Цвет и свет: сила, скрытая в красках. Теория

Основная теория цвета, которая прослеживается в работах разных ученых, и которая наиболее полно объясняет суть создания цветов — трехкомпонентность светового излучения.

Ученые считают, что цвет состоит из трех компонентов — красный, зеленый и синий — при смешивании которых можно создать все существующие цвета.

Саму идею получения цвета из света выдвинул Исаак Ньютон, проведя знаменитый эксперимент с призмой. С помощью призмы ученый разложил белый свет на его цветные составляющие, получив радугу.

В начале XIX в. английский естествоиспытатель Томас Юнг продолжил эксперименты Ньютона по цветовому смешению и обнаружил, что достаточно иметь лишь три составляющие из спектра, чтобы получить все остальные цвета, включая черный и белый. Но, как выяснилось, дело не в самих составляющих, так как разные тройки дают одинаковые результаты, а в нервных волокнах сетчатки глаза, которые анализируют излучение. Теория Юнга и является теорией трехкомпонентности цвета.

Из его теории берет начала другая, биологическая, объясняющая механизм восприятия и обработки цвета мозгом — трихроматизм.

На открытиях Юнга базировались и другие теории, кроме того, его цветовая система RGB используется по сей день в сфере технологий, так как все мониторы, как на телевизорах, так и компьютерные, имеют всего лишь три вида пикселей: красные, синие и зеленые.

По-другому на цветовую теорию взглянул немецкий физиолог Эвальд Геринг. Он указал, что чистые цвета группируются в пары таким образом, что один элемент никогда не обнаруживается в цвете одновременно с другим. По данной теории, красный противостоит зеленому, синий — желтому, белый — черному. Геринг назвал такие пары оппонентными и связал их с шестью специфическими механизмами в сетчатке. Оппонентная теория заключается в том, что мозг воспринимает не сами цвета, а разницу яркости. Эта гипотеза позволила объяснить не только феномены чистых цветов и трехкомпонентности, но и множество других психологических феноменов цветового зрения, что помогло внести значительный вклад в науку.

В 1981 году Нобелевская премия была присуждена Дэвиду Хьюбелу и Торстену Визелу за развитие оппонентной теории цвета Эвальда Геринга.   

Они предположили, что в мозг поступает информация вовсе не о красном, зеленом и синем цветах, как заявляет теория Юнга — Гельмгольца, а о разнице яркости — о разнице яркости белого и черного, о разнице зеленого и красного (G — R), о разнице синего и желтого цветов (B — yellow), а желтый цвет есть сумма красного и зеленого (yellow = R + G), где R, G и B — яркости цветовых составляющих.

Трехсоставная теория Юнга и оппонентная теория Геринга объясняют цвета с двух разных точек зрения: в первом случае, это восприятие света сетчаткой глаза напрямую, без постороннего вмешательства, а в во втором случае, разбирается восприятие цвета как отражение света от чего-либо.

На гипотезе Геринга построена художественная теория, в которой ключевыми цветами являются красный, желтый и синий. Объяснить ее можно просто: при смешивании трех вышеуказанных цветов в разной комбинации можно получить все цвета спектра, но вывести их отдельно невозможно. По теории Юнга, смешивание красного и зеленого дает желтый, но если вы сделаете это на палитре, то получите коричневый. Зеленый же считается дополнительным цветом, который можно получить, смешав желтый и синий.

Развитие этих работ привело к созданию теории основных цветов, которая гласит, что есть фундаментальные цвета, смешивая которые можно получить все остальные цвета и оттенки, причем всегда есть система из трех линейно независимых цветов, каждый из которых не может быть представлен в виде суммы каких-либо количеств двух других цветов. Систем линейно независимых цветов существует бесконечно много, а так как переход из одной системы в другую осуществляется с помощью простых соотношений, цвет может быть выражен в любой из трехмерных систем.

Появление концепции основных цветов связано с необходимостью воспроизводить цвета, для которых в палитре художника не было точного эквивалента. Развитие техники цветовоспроизведения требовало минимизации числа таких цветов, в связи с чем были разработаны концептуально взаимодополняющие методы получения смешанных цветов: смешивание цветных лучей (от источников света, имеющих определенный спектральный состав) и смешивание красок (отражающих свет и имеющих свои характерные спектры отражения). Таким образом, существуют аддитивная и субтрактивная модели смешивания.

