Что такое цвет?
Оглавление
Введение 3
1. Неоднозначность понятия «цвет» и восприятие цветов 4
2. Физиология восприятия цвета 5
3. Спектральные цвета 6
3.1. Непрерывный спектр 6
3.2. Цвета спектра и основные цвета 6
3.3. Основные и дополнительные цвета 8
3.4. Цвета цветового круга ..9
4. Ахроматические цвета 10
5. Характеристики цвета 11
5.1. Яркость 11
5.2. Светлота 11
5.3. Цветовой тон 11
Введение
Субъективно воспринимаемый зрением цвет излучения зависит от его спектра, от психофизиологического состояния человека (влияют: фоновый свет/цвет, его цветовая температура; зрительная адаптация), и от специфических свойств индивидуального глаза (дальтонизм).
Различают ахроматические цвета (белый, серый, чёрный) и хроматические, а также спектральные и неспектральные (пурпурные оттенки.
1. Неоднозначность понятия «цвет» и восприятие цветов
Понятие «цвет» имеет 2 смысла: оно может относиться как к психологическому ощущению, вызванному отражением света от некого объекта (оранжевый апельсин), так и быть однозначной характеристикой самих источников света (оранжевый свет). В первом случае речь идёт о субъективно воспринимаемом цвете, зависящем от множества параметров, во втором — исключительно длине волны наблюдаемого излучения. Соответствие объективной длины волны субъективному цветовому ощущению может варьироваться, поэтому свет с одинаковой длиной волны может восприниматься как разные оттенки цвета.
Рис. 1. Спектр на экране монитора (справа добавлен неспектральный пурпурный участок). Яркость на красном, зелёном и синем прямоугольниках под спектром показывают относительную интенсивность ощущения на каждом из трёх независимых типов колбочек — рецепторов человеческого зрения.
Различный спектральный состав света может давать одинаковый отклик на зрительных рецепторах (эффект метамерии цвета).
Ощущение цвета зависит от комплекса физиологических, психологических и культурно-социальных факторов. Существует т. н. цветоведение — анализ процесса восприятия и различения цвета на основе систематизированных сведений из физики, физиологии и психологии. Носители разных культур по-разному воспринимают цвет объектов. В зависимости от важности тех или иных цветов и оттенков в обыденной жизни народа, некоторые из них могут иметь большее или меньшее отражение в языке. Способность цветораспознавания имеет динамику в зависимости от возраста человека. Сочетания цветов воспринимаются гармоничными (гармонирующими) либо нет. Субъективный аспект восприятия цвета известен также как квалиа1.
Существует цветотерапия — лечение цветом.
2. Физиология восприятия цвета
Ощущение цвета возникает в мозге при возбуждении и торможении цветочувствительных клеток — рецепторов глазной сетчатки человека или животного, — колбочек. Считается (хотя на сегодняшний день так никем и не доказано), что у человека и приматов существует три вида колбочек, различающихся по спектральной чувствительности, — ? (условно «красные»), ? (условно «зелёные») и ? (условно «синие»), соответственно. Светочувствительность колбочек невысока, поэтому для хорошего восприятия цвета необходима достаточная освещённость или яркость. Наиболее богаты цветовыми рецепторами центральные части сетчатки.
Рис. 2. Средние нормализованные спектральные характеристики чувствительности цветовых рецепторов человека — колбочек. Штриховой линией показана чувствительность палочек — рецепторов сумеречного зрения. Ось длин волн на графике имеет логарифмический масштаб.
Каждое цветовое ощущение у человека может быть представлено в виде суммы ощущений этих трёх цветов (т. н. «трёхкомпонентная теория цветового зрения»). Установлено, что пресмыкающиеся, птицы и некоторые рыбы имеют более широкую область ощущаемого оптического излучения. Они воспринимают ближнее ультрафиолетовое излучение (300—380 нм), синюю, зелёную и красную часть спектра. При достижении необходимой для восприятия цвета яркости наиболее высокочувствительные рецепторы сумеречного зрения — палочки — автоматически отключаются.
Субъективное восприятие цвета зависит также от яркости и скорости его изменения (увеличения или уменьшения), адаптации глаза к фоновому свету (см. цветовая температура), от цвета соседних объектов, наличия дальтонизма других объективных факторов; а также от того, к какой культуре принадлежит данный человек (способности осознания имени цвета); и от других, ситуативных, психологических моментов.
3. Спектральные цвета
Спектральные цвета — цвета, которым по зрительному ощущению человека можно поставить в соответствие видимый свет, имеющий определённую длину волны. Их можно интерпретировать, как узкие (вплоть до монохроматичности) участки непрерывного спектра видимого светового излучения.
3.1. Непрерывный спектр
Непрерывный спектр цветов можно наблюдать на дифракционной решетке. Хорошей демонстрацией спектра является природное явление радуги.
