Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Взаємозв'язок кольору і світла в природі

ХАРКІВ 2013


Конспект лекцій з дисципліни «Основи теорії кольору та кольоровідтворення» части 1 для студентів усіх форм навчання напряму підготовки 6.051501»Видавничо-поліграфічна справа» [Електронне видання] /Упоряд. Т.А.Колесникова.–Харків:ХНУРЕ, 2013.–76 с.

 

 

Упорядник Т.А.Колесникова

 

Рецензент І.М.Єгорова, канд.тех.наук, проф.каф.МСТ

 


I ФІЗИКА КОЛЬОРУ

 

1.1 Натуралісти і вчені, їхнє розуміння світла і кольору

 

В умовах різних цивілізацій і культур проблема значимості кольору розглядалася як з наукової точки зору, так і з позиції символізму.

Колірна символіка має прадавнє походження, виникнувши в ті часи, коли людина навчилася добувати, і використовувати природні фарби. З тих часів розуміння кольору пройшло змінилося. Традиції колірної символіки зараз, багато в чому, загублені особливо в індустріальних странах, в яких переважає утилітарне ставлення до кольору.

Символіка кольору має давню історію. Люди з незапам'ятних часів надавали особливого значення читання «мови фарб», що знайшло відображення в стародавніх міфах, народних переказах, казках, різних релігійних і містичних навчаннях. Так, в древньої астрології промені Сонця, розкладений в спектр і дають 7 кольорів, відповідали 7 основним планетам: червоний - колір Марса, синій - Венери, жовтий - Меркурія, зелений - Сатурна, пурпурний - Юпітера, помаранчевий - Сонця, пурпурний - Місяця. При цьому фарби символізували не тільки планети і їх вплив, але й соціальне становище людей, їх різні психологічні стани. Це проявлялося в підборі одягу певних кольорів, народних приказках, обрядах і т.д. У різних народів виникла певна символіка фарб, що дійшла до наших днів.

Саме розподіл магії на «білу» і «чорну» свідчить про найважливішу роль кольору в магічних ритуалах. Роль кольору в релігійній свідомості людей, особливо древніх, важко переоцінити. Як показують археологічні, історичні та етнографічні дослідження містичні представлення людини і колірна символіка були тісно взаємопов'язані.

Одним з перших мислителів, які намагалися теоретично зрозуміти питання про природу кольорів, був прославлений філософ і проповідник Емпедокл (V ст. До н. Е..), що жив у місті Агригенте, на Сицилії. Виходячи, ймовірно, зі спостережень над роботою живописців, Емпедокл вважав, що існує чотири основних кольори: білий, чорний, червоний і жовтий, що відповідає чотирьом основним елементам, які він встановив, а саме: ВОГОНЬ, ПОВІТРЯ, ВОДА і ЗЕМЛЯ. Таким чином, ідея про основні кольори в примітивній формі була висловлена ще на зорі кольорознавства.

Эмпедокл не сумнівався в реальності видимих предметів і адекватності їх сприйняття зором. Його теорія була сприйнята і розвивалася Демокритом і Платоном.

Атомист Демокрит(род. у Абдере близько 470 р. до н. э.) був автором зниклої книги "Про кольори", зміст якої відомий з переказу Теофраста, учня і наступника Арістотеля. Вчення Демокрита про колір спирається на його загальну концепцію про атоми. Він вважав, що "за природою не існує ніякого кольору, бо елементи (атоми) бескачественны, а то, що складено з них, має колір завдяки "зіткненню, контуру і повороту"(атомів), з яких перший означає порядок, другий, - форму і третій - положення. Бо окрім цього (усе інше) - продукти уяви кольорів чотирьох основних: білого, чорного, червоного, жовтого(жовто-зеленого). Зразки живопису епохи ранньої класики, що дійшли до нас, головним чином розписи ваз, відрізняються переважанням чорної, білої, червоної і жовтої фарб і їх комбінацій.

Ідеї Демокрита про "ідолів" і про безбарвність атомів розвивав пізніше Эпикур (341-270 рр. до н. е.) і його римський послідовник Лукреций Карл, філософська поема якого "Про природу віщу" була відома в Європі в середні віки і користувалася успіхом в епоху відродження і пізніше.

Спроба Демокрита пояснити якість кольорів різними комбінаціями різних атомів справляє фантастичне і непереконливе враження, але античне наукове пояснення природи кольорів на основі атомної теорії має свою логіку.

Незважаючи на помилковість теорії кольорів Демокрита, це все ж була перша наукова теорія в цій області. З нею були згодні і частково використали у своїх теоріях Платон і Арістотель.

