Основы теории цвета

ТЕМА 2. Основы теории цвета.

В основе фотопроцессов лежат физическая природа и химическое действие света.

Свет — электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра.

В физике свет изучается в разделе оптика, может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов: частиц, обладающих определенной энергией и нулевой массой покоя.

Одной из характеристик света является его цвет, который определяется длиной волны для монохроматического излучения, или суммарным спектром сложного излучения.

Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного).

Цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения, и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. Индивидуальное восприятие цвета определяется его спектральным составом, а также цветовым и яркостным контрастом c окружающими источниками света, а также несветящимися объектами.

Накопленные экспериментальные данные в XX веке по волновым и корпускулярным свойствам видимого излучения (кванты света) позволили квантовой теории объединить все многообразие методов оценки цвета в единое целое. Парадокс бесконечного цветового многообразия в окружающем нас мире состоит в том, что все предметы по сути своей бесцветны. Светящиеся тела, источники излучения, испускают «первичные» электромагнитные волны. Эти «первичные» световые волны попадают на предмет (тело, вещество, краситель, пигмент), который состоит из вещества, имеющего определённую структуру (молекулы – атомы – электроны). «Простые частицы» при воздействии на них светового излучения приходят в состояние вынужденного колебания и становятся источниками «вторичных» электромагнитных волн (переизлучение видимого света идёт на электронах). Многообразие окраски и предметной формы есть результат наложения первичных и вторичных волн, которые фиксируются в приемнике излучения (зрительный аппарат, клетки тела), а затем как цветовое ощущение формируется в мозге у человека. Таким образом, цвет – это понятие виртуальное, выражаясь компьютерным языком. Стоит отметить, что существуют альтернативные теории, согласно которым цвет – это объективно существующее явление.

Ахроматические цвета – это цвета тел, обладающих неизбирательным поглощением (белый, серый, чёрный). Характеристикой ахроматического цвета является яркость. Она зависит от коэффициента отражения. Чем выше коэффициент отражения, тем большая яркость и наоборот. Белый цвет имеет наибольшую яркость, чёрный  - наименьшую.

Рекомендуемые материалы

Хроматические цвета – это цвета тел, обладающих избирательным поглощением. Существует три характеристики хроматического цвета.

1. Цветовой тон – это качественный признак, обозначающийся словами (синий, зелёный, красный и т. д.). Названия даются на основании сходства хроматического цвета с чистым спектральным. Исключение составляет пурпурный цвет, которого нет в спектре, но есть в природе.

2. Насыщенность – это степень выраженности цветового тона или степень близости цветового тона к чистому спектральному.

3. Светлота – это свойство окрасок предметов, позволяющее разделить их на светлые и тёмные. Зависит от коэффициента отражения, чем выше коэффициент, тем выше светлота и наоборот.

Цветовой тон и насыщенность являются качественными характеристиками цвета. Насыщенность и светлота – количественными характеристиками. Между насыщенностью и светлотой имеется зависимость: с увеличением светлоты насыщенность уменьшается и наоборот.

Цветовой круг и цветовой треугольник

Если спектр расположить по окружности и между красным и фиолетовым расположить пурпурный, то получится так называемый цветовой круг. Если через центр круга провести множество линий, то на противоположных сторонах данных линий будут находиться так называемые взаимодополнительные цвета (они дополняют друг друга до белого). Если в цветовой круг вписать равносторонний треугольник, то получим цветовой треугольник. В вершинах треугольника будут распологаться основные цвета, на сторонах треугольника – дополнительные. Таких треугольников можно получить множество, но на практике применяются следующий:

Синтез цвета

Процесс получения различных цветов с помощью нескольких основных (первичных) излучений или красок называется цветовым синтезом. Существует два принципиально различных метода цветового синтеза: аддитивный и субтрактивный синтезы.

В аддитивном синтезе смешиваются первичные излучения. В качестве первичных могут быть использованы два, три и более различных по цвету излучений, но наиболее распространен трехцветный аддитивный синтез. Первичные цвета и создающие их излучения называются основными. Основные излучения аддитивного синтеза - синие, зеленые и красные, т.е. излучения трех основных зон спектра.

Аддитивный синтез цвета (модель RGB)- воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего - R, G, B). Используется в мониторах издательских систем при создании цветных изображений на экране, а также на экране телевизора.

