Раздел 2. Краткие сведения из области физических основ цвета
С двух сторон от видимой части спектра находятся ультрафиолетовые и инфракрасные области, которые не воспринимаются человеческим глазом, но могут улавливаться специальным оборудованием (таблица 2). С помощью инфракрасного излучения работают камеры ночного видения, а ультрафиолетовое излучение хоть и невидимо человеческому глазу, но может нанести зрению значительный вред. Скорость распространения всех видов волн электромагнитных колебаний равна приближенно 300 000 км/с. Таблица 2. Разновидности электромагнитных излучений
| Рентгеновские лучи | Ультрафиолетовый свет | Видимый спектр | Инфракрасный свет | Радиоволны |
Световые волны попадают на сетчатку глаза, где воспринимаются светочувствительными рецепторами, передающими сигналы в мозг, и уже там складывается ощущение цвета. Это ощущение зависит от длины волн и интенсивности излучения. А все предметы, которые нас окружают, могут или излучать свет (цвет), или отражать или пропускать падающий на них свет частично или полностью. Например, если трава зеленая, это значит, что из всего диапазона волн она отражает в основном волны зеленой части спектра, а остальные поглощает. Когда мы говорим «эта чашка красная», то мы на самом деле имеем в виду, что она поглощает все световые лучи, кроме красных. Чашка сама по себе не имеет никакого цвета, цвет создается при ее освещении [14, с. 18]. Таким образом, красная чашка отражает в основном волны красной части спектра. Если мы говорим, что какой-либо объект имеет какой-либо цвет, это значит, что на самом деле этот объект (или его поверхность) имеет свойство отражать волны определенной длины, и отраженный свет воспринимается как цвет предмета. Если предмет полностью задерживает падающий свет, он будет казаться нам черным, а если отражает все падающие лучи – белым. Правда, последнее утверждение будет верным лишь в том случае, если свет будет белым, неокрашенным. Если же свет приобретает какой-либо оттенок, то и отражающая поверхность будет иметь такой же оттенок. Это можно наблюдать на закате солнца, которое окрашивает все вокруг багряными тонами, или в сумеречный зимний вечер, когда снег кажется синим. Эксперимент с использованием окрашенного цвета довольно любопытно описывает И. Иттен в своей книге «Искусство цвета» [15, с. 83]. Каким образом зрительный аппарат распознает эти волны, до настоящего времени еще полностью не известно. Мы знаем только то, что различные цвета возникают в результате количественных различий светочувствительности. В данном контексте логично было бы напомнить еще одно определение цвета. Цвет – это различное число колебаний световых волн данного источника света, воспринимаемых нашим глазом в виде определенных ощущений, которые мы называем цветовыми [9, с. 6]. Ощущение цвета создается при условии преобладания в цвете волн определенной длины. Но если интенсивность всех волн одинаковая, то цвет воспринимается как белый или серый. Не излучающий волн предмет воспринимается как черный. В связи с этим все зрительные ощущения цвета разделяются на две группы: хроматические и ахроматические. Ахроматическими называют белый, черный цвета и все серые цвета. В их спектр входят лучи всех длин волн в равной степени. Если же возникает преобладание какой-то одной длины волны, то такой цвет становится хроматическим. К хроматическим цветам относятся все спектральные и другие природные цвета.
