Спектральные цвета: природа и характеристики

Введение

Цвет, вызываемый одной длиной волны света в видимом спектре.

Спектральный цвет – это цвет, вызываемый монохроматическим светом, то есть либо спектральной линией с единственной длиной волны или частотой света в видимом спектре, либо относительно узкой спектральной полосой (например, лазерами). Каждая волна видимого света воспринимается как спектральный цвет; при наблюдении в виде непрерывного спектра эти цвета воспринимаются как привычная радуга. Неспектральные цвета (или внеспектральные цвета) вызываются комбинацией спектральных цветов.

В цветовых пространствах

В цветовых пространствах, включающих все или большинство спектральных цветов, они образуют часть границы множества всех реальных цветов. При рассмотрении трехмерного цветового пространства (включающего яркость), спектральные цвета образуют поверхность. При исключении яркости и рассмотрении двумерного цветового пространства (диаграммы цветности), спектральные цвета образуют кривую, известную как спектральный локус. Например, спектральный локус диаграммы цветности CIEXYZ содержит все спектральные цвета (для глаза стандартного наблюдателя). Трихроматическое цветовое пространство определяется тремя основными цветами, которые теоретически могут быть спектральными. В этом случае все остальные цвета по своей сути не являются спектральными. На практике, спектральная полоса пропускания большинства основных цветов означает, что большинство цветовых пространств полностью не являются спектральными. Из-за различных хроматических свойств различных спектральных сегментов, а также из-за практических ограничений источников света, фактическое расстояние между цветами чистого цветового круга RGB и спектральными цветами демонстрирует сложную зависимость от цветового тона. Благодаря расположению основных цветов R и G вблизи «почти плоского» спектрального сегмента, цветовое пространство RGB достаточно хорошо приближает спектральный оранжевый, желтый и яркий (желтоватый) зеленый, но особенно плохо воспроизводит визуальное восприятие спектральных цветов в окрестности центрального зеленого, между зеленым и синим, а также экстремальных спектральных цветов, приближающихся к ИК или УФ. Спектральные цвета повсеместно включены в научные цветовые модели, такие как CIE 1931, но промышленные и потребительские цветовые пространства, такие как sRGB, CMYK и Pantone, обычно не включают какие-либо спектральные цвета. Исключения составляют Rec. 2020, который использует три спектральных цвета в качестве основных (и, следовательно, включает только эти три спектральных цвета), и цветовые пространства, такие как ProPhoto RGB, которые используют воображаемые цвета в качестве основных. В цветовых моделях, способных представлять спектральные цвета, системы HSL и HSV не подходят, поскольку многие спектральные цвета лежат довольно далеко от их цветового охвата. В моделях, таких как CIELUV, спектральный цвет имеет максимальную насыщенность. В координатах Гельмгольца это описывается как 100% чистота.

In color spaces which include all, or most spectral colors, they form a part of boundary of the set of all real colors. When considering a three dimensional color space (which includes luminance), the spectral colors form a surface. When excluding luminance and considering a two dimensional color space (chromaticity diagram), the spectral colors form a curve known as the spectral locus. For example, the spectral locus of the CIEXYZ chromaticity diagram contains all the spectral colors (to the eye of the standard observer). A trichromatic color space is defined by three primary colors, which can theoretically be spectral colors. In this case, all other colors are inherently non spectral. In reality, the spectral bandwidth of most primaries means that most color spaces are entirely non spectral. Due to different chromaticity properties of different spectral segments, and also due to practical limitations of light sources, the actual distance between RGB pure color wheel colors and spectral colors shows a complicated dependence on the hue. Due to the location of R and G primaries near the 'almost flat' spectral segment, RGB color space is reasonably good with approximating spectral orange, yellow, and bright (yellowish) green, but is especially poor in reproducing the visual appearance of spectral colors in the vicinity of central green, and between green and blue, as well as extreme spectral colors approaching IR or UV. Spectral colors are universally included in scientific color models such as CIE 1931, but industrial and consumer color spaces such as sRGB, CMYK, and Pantone, do not typically include any spectral colors. Exceptions include Rec. 2020, which uses three spectral colors as primaries (and therefore only includes precisely those three spectral colors), and color spaces such as the ProPhoto RGB color space which use imaginary colors as primaries. In color models capable of representing spectral colors,The HSL and HSV systems do not qualify, because many spectral colors lie rather far from their gamut. such as CIELUV, a spectral color has the maximal saturation. In Helmholtz coordinates, this is described as 100% purity.

В дихроматических цветовых пространствах

В дихроматическом цветовом зрении не существует различий между спектральными и неспектральными цветами. Весь их цветовой охват может быть представлен спектральными цветами. Это справедливо для дихроматов с фоторецепторными клетками, имеющими перекрывающиеся кривые спектральной чувствительности. Если кривые спектральной чувствительности не перекрываются, то все цвета, за исключением крайних (где один из колбочек не возбуждается), были бы неспектральными. Однако, не известно ни одной системы зрения, в которой кривые спектральной чувствительности колбочек не перекрывались бы.