Основы графического дизайна на базе компьютерных технологий - Ольга Яцюк

2.2. Природа цвета

Цвет – очень сложное явление. Существует несколько совершенно различных подходов к его изучению.

Физики исследуют энергию электромагнитных колебаний, измеряют длину цветовой волны, проводят анализ спектра.

Химики работают с красителями, изучают их молекулярное строение, создают новые пигменты, растворители, технологию нанесения на различные поверхности.

Специалисты компьютерной графики создают различные цветовые модели, позволяющие наиболее точно воспроизвести цвет на экране монитора или при выводе на печать.

Физиологи анализируют строение глаза и выявляют особенности передачи зрительной информации в мозг, определяют закономерности восприятия цвета.

Психологи занимаются проблемами влияния цвета на сознание, восприятия цвета, ищут взаимосвязь между душевным состоянием человека и воздействием цвета.

Художники должны разбираться во всех аспектах теории цвета, хотя они часто интуитивно решают психологические вопросы, находят новые приемы эстетического воздействия, используют символическое звучание цвета, создают неожиданные композиционные решения.

2.2.1. Почему мы видим цвет

Цвет – результат взаимодействия трех составляющих: светового потока, наблюдаемого объекта и зрителя. Воспринимаемый наблюдателем цвет объекта зависит от освещения и свойств поверхности, а кроме того, и от самого наблюдателя.

Светом мы называем электромагнитное излучение, длина волны (А.) которого лежит в пределах видимого диапазона. Под видимым диапазоном в технике условно понимается диапазон X = 400–700 нм, хотя на самом деле человек способен видеть в более широком диапазоне (например, X = 380–770 нм). При этом, ощущение цвета связано с выраженной неравномерностью спектра светового потока. Раздражение сетчатки глаза световым потоком, имеющим равномерный спектр в видимом диапазоне, вызывает ощущение белого {ахроматического) цвета.

Важно понимать, что не существует «черного цвета» или «серого цвета». Один и тот же по абсолютной яркости (мощности) световой поток, излучаемый поверхностью, в зависимости от яркости фонового освещения и ряда других обстоятельств, мы можем воспринять и как «черный» (то есть, вовсе не увидеть, поскольку световой поток по яркости ниже текущего порога чувствительности глаза), как некий «темно-серый» или «светло-серый», или даже как ослепительно, болезненно белый. (В данном случае «ослепительность» и «болезненность» следует понимать буквально: наблюдатель испытает болезненные ощущения и будет на короткое время ослеплен.)

В реальной жизни мы рассматриваем объекты и их изображения не в «абсолютно черной комнате», а в условиях фонового освещения, которое может варьироваться от света звезд (ясная безлунная ночь) до яркого солнечного света. Органы чувств человека представляют собой измерительные приборы, но очень своеобразные: они измеряют относительные приращения величин, почти не интересуясь их абсолютными значениями. Например, рука отчетливо ощущает вес отдельно взятой стограммовой гирьки, но мало кто способен распознать эту же гирьку, подброшенную в тяжелый чемодан. Способность человека различать неодинаковую яркость отдельных участков на светлом фоне {пороговый контраст) зависит от яркости самого фона. Так, если мы в темной комнате направим на какой-либо участок стены луч фонарика, этот участок покажется нам существенно светлее окружающих. Однако, если та же стена освещена ярким светом Солнца, никакого приращения освещенности мы не заметим, хотя собственная мощность фонарика, естественно, не изменилась.

Экспериментами установлено, что зависимость порогового контраста от фоновой величины носит логарифмический характер (закон Вебера-Фехнера). Этот закон действителен для всех органов чувств (кстати, впервые он был открыт для ощущения веса). Из него вытекает, в частности, такое важное следствие: гипотетические поверхности, отражающие 100 %, 10 %, 1 % и 0,1 % падающего света, покажутся нам равноотстоящими друг от друга по светлоте (десятичные логарифмы 0, – 1, —2 и —3 соответственно). В качестве меры «черноты» в полиграфии широко используется оптическая плотность (D) – отрицательный логарифм коэффициента отражения поверхности (применительно к фотопленке говорят о коэффициенте пропускания).

