достигается  визуальным контролем и зависит  от квалификации цветокорректора. 

 Полезно иметь в  виду, что глаз человека реагирует  на яркость излучения, а не  на количество световой энергии,  в отличии от матрицы фотоаппарата. Величина эффекта от действия  света на глаз (интенсивность  ощущения света) не зависит  от времени действия света.  После того как глаз приспособился  к свету, мы сохраняем относительно  постоянное впечатление яркости.  При проведении коррекции мы  должны принимать во внимание, что адаптация глаза зрителя  по освещенности не происходит  для каждого изображения по  отдельности - а в основном  зависит от яркости освещения  "просмотрового" места, а  значит свето-теневые отношения  изображения для просмотра в  галереи, где освещение достаточно низкое по яркости и рассеяное - глаз адаптирован для восприятия в низкой освещенности, когда самым светлым воспринимается самая светлая точка на изображении и глаз "готов" к восприятию деталей в теневой области и "согласен" с отсутствием деталей в крайних тенях. При подготовке изображения для публикации в книге (журнале) - внешнее освещение просмотра достаточно яркое, а самая светлая точка - белый лист бумаги, на которой напечатано изображение. Из-за этого изображения, подготовленные фотографами, в много страничном издании выглядят браком - "вуаль" и "чернота". Фотографы сейчас ориентированы на восприятие изображений с экрана монитора (самое светлое - светлая точка изображения и внешнее освещение просмотрового места всегда ниже "излучения" изображения с монитора) - условия галереи.

Свет и цвет - одно и  то же? Свет – излучение. Он принадлежит  пространству. Цвет принадлежит предмету. Солнце излучает свет. Небо на заре светится, светятся диск луны, лампа. Предметы обычно не светятся, они не источники света. С другой стороны впечатление  цвета вызывается именно поступающими в глаз излучениями, и, если отрешиться от эффектов последействия цветового  раздражителя, только ими. Мы противопоставляем  свету цвет, не отдавая себе отчета в том, что цвет в конечном итоге  также излучение, но менее яркое. Если лист белой бумаги освещен ярким  снопом света, охватывающим также и  окружающие предметы, мы видим белый  цвет. Но если точечно осветить тем  же светом один только лист бумаги, вырвав его снопом света из окружения, лист будет казаться светящимся, излучающим белый свет. На самом деле лист бумаги и в первом и во втором случае излучает один и тот же отраженный от него поток световых волн. Относительно слабое излучение мы воспринимаем как  цвет, сильное – как свет. Свет, падающий на окружающие нас предметы, вызывает множество градаций тона (светлоты). Первая причина различий тона ослабление светового потока в пространстве, вторая – в разнообразии окраски  предметов, то есть в способности  вещества сильнее или слабее поглощать  световой поток. Отраженное излучение  будет тем ярче и предмет тем  светлее, чем менее сильно вещество поглощает падающий на него свет. Отношение  между освещенностью предмета и  яркостью отраженного от него излучения  называют «альбедо»(от album – белое). Идеально белое отражает и рассеивает весь падающий на него световой поток. Альбело идеально белого равно таким  образом единице. Альбедо черного  приближается к нулю.

 Альбедо белой бумаги  составляет примерно 0,8. Альбедо  порошка титановых белил –  около 0,9. Альбедо не меняется  при изменении освещения и  составляет физическую основу  того, что можно было бы назвать  светлотой предметного цвета.  Предметную светлоту мы видим,  а не только помним или знаем.  Этому учит весь наш предметный  опыт, повседневная практика человека. Если из двух предметов светлый находится в тени, а темный на свету, мы все же можем во многих случаях верно ответить на вопрос, окраска какого из них светлее. Но мы видим, ожидаем также различия тона, вызванные объективной разницей в яркости отраженного излучения, а эта последняя связана не только с окраской предметов, но и с различной освещенностью. Одни предметы освещены, на другие падает тень. Пространство расчленяется светом и тенью. Разные плоскости предмета освещены сильнее или слабее в зависимости от положения их относительно источника света. Свет и тень формируют на изображении форму предмета. И в то же время окраска (цвет) завязана на освещенность сцены - цвет должен соответствовать освещенности и освещенность не должна входить в противоречие с цветом (ожидаемым цветом предметов сцены).