3.2. Цвета спектра и основные цвета
Впервые непрерывный спектр на семь цветов разбил Исаак Ньютон. Это разбиение условно и во многом случайно. Скорее всего, Ньютон находился под действием европейской нумерологии и основывался на аналогии с семью нотами в октаве (сравните: 7 металлов, 7 планет…), что и послужило причиной выделения именно семи цветов. В XX веке Освальд Вирт предложил «октавную» систему (ввел 2 зелёных — холодный, морской и тёплый, травяной), но большого распространения она не нашла.
Заметно, что цвета спектра, начинаясь с красного и проходя через оттенки противоположные, контрастные красному (зелёный, циан), затем переходят в фиолетовый цвет, снова приближающийся к красному. Такая близость видимого восприятия фиолетового и красного цветов связана с тем, что частоты, соответствующие фиолетовому спектру, приближаются к частотам, превышающим частоты красного ровно в два раза. Но сами эти последние указанные частоты находятся уже вне видимого спектра, поэтому мы не видим перехода от фиолетового снова к красному цвету, как это происходит в цветовом круге, в который включены неспектральные цвета, и где присутствует переход между красным и фиолетовым через пурпурные оттенки.
Стоит отметить, что цвета, которые мы видим в таблице — смесь частот излучаемых светодиодами мониторов. Все цвета, которые мы можем получить на этих экранах, будут являться суммой цветов всего трёх люминофоров (излучателей), используемых в этих панелях. Именно таким образом воспоизводятся все цвета на экранах ЭЛТ, ЖК-дисплеев, плазменных панелей и т. д., а частота, соответствующая в спектре конкретному видимому цвету, может при этом отсутствовать.
| Диапазон длин | Диапазон | Диапазон |
Цвет | энергии | ||
волн, нм | частот, ТГц | ||
фотонов, эВ | |||
Красный | 625 – 740 | 405 – 408 | 1,68 – 1,69 |
Оранжевый | 590 – 625 | 480 – 510 | 1,98 – 2,10 |
Жёлтый | 565 – 590 | 510 – 530 | 2,10 – 2,19 |
Зелёный | 500 – 565 | 530 – 600 | 2,19 – 2,48 |
Голубой | 485 – 500 | 600 – 620 | 2,48 – 2,56 |
Синий | 440 – 485 | 620 – 680 | 2,56 – 2,82 |
Фиолетовый | 380 – 440 | 680 – 790 | 2,82 – 3,26 |
Таблица 1. Основные цвета спектра.
Практика художников наглядно показывала, что очень многие цвета и оттенки можно получить смешением небольшого количества красок. Стремление натурфилософов найти «первоосновы» всего на свете, анализируя явления природы, всё разложить «на элементы», привело к выделению «основных цветов».
- Англии основными цветами долго считали красный, жёлтый и синий, лишь в 1860 г. Максвелл ввёл аддитивную систему RGB (красный, зелёный, синий). Эта система в настоящее время доминирует в системах цветовоспроизведения для электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) мониторов и телевизоров.
- художественной практике существует устоявшаяся система цветов, не совпадающая с аддитивной системой Максвелла, использующейся в ЭЛТ. В этой системе в качестве основных цветов используются красный, жёлтый и синий. Использование жёлтого не удивительно, поскольку при смешении красок, в отличие от смешения лучей, светлота и насыщенность полученного цвета получается меньше чем у исходных красок, поэтому получить жёлтый, самый светлый цвет смешением других красок — невозможно. Если в системе RGB в определённых координатах спектр разделён основными цветами на три
Рис. 4. Аддитивное смешение цветов.
равные части, то в художественной практике частоты соответствующие основным и дополнительным цветам относятся определённым более сложным образом. Понятия чистых красного и жёлтого цветов здесь примерно совпадают с RGB, но чистый синий здесь более заметно отличается от системы Максвелла, относительно чистого синего которой это оттенок более близкий к голубому. Понятие чистого зелёного цвета также не совпадает с тем, который мы обычно видим при горении только зелёных диодов ЭЛТ. В художественной практике под зелёным понимается самый пассивный цвет, являющийся дополнительным, контрастным самому активному — красному.
Рис. 3. Непрерывный оптический спектр. Для мониторов с показателем Гамма-коррекции 1.5.
- 1931 CIE разработала цветовую систему XYZ, называемую также «нормальная цветовая система».
- 1951 г. Энди Мюллер предложил субтрактивную систему CMYK (сине-зелёный, пурпурный, жёлтый, чёрный), которая имела преимущества в полиграфии и цветной фотографии, и потому быстро «прижилась».
Основные и дополнительные цвета
Было установлено, что оптическое смешение некоторых пар цветов может давать ощущение белого цвета. Дополнительными цветами (взаимодополнительными) называют пары противоположных цветов, дающих при смешении ахроматичекие оттенки, т. е оттенки серого цвета. В RGB триаде основных цветов Красный—Зелёный—Синий дополнительными являются соответственно Циан— Пурпурный—Жёлтый. На цветовом круге, строимом по RGB, эти цвета располагают оппозиционно, так что
цвета обеих триад чередуются. В полиграфической практике в качестве основных используют разные наборы цветов.
