Прекрасные переливы муара

В настоящее время термин «муаровый» чаще всего используется при обработке изображений. Мало кто из фотохудожников знает, что название эффекту перехода одного цветового оттенка в другой дала переливающаяся ткань муар, которая когда-то была атрибутом высшей власти.

Данное наименование пришло из французского языка, в котором оно означает «переливающийся», «волнующийся». Так называется шелковая переливчатая ткань, на поверхности которой, в зависимости от угла освещения, появляется волнообразный узор, напоминающий древесные кольца. Для достижения такого эффекта требуется неоднородная структура материала, которую получают несколькими способами:

1. Плотное шелковое полотно прокатывают между разогретыми цилиндрами, в результате чего нити смещались и вызывали неоднородное преломление падающего на них света. Такая ткань носит название громуар и является самой роскошной.
2. Муаре-антик изготовляют, применяя регулярное изменение переплетения нитей по определенным правилам, при этом получается повторяющийся отлив, образующий довольно крупный орнамент.
3. Несколько редких сетчатых полотен накладывают в случайном порядке друг на друга, при этом несовпадение пересечения волокон заставляет свет переливаться и создавать интересные оптические эффекты. Эту ткань называется многослойным муаром.

Старинный муар – ткань, которая изготовлялась только из шелка, была очень дорогой и престижной . В середине прошлого века для нее стали применять ацетат, а позднее – синтетику, что сделало этот материал более доступным, однако способы обработки и основные его разновидности остались прежними. В любом случае муар всегда имеет полотняное переплетение и однотонную окраску волокон.

Что изготовляют из муара?

Родиной этого материала является Франция. Роскошная и дорогостоящая муаровая ткань была принадлежностью самых высших слоев общества. Из нее изготовляли роскошные костюмы и платья для титулованных особ, а муаровая лента была знаком отличия. Это значение переливающейся шелковой ленты сохранилось до настоящего времени, к ней прикрепляется орден или медаль, она может надеваться вместо соответствующей награды.

Наиболее дорогостоящим был громуар, который часто можно увидеть на парадных портретах XVIII века. Более дешевые муаре-антик и многослойный муар использовались для нарядных вечерних и свадебных платьев, а также для убранства роскошных апартаментов.

Всплеск моды на эту ткань произошел в начале прошлого века, когда «шумное платье муаровое» стало синонимом изысканной красоты.

В настоящее время шелковый муар является эксклюзивной тканью, чаще используются материалы на основе ацетата и синтетики. Они очень красивы и изысканны, хорошо держат объем и требуют самого простого кроя, но их не стоит применять для изделий, которые постоянно подвергаются трению (брюк, облегающих юбок, мебельных чехлов). Зато муаровые занавеси на окнах смотрятся необычайно красиво и стильно при любом освещении.

В более понятном бытовом плане добиться муарового узора можно наложением друг на друга двух и более слоев тюлевой занавески. Подобной иллюстрацией муарового эффекта станет сканирование изображения, изначально напечатанного полиграфически. В процессе сканирования происходит наложение орнаментов, и в итоге некоторые части изображения закрашиваются в волнистый неравномерный узор при повторной печати.

Муаровая ткань

Несмотря на это, в одних областях «муар» создает нежеланные узоры, в других же - радует глаз. Муаровые ленты украшают костюмы известных полководцев и императоров на картинах. Это доказывает популярность муарового узора еще в средневековые времена. Одноименную ткань - муар, получают путем создания репсового переплетения.

Внешне муаровая ткань довольно красива, она переливается на свету, создавая игру цвета так называемыми «разводами». Муаровая ткань напоминает водную гладь, потревоженную капельками дождя. В настоящее время способов создания муарового рисунка множество. Одним из них является пропускание ткани между горячими гравировальными валиками, что помогает изменить направление нити.

Эффект выделения

Дизайнеры одежды и в настоящее время пользуются муаровым эффектом в целях выделить детали костюма. С помощью муара можно обратить внимание на отделку, очень просто добавить блеска и игры цвета.