1.3. Физическая природа цвета. Основные характеристики и свойства цвета
Цветоведение изучает и раскрывает основные особенности цветовых явлений в природе, предметно-пространственной среде, созданной человеком, а также в сфере искусства, по отношению к тем объектам, которые воспринимаются визуально. Цвет — это ощущение, которое возникает в органе зрения человека при попадании на него света, т. е. свет + зрение = цвет. Как известно, свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения которой в вакууме постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих нулевой массой и способных существовать только двигаясь со скоростью света. В цветоведении свет принято рассматривать как электромагнитное волновое движение. С позиций физики (оптики) цвет имеет световую природу. Возникновение цветовых ощущений невозможно без света, следовательно, понятия «свет» и «цвет» неотделимы. Светоцветовые ощущения возникают только тогда, когда свет воздействует на орган зрения человека. Лучи света, попадая на сетчатку глаза, вызывают импульсы, производящие в мозгу ощущение (впечатление) того или иного цвета или их сочетаний [3]. В природе существует множество видов электромагнитного излучения, которые не воспринимаются зрением человека: радиоволновое, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение. Выделяется относительно узкий видимый человеку диапазон электромагнитного излучения — это так называемое оптическое излучение (видимый свет). Длина электромагнитной волны (расстояние от пика одной волны до пика другой) обычно выражается в нанометрах, нм, и обозначается греческой буквой λ. Диапазон длин волн оптического излучения (видимого света) лежит в интервале 380…760 нм. К оптическому излучению примыкают невидимые электромагнитные излучения — ультрафиолетовые (380…10 нм) и инфракрасные (760 нм…0,01 см). В области оптического излучения каждой длине волны соответствует ощущение определенного цвета (рис. 1). В спектре белого солнечного света различают семь основных цветов, представленных на рис. 1, кроме желтозеленого.
Белый свет представляет собой оптическое смешение волн различной длины и является составным (сложным). Пропускаемый через стеклянную призму луч белого света разлагается на простые составляющие цвета, представляющие собой полосу спектра цветов, плавно переходящих друг в друга в определенном порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Это спектральные цвета, точнее цветовые тона, которые составляют солнечный спектр (радугу). Отдельные спектральные цветовые тона, соответствующие определенной длине световой волны, являются простым или монохромным светом, их уже нельзя разложить на отдельные цвета (как в случае с белым светом). Рис. 1. Спектральные пределы видимых глазом цветов В спектре солнечного света отсутствуют пурпурные цветовые тона, поэтому их называют неспектральными . Их можно получить при смешении нескольких лучей монохромного излучения (например, красного и синефиолетового). Когда свет падает на объект, он может им пропускаться, поглощаться или отражаться. В большинстве случаев имеют место все три способа взаимодействия света с объектом. Степень пропускания, поглощения или отражения определяется длиной световой волны. Прозрачное стекло пропустит световые волны любой длины, в случае цветного стекла одни длины волн будут поглощены, другие — пропущены. Лист цветной бумаги отражает одну длину световых волн, поглощает другую и не пропускает свет вовсе. Когда отраженный от объектов сцены свет достигает глаз наблюдателя, начинается процесс его зрительного восприятия. Орган зрения среднего наблюдателя в спектре белого света способен различить около 120 цветов. Это так называемый непрерывный спектр , характерный для всех тел накаливания, т. е. таких источников света, у которых энергия теплового излучения преобладает над световой. В спектре идеального белого света лучи всех длин волн несут одинаковую энергию. Электромагнитное излучение видимого света генерируется следующими основными источниками:
накаливания (типичным примером являются вольфрамовые лампы накаливания); газоразрядными (люминесцентные, галогенные, ртутные и неоновые лампы); Солнцем. Абсолютно все предметы в мире испускают электромагнитные волны. При нагревании объект испускает относительно больше коротких, чем длинных, волн электромагнитного излучения. Именно это свойство позволяет измерять цветовую температуру света с помощью колориметра. Например, при цветовой температуре 3000 К (лампа накаливания) имеем относительно большую долю длинноволнового излучения и относительно малое количество коротких волн. По мере увеличения цветовой температуры до 5500 К (дневной свет), 7500…8500 К (сумерки) и 1000 К относительное количество длинноволновой энергии уменьшается, а коротковолнового излучения растет [10]. Для удобства обозначения цветов спектр оптического