Краткая характеристика цвета
«Цвет — это ощущение, результат физиологического воздействия на сетчатку глаза световых волн (электромагнитных колебаний). Видимые электромагнитные излучения с длиной волны 770—380 нм человеческим глазом воспринимаются как свет и различаются спектральным составом. Каждому из основных цветов спектра соответствует определенная длина волны: красному — 720-620 нм, оранжевому — 600-520, желтому — 580-570, зеленому — 550-520, голубому — 500-485, синему — 485-470, фиолетовому — 440-380 нм.
Восприятие предметов как цветных зависит от способности их поверхностей к отражению световых лучей. По этому признаку поверхности подразделяются на две группы: ахроматические и хроматические.
Ахроматические поверхности отражают неизбирательно. Спектральные коэффициенты отражения монохроматических излучений видимой части спектра для таких поверхностей практически равны между собой. Ахроматические поверхности, от белой до черной, включая промежуточные серые, отличаются лишь светлотой.
Хроматические, или цветные, поверхности отражают избирательно. Они отличаются тоном, насыщенностью и светлотой.
Цветовой тон определяется длиной волны, которая соответствует преобладающему монохроматическому излучению.
Насыщенность, являющаяся свойством зрительного восприятия, характеризуется чистотой Р, т. е. содержанием монохроматического цвета по отношению к белому. Иначе ее можно характеризовать степенью разбавленности чистого хроматического цвета белым.
Светлота, являющаяся также свойством зрительного восприятия, характеризуется отношением отраженного светового потока к падающему и оценивается коэффициентом отражения р.
В спектре разложения белого света доминирующими цветами являются красный, зеленый и синий, которые получили название основных. Сложением пучков света этих основных цветов в различных сочетаниях можно получить все цвета спектра (так называемый аддитивный способ сложения цветов). Это связано с физиологическими особенностями зрения. Колбочки сетчатой оболочки глаза, воспринимающие цвет, чувствительны к трем основным цветам. При этом для красного, зеленого и синего имеются свои группы колбочек со светочувствительным веществом. Восприятие любого сложного цвета осуществляется центральной нервной системой посредством объединения сигналов от колбочек, дающих сведения о количестве основных цветов в воспринимаемом.
Получение белого цвета (ахроматического) может осуществляться также путем сложения цветов двух излучений (желтого и синего, оранжевого и голубого и других пар). Такие цвета называются дополнительными. В цветовом круге они расположены примерно друг против друга.
Для красок основными цветами являются красный, желтый и синий. Составные цвета получаются путем смешения основных (так называемый субстрактивный способ получения цветов). В цветовом круге они расположены между основными цветами.
Механизм восприятия цвета еще недостаточно исследован и теория трех компонентов является наиболее распространенной и обоснованной. Эта гипотеза была выдвинута в XIX в. Д. Юмом, Г. Гельмгольцем и Д. Максвеллом. В основе современной колориметрии лежит трехкомпонентная теория — принцип трех основных цветов: красный (λ=700 нм), зеленый (λ=546,1 нм) и фиолетовый (λ=435,8 нм). Получаемые от смешивания этих цветов тона охватывают практически все оттенки. Поэтому цвет может быть охарактеризован тремя числами — координатами цвета. В 1931 г. Международная осветительная комиссия (МКО) предложила использовать систему цветов, согласно которой любой цвет обозначается как сложение основных, выражаемых через X, У, Z. Любой цвет может быть выражен математически:
С = х1Х + у1Y + z1Z, где С — произвольный цвет;
X, У, Z — основные цвета (соответственно красный, зеленый и фиолетовый);
х1, у1, z1 — цветовые коэффициенты, показывающие соотношения смешиваемых основных.
Цветность, которая является производной цветового тона и насыщенности, удобнее оценивать с помощью относительных цветовых коэффициентов х, у, z:
x = х1/ (х1 + у1 + z1)
y = y1/ (х1 + у1 + z1)
z = z1/ (х1 + у1 + z1)
Сумма относительных коэффициентов равна единице:
x+y+z=1.
Независимость двух относительных коэффициентов (третий равен единице минус сумма двух независимых) позволяет охарактеризовать любой цвет с качественной стороны двумя относительными цветовыми коэффициентами при определенных основных цветах X, Y, Z. Эта особенность позволяет изобразить любую цветность в виде точки в прямоугольной системе координат XY и получить диаграмму цветности, которая связывает коэффициенты х и у с цветовым тоном и насыщенностью относительно белого цвета.
На диаграмме цветности (рис. 4.1) по осям абсцисс и ординат отложены соответственно значения относительных цветовых коэффициентов хну. На внешней кривой расположены все цвета видимого участка спектра с длиной волны 400—700 нм. Со штрихом указаны пурпурные цвета, которые не являются спектральными. Расположенная внутри точка Е соответствует белому цвету (Р=0). Прямые линии, соединяющие точку Е и соответствующие цветам с одинаковой длиной волны, пересекают линии равной насыщенности в пределах от 0,1 до 1. По известным коэффициентам х и у количественные значения чистоты определяются по кривым равной чистоты, а цветовой тон — по граничной кривой в точке пересечения ее с линией, проведенной через точку Е и точку с координатами X и Y. По диаграмме цветности можно определить также дополнительные цвета, которые находятся на граничной кривой в точках пересечения ее с прямой, проведенной через точку Е».