У пізньому діалозі "Тимей", Платон описує, що око випромінює свого роду "чистий вогонь", що йде назустріч освітленому предмету.

Думка про внутрішній "вогонь", або " світло" ока, про відомий "солнцеподобии" його і у зв'язку з цим про пізнання подібного через подібне(ідея, що йде ще від іонійських натурфилософов VI ст. до н. е.) дожила до XIX століття.

У модернізованому виді вона викладалася Гете і критикувалася фізіологом Мюллером.

Великий учень Платона Арістотель(384-322 рр. до н. е.) у своїх книгах "Про Душу", "Про почуття" і " Метереологика" висловлюється про зір і про кольори, критикуючи своїх попередників. Він вважає, що кольори стають видні завдяки освітленому повітряному середовищу. Змішення СВІТЛА і ПІТЬМИ або білого і чорного утворює різні кольори. Арістотель вказує як би три ступені затьмарення світла, внаслідок чого виходить три основні кольори: ЧЕРВОНИЙ, ЗЕЛЕНИЙ, ФІОЛЕТОВИЙ. Вони ж є головними барвами веселки. Уявлення про те, що кольори виникають з суміші СВІТЛА і ПІТЬМИ, довго жило в науці: ще в XIX столітті Гете боровся за нього.

Ісаак Ньютон в трактаті "Оптика" приводить досвід розкладання сонячного світла c допомогою призми на барви веселки, синтезу їх знову у білий світ і вторинного його розкладання через іншу призму. Це один з найефектніших дослідів Ньютона, що демонструють його теорію складного складу "білого" сонячного світу : "Найбільш дивовижна і дивовижна суміш кольорів - білий колір. Не існує такого сорту променів, який окремо міг би викликати білий колір : він завжди складений, і для отримання його потрібно усі вищезгадані кольори в правильних пропорціях. Часто я із здивуванням спостерігав, як усі призматичні кольори, сходячись і змішуючись так само, як і світло, яке падає на призму, знову давали абсолютно чисте і біле світло, яке помітно відрізнялося від прямого сонячного світла тільки у тому випадку, коли застосовані стекла не були цілком чистими" [16, 94].

Ньютон намагався зіставити кольори із звуком - сім барв веселки і сім нот в октаві. Проте число " сім" не раз оспорювалося мислителями, зокрема Ломоносовим, Юнгом, Гете та ін. До ідеї аналогії кольорів із звуками неодноразово(і безрезультатно) поводилися багато творчих осіб, наприклад Скрябин, Леонтьев і ін.

Закони змішення кольорів, які встановив Ньютон, були в XIX столітті розвинені Гельмгольцом, а ідею колірного круга по-своєму використали Гете, Геринг та ін.

М. В. Ломоносов(1711-1765) добре відомий як засновник російської науки. Проблема кольорів притягнула видатного ученого у зв'язку з його зайняттям хімією і мозаїкою.

Про питання світла і кольорознавства він попутно висловлювався в різних роботах, але головним його твором на цю тему було "Слово про походження світла, нову теорію про кольори що представляє"(1756). Своїй теорії Ломиносів подає деякий загальний принцип "поєднання часток". Не ставлячи своєю метою детально описувати теорію, відмітимо, що тут є присутнім цікава спроба пояснити відчуття кольору, т. е. фізіологічну, а не фізичну сторону питання. Учений допускає існування трьох нервових апаратів в сітківці ока, кожен з яких здатний реагувати на один з трьох родів ефіру, що викликають три основні кольори. Ідея трехкомпонентности колірного зору, а саме фізіологічна сторона цієї проблеми, і була висловлена М. В. Ломоносовим.

К. Юнг пише про три основні кольори - червоний, жовтий і синій. У статті "Про теорію світла і кольорів"(1802), автор міркує про хвилеву теорію світла, багаторазово цитує Ньютона.

Йоганн Гете (1749-1832), працюючи в області вивчення кольору, став одним із засновників фізіології колірного зору. У своїй книзі "До вчення про колір"(1810), будучи послідовником Спінози, Гете відмічає, що вселенська субстанція, або " сила", має два аспекти, доступних людям, - матеріальний і духовний, подібно до того, як і у людини є ТІЛО і ДУША, що утворюють нероздільну єдність. Відповідно до цього гилозоизмом(вченням про одушевлену матерії) Гете писав: "Світло і Дух, що перший, що панує у фізичному, друге в моральному, є найвищими мислимими неділимими енергіями"[16, 87].

