Эффект Гельмгольца – Кольрауша
 | Тон или стиль этой статьи могут не отражать энциклопедический тон , используемый в Википедии . ( декабрь 2020 г. ) |
Эффект Гельмгольца -Кольрауша (по Герману фон Гельмгольцу и В.А. Кольраушу [ 1 ] интенсивная насыщенность спектрального ) представляет собой феномен восприятия , оттенка воспринимается как часть цвета яркости при котором . Это увеличение яркости за счет насыщенности, которое усиливается по мере увеличения насыщенности, лучше было бы назвать хроматической яркостью, поскольку «белая» или ахроматическая яркость является стандартом сравнения. Он проявляется как в самосветящемся, так и в поверхностном цвете, хотя наиболее выражен в спектральном свете.
Легкость
[ редактировать ]Даже когда они имеют одинаковую яркость , цветные огни кажутся наблюдателям ярче, чем белый свет. То, как люди воспринимают яркость света, у всех разное. Когда цвета более насыщенные, наши глаза интерпретируют это как яркость и насыщенность цвета. Это заставляет нас поверить, что цвета на самом деле ярче. Исключением являются случаи, когда человек-наблюдатель страдает красно-зеленой дальтонизмом и не может различить разницу между яркостью цветов. Однако некоторые цвета не имеют существенного эффекта; любой оттенок цветного света по-прежнему кажется ярче, чем белый свет той же яркости. Два цвета, которые не обладают таким сильным эффектом Гельмгольца-Кольрауша, как другие, — это зеленый и желтый. [ 2 ]
На эффект Гельмгольца-Кольрауша влияет среда наблюдения. Сюда входит окружение объекта и освещение, при котором объект просматривается. Эффект Гельмгольца-Кольрауша лучше всего работает в более темной среде, где нет других внешних факторов, влияющих на цвета. Например, именно поэтому театры — это темные места. [ 2 ]
Примером этого фактора яркости может служить случай, когда на сером фоне присутствуют разные цвета, имеющие одинаковую яркость. Очевидно, что цвета выглядят по-разному, потому что это разные цвета, а не только серый, но если бы изображение было преобразовано в оттенки серого, все цвета соответствовали бы серому фону, потому что все они имели одинаковую яркость. [ 2 ]
Яркость
[ редактировать ]На яркость больше всего влияет то, что окружает объект. Другими словами, объект может выглядеть светлее или темнее в зависимости от того, что находится вокруг него. Кроме того, яркость также может различаться в зависимости от цвета объекта. Например, более насыщенный объект будет выглядеть ярче, чем тот же объект, но менее насыщенный, даже если они имеют одинаковую яркость. [ 3 ]
Разница между яркостью и светлотой заключается в том, что яркость — это интенсивность объекта, независимая от источника света. Легкость – это яркость объекта по отношению к отражающемуся от него свету. Это важно, поскольку эффект Гельмгольца-Кольрауша является мерой соотношения между ними. [ 3 ]
Цветовые координаты Гельмгольца
[ редактировать ]Подобно цветовой системе Манселла , Гельмгольц разработал систему координат цвета , где цветность определяется доминирующей длиной волны и чистотой ( цветностью ). [ 4 ]
Процент чистоты для каждой длины волны можно определить по уравнению, приведенному ниже: [ 4 ]
где % P — процент чистоты, S — оцениваемая точка, N — положение белой точки, а DW — доминирующая длина волны. [ 4 ]
Моделирование
[ редактировать ]Эффект Гельмгольца-Кольрауша был описан в математических моделях Fairchild и Pirrotta 1991, Nayatani 1997 и совсем недавно High, Green и Nussbamm 2023. Учитывая координаты цвета CIELAB, эти методы создают скорректированную «эквивалентную ахроматическую яркость» L * EAL , т. е. оттенок серого, по мнению людей, такой же яркий, как и цвет. [ 5 ]
Влияние на промышленность
[ редактировать ]Развлечение
[ редактировать ]Светотехникам важно знать об эффекте Гельмгольца-Кольрауша при работе в театрах или других местах, где часто используется освещение. Чтобы получить максимальный эффект от освещения сцены или театра, пользователи освещения должны понимать, что цвет влияет на яркость. Например, один цвет может казаться ярче другого, но на самом деле они имеют одинаковую яркость. На сцене пользователи освещения имеют возможность сделать белый свет намного ярче, добавив цветной гель . Это происходит даже несмотря на то, что гели могут поглощать лишь часть света. [ 2 ] При освещении сцены пользователи освещения обычно выбирают красный, розовый и синий цвета, потому что они очень насыщенные и на самом деле очень тусклые. Однако мы воспринимаем их как более яркие, чем другие цвета, поскольку на них больше всего влияет эффект Гельмгольца-Кольрауша. Мы понимаем, что белый цвет не кажется нам ярче, чем отдельные цвета. Светодиодные светильники – хороший тому пример.