Разновидностью аддитивного синтеза является временное смешение -  последовательное смешение или образование различных цветов при быстрой смене излучений вне глаза, например, на диске типа волчка или на экране цветного телевизора. При быстром вращении окрашенного в разные цвета диска цвета суммируются вследствие явлений инерционности зрения.

Пространственное смешение - другая разновидность аддитивного способа. Пространственное смешение основано на том, что глаз не различает очень близко расположенные друг к другу мелкие разноцветные участки, а воспринимает их слитно, как одно целое. Если эти мелкие участки имеют различную окраску, то мы видим только их обобщенный цвет - цвет аддитивной смеси. Если ряд очень мелких разноцветных пятнышек, лежащих близко одно от другого, рассматривать на достаточно большом удалении, то эти пятнышки в отдельности зрительно не различаются. Вместо разноцветных мелких пятнышек мы видим одинаковые по цвету участки. Например, отдельные песчинки на берегу, мы различаем лишь на близком расстоянии. Листы бумаги, слегка покрытые угольной пылью, на удалении мы видим серыми, не различая на них отдельных пылинок и просвечивающую между ними бумагу.

Смешение цветов мелких разноокрашенных участков с образованием единого для них цвета происходит по правилам аддитивного синтеза, т. е. оптическим смешением излучений. Это объясняется тем, что при взгляде на какой-либо предмет его изображение непрерывно перемещается по сетчатке глаза. Если отдельные цветные элементы малы в сравнении с непрерывными колебаниями глаза, то на одни и те же рецепторы попадают последовательные излучения от рядом расположенных разноцветных элементов. Пространственное смешение разноцветных мелких окрашенных участков имеет место при синтезе цвета на оттисках высокой и офсетной (плоской) печати, на картинах живописи, особенно, направление "пуантилизм". Французские художники изобрели в живописи подобный автотипному синтезу художественный прием, назвав его пуантилизмом. Он был изобретен для создания ярких и чистых цветов на полотне. Суть приема состоит в нанесении на холст четких раздельных мазков (в виде точек или мелких прямоугольников) чистых красок в расчете на их оптическое смешение в глазу зрителя, в отличие от механического смешения красок на палитре. Изобрел пуантилизм французский живописец Жорж Сёра на основе теории дополнительных цветов. Было замечено, что оптическое смешение трех чистых основных цветов (красный, синий, желтый) и пар дополнительных цветов (красный - зеленый, синий - оранжевый, желтый - фиолетовый) дает значительно большую яркость, чем механическая смесь красок.

В субтрактивном синтезе новый цвет получают наложением одного на другой красочных слоев - желтого, пурпурного и голубого. Синие, зеленые и красные излучения поглощаются этими красками (т.е. последовательно вычитаются из белого света). Поэтому цвет окрашенного участка определяется теми излучениями, которые проходят через все три слоя и попадают в глаз наблюдателя. Желтая, пурпурная и голубая краски - основные (первичные) для субтрактивного синтеза. Субтрактивный синтез цвета (модель CMYK)- получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого. Такой синтез наблюдается при освещении белым светом цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть, отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя.

Само название цветового синтеза указывает на принцип образования различных цветов. Слово «аддитивный» - слагательный, «субтрактивный» - вычитательный. При аддитивном синтезе цвета меняются от изменения соотношения интенсивности основных излучений, а при субтрактивном синтезе - от толщины слоев или концентрации в них красящих веществ. Поэтому помимо понятия о первичных цветах и красках для характеристики синтеза вводят понятие о количестве первичных излучений или красок. Эти величины, которые характеризуют количества первичных излучений или основных красок, называют аддитивными или субтрактивными координатами цвета.

Аддитивные координаты цвета указывают на относительные мощности смешиваемых (слагаемых) излучений при аддитивном синтезе. Субтрактивные координаты цвета указывают на относительные количества желтой, пурпурной и голубой красок, которыми воспроизводятся все другие цвета на оттиске.

Как и в аддитивном, в субтрактивном синтезе новый цвет может быть образован меньшим или большим, чем три, числом основных красок. На практике для субтрактивного синтеза часто используют большее число красок. Например, к трем цветным добавляют четвертую - черную.