Уявлення Ньютона про розкладність світла на кольори були несумісні з основними положеннями філософії природи Гете. Спираючись на філософські міркування, Гете прийшов до дуже глибокого розуміння природи ока. Цей орган він назвав " sonnenhaft", маючи на увазі, що оку властиве щось від природи Сонця, його світла, що око " сонячне". "Солнцеподобие" ока вже в давнину було пов'язано з припущенням, що око здатне світитися власним світлом.

Представлення древніх про протистояння Світла і Пітьми Гете розглядав не лише як відчуття очей, але і як філософську істину, причому Світло символізує добрий початок світу, а Пітьма - злий, згідно з древніми традиціями міфів і релігій багатьох народів світу. Гете стверджував, що "цветадеяния Світла, діяння і страждання". Кольори - це півтіні, щось проміжне між світлом і мороком. Тому головна ідея школи Ньютона здавалася йому безглуздістю.

Гете считал себя «созерцателем природы», мир раскрывал ему преимущества через зрение, окружающее являлось мыслителю прежде всего как «мир глаза». Сам процесс созерцания у Гете непосредственно сливался с мышлением.

З сучасників Гете два філософи порівняно швидко засвоїли його вчення про колір і кожен по-своєму розвинув його. Це Гегель і Шопенгауэр. Гегель, наслідуючи древню традицію, надавав, як і Гете, об'єктивне значення протиставленню Пітьми і Світла. У своїй роботі "Філософія природи" учений говорить, що матерія визначається як "заперечення світла, як деяка пітьма", як протилежність світла, "тому один з цих членів відношення позитивний, а інший негативний" [16, 63].

Теорія Шопенгауера не вплинула на науку. Послідовників він не знайшов, хоча надалі в тому ж напрямі повели свої дослідження И. Мюллер і Э. Геринг : обоє шукали колір в оці, а не у зовнішньому світі.

Иоганнес Мюллер (1801-1858) вважається найбільшим фізіологом першої половини XIX століття. Стаючи в процесі свого наукового розвитку усе більш строгим і точним емпіриком, Мюллер, проте, не відмовився від розумного, філософського підходу до наукового дослідження, він його тільки відомим чином обмежив. Позицію його зрілих років можна, мабуть, коротко висловити "філософськи думаючий досвід". Мабуть, учений близький в цьому відношенні, окрім Гете, ще і до Арістотеля, праці якого він добре знав і цінував. У роботи "До порівняльної фізіології зору", названої "Про взаємовідношення суб'єкта і об'єкту за допомогою зору", Мюллер уперше розвиває основну ідею про так звані специфічні енергії ока і інших органів чуття.

Мюллер підкреслює, що абсолютно байдуже, якого роду роздратування, бо його дія завжди виявляється в енергіях почуття. Зовнішні речовини по-різному діють на органи чуття.

У сучасній науці про колір накопичена значна за об'ємом інформація, є багатий фактичний матеріал історико-оглядового характеру. Проте в цветоведческой науці - цветологии - ми не маємо такої єдиної і стрункої наукової картини, як в науках, що досягли своєї зрілості, наприклад в математиці, фізиці, медицині та ін. Цікаво, що знання про колір і його використання в діяльності людини включені у багато напрямів наукових досліджень. Зібрати різноманітні, але розрізнені відомості про колір в єдиній науці - актуальне завдання цветологии. Вироблення загальної методології є істотним чинником, який може сприяти подальшому розвитку наукових досліджень кольору.

З приводу науки про колір, мабуть, слід міркувати з деякими обмовками. Ймовірно, слід говорити не про окрему науку, а про наукову область, або галузь знань. Це галузь науки, яка носить міждисциплінарний характер.

Наприклад, такі теорії, як цветофизиология, цветогигиена, кольоротерапія, асоціативна теорія кольору і сьогодні продовжують розвиватися переважно у рамках інших наук. Важливою обставиною є і те, що в умовах науково-технічного прогресу колір опиняється в центрі уваги ряду практичних галузей виробництва : фотокінотехніки, світлотехніки, поліграфії і багатьох інших.

В рассуждениях по этой проблеме мы придерживаемся точки зрения автора книги «Наука о цвете и живопись» А. С. Зайцева, который указывает на необходимость изучения основных понятий. «Вряд ли мы должны ставить под сомнение саму возможность существования понятия “наука о цвете”, – рассуждает автор, – в основании науки о цвете лежат общезначимые теории: учение о цвете, теории цвета, смешения цветов, цветоведение, колориметрия, светотехника, теория цветового зрения, цветопсихология, теория цветовой гармонии» [14, 8].