Но наиболее заметную популярность муар приобрел в сфере дизайна интерьера. Внешняя красота ткани открыла большие возможности использования ее в декорировании. Сегодня можно приобрести муаровые шторы с разными видами узора: муар-антик или громуар. Такие шторы украсят спальню и будут выигрышно смотреться как при естественном, так и при искусственном освещении.

При наложении двух или более сеток (растров), состоящих из линий, точек или иных геометрических элементов, возникает картина, состоящая из чередующихся темных и светлых полос. Это явление называется муаровым эффектом. Муаровая картина возникает, если эти два растра повернуты друг относительно друга на какую-либо величину или имеют незначительную разницу в шаге (расстояние между соседними одноименными светлыми или темными полосами).
Чем объясняется явление муара? Человеческий глаз имеет ограниченную разрешающую способность. Систему чередующихся темных и светлых полос, расстояние между которыми видно под углом зрения меньше 1A, глаз воспринимает как сплошное серое поле. При наложении двух систем линий интенсивность света по поверхности изображения меняется, и это изменение интенсивности воспринимается в виде муаровой картины.
Центр светлой муаровой полосы совпадает с точкой А, где совмещаются светлые линии обоих растров. Центр темной муаровой полосы совпадает с точкой В, где темная линия одного растра перекрывает светлую линию другого растра.

Таким образом, муаровый эффект есть оптическое явление, возникающее при наложении мелких сеток. Длина волны света в этом эффекте не имеет значения, поэтому муаровый эффект иногда называют механической интерференцией. по аналогии с обычной интерференцией света.
Интерференция - сложение двух периодических явлений, в результате которого возникает третье явление с более крупным периодом.
Муаровые полосы обладают свойством увеличивать перемещения.
Шаг муаровых полос

где а0, а1 - шаг исходного и искаженного растров; φ - угол поворота между линиями растров.
Из анализа приведенного уравнения следует, что малым значениям разности шагов и угла поворота соответствует большая величина шага муаровых полос, то есть малым деформациям, вызывающим искажение растра, соответствуют большие параметры муаровой картины.
Определим величину относительной степени деформации εпри φ = 0, если известны шаг исходного растра а0 и шаг муаровой полосы n.

Откуда

Эффект муара был открыт лордом Реллеем в 1874 г., но только во второй половине XX века, когда появилась возможность получать достаточно мелкие и точные растры (до 100 линий на 1 мм), этот метод начали широко использовать в исследовательской практике.
Муаровый эффект при исследовании напряженно-деформированного состояния (НДС) металла применяют в двух направлениях:
- для исследования НДС с помощью непосредственного нанесения растра на поверхность исследуемой модели;
- для исследования прогибов пластин и оболочек путем проектирования на них растров.

Исследование НДС при непосредственном нанесении растра на поверхность металла

Растр на исследуемую поверхность наносят царапаньем, травлением или способом фотопечати. Затем образец подвергают деформированию в процессе которого растр также деформируется. Затем на продеформированный растр накладывают эталонный растр (такой, каким он был до деформации). В результате их интерференции получается муаровая картина.
Муаровые полосы в данном случае являются линиями равных перемещений частиц металла. То есть все частицы, лежащие на муаровой полосе, получили одинаковые перемещения, равные шагу исходного растра. Поэтому, подбирая исходный растр с нужным шагом, можно получать данные о деформации металла с необходимой степенью точности.

Так как муаровая картина несет информацию о перемещении частиц металла только в направлении, перпендикулярном линиям растра, то для получения данных о деформации в исследуемой плоскости необходимо нанести еще один растр с направлением пиний, перпендикулярным первому растру. Обычно если исследуют НДС; в какой-либо плоскости сечения образца, то на одну половину образца наносят растр с продольной линеатурой, а на другую ~ с поперечной; если исследуемая модель имеет ось симметрии, то на различные половинки сечения относительно оси симметрии наносят растры с взаимно перпендикулярным расположением линий.
Обозначив перемещение в направлении оси x1 через U, а в направлении оси х2 через V, деформации можно записать:

Принимая во внимание то, что муаровая полоса является линией равных перемещений, зная ее порядок и цену, перемещения в интересующих точках можно определить следующим образом:

где n,m - порядковый номер муаровой полосы; a0 - шаг исходного растра.
Для определения знака деформации (сжатие или растяжение) используют одно из свойств муаровых полос, а именно, исходный растр, наложенный на исследуемую продеформированную поверхность, начинают вращать. Если муаровые полосы поворачиваются (смещаются) в сторону, противоположную направлению поворота недеформированного растра, то образец был подвергнут деформации сжатия (деформация имеет отрицательный знак); если же направление поворота растра совпадает с направлением смещения муаровых полос - имеет место деформация растяжения.

При определении деформации в точках, не лежащих на муаровых полосах, применяют метод интерполяции с допущением, что перемещение ст линии к линии происходит по линейному закону. При этом перемещение в точке B

По найденным компонентам тензора деформации в точке можно вычислить интенсивность деформации

Зная связь между интенсивностью деформации (εi) и интенсивностью напряжений (σi), определяют величину σi. После чего находят компоненты тензора напряжений.

При решении задачи для плоского напряженного состояния эти зависимости имеют вид:

В результате обработки муаровой картины перемещений можно получить поля частных производных линий равных деформаций, скоростей деформаций и др.
Таким образом, в зависимости от задачи исследования муаровая картина может дать большую и разнообразную информацию.

Исследование НДС тонкостенных конструкций, пластин и оболочек

При исследовании изгибов оболочек применяют два способа исследования с помощью метода муаровых полос:
- с использованием отражения спроектированного растра (исследование изгиба на зеркальных моделях);
- с использованием теневого изображения проектируемого растра (на поверхностях, не имеющих зеркальной поверхности). Сущность первого способа получения муаровых картин заключается в том, что перед экраном 3, на котором изображен растр, устанавливают зеркальную пластину 2 и через отверстие в экране фотокамерой 1 производят фиксирование изображения растра на поверхности недеформированной пластины.
Затем модель нагружают и еще раз фотографируют изображение растра, но уже на поверхности продеформиро&анной модели.

Углы наклона искривленной поверхности продеформированной модели дφ/дx при этом вызывают смещение линий отраженного
изображения растра на угол 2дφ/дx. Наложения отраженного растра до и после нагружения образуют картину муаровых полос, которые являются линиями уровня постоянных углов поворота нормали к исследуемой поверхности. Зная через углы наклона нормали кривизну поверхности, можно
Получение зеркальной муаровой картины рассчитать напряжения, действующие в пластине.
K недостаткам этого способа следует отнести:
- необходимость двойного фотографирования отраженного растра, так как визуально зафиксировать муаровую картину невозможно;
- специальная подготовка зеркальной поверхности исследуемого объекта.
Муаровая картина, характеризующая величину прогиба поверхности, может быть получена и другим способом - с использованием теневого изображения проектируемого растра.
Для получения теневой муаровой картины полупрозрачный растр 1 (выполненный на стекле или изготовленный из натянутых нитей) располагают на достаточно близком расстоянии над исследуемой моделью 2. При наклонном освещении (источник света 3) в направлении, перпендикулярном его линиям, на поверхности модели образуется теневое изображение растра. Наблюдая растр и его тень в направлении, перпендикулярном к плоскости растра (или под некоторым углом к нему β), можно видеть картину муаровых полос как результат интерференции исходного и теневого растров. Эту картину можно фотографировать и наблюдать визуально.
Величина прогиба для точек муаровой полосы

где m - порядковый номер муаровой полосы; а - шаг исходного растра; α, β- углы (см. рисунок).
Таким образом, в данном случае муаровая полоса - геометрическое место точек одинакового расстояния от плоскости исходного растра до исследуемой поверхности.

Преимущества метода муар:
- исследование на реальных материалах;
- высокая степень точности в определении деформаций;
- метод позволяет получить интегральную картину деформируемого состояния по всему исследуемому объему;
- возможность исследования деформаций независимо от их физической природы при статическом и динамическом нагружениях.
К недостаткам этого метода можно отнести следующее:
- невозможность исследования больших пластических деформаций (более 50%) и малых упругих деформаций (менее 1%);
- сложность получения мелких растров (менее 20 линий на 1 мм).