Авиация
[ редактировать ]Эффект Гельмгольца-Кольрауша влияет на использование светодиодных светильников в различных технологических практиках. Авиация — это одна из областей, которая опирается на результаты эффекта Гельмгольца-Кольрауша. Сравнение светодиодных ламп на взлетно-посадочных полосах, а также ламп накаливания с фильтром и без фильтра одинаковой яркости показывает, что для достижения одинаковой яркости белая эталонная лампа накаливания должна иметь вдвое большую яркость, чем красная светодиодная лампа, что позволяет предположить, что светодиодные лампы имеют большую яркость, чем традиционные лампы накаливания. Одним из условий, влияющих на эту теорию, является наличие тумана. [ 4 ]
Автомобильная промышленность
[ редактировать ]Другая область, в которой это используется, — это автомобильная промышленность . Светодиоды в приборной панели и подсветке приборов рассчитаны на мезопическую яркость. В ходе исследований было обнаружено, что в этих условиях красные светодиоды кажутся ярче, чем зеленые, а это означает, что водитель сможет видеть красный свет ярче и, таким образом, при вождении в ночное время будет более предупреждающим, чем зеленый свет. [ 4 ] [ нужен лучший источник ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кольрауш, Вирджиния (1935). «О фотометрии цветных огней». Свет . 6 :259-279.
- ^ Перейти обратно: а б с д Вуд, Майк (2012). «Легкость – эффект Гельмгольца-Кольрауша» (PDF) . Из леса . Проверено 11 ноября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Корни, Д; Хейнс, доктор юридических наук; Рис, Дж; Лото, РБ (2009). «Яркость цвета» . ПЛОС ОДИН . 4 (3): e5091. Бибкод : 2009PLoSO...4.5091C . дои : 10.1371/journal.pone.0005091 . ПМК 2659800 . ПМИД 19333398 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Донофрио, Роберт Л. (2011). «Обзорный доклад: Эффект Гельмгольца-Кольрауша». Журнал Общества отображения информации . 19 (10): 658–664. дои : 10.1889/JSID19.10.658 . S2CID 53735017 .
- ^ Высоко, Грегори; Грин, Фил; Нуссбаум, Питер (март 2023 г.). «Эффект Гельмгольца-Кольрауша на световые цвета на дисплее и моделируемые цвета подложки» . Исследование и применение цвета . 48 (2): 167–177. дои : 10.1002/col.22839 .
- Ёсинобу, Наятани (февраль 1998 г.). «Колориметрическое объяснение эффекта Гельмгольца-Кольрауша». Исследование и применение цвета . 23 (6): 374–378. doi : 10.1002/(SICI)1520-6378(199812)23:6<374::AID-COL5>3.0.CO;2-W .
- Ёсинобу, Наятани. (июнь 1997 г.). «Простые методы оценки эффекта Гельмгольца-Кольрауша». Исследование и применение цвета . 22 (6): 385–401. doi : 10.1002/(SICI)1520-6378(199712)22:6<385::AID-COL6>3.0.CO;2-R .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Высоко, Грегори; Грин, Фил; Нуссбаум, Питер (декабрь 2022 г.), «Эффект Гельмгольца-Кольрауша на световые цвета на дисплее и моделируемые цвета подложки», Color Research & Application , 48 (2): 167–177, doi : 10.1002/col.22839
- Санчес, Дж. Майкл; Фэйрчайлд, Марк Д. (июнь 2002 г.), «Количественная оценка эффекта Гельмгольца-Кольрауша для цветных ЭЛТ-мониторов», Чанг, Роберт; Родригес, Аллан (ред.), 9-й Конгресс Международной ассоциации цвета , Proceedings of the SPIE, vol. 4421, стр. 607–610, doi : 10.1117/12.464613 , S2CID 173181815 .