Розглянемо історію розвитку моделей представлення кольору починаючи з XVI століття, використовуючи підбірку, зроблену Ф. Геритсеном [47]. Вона свідчить про те, як неухильно розвивалися углиб представлення і теорії, пов'язані з феноменом кольору(рис. 1).

Рисунок 1 – Кольорі моделі

 

Згідно з рисунком, більшість цих моделей прив'язували колірну гамму до основних геометричних фігур. Круги, які пізніше стали сферами, були найбільш популярними. Також досить часто зустрічаються трикутники, які потім перетворилися на конуси і піраміди. Проте з часом для відображення видимих кольорів в теорії стали все частіше використовувати квадратні і кубічні моделі.Згідно з малюнком, більшість цих моделей прив'язували колірну гамму до основних геометричних фігур. Круги, які пізніше стали сферами, були найбільш популярними. Також досить часто зустрічаються трикутники, які потім перетворилися на конуси і піраміди. Проте з часом для відображення видимих кольорів в теорії стали все частіше використовувати квадратні і кубічні моделі.

Серед інших моделей, на які варто звернути увагу, - сфери Манссела(Munsell Spheres) і діаграми CIE, кожні по-своєму промовці є тими стандартами, по яких зараз вимірюються кольори.

 

Походження кольорів

Позначення кольору в російській мові розділяють на дві групи - древні (такі, як «білі» і «чорні») і порівняно нові, яких не знала давньоруська мова - вони прийшли з чужих мов, причому більшість вироблено від назв предметів, що володіють характерною забарвленням.

Білий

Раніше назва чорного і білого означали одне й те ж - тобто відсутність кольору. В англо-саксонському мовою чорний колір називався «blаес», а білий - «blaс». У стародавніх єгиптян одне і те ж слово означало білий колір, яскравість, метал, срібло і молоко. Коли - то дуже давно (в загальноіндоєвропейський мовою) існував корінь bhe; він мав значення «сяяти», «блищати».

Чорний

Чорний колір протилежний до білого. У староанглійської мові чорний колір називався - "swart", від латинського слова "sordes"(тобто брудний або забруднений). Норвежці використали слова "svart", німці - "schwarz", данці - "sort", шведи - "svart", голландці "zwart". Сучасне англійське слово "black" походить з того ж сімейства, що і старовинне норвезьке, таке, що означає темний або чорний колір, "blakkr", датське "blaek" і германське "blah". Усі ці слова означають щось, непіддатливе опису і що не має кольору. У романських мовах назви чорного кольору пов'язані з кольором шкіри: в іспанському - "negro", в італійському - "nero", у французькому - «noire».

Жовтий

Цікаво, що слово це має той же самий корінь, що слова золотий, зелений. У литовській мові, наприклад, "золотою" буде желтас, первинним значенням тут було, мабуть, "жовто-блискучий". Він - легкий, сяючий, збуджуючий і тому зігріваючий.

Жовтий найяскравіший колір спектру, тому він помічається оком в першу чергу.

Зелений

Того ж древнього кореня, що і жовтий. У староруській мові було слово зель - "втечі озимини". Йому ж близькі слова злак, зелень.

Блакитний

На думку одних дослідників, російське слово " блакитною" походить від слова " голуб"(за однією версією - за кольором відливу шийного пір'я птаха; хоча швидше за все йдеться про колір головного оперення птаха); на думку інших дослідників - навпаки, " голуб" від " блакитної". Також існує думка, що слово " блакитним" є спорідненим слову " глибокий", оскільки прозора вода при її глибині має синюватий відтінок, а прозоре повітря атмосфери створює блакитний колір неба.

Червоний

Яскраво-червоний колір, так подобався нашим предкам, що вони замінили старослов'янське найменування чермный на нове - червоний, тобто "самий хороший", " чарівний", " красивий". Корінь крас - входить в слова, що означали все, що тішило око: червона дівиця, червоний молодець, червоне сонечко.

Слід ще сказати і про те, що червоний колір в Древній Русі назвали і червлений, і червоний, дуже співзвучно, але декілька по різному в говорах. Червону фарбу робили з особливого виду черв'яків(червеців), звідси і назва.

Яскраво-червоний

У тюрксих мовах яскраво-червоний означає " рожевий", "ясно - червоний", " червоний". Наше слово прийшло звідти(до речі сказати, майже усі слова з букви " А"). А то, що у нас воно стало означати "яскраво - червоний", цілком природно: при переході з мови в мову сенс слів міняється частенько ще сильніше, ніж їх звукова форма.

Багровий і багряний

Червону фарбу іноді відтінки(до коричневого) називали спільнослов'янським словом багр. Від цього виникли назви багровий і багряний. Багровим називають густий червоний колір, а багряним - чистий яскравий червоний колір. Наприклад, багрова заграва - багряний захід.