24.12.2019

Во многих областях использования постепенно уступают пластику стальные трубы, как кажется на первый взгляд. Однако позиций своих полностью они не утратили....

23.12.2019

Планомерный комплексный подход требуется для успешной борьбы с наркотической зависимостью. Все предыдущие усилия могут быть сведены на нет любой небрежностью....

22.12.2019

Для того чтобы безопасно ездить по дороге нужны хорошие шины, причем не модные или крутые, а качественные и надежные. Ведь когда предстоит длительная поездка на большой...

22.12.2019

Дорожные и пешеходные ограждения предусмотрены системой безопасности движения на автодорогах. Металлоконструкции с антикоррозионным покрытием - наиболее распространенный...

Вы наверняка замечали на некоторых фотографиях, особенно при просмотре на дисплее компьютера, интересные особенности, в виде так называемой «ложной детализации». Обычно проявления ложной детализации имеют место из-за ошибок в графической программе, но в основном причина кроется в качестве самого изображения. При этом избавиться от таких дефектов порой не под силу даже хорошо подготовленному пользователю Фотошопа.

Итак, о чём конкретно идёт речь?

Это явление называется «муар». Он вызывается третьим узором, который в свою очередь проявляется накладыванием двух немного отличающихся друг от друга изображений. Например, первый принадлежит определённому объекту (черепица крыш и т.д.), тогда как второй является рисунком на датчике или экране ПК.

Что можно сделать в такой ситуации? Перед вами – одна из самых серьёзных технических проблем в цифровой фотографии. Правда, муар экрана не деформирует окончательную картинку. А муар сцены – вообще довольно редкое явление, его влияние на цифровой снимок незначительно, при этом его всегда можно нейтрализовать графическим ПО.

Муар экрана

Подобного рода «полосатость» (отмечена указателем) появляется при незначительном масштабировании картинки на экране, но вы можете не беспокоиться: на качество печати и копирование снимков муар экрана никак не влияет.

Муар сцены

Ещё одно проявление муара – ложные изображения, проявившиеся вследствие взаимодействия черепичной кладки крыши и сенсора камеры. Такой дефект неустраним, но к счастью, встречается он очень редко и хорошо заметен лишь при значительном увеличении картинки.

На оригинальной фотографии видно, что на небольших снимках муар практически незаметен.

"Выжженные" и светлые фрагменты

На некоторых фотографиях, яркие области выходят белыми или почти белыми, что значительно снижает детализацию и цветовые характеристики объекта. На этом снимке запечатлён храм Ангкор Уот, время – знойный тропический полдень, палящее солнце освещает гладкие камни, что в комплексе с контрастными глубокими тенями храма затрудняют задачу фотографа получить качественный снимок. Тем не менее, если подойти к построению композиции продуманно, ситуацию можно спасти.

Дело в том, что в некоторых случаях яркостный диапазон слишком велик для плёнки или сенсора, что и приводит к значительному затемнению теневых зон сцены и «выжженности» освещённых.

Во избежание вышеописанных недочётов, не фотографируйте в ярких, контрастных условиях, условно говоря — в полдень. Если же этого времени суток не избежать, постарайтесь чтобы в кадр попало как можно меньше светлых пятен. Потрудитесь также и над созданием такой композиции, которая не будет зависеть от трудноуловимых оттенков цвета и форм объектов.

При наложении двух систем контрастных полос возникает узор, образованный их сгущениями в местах, где полосы одной системы попадают в промежутки между полосами другой системы. Возникновения таких узоров называют муаровым эффектом .

Простейший муаровый узор возникает при пересечении под небольшим углом двух систем равноудаленных параллельных полос (линий). Небольшое изменение угла поворота одной из систем ведет к значительным изменениям расстояния между элементами муарового узора.