Смешивание цветов зависит от цветовой модели.

Аддитивное смешение цветов – метод синтеза цвета, основанный на сложении цветов непосредственно излучающих объектов. Данный метод основан на особенностях строения зрительного анализатора человека, в частности на таком явлении как метамерия.

Метамерия — свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета. В более узком смысле, метамерией называют явление, когда два окрашенных образца воспринимаются одинаково окрашенными под одним источником освещения, но теряют сходство при других условиях освещения (с другими спектральными характеристиками излучаемого света). Физиологически метамерия зрения основана на строении периферического отдела зрительного анализатора. У человека эту функцию выполняет сетчатка, в которой за восприятие цвета отвечают уже вышеупомянутые фоторецепторные клетки — колбочки. В наших глазах есть три типа колбочек, отвечающих за восприятие света в фиолетово-синей, зелено-желтой и желто-красной частях спектра. Диапазоны чувствительности этих трех типов колбочек частично перекрываются, поэтому если свет с разным спектральным составом производит на колбочки одинаковое интегральное действие, соответствующие цвета воспринимаются как одинаковые.

На метамерии основано воспроизведение цвета в полиграфии, фотографии, кино, телевидении, живописи. Благодаря ей из смеси разных по характеристикам спектрального поглощения наборов пигментов (или разных по спектру излучения наборов люминофоров в случае с телевизорами и мониторами) могут быть составлены цвета, воспринимаемые глазом как одинаковые.

В случае с отраженным или проходящим через прозрачные оригиналы светом возникновение ощущения одинакового цвета при использовании разных наборов пигментов зависит от освещения. Отраженный или проходящий свет частично поглощается пигментом, но конечный спектр воспринимаемого глазом света зависит не только от характеристики пигмента, но и от характеристики источника освещения. Из-за этого два образца, воспринимающиеся одинаковыми при дневном свете, могут различаться на глаз при искусственном освещении.

Стандартом для аддитивного смешения цветов является модель цветового пространства RGB. Смешивая в определенном соотношении три основных цвета – красный, зеленый и синий, можно воспроизвести большинство воспринимаемых человеком цветов. Аддитивное смешение используется в компьютерных мониторах или телевизионных экранах, цветное изображение на которых получается из красных, зеленых и синих точек.

В противоположность аддитивному смешению цветов существуют схемы субтрактивного синтеза.

Субтрактивный синтез цвета – способ, использующий отражение света и соответствующие красители. В субтрактивной модели смешивания цвета получаются как смешивание красок. При отсутствии краски нет никакого цвета – белый, максимальное смешение дает черный. Примером субтрактивной цветовой модели является CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key color) – четырехцветная автотипия.

Четырехцветная автотипия – субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадой печати. Сравнительно с RGB схема CMYK обладает меньшим цветовым охватом. По-русски эти цвета называют голубым, пурпурным и желтым, хотя первый точнее называть сине-зеленым, а маджента – лишь часть пурпурного спектра. Печать четырьмя красками, соответствующими CMYK, также называются печатью триадами красками.

Цвет в CMYK зависит не только от спектральных характеристик красителей и от способа их нанесения, но и их количества, характеристик бумаги и других факторов. Фактически, цифры CMYK являются лишь набором аппаратных данных для фотонаборного автомата и не определяют цвет однозначно. Так, исторически в разных странах сложилось несколько стандартизированных процессов офсетной печати.

Сегодня это американский, европейский и японский стандарты для мелованной и немелованной бумаг. Именно для этих процессов разработаны стандартизированные бумаги и краски. Для них же созданы соответствующие модели CMYK, которые используются в процессах цветоделения. Однако многие типографии, в которых работают специалисты с достаточной квалификацией, нередко создают профиль, описывающий печатный процесс конкретной печатной машины с конкретной бумагой.

Автор: Анастасия Масленникова

Поделиться:

8 Нравится