Бордовий

Вимовляється від бордо в значенні "Темно - червоний". Запозичено в ХVIII столітті з французької мови, де boraeaux, "темно - червоний", "колір вина бордо"(що виготовляється у Бордо).

Помаранчевий

В давнину помаранчевий колір вважався кольором любові земної і небесної. Назва позаимствовано з французького слова оrange - апельсин. Апельсини і апельсинові кольори здавна вважаються символом любові.

Коричневий

У багатьох мовах назва коричневого кольору пов'язана з позначенням чогось паленого або сгоревшего - в італійському " bruno", у французькому " brunir", в датському " bruun", в шведському " brun", в голландському " bruin", в німецькому " brawn", в староанглийском " brun". Корінь англійського слова " brown" зустрічається у багатьох інших словах, проте в інших мовах взагалі не зустрічається загального позначення цього кольору. Недивно, що в арабських мовах існує безліч слів для позначення кольору піску, а ескімоси взагалі не знають коричневого кольору. Коричневий означає кольори кориці - червонясто - бурих прянощів - порошку з кори або навіть шматочків кори тропического дерева cinnamomum. А ось назва кориця - чисто російське "Маленька кірочка"(від кора).

Фіолетовий/ пурпурний

Більшість відтінків фіолетового дістало свої назви від кольорів, оскільки цей колір широко поширений у рослинному світі. Згадайте хоч би бузок, орхідею, цикламен, братки, лаванду і фіалки. Навіть назва своє фіолетовий колір отримав від фіалок, а лавандовий - від лаванди, пряної рослини, схожої з м'ятою, яке використовують в туалетних водах і при виготовленні мила.

 

Визначення колірної події

 

Передусім, необхідно визначити, що таке колір. За ті роки, що існує наука про колір, давалися численні оцінки феномену кольору і цветового бачення. Визначення, що найчастіше зустрічаються в літературі:

- колір - це властивість об'єктів. Це перше і найстійкіше уявлення про колір. Скільки б ні міркувати про колір, яблука завжди називають " зеленими", вогні - " червоними", замшеві туфлі " коричневими";

- колір - це властивість світла. Це хрестоматійне визначення, що йде в розріз з уявленням про колір як про властивість об'єктів. Автори книг і статей про колір люблять підкреслювати, що "світло - це колір" або "без світла немає кольору";

- колір - ця властивість, що сприймається спостерігачем. Це поняття захоплює нашу уяву, коли ми стикаємося з такими оптичними ілюзіями, як залишкові зображення, послідовний контраст і інші ефекти, які, здавалося б, виникають не в спостережуваних нами об'єктах. Колір - це щось, що виникає в очах і мозку спостерігача.

Проте все їх можна звести до одного простого визначення:

Колір є результатом взаємодії світла, об'єкту і спостерігача(чи переглядового приладу). При взаємодії з об'єктом світло модифікується таким чином, що переглядовий прилад - такий, наприклад, як зір людини - сприймає модифіковане світло як певний колір. Щоб колір(у нашому розумінні цього явища) існував, потрібна присутність усіх трьох цих елементів.

Таким чином, людина має можливість бачити предмети, що оточують його, і сприймати їх кольоровими за рахунок світла - поняття фізичного світу, але сам колір вже не є фізичним поняттям, оскільки це суб'єктивне відчуття, яке народжується в нашій свідомості під дією світла. Цікаво, що три складові колірної події представляють три фундаментальні науки: фізику, хімію і біологію. Уявлення про те, як світло впливає на колір, відноситься до фізики кольору, уявлення про те, як об'єкти змінюють світло, - до хімії поверхонь і поглинання світлової енергії їх молекулами і атомами, а уявлення про організм спостерігача - до біології, включаючи нейрофізіологію ока і мозку, а також межуючі з психологією науки. Коротше кажучи, колір - це складне явище.

Так що для того, щоб зрозуміти і ефективно управляти кольором корисно мати базове розуміння усіх трьох частин цього процесу : характер і якість світла, то, як світло взаємодіє з матеріалом речовин, і образом, що взаємодія сприймається людським оком і мозком.

 

Наукове розуміння світла

 

Що ж таке світло? Мудреці старовини відповідали на це питання з дивовижною одностайністю: світло - це Бог. Джерела світла обожнювалися в культурі усіх древніх народів : сонце, місяць, зірки, вогонь, блискавка персоніфікувалися в міфологічних образах Атона, Митри, Ахурамазды, Сурьи, Брахмана, Исиды, Иштар, Венери, Агни, Рудры, Зевса і множини інших. Світло - це саме Єдине. Світло є енергія Єдиного. Світло - душа світу. (Гребель). Визначення Гете : Кольори - діяння світла, діяння і страждання. Сучасне наукове визначення: Колір - це відчуття, що виникає в органі зору при дії на нього світла.