излучения принято делить на три области: длинноволновую — 760…600 нм (от красного до оранжевого); средневолновую — 600…500 нм (от оранжевого до голубого); коротковолновую — 500…380 нм (от голубого до фиолетового). Это деление определяется качественными различиями между цветами, входящими в различные области видимого спектра. Все цвета делятся на хроматические и ахроматические. Ахроматические цвета — это белый, черный и все оттенки серого цвета. В их спектры входят лучи всех длин волн в равном количестве. Хроматические — это все спектральные, а также другие природные цвета. В спектрах хроматических цветов всегда наблюдается преобладание какой-либо одной длины волны. Для цвета используется система психофизических характеристик. Цветовой тон — это качественная характеристика цвета, с помощью ко- торой он сравнивается с другими спектральными цветами, позволяющая дать ему название (красный, зеленый и т. д.). Определяется длиной волны λ, преобладающей в спектре данного излучения. Ахроматические цвета не имеют цветового тона. Иногда изменения цветового тона соотносят с «теплотой» цвета. Красные, оранжевые и желтые оттенки называют теплыми тонами, а голубые, синие и фиолетовые — холодными. Следует отличать физическую характеристику источников излучения — цветовую температуру — от субъективного восприятия «теплоты» соответствующего цвета. Светлота — степень отличия данного цвета от черного, измеряемая числом порогов различения. Чем светлее цвет, тем выше его светлота. В практике колориметрии чаще всего пользуются другой характеристикой — относительной яркостью. Относительная яркость — отношение величины отраженного от данной поверхности потока F отр к величине падающего на нее потока F пад . Измеряется коэффициентом отражения ρ:
ρ= 100 F отр . F пад Насыщенность — это интенсивность определенного тона, т. е. степень отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого). Измеряется числом порогов различения данного цвета до ахроматического. Так как измерение этой характеристики достаточно трудоемко, на практики используют другую — чистоту цвета ( колориметрическую насыщенность ). Чистота — доля чистого спектрального цвета в общей яркости данного цвета:
| P = | B λ | , |
| ( B λ+ B Σ ) 100 % |
где Р — чистота цвета; B λ — яркость чистого спектрального цвета; B Σ — яркость белого цвета в смеси. Чистота (насыщенность) цвета напрямую зависит от степени «разбавления» спектрального цветового тона белым, черным или серым (различной светлоты) цветом. Чем больше примесь белого или серого, тем менее насыщенным является цветовой тон. Он светлеет или темнеет по сравнению со 100%-м чистым цветовым тоном. Максимально насыщенные цвета — это цвета спектра и пурпурного ряда [2, 3]. Цвета с сильно выраженной хроматичностью называют насыщенными . Цвета, разбавленные в той или иной степени ахроматическими, называют малонасыщенными (например, бледно-зеленый, бледно-голубой, светлосиреневый, розовый, светло-оранжевый, бежевый, а также темно-синий, коричневый, темно-зеленый и т. д.). Спектральные цвета самые чистые, их чистота составляет 100 %. Насыщенность спектральных цветов не одинакова: желтый цвет наименее насыщенный, а к краям спектра насыщенность увеличивается. Сочетание цветового тона и насыщенности называется цветностью . Ахроматические цвета не имеют цветности, они изменяются лишь по светлоте. С точки зрения спектральной теории цвета ахроматические цвета (белый, черный, серый) неправильно называть цветами, так как у них отсутствует основная характеристика хроматического цвета — цветовой тон, а также насыщенность. Если чистота спектральных хроматических цветов 100 %, то чистота цветового тона и насыщенность ахроматических цветов равна нулю. Поэтому нельзя буквально понимать словосочетания «белый, черный, серый цвета». Тем не менее они исторически закрепились в профессиональной лексике, по этой причине допустимо их употребление в цветоведении. Смешение хроматических и ахроматических цветов создает все многообразие сложных (смешанных) цветов и оттенков, встречающихся в природе и созданной человеком предметно-пространственной среде. Это бежевые, оливковые, коричневые, разные цветные оттенки серого и многие другие [2].
Лекция 2. Физические основы цвета
Цвет — это ощущение, возникающее в органе зрения при воздействии на него света, т.е. свет+зрение=цвет.
Свет — это электромагнитное волновое движение. Длины волн видимого цвета заключены в интервале от 380 н.м. до 760 н.м. См. рис.
Волны с длиной волны менее 380 н.м. — это ультрафиолет, а с длиной более 760 н.м. — это инфракрасный свет. В табл. 1 показана зависимость цвета от длины волны видимого спектра.
Длина волны, н.м.
В видимом спектре человеческий глаз различает 120 цветов. Эти цвета принято выделять в три группы:
1) Коротко-волновая (380-500 н.м.). Входят цвета: Фиолетовый, Сине-Фиолетовый, Синий, Голубой.
