Что такое цвет

Что такое цвет.
19.04.1999
АЛЕКСАНДР ШАШЛОВ, АЛЕКСАНДР ЧУРКИН
Давайте поговорим о цвете [1] и начнем с начала: что такое цвет и цветовоспроизведение [2]?
В конце статьи приведен словарик, где подробно объясняются пронумерованные термины, здесь
же мы дадим краткое определение некоторых ключевых понятий:
- источник света [3] - то, что создает излучение (световое) и помогает нам видеть цвет;
- приемник излучения [4] - то, что регистрирует свет и позволяет ощутить цвет;
- реакции приемника [5] - то, что показывает нам уровень воздействия света на наш глаз или
устройство, его заменяющее;
- окраска [6] - те физические свойства поверхности окружающих нас предметов, благодаря
которым мы ощущаем цвет.
Если мы говорим о цвете, находясь на лоне природы, то все ясно и однозначно: источник света
один - солнце. Приемник излучения - наши глаза: они всегда с нами. Цвет совпадает с окраской
предметов. Не понравился серый цвет дома? Побелил (изменил окраску) - дом стал белым, или же
выкрасил в зеленый цвет - дом позеленел... В общем, это дело вкуса.
Как только мы попадаем в "неоновые джунгли", то есть в условия мегаполиса, наши внутренние
регулировки совершенно нарушаются. Человек привык к цвету земли, воды, неба и травы - они
являются памятными. В городе же нас встречает постоянная смена ярких, неестественных цветов.
Спутники урбанизации: стрессы, кино, телевидение, разнотипные источники света, мониторы
совершенно сбивают наши органы зрения с толку.
Пример
Красивый цвет рубашки, купленной в магазине с искусственным освещением, на солнечном
свету делается отвратительным. Картинка, нарисованная на экране монитора, после вывода
не принтер теряет все свои достоинства. Если эту картинку рассматривать на различных
мониторах, ее цвет меняется до неузнаваемости.
В чем же дело? Чтобы в этом разобраться, надо выяснить, что такое цвет и цветовоспроизведение
и как они между собой связаны.
Если вы уже заглянули в словарик, то узнали, что ощущение цвета вызывают световые
излучения [7] различного спектрального состава, попавшие в наш глаз при рассматривании
окрашенной поверхности предмета. Надо сразу оговориться: цветовые ощущения могут быть
вызваны также ударом по голове, легким давлением на глазные яблоки, галлюцинациями
вследствие болезни, отравления или приема галлюциногенов, наконец, они могут возникнуть во
сне. Но мы с вами будем говорить только об ощущениях цвета, возникающих при рассматривании
окрашенной поверхности.
Чтобы что-то оценить, это "что-то" надо измерить. Расстояние измеряют в метрах, время в
секундах, зарплату в рублях или долларах, а в чем измерять ощущения? Наш организм обладает
пятью чувствами, одним из которых является зрение. Свойства организма относятся ко всем
чувствам: мы не в состоянии что-либо измерить в абсолютных величинах, зато умеем очень
хорошо сравнивать со своим внутренним ощущением. Правда, сильно мешает свойство
приспосабливаться к окружающей среде - адаптация.
Пример
Вода температурой 20.C в сорокаградусную жару кажется холодной, а при -40.С она же
вызывает ощущение теплой, если не горячей. (Попробуйте опустить замерзшие руки в воду
комнатной температуры, и вы ощутите это еще сильнее.)
Зрительной адаптацией называется способность зрения приспособиться, подстроиться к
изменившимся условиям освещения и цвета окружающих предметов (цветового фона). Адаптация
бывает световая, то есть зависящая от уровня освещенности, и цветовая, которая зависит от
цветовой температуры источника света и цвета окружающих предметов.
Кроме адаптации есть еще одно немаловажное свойство организма, влияющее на восприятие, инерция ощущений. Так, руку от раскаленного утюга мы отдергиваем быстро, а боль от ожога
ощущаем через некоторое время. Фары ослепили сразу, в себя пришли только в больнице. (К
таким экспериментам не призываем.) Под зрительной инерцией понимаются остаточные
ощущения светлоты или цвета, и именно это свойство позволяет пользоваться кино,
телевидением, полиграфической продукцией. Инерция связана с невозможностью моментального
восстановления зрительного пигмента, распадающегося под воздействием света. Так, в кино и
телевидении показывают последовательный ряд картинок в различных фазах движения с частотой
выше критической частоты мелькания. Поскольку предыдущий образ еще запечатлен на сетчатке,
а уже экспонируется следующий, возникает ощущение непрерывности процесса. Из-за этого же
свойства отдельно расположенные узкие штрихи разных цветов сливаются вместе, их цвет в мозгу
складывается. [1] Возникает ощущение нового цвета, как если бы эти две краски перемешали. За
счет этого возможно, в частности, полиграфическое воспроизведение целой гаммы цветов путем
растрового смешения триадных красок.
Ученые Вебер и Фехнер предложили оценивать световые
и цветовые ощущения через физические величины
методом пороговых приращений [8]. К физическим
величинам в данном случае относятся мощность
светового потока [9], яркость [10], освещенность
[11].
Рис. 1.
Схема прибора для оценки световых величин методом пороговых приращений.
Эксперимент был очень прост (рис. 1). На стороны белой призмы [2] направлялось два потока
света. Эти потоки можно было регулировать, например, по яркости, изменяя диафрагму, как в
фотоаппарате. Наблюдатель рассматривал призму через окуляр, так что ее грани казались двумя
прямоугольниками, не имеющими четкой границы. Если поля освещались по-разному, то одно,
естественно, казалось светлее, а другое темнее. (Вот и еще одно понятие - светлота [12]).
Наблюдатель регулировочными ручками уравнивал поля по светлоте. Затем находил, насколько
больше яркость одного из полей, если оно едва заметно светлее другого. Оказалось, что в
физическом измерении эта величина всегда одна и та же. Ее назвали порогом [8]. Если измерить
увеличение светлот в порогах, то оно будет пропорционально десятичному логарифму увеличения
яркостей (или соответствующему уменьшению другой логарифмической величины, оптических
плотностей [15]).
Рис. 2.
Шкалы светлот: пропорциональная и непропорциональная.
Другими словами, при увеличении яркости освещения предмета по
логарифмической шкале ощущение светлоты возрастает
пропорционально (рис. 2). Правда, попутно выяснилось, что кроме
очень маленьких порожков есть еще три больших порога
ощущения светлоты, при переходе через которые маленькие
порожки меняют свое абсолютное значение. Подробно в
рассмотрение этого эффекта вдаваться не будем, но практически
он используется: когда рассматривают изображение с точки зрения
распределения светлот (градация [13] светлот), то говорят о
"светах" (D = 0 - 0,3...0,4), "полутонах" (D = 0,3...0,4 - 0,6...0,8) и
"тенях" (D = 0,6...0,8 - 1,1...1,6).
Рис. 3.
Спектральный состав источников излучения с разной
цветовой температурой.
К этому моменту мы с вами узнали, что представляют
собой ощущения цвета и светлоты, а также способ их
измерить. Далее рассмотрим, что мы будем измерять и
при помощи каких величин.
Источник света при цветовых измерениях принято характеризовать интегральной величиной цветовой температурой (см. врезку). Она обозначается в градусах Кельвина и связана с
цветом излучения: чем выше цветовая температура, тем сильнее изменяется цвет источника
света от красного к фиолетовому. Если источник света искусственного происхождения, то
требуется также учитывать распределение мощности излучения по спектру (рис. 3).