Якщо сказати коротко, то світло - це одна з форм енергії. Прикладами інших форм енергії можуть бути кінетична енергія, яка передається вітром крилам вітряного млина, і хімічна енергія, яка знаходиться, зокрема, в автомобільному акумуляторі і придатна для перетворення на електричну енергію.

Світло є видом променистої енергії. Точніше, світло є електромагнітною енергією - різновид променистої енергії, яка включає рентгенівські промені, радіохвилі і т. п. На слайді __ приведені різні типи променистої енергії електромагнітного випромінювання. Увесь діапазон називається електромагнітним спектром. Відносно невелика ділянка цього діапазону, який виступає як видима промениста енергія(світло), називається видимим спектром.

Визначення світла як "видимій променистій енергії" означає, що візуальна система людини реагує на нього в процесі бачення. При цьому ця система не реагує на радіохвилі, на інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання, на рентгенівські і гамма-промені, проте усі вони можуть завдати зору шкоди. Тільки видиме світло є стимулом зору. Частина сонячного випромінювання, проникаюча крізь земну атмосферу, складається в основному з видимого, інфрачервоного і ультрафіолетового випромінювань. Видимий спектр займає його малу долю.

Електромагнітний спектр досягає поверхні Землі не лише безпосередньо у вигляді сонячних променів, але і побічно - шляхом розсіяння крапельками води в хмарах, а також молекулами азоту, що містяться в атмосфері, кисню та ін. В результаті цього інфрачервоне, ультрафіолетове і видиме випромінювання від синього, похмурого або покритого хмарами неба потрапляють на Землю в різних пропорціях.

У випромінюванні розжареного вольфрамового волоска звичайної лампи розжарювання і люмінесцентної лампи, окрім видимої і інфрачервоної, міститься і ультрафіолетова складова.

 

Фізична природа кольору

 

У 1676 році Ісаак Ньютон за допомогою тригранної призми розклав білий сонячний світ на колірний спектр. Ньютон ставив свій досвід таким чином: сонячне світло пропускалося через вузьку щілину і падало на призму. У призмі промінь білого кольору розшаровувався на окремі спектральні кольори. Окремі спектральні кольори, що відповідають певній довжині світлової хвилі, є простими, або монохроматичним, світлом.

Вони вже не розкладуються на окремі кольори, як білий колір призмою. Безперервна кольорова стрічка розпочиналася з червоного кольору і через помаранчевий, жовтий, зелений, синій закінчувалася фіолетовим. Подібний спектр містив усі кольори за винятком пурпурного. Пурпурний ряд колірних тонів відсутній в спектрі сонячного світла(чи будь-якого джерела світла), тому їх і називають неспектральними. Їх не можна отримати монохроматичним випромінюванням(наприклад, за допомогою оптичного пристрою - монохроматора). Але можна створити за допомогою змішення променів двох і більше монохроматичних випромінювань(наприклад, червоного і синевато- пурпурного).

Промінь білого світу, що пропускається через прозору безбарвну тригранну скляну призму, розкладається на складові прості кольори, що є смугою спектру кольорів, що плавно переходять один в одного в певному порядку : червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий - це спектральні кольори(точніше, колірні тони), вони ті ж, що і в сонячному спектрі(веселці). Розкладений, таким чином, він прямував потім на екран, де виникало зображення спектру. Якщо це зображення потім пропускалося через збираючу лінзу, то з'єднання усіх кольорів знову давало білий колір. Ці кольори виходять з сонячного променя за допомогою заломлення. Існують і інші фізичні шляхи утворення кольору, наприклад, пов'язані з процесами інтерференції, дифракція, поляризації і флуоресценції.

Якщо розділити спектр на дві частини, наприклад, на червоно-помаранчево-жовту і зелено-сине- фіолетову, і зібрати кожну з цих груп спеціальною лінзою, то в результаті отримаємо два змішані кольори, суміш яких у свою чергу також дасть білий колір.

Два кольори, об'єднання яких дає білий колір, називаються додатковими кольорами. Якщо видалити із спектру один колір, наприклад, зелений, і за допомогою лінзи зібрати кольори, що залишилися, - червоний, помаранчевий, жовтий, синій і фіолетовий, - те отриманий змішаний колір виявиться червоним, тобто коліром додатковим по відношенню до видаленому зеленому.