Семантика цвета

При выяснении семантической структуры цветного образа различают «субъектный» (прагматический) контекст, когда цвет соотносится человеком со своим внутренним состоянием, и «объектный» эстетический), когда цвет соотносится с внешним по отношению к человеку миром. Это разделение имеет очень большое значение и определяется кардинальным законом семантики, гласящим, что любое значение определяется контекстом, актуализирующим потенциальные семантические признаки знака.

Контексты интерпретации цветового значения на осознанном уровне включают «субъектный» контекст (внутренний цвет) и «объектный» контекст (внешний цвет) и предполагают отрицательную и положительную оценки разных цветов видимого спектра. Так, при «субъектном» контексте отрицательно оценивается синяя (холодная) часть спектра, положительно – красная (тёплая). При этом субъект сознательно или неосознанно соотносит цвет со своим психическим состоянием, эмоции связаны с собственными телесными ощущениями и физическими состояниями, нет чёткого разделения на субъект и объект. При «объектном» контексте отрицательно оценивается красная (теплая) часть спектра, положительно – синяя (холодная). При этом цвет однозначно соотнесён с внешним по отношению к субъекту объектом, является для субъекта частью объективного мира, включает эстетические характеристики объекта и интеллектуализированные эмоции, присутствует чёткое деление на субъект и объект.

Таким образом, к «субъектному» контексту относятся эмоции в самом широком смысле слова, связанные с физическими «организменными» ощущениями и физическими состояниями. К «объектному» контексту относятся более интеллектуализированные оценочные характеристики, субъективно соотносимые с  вовне воспринимаемыми объектами, например эстетические и интеллектуальные чувства.

Цвет используется человеком как внешнее средство эмоциональной саморегуляции, корректирующее психологическое состояние в нужном направлении. Если необходимо поддержать активное состояние, предпочитаются тёплые цвета, если нужно помочь контролю над психическим состоянием и снизить напряжение – холодные.

Объективные исследования влияния цвета на психическое состояние доказали, что в основе осознаваемого испытуемым воздействия цвета лежит реальная физиологическая реакция, эта реакция доступна осознанию и достаточно точно характеризуется в форме прилагательных, а также проявляется в психологических коррелятах физиологических состояний: тревоге, возбуждении, успокоение и т. п.

Ассоциации на конкретный цвет бывают противоречивыми. Когда учитывается требование субъективной и объективной установок ассоциации приобретают следующий вид.

Красный. Общее представление: блестящий, интенсивный, непрозрачный (плотный), чистый. Умственные ассоциации: жар, огонь, кровь. Объективное впечатление: страстный, возбуждающий, активный. Субъективное впечатление: интенсивность, ярость, прожорливость, свирепость.

Оранжевый. Общее представление: яркий, светоносный, пылающий. Умственные ассоциации: тёплый, металлический, осенний. Объективное впечатление: весёлый, приятный, энергичный. Субъективное впечатление: весёлый, избыточный, сытый.

Жёлтый. Общее представление: солнечный, разряженный, лучистый, лучезарный. Умственные ассоциации: солнечный свет. Объективное впечатление: приветливый, воздушный, жизнерадостный, небесный. Субъективное впечатление: высокая духовность, здоровье.

Зелёный. Общее представление: чистый, влажный. Умственные ассоциации: прохлада, природа, вода. Объективное впечатление: утихомиривающий, освежающий, мирный, нарождающийся. Субъективное впечатление: мертвенная бледность, болезнь, ужас, вина.

Синий. Общее представление: прозрачный, мокрый. Умственные ассоциации: холод, небо, вода, лёд. Объективное впечатление: подавленность, меланхолия, созерцание, трезвость. Субъективное впечатление: уныние, боязливость, скрытность.

Фиолетовый. Общее представление: глубокий, мягкий, атмосферический. Умственные ассоциации: прохлада, туман, темнота, тень. Объективное впечатление: достойный, помпезный, грустный, мистический. Субъективное впечатление: одиночество, депрессия.

Белый. Общее представление: пространственный свет. Умственные ассоциации: прохлада, снег. Объективное впечатление: чистый, беспримесный, бесхитростный, искренний, юный.  Субъективное впечатление: сияние духа, нормальность.

Чёрный. Общее представление: пространственная темнота. Умственные ассоциации: нейтральность, ночь, пустота. Объективное впечатление: траурный, смертельный, депрессирующий, зловещий. Субъективное впечатление: отрицание духа, смерть.

Схема цветовой семантики по Кандинскому