Заметим, что в природе не существует материала, отражающего или поглощающего 100 % падающего на него света. Максимальную оптическую плотность (2,7 ед. D) имеет черный бархат, он поглощает 99,8 % падающего на него света (коэффициент отражения 0,002). Минимальную (0,03 ед. D) – спрессованный в плитку порошок химически чистого сернокислого бария, отражающий примерно 94 % падающего света (коэффициент отражения 0,94). С другой стороны, фотопленка может иметь и более высокую оптическую плотность.

Важную роль в теории цвета играет так называемая кривая видности, которая описывает зависимость визуальной яркости света от длины волны. Максимум чувствительности глаза лежит в области X = 555 нм (желто-зеленая область), в других областях чувствительность глаза убывает. На практике это означает, что наблюдаемые предметы можно сравнивать не только по цвету, но и по условной яркости – светлоте.

Принято раскладывать спектр на семь «основных» цветов. Поговорка об охотниках и фазанах сидит в наших головах с детства, но это деление, введенное Ньютоном, – чистая условность. Леонардо да Винчи считал, что основных цветов пять, Михаил Ломоносов заложил основы трехкомпонентной теории цветового зрения. Эта теория была разработана в начале XIX века естествоиспытателями Юнгом (Англия) и Гельмгольцем (Германия).

Трехкомпонентная теория исходит из существования в человеческом органе зрения рецепторов трех типов, селективно (избирательно) реагирующих на красный, зеленый и синий цвета. Согласно этой теории, красный (R), зеленый (G) и синий (В) цвета являются основными и взаимонезависимыми, т. е. ни один из них не может быть получен смешением двух других. Напротив, все остальные цвета могут быть получены путем смешения основных цветов, взятых в соответствующих количествах.

Смешение (сложение) цветов может быть осуществлено различными способами. Локальное смешение достигается одновременным или последовательным наложением одного цвета на другой. Пространственное смешение, обычно применяемое в телевидении и полиграфии, – наложением на поверхность мелких точек или штрихов разного цвета. Наконец, бинокулярное смешение достигается раздельным наблюдением смешиваемых цветов левым и правым глазом.

Для всякого цвета имеется другой цвет, от смешения с которым может образоваться белый цвет. Такие два цвета называются дополнительными (комплементарными) цветами.

Не следует путать смешение цветов и механическое смешение красок (пигментов). Цвет и краска — понятия принципиально различные. Краску наносят на объект для изменения цвета. По сути, это спектрозональный светофильтр, который пропускает и отражает строго определенные лучи света, в результате чего создается новый цвет объекта. То есть, если на поверхность нанесена зеленая краска, значит молекулярный состав покрытия такой, что часть световых лучей поглощается, а лучи с длиной волны от 530 до 490 нм, соответствующие зеленому цвету, отражаются.

Важное свойство краски – ее кроющая способность (opacity). В живописи по холсту и в архитектуре обычно применяются кроющие, непрозрачные краски. Такие краски полностью скрывают под собой окрашенную поверхность, отражая свет от себя. Напротив, в полиграфии обычно применяются прозрачные краски. Свет проходит последовательно сквозь несколько слоев цветных красок, частично поглощаясь, и отражается от листа бумаги.

Говоря о синтезе цвета, всегда следует помнить о том, что смешение световых потоков и механическое смешение красителей с теми или иными физико-химическими свойствами дает неодинаковые результаты. В наше время параллельно существуют две субтрактивные системы, основанные, соответственно, на современной полиграфической триаде «голубая, пурпурная, желтая», либо на традиционной для живописи триаде «красная, желтая, синяя». В этой главе мы рассмотрим обе системы.

2.2.2. Восприятие цвета

Цвет, видимый человеком, в значительной степени зависит не только от физических явлений, но и от психофизических законов восприятия. Расположенные рядом цвета влияют друг на друга. Любой цвет воспринимается нашим зрением в зависимости от своего окружения. То есть, любой видимый нами цвет относителен.

Проведем следующий эксперимент: заполним лист бумаги красными и желтыми штрихами, расположенными вплотную друг к другу. Если посмотреть на лист с некоторого расстояния, можно увидеть оранжевый цвет. Чем меньше штрихи и расстояние между ними, тем очевиднее эффект оптического смешения. При этом наблюдаемый оранжевый цвет воспринимается более сложным, активным, чем при механическом смешении красок. Приведем наиболее яркие примеры эффектов, возникающих при взаимодействии цветов.