Якщо видалити жовтий колір, - те оставшиеся кольору - червоний, помаранчевий, зелений, синій і фіолетовий - дадуть фіолетовий колір, тобто колір, додатковий до жовтого. Кожен колір є додатковим по відношенню до суміші усіх інших кольорів спектру. У змішаному кольорі неможливо побачити окремі його складові. В цьому відношенні око відрізняється від музыкального вуха, яке може виділити будь-який із звуків акорду.

 

Довжина хвилі і світло

 

Фізика встановила, що електромагнітне випромінювання має хвилеподібний характер. Дійсно, така хвилева міра, як довжина або частота хвилі, використовується при вимірі електромагнітного випромінювання.

У цьому курсі посібнику використовується тільки довжина хвилі, оскільки цей захід найчастіше зустрічається у виданнях про колір.

Хвиля - це просто зміна стану середовища або поля, що поширюється в просторі з якою-небудь швидкістю. У будь-якої хвилі є довжина - ця відстань між гребенями хвилі.

Класифікація хвиль спектру приведена в таблиці 1.1 на основі довжини хвилі.

Таблиця 1.1 - Довжини хвиль, що відповідають окремим кольорам спектру

Довжини хвиль світла, що поглинається, (нм) Частота коливань в н/м в секунду Колір випромінювання, що поглинається Додатковий колір
390 - 430 (400 - 450) 760 - 800 млрд. фіолетовий жовто-зелений
440 – 450 (450 - 480) 700 - 760 млрд. синій жовтий
460-480 650-700 млрд блакитний жовтий
490 - 530 590-650 млрд зелений пурпурний
550-580 520- 590 млрд. жовтий синій
590 - 640 470 - 520 млрд помаранчевий зелено-синій
650 – 800 (625-750) 400 - 470 млрд. червоний синьо- зелений

 

Один нанометр дорівнює одній мільйонній частині міліметра(1 нм = 0,0000001 мм, 1 мм = 0,1 см), одній більйонній(США) або одній мільярдній частині(Англія) метра(1 нм = 0,000000001 м). До недавнього часу у виданнях про колір звичайним було використання одиниць, що називаються мілімікронами і ангстремами(1 нм = 1 ммк).

 

Характеристики кольору

 

Для якісної і кількісної характеристики кольору використовують такі поняття, як колірний тон, насиченість(чистота) і світлота(яскравість).

Усі видимі нами у навколишньому світі кольору ділять на хроматичні (спектральні і неспектральні) і ахроматичні (чорний, білий, сірі), а також їх суміші.

Колірний тон (Hue) - якість кольору, яка визначається завдовжки світлової хвилі (у нм) і прирівнюється до одного із спектральних або не спектральних (пурпурних) кольорів.

Цей термін описує головну характеристику кольору, яка відрізняє червоний колір від жовтого і синього. Значною мірою колір залежить від довжини хвилі світла, що випромінюється або відбиваного об'єктом. Наприклад, діапазон видимого світла знаходиться між інфрачервоним(довжина хвилі ~ 700 нм) і ультрафіолетовим(довжина хвилі ~ 400 нм).

На діаграмі (рис. 2.1), показан колірний спектр, що відбиває ці межі видимого світла, а також дві колірні групи (червона і синя), які називаються "Сімействами тонів". Будь-який колір, узятий із спектру можна змішати з білим, чорним і сірим і отримати кольори відповідного сімейства тонів.

Рисунок 2.1 - Криві чутливості до спектру трьох типів колб людського ока

Зверніть увагу, що в сімействі тонів є присутніми кольори з різною яскравістю, хроматичністю і насиченістю. Ці особливості ілюструються за допомогою кубічної колірної моделі і двомірних графіків.

Світлота (Value) - це міра відмінності цього кольору від чорного. Світлота вимірюється числом порогів розрізнення. Поріг розрізнення - відносна величина зміни подразника, необхідна для зміни відчуття. Кількісне визначення світлоты є складною процедурою, що вимагає спеціального устаткування. Тому частіше светлоту кольору зв'язують з кількістю в нім чорного або білого пігменту, рідше - з освітленістю. У спектральних кольорах як саме світлий сприймається жовтий колір, а найтемніший - фіолетовий.

Яскравість (Brightness) (відносна яскравість) - це відношення величини потоку світла, відбитого від цієї поверхні, до величини потоку світла, на що неї падає.