Муаровый узор образуется также при наложении двух непересекающихся систем равноудаленных параллельных линий, когда величина шага одной из систем слегка отлична от другой. При этом, чем меньше разница в шаге, тем больше расстояние между муаровыми полосами. Это позволяет получить колоссальное увеличение (в миллионы раз) разницы в ширине промежутков между линиями. Иначе говоря муаровый эффект дает возможность визуально без применения оптических систем, обнаруживать ничтожные отклонения в почти одинаковых периодических структурах. В настоящее время метод муара широко применяют при контроле точности делительных устройств для изготовления дифракционных решеток.

Муар возникает на электронной микрофотографии двух кристаллов, наложенных таким образом, что их атомные решетки почти совпадают. Любой дефект, нарушающий регулярность структуры кристалла, четко проявляется в муаровом узоре. Увеличение при этом таково, что позволяет видеть смещения атомов, величины которых меньше диаметра самого атома.

Если две решетки из равноудаленных параллельных прямых, несколько отличных по величине шага, двигать одну относительно другой в направлении, перпендикулярном линиям, то полосы муарового узора будут двигаться со скоростью гораздо большей, чем относительная скорость движения самих решеток. При этом направление их движения совпадает с направлением относительного смещения решетки с меньшим шагом. Таким образом, малое перемещение одной из решеток приводит к значительному перемещению полос муара, которое легко обнаружить и измерить.

Пример применения:

Способ определения деформаций по картине муаровых полос, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения деформаций, определяют отношение скоростей взаимного перемещения деформированной и эталонной сеток и скорости перемещения муаровой полосы и по величине этого отношения судят о величине деформаций.

Описанное проявление муарового эффекта издавна используется во всех измерительных приборах, обладающих нондусом, таких, как микрометр или штангенциркуль.

С помощью эффекта муара можно визуализировать ничтожные изменения показателя преломления прозрачных сред, помещая их между решетками. Так, например, можно визуально изучить динамику растворения двух веществ.

Этот же принцип позволяет производить экспресс-анализ качества оптических деталей. Линзы помещают между решетками, наличие выпуклой линзы увеличивает элементы муарового узора, вогнутой – уменьшают. При этом обе линзы поворачивают узор в противоположных направлениях на угол, пропорциональный фокусному расстоянию. В местах неоднородностей структуры или формы линз линии узора искажаются.

Еще пример контроля оптики:

Интерференционный способ измерения клиновидности оптических прозрачных пластин, заключающийся в том, что пучок света от лазера фокусирует с помощью объектива в плоскость отверстия в экране, за которым устанавливают контролируемую пластину, отличающийся тем, что с целью повышения точности и производительности измерений, от контролируемой пластины при ее фиксированном положении получают прозрачную копию интерференционных колец, поворачивают пластину в ее плоскости на 180, накладывают интерференционную картину на копию и по ширине муаровых полос, образовавшихся от наложения, измеряют клиновидность платины.

Множество муаровых узоров можно получить, совмещая решетки, образованные самыми различными линиями, например концентрическими окружностями, спиралевидными волнообразными или радиально исходящими из точки линиями и даже семействами равномерно расположенных точек. Таким образом можно моделировать многие сложные физические явления, такие, как взаимодействие электростатических полей, интерференция волн и другие. Подобными методами решаются некоторые задачи архитектурной акустики.

В Японии предложено использовать муаровый эффект для составления топографических карт предметов. Объект фотографируют через решетку из тонких нитей, сбрасывающую на него четкую тень. Тень деформируется в соответствии с рельефом объекта и при взаимодействии ее с реальной решеткой возникает муаровый узор, наложенный на изображение объекта. На фотографии расстояние между линиями муара соответствует глубине рельефа. Такой метод очень эффективен, например, при изучении деформации быстровращающихся деталей, при анализе обтекания тел поверхностным слоем жидкости в медицинских исследованиях анатомического характера.

Универсальность метода муара, простота преобразования с его помощью различных величин, близка к ИКР, высокая разрешающая способность - все это говорит о том, изобретатели еще не раз обратятся в своей практике к муаровому эффекту.