2) Средне-волновая (500-600 н.м.). Входят цвета: Зелено-Голубой, Зеленый, Желто-Зеленый, Желтый, Желто-Оранжевый, Оранжевый.
3) Длинно-волновая группа (700-760 н.м.) Входят цвета: Оранжевый, Красно-Оранжевый, Красный.
Все цвета подразделяются на: хромотические, ахромотические, полухромотические.
Ахромотические — Белый, черный, и все оттенки серого. В этот спектр входят лучи всех длин волн в равной степени, причем энергия отдельных лучей составляющих эту смесь одинакова.
Хромотические цвета — все спектральные и многие природные. В этот спектр входят все лучи, но есть преобладание какой-либо волны (максимум). Например, в спектре красного цвета, красные лучи (760-620 н.м.) несут большую часть энергии всего потока.
Полухромотические цвета — земляные цвета, т.е. цвета смешаны с ахромотическими цветами.
Психофизические характеристики цвета:
1) Цветовой тон. Это качество цвета, которое позволяет сравнить его с одним из спектральных или пурпурным цветом (кроме хромотических) и дать ему название.
2) Светлота. Это степень отличия данного цвета от черного. Она измеряется числом порогов различия от данного цвета до черного. Чем светлее цвет, тем выше его светлота. На практике принято заменять этот понятие понятием «яркость». Яркость цвета — это коэффициент отражения (Р) равный отношению отраженного светового потока (Fотр) к падающему (Fпад) взятое в процентах:
3) Насыщенность. Это степень отличия данного хромотического цвета от равномерного по энергонасыщенности светового потока ахромотического. Измеряется тоже числом порогов различия от цвета до серого. (Так же можно сказать, что это доля пигментов в изначальном чистом цвете). Заменяется понятием чистота. Чистота — это доля чистого спектрального цвета в общей смеси данного цвета или это доля чистого пигмента в красочной смеси.
Цветовой тон + Насыщенность = Цветность
Ахромотические цвета не имеют цветового тона и насыщенности.
Цветовой ряд. Это последовательность цветов, у которых, по крайней мере одна характеристика общая, а другие закономерно изменяются от одного цвета к другому. Цветовые ряды имеют свои названия, в зависимости от того, какие характеристики в них изменяются.
1) Ряд убывающей чистоты и возрастающей яркости. Этот ряд делается разбеливанием, т.е. добавлением белого цвета к спектральному.
2) Ряд убывающей насыщенности (приглушение).
3) Ряд убывающей яркости и убывающей насыщенности (зачернение).
4) Ряд по цветовому тону. Это смешение двух соседних спектральных цветов (причем в пределах не более 1/4 интервала светового круга).
Температура цвета. Это его относительная теплота или холодность.
Теплые: Красный, Красно-Оранжевый, Оранжевый, Желто-Оранжевый, Желтый, Желто-Зеленый.
Холодные: Голубой (Сине-Зеленый), Синий, Сине-Фиолетовый, Фиолетовый.
Самый горячий: Красно-Оранжевый.
Самый холодный: Голубой (Сине-Зеленый).
Нейтральные ( Зеленый и Пурпурный).
Цветовые круги. Принято выделять две группы цветовых кругов: физические (за основу взят 7-ступенчатый цветовой круг Ньютона) и физиологические ( за основу взят цветовой круг 6-ступенчатый круг Гете).
1) Цветовой 7-ступенчатый круг Ньютона.
Свет и цвет: основы основ
Мы часто говорим о таком понятии как свет, источниках освещения, цвете изображений и объектов, но не совсем хорошо себе представляем, что такое свет и что такое цвет. Пора разобраться с этими вопросами и перейти от представления к понимаю.
Мы окружены
Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.
На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.
От света к цвету и обратно
Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.
Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.
Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.
Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.
Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).
Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.
Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.
Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения
Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.
Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения
Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).
Цветовой тон (hue)
– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.
Яркость (Brightness)
– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».
Светлость (Lightness)
– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.
– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.
Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).
Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.
Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop
Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность. Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета. У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.
На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.
Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.
Цвет объектов
Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.
Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.
Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.
— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.
— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.
— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.
Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).
Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра
Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.
Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра
Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.
Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра
Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.
В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.