 

Р=(Fвідтр/Fпад)*100(2.1)

 

Найпростіший спосіб утямити це поняття - представити шкалу сірого кольору, що переходить від чорного до білого, в якій містяться всілякі варіанти монохроматичного сірого кольору. Таку шкалу сірого кольору можна прирівняти до кольорової шкали за допомогою рівняння, яке використовується на телебаченні : яскравість сірого кольору = 0,30 Red + 0,59 Green + 0,11 Blue.

Чим більше в кольорі світла, тим він яскравіший. Наприклад, пурпурний менш яскравий, чим блакитний, оскільки випромінює менше світла.

Насиченість(Saturation ) - міра відмінності хроматичного кольору від рівного йому по світлоті (яскравості) ахроматичного (сірого). Із-за трудомісткості визначення цієї характеристики кольору її зазвичай замінюють інший - чистотою кольору.

Чистота (колориметрична насиченість) - це процентна доля чистого спектрального кольору в загальній яскравості цього кольору.

Насиченість у зв'язку з хроматичністю показує, як колір виглядає в різних умовах освітленості. Так, кімната, забарвлена в один колір, вночі виглядатиме інакше, ніж вдень. Впродовж дня, попри те, що колір буде незмінний, його насиченість мінятиметься. Цю властивість кольору також називають інтенсивністю (intensity). Насиченість не має відношення до слів "темний", "світлий". Замість цього прийнято використати слова "блідий", "слабкий" і "чистий", "сильний". Насиченість описує силу кольору відносно його светлоты(value) або яскравості

Іншими словами, насиченість кольору означає його відмінність від сірого при певній яскравості освітлення. Наприклад, кольори близькі до сірого, є ненасиченими в порівнянні зі світлішими кольорами.

У кольору властивість "живий" або "повний" є не чим іншим, як відсутністю домішки сірого або його відтінків. Важливо відмітити, що насиченість вимірюється уздовж ліній однакової яскравості(value/lightness).

Хроматичність (Chromaticity, Chorma). Про хроматичність ми говоримо, коли міркуємо про "чистоту" кольору. Ця властивість кольору свідчить, наскільки він чистий. Це означає, що якщо в кольорі відсутні домішки білого, чорного або сірого, то колір має високу чистоту. Такі кольори виглядають живими і чистими. Це поняття пов'язане з насиченістю, з якою його часто плутають.

Високохроматичні кольори містять максимум власне кольори з мінімальними або нульовими домішками білого, чорного або сірого. Кольори, що розташовані на зовнішніх гранях колірного куба і не стосуються білого і чорного, мають максимальну хроматичність. Іншими словами, міра відсутності домішок інших кольорів в конкретному кольорі характеризує його хроматичність. Хроматичність, яку часто називають "соковитістю", характеризує кількість кольору в кольорі. Колір без кольору (hue) є ахроматичним або монохроматичным і бачиться як сірий. Для більшості кольорів у міру збільшення яскравості збільшується і хроматичність, за винятком дуже світлих.

Максимальнонасищені кольору - це кольори спектру і пурпурного ряду (неспектральні). Кольори з сильно вираженою хроматичністю називаються насиченими.

Малонасичені кольори - це кольори, "розбавлені" в тому або іншому ступені ахроматичному, наприклад: блідо-зелений, блідо-голубий, світло-бузковий, рожевий, світло-оранжевий, бежевий, а також темно-синій, коричневий, темно- зелений, темно-червоний, сіро-фіолетовий, темно- коричневий, сіро-синій, вишнево-чорний.

Якісною характеристикою хроматичних кольорів є колірність: колірний тон і насиченість(чистота), а ахроматичних кольорів - тільки світлота.

Насиченість кольорів (так само як і яскравість) неоднакова по відношенню один до одного. Жовтий колір найменш насичений в спектрі, до країв спектру насиченість підвищується. Але по світлоті (яскравості) жовтий домінує над іншими спектральними кольорами.

Ахроматичний ( безбарвний) колір - назва нелогічна, але прийняте і стале в кольорознавстві. З точки зору спектральної теорії кольору неправильно називати ахроматичні кольори(чорні, сірі, білі) кольорами, оскільки вони позбавлені основної характеристики хроматичних кольорів - колірного тону, а також насиченості. Якщо чистота хроматичних спектральних кольорів дорівнює 100 те чистота колірного тону і насиченості ахроматичних кольорів дорівнює 0. Тому не можна буквально розуміти сенс словосполучень : білий, сірі, чорний кольори, але до таких словосочетаниям звикли, вони зручні в розмовній і професійональної лексиці, а тому і закріпилися в кольорознавстві.

Вимір характеристик кольору

 

Предмет "вимір кольору" - колориметрія - відноситься до області, що називається психофізикою, яка граничить з психологією, фізикою,

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...