Мы видим и непрерывные  переходы тона от света к тени и  скачки тона. Во всех этих случаях речь идет уже не о предметной светлоте, а о тоне как видимой яркости  отраженного излучения. Сюда же относятся  и градации тона, связанные с пространством, пространственными планами. Вспомним ряд уходящих вдаль фонарей. Дальние  фонари не светятся. Вспомним сглаживание  тональных различий в дальних  планах по сравнению с ближним. Всюду  здесь имеется в виду тон как  видимая яркость излучения. Освещение  не только вызывает градации силы тона, вступая в сложное взаимодействие с предметной светлотой, но и объединяет краски по тону, подчиняет их общему тону. Общий тон – прямое следствие  общей освещенности.

 Общий тон и освещенность  меняются в очень больших пределах  не только в зависимости от  того, что изображено на изображении-  открытое поле, на узкая улица  или помещение, не только в  зависимости от погоды, времени  дня, но и от ряда других  причин, например от времени года, от географической широты.Фактическая  освещенность рассеянным светом  неба на широте Петербурга  в час дня в январе в 5 раз меньше освещенности в  то же время дня в июне  и равна освещенности рассеянным  светом неба июньским вечером  (в 7 часов вечера). Прямой солнечный  свет увеличивает освещенность  в июньский полдень еще в  5-6 раз. Несомненно, мы замечаем  разницу в общей освещенности. Налетела грозовая туча, и мы  говорим: «как потемнело». Но глаз  быстро привыкает к изменившейся  освещенности. Ее специфика сглаживается.

 В комнате при дневном  свете освещенность, достаточная  для чтения книги, приблизительно  в 50 раз меньше освещенности "рассеянным" светом неба в январе в час  дня. И действительно, снег  с первых минут слепит нас,  когда мы выходим из комнаты  на улицу. Однако мы так привыкаем  к комнатному освещению, что  натюрморт, поставленный в комнате  на столе, художник, может быть, напишет почти такими же светлыми  красками, как и натюрморт, поставленный  в саду при рассеянном свете  неба. Что же сказать о темных  интерьерах, изображенных в совсем не темных картинах Адрианом ван Остаде, об освещенности свечей в «Снятии с креста» Рембрандта? Освещенность – могучий источник тонального объединения. Она создает диапазон светлот данного куска и состояния природы. Она увеличивает и уменьшает число видимых светлот, вызывая то множество резких различий, то уводя предметы в цветовую неразличимость. Тональное решение изображения должно быть целиком и полностью поставленно в зависимость от содержимого изображения, его сюжета - от контекста.

 В свое время физик  Гельмгольц, писавший о живописи, пытался дать простое правило  для трансформации тонового диаппазона  реальной сцены в тоновый диаппазон  изображения, основываясь на том  факте, что чувствительность глаза  обратно пропорциональна общей  освещенности. Гельмгольц рекомендовал  художникам брать каждое пятно  картины во столько раз темнее  природного пятна, во сколько  освещенность картины меньше  общей освещенности в изображаемом  природном мотиве. Отношения на  картине должны казаться при  этом тождественными природным  отношениям. В распоряжении художников  тоновый диаппазон больше, чем  тоновый диаппазон офсетной печати, с которым имеет дело цветокорректор. И работая с изображением важно  выстроить балланс свето-теневых  соотношений отношений, что бы  зритель "поверил". И тут  присоединяется еще один фактор - подготовленность аудитории к  восприятию условностей и символизма  изображения. Неискушенный зритель  не поймет импресионистских по  стилю изображений - увиденное  войдет в противоречии с его  опытом восприятия изображения,  как "кальки" действительности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Белизна. Блеск и глянец. Графические методы расчета рецептуры  крашения.