Цвета цветового круга- системе RGB (красный—зелёный—синий) цвета разделяются на 12 основных тонов: 3 основных цвета, 3 дополнительных к основным, и ещё 6 промежуточных тонов.
Тон | Тон, 0-360 | Шестнадцати | |||
№ | Цвет | Порядок | (оттенок), 0- | ||
(HSV2) | ричный код | ||||
239 | |||||
1 | Красный | I | 0 | 0/360 | FF0000 |
2 | Оранжевый | III | 20 | 30 | FF8000 |
3 | Жёлтый | II | 40 | 60 | FFFF00 |
4 | Зелёный | III | 60 | 90 | 80FF00 |
5 | Зелёный | I | 80 | 120 | 00FF00 |
6 | Зелёный | III | 100 | 150 | 00FF80 |
7 | Голубой | II | 120 | 180 | 00FFFF |
Синий | |||||
8 | (лазурный | III | 140 | 210 | 0080FF |
голубой) | |||||
9 | Синий | I | 160 | 240 | 0000FF |
10 | Фиолетовый | III | 180 | 270 | 8000FF |
11 | Пурпурный | II | 200 | 300 | FF00FF |
12 | Пунцовый | III | 220 | 330 | FF0080 |
(малиновый) | |||||
Таблица 2. Цвета цветового круга
4. Ахроматические цвета
Оттенки серого (в диапазоне белый — черный) носят парадоксальное название ахроматических (от греч. ? - отрицательная частица + ????? — цвет, то есть бесцветных) цветов. Парадокс разрешается, когда становится ясно, что под "отсутствием цвета" здесь понимается естественно не отсутствие цвета как такового, а отсутствие цветового тона, конкретного оттенка спектра. Наиболее ярким ахроматическим цветом является белый, наиболее тёмным — чёрный.
При максимальном снижении насыщенности любого хроматического цвета тон оттенка становится неразличимым, и цвет переходит в ахроматический.
5. Характеристики цвета
Каждый цвет обладает количественно измеряемыми физическими характеристиками (спектральный состав, яркость).
5.1. Яркость
Одинаково насыщенные оттенки, относимые к одному и тому же цвету спектра, могут отличаться друг от друга степенью яркости. К примеру, при уменьшении яркости синий цвет постепенно приближается к чёрному.
Любой цвет при максимальном снижении яркости становится чёрным.
Следует отметить, что яркость, как и прочие цветовые характеристики реального окрашенного объекта, значительно зависят от субъективных причин, обусловленных психологией восприятия.
5.2. Светлота
Степень близости цвета к белому называют светлотой.
Любой цвет при максимальном увеличении светлоты становится белым.
Другое понятие светлоты относится не к конкретному цвету, а к оттенку спектра, тону. Цвета, имеющие различные тона при прочих равных характеристиках, воспринимаются нами с разной светлотой. Жёлтый тон сам по себе — самый светлый, а синий или сине-фиолетовый — самый тёмный.
5.3. Цветовой тон
Цветовой тон — характеристика цвета, отвечающая за его положение в спектре: любой хроматический цвет может быть отнесён к какому-либо определённому спектральному цвету. Оттенки, имеющие одно и то же положение в спектре (но различающиеся, например, насыщенностью и яркостью), принадлежат к одному и тому же тону. При изменении тона, к примеру, синего цвета в зеленую сторону спектра он сменяется голубым, в обратную — фиолетовым.
Иногда изменение цветового тона соотносят с «теплотой» цвета. Так, красные, оранжевые и жёлтые оттенки, как соответствующие огню и вызывающие соответствующие психофизиологические реакции, называют тёплыми тонами, голубые, синие и фиолетовые, как цвет воды и льда
холодными. Следует учесть, что восприятие «теплоты» цвета зависит как от субъективных психических и физиологических факторов (индивидуальные предпочтения, состояние наблюдателя, адаптация и др.), так и от объективных (наличие цветового фона и др.). Следует отличать физическую характеристику некоторых источников света — цветовую температуру от субъективного ощущения «теплоты» соответственного цвета. Цвет теплового излучения при повышении температуры проходит по «тёплым оттенкам» от красного через жёлтый к белому, но максимальную цветовую температуру имеет цвет циан.
Список использованных источников
[1] Цвет — Википедия: [Электронный ресурс] // Википедия — Свободная энциклопедия. URL: http://ru. wikipedia. org/wiki/Цвет (Дата обращения: 26.03.2014)
Список иллюстраций
Рис. 1 4
Рис. 2 5
Рис. 3 9
Рис. 4 9
1 «Квалиа» — от лат. qualia (мн. ч.) — свойства, качества, quale (ед. ч.) — какого сорта или какого рода.
2 HSV (англ. Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение) или HSB (англ. Hue, Saturation, Brightness — тон, насыщенность, яркость) — цветовая модель.