 

Белизна (whiteness) — свойство бумаги отражать большую часть падающего на нее света рассеянно и равномерно по всей видимой части спектра. Вопервых, это означает, что, благодаря шероховатой поверхности, бумага рассеивает отраженный свет в разных направлениях, в отличие от зеркального отражения, когда угол отражения равен углу падения (рис. 1). Вовторых, при отражении спектральный состав света не изменяется и при освещении естественным солнечным светом отраженный свет будет ахроматическим.

Рис. 1. Пример рассеивания  света от поверхности и используемые углы измерения

 

Количественно белизна выражается коэффициентом отражения, то есть отношением количества отраженного света к  падающему — это первая характеристика белизны. Различие коэффициентов отражения  в разных зонах спектра указывает  на отклонение от белизны. При наличии  того или иного отклонения возникает  цветовой оттенок.

Наиболее часто встречающимся  отклонением от белизны у печатных бумаг является желтизна, проявляющаяся  в пониженном отражении в синей  зоне спектра. В этой зоне наблюдаются  наибольшие различия кривых отражения  разных видов бумаг, а также происходят наибольшие изменения при последующей  отделке и выцветании. Поэтому  за показатель белизны берут значение коэффициента отражения (или, говоря языком стандарта, яркости (Brightness)), измеренного  через синий светофильтр с  длиной волны 457 ± 5 нм. Одна из причин этого  кроется в восприятии человеческим глазом голубой и желтой зон спектра. Яркость использовалась изначально для тестирования эффективности  отбеливания. У отбеленной бумаги спектральная кривая имеет ярко выраженную зону возмущения в голубой и фиолетовой зонах спектра (рис. 2). Это также  обеспечивает очень хороший способ измерения и сравнения бумаг  при их старении.

Параметр «белизна» относится  ко всему распределенному спектру. Если бумага действительно белая, то она будет иметь высокую степень  отражения и не будет поглощать  одну выделенную длину волны больше, чем другие; внешне такая бумага будет выглядеть белой под нормированным источником света. Появление оттенка на бумаге свидетельствует о поглощении всех волн и отражении какой то специфической.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Спектральные кривые отражения бумаг и эффект оптического отбеливателя

Пользуясь коэффициентом  отражения, можно в широких пределах характеризовать материалы по их оптическим свойствам — от очень  белых до темносерых и практически  черных. Цветной оттенок бумаги создает  различную контрастность при  восприятии разных цветов, а это  нарушает цветопередачу при воспроизведении  цветных оригиналов.

 

 

 

 

 

Глянец, блеск, глосс, лоск и  т.д.

К сожалению, в полиграфической  практике существует сравнительно много  слов, описывающих один и тот же эффект, процесс или явление, что  порой приводит в замешательство. Например, эффект направленного отражения  света может называться лоском, глянцем, блеском, глоссом, а для металлизированных  поверхностей — еще и зеркальным отражением.

В Российской Федерации стандарт распространяется на понятие «блеск», определение которому дано в ГОСТ Р 526632006. Блеск — это отношение  светового потока, отраженного от образца в зеркальном направлении  к приемнику (источник и приемное устройство расположены под заданным углом), к световому потоку, отраженному  в зеркальном направлении от стекла с показателем преломления 1,567 при  длине волны 587,6 нм. Это определение  предназначено для характеристики лакокрасочных покрытий, тем не менее  данный термин часто применяется  для описания полиграфических материалов — как лаков, так и бумаг.

Для избежания путаницы разделим вышеназванные понятия. Блеск —  физический признак поверхности, который  может быть ярким или блестящим, металлическим или матовым, тогда  как глянец — это эффект визуального  восприятия объекта. Чем больше прямого  света отражено, тем более очевидным  будет проявление блеска, а поверхность  будет казаться более глянцевой.

Еще один термин, не очень  часто используемый в современной  практике, но, тем не менее, принятый в классической полиграфической  литературе нашей страны, — лоск. Он характеризуется проявлением  частичного зеркального отражения, когда на фоне рассеянного отражения  наблюдается его максимум в направлении  угла отражения, равного углу падения, то есть возникает блик. Это создает  оптический эффект, используемый при  печатании обложек, рекламных и  иллюстрированных изданий. Степень  лоска выражается разностью между  количеством света, отраженного  зеркально и рассеянно.