Элементарная природа цвета

Тема мастер-класса: «Цветовые модели»



Тип занятия: объяснение нового материала.
Цели занятия:
Образовательные
- знакомство с цветовыми моделями;
- изучение новых понятий, связанных с компьютерной графикой;
Развивающие
- развивать интерес к уроку, предмету, науке в целом;
- развитие логического мышления посредством сравнения, анализа, синтеза,
сопоставления;
Воспитательные
- воспитание информационной культуры.
Задачи:
создать условия для воспроизведения в памяти учащихся системы опорных знаний и умений,
стимулировать поисковую деятельность;
создать содержательные и организационные условия для развития у учащихся умений устанавливать
причинно-следственные связи, сравнивать и обобщать изучаемые объекты;
развивать коммуникативные способности через посредство работы в группе.
Оборудование: мультимедиа проектор; краски, кисточки, разноцветные волчки, стеклянные призмы.
Ход мастер-класса:
Практически у каждого сегодня дома есть компьютер. Многие пользуются цифровыми фото и видео
камерами, сотовыми телефонами. Приходилось ли вам когда-нибудь распечатывать изображения? Возникала
ли ситуация, что цвета изображения при распечатке не совпадали с цветами на экране? Вы задумывались,
почему так происходит? Сегодня мы постараемся в этом разобраться.
Начать наш сегодняшний урок я предлагаю с трех экспериментов.
1. Разложение белого света. Перед вами стеклянные призмы. Опыт заключается в следующем: берем
призму и смотрим через нее (через широкое основание на боковую грань) на источник света. Что вы видите?
Это разложение света призмой в цветовой спектр. Из этого хорошо всем знакомого эксперимента со всей
очевидностью вытекает, что дневной свет, воспринимаемый нами как белый, на самом деле состоит из суммы
множества цветов и оттенков.
2. Сложение цветов. Все вы видели «волчок» и хорошо знаете, что это такое. «Волчок» - это ярко
раскрашенная игрушка, которую можно быстро - быстро раскрутить.
Что получается, если раскрасить волчок в цвета радуги и быстро раскрутить? (Мы увидим его почти
белым). Это явление имеет простое объяснение. Теперь, после того, как мы провели эксперимент со стеклянной
призмой, естественно предположить, что здесь мы становимся свидетелями обратного явления: явления
сложения цветов. Точнее сказать сложением их образов в нашем мозге.
Дальше начинается самое интересное! Как известно из анатомии человека, цветовые фоторецепторы,
находящиеся на сетчатке глаза, различают только красный, зеленый и синий цвета соответственно.
Поэтому для получения описанного эффекта сложения цветов достаточно раскрасить волчок в три так
называемых "базовых" цвета: Красный, Зеленый и Синий. Вращающийся волчок почти белый!
Запишите себе формулу: Бел=Кр+Син+Зел
А теперь раскрутите волчок, окрашенный в красный и зеленый цвет, в синий и красный цвет, в синий
и зеленый цвет и запишите в виде формулы, что у вас получилось. На опыт отводится одна минута.
(Кр+Зел=Желт, Син+Кр=Пурп, Син+Зел=Гол)
3. Смешение красок. Перед вами акварельные краски. Попробуйте смешать те же цвета, в которые
был раскрашен волчок, и запишите, что получилось.
Почему в одном и в другом опыте смешивались цвета одни и те же, а результат получился разный?
Постараемся в этом разобраться. Человеческий глаз не способен отличить цвет определенного цвета
от цвета, полученного путем смешивания других цветов. Издавна люди подметили эту особенность, и вместо
того чтобы создавать миллионы красок различных оттенков, традиционно используется лишь небольшое
ограниченное их число (от сотни до трех), а все остальные краски получаются путем смешивания исходных.
Эти исходные цвета называются "первичными". В связи с этим определяются цветовые модели - набор
первичных цветов, используемых для получения всех остальных цветов.
Вспомните, пожалуйста, почему все объекты видимы для нас? (они сами являются источником
света, либо светят отраженным светом)
В целом все цветовые модели можно поделить на два типа: модели представления цвета от
излучаемого и отраженного света. В нашем случае излучающим объектом является экран монитора;
отражающим объектом является бумага, краска, пигмент, которые сами не излучают света, а светят светом,
который идет либо от солнца, либо от искусственного источника освещения. Телевизоры, камеры, сканеры,
мониторы компьютеров основаны на излучении цветов. Офсетная печать, цифровая печать, краски, пластик,
ткань и фотография основаны на отражении цвета.
Постараемся во всем этом разобраться.
Во время объяснения применим активное слушание – вы слушаете объяснение и заполняете
табличку на рабочем листе.
I модель
II модель
Название
Первичные цвета
Тип смешения
Механизм получения цвета
Оптические явления
Использование и применение
Цветовая модель RGB.
Система описания цвета, основанная на трех базовых цветах (Красный, Зеленый и Синий)
называется цветовой моделью (системой) RGB. Свое название она получила по первым буквам английских
слов, обозначающих названия этих цветов: Red (Красный), Green (Зеленый) и Blue (Синий).
В эксперименте мы получили, что быстро вращающаяся юла, раскрашенная в зеленый и
синий цвета, зрительно воспринимается как голубая. Математически мы это записали в виде
уравнения: G + B = C, т.е. сложение зеленого и синего цветов дает голубой (Cyan) цвет.
Сложение красного и синего цветов, стоящих на краях светового диапазона, дает цвет,
напоминающий фиолетовый, т.е. получаем второе уравнение: R + B = M.
Аналогично можно убедиться в том, что красный и зеленый дают желтый. Соответствующее (третье)
уравнение имеет вид: R + G = Y.
Все окончательно встает на свои места, если представить всю совокупность
цветовых оттенков, как трехмерное цветовое пространство. На рисунке представлена
декартова система координат, по осям которой отложены яркости базовых цветов системы
RGB.
Смешение цветов в модели RGB называют «аддитивным». Как вы думаете,
почему именно такое название? (от английского слова add - добавлять, складывать). Эта
модель нашла применение в телевидении, в компьютерах и в других разработках, где имеет место сложение
цветовых потоков.
При максимальной яркости красного и зеленого цвета мы получаем желтый, синего и зеленого –
голубой, красного и синего – пурпурный.
Цветовой круг.
Следующим шагом в понимании цвета является концепция «Цветового круга».
Представить шкалу цветового диапазона в виде окружности, на которой последовательно
располагаются все оттенки радуги. Крайние точки смыкаются, образуя цвет, называемый
«Цветовым кругом». Если теперь мы с позиции концепции "Цветового круга" рассмотрим
полученные нами уравнения сложения цвета, то заметим, что всегда в результате сложения
"базовых" цветов мы получали цвет, расположенный на цветовом круге между слагаемыми.
Также мы заметим, что всегда суммарный цвет является более светлым, чем его слагаемые, поскольку (как уже
говорилось) при сложении всех цветов мы должны получить белый (White) цвет, т.е.: W = R + G + B.
Итак, каким образом получается голубой цвет? (Гол=Син+Зел)
А как можно получить голубой цвет из белого? (Вычесть из белого красную компоненту).
Следовательно, голубая краска это вещество, поглощающее красный свет! Поэтому красный и
голубой цвета называются "дополнительными цветами". На цветовом круге они расположены на концах
диаметра.
Аналогично получаем, что пурпурный – это белый без зеленого. Таким образом, ясно, что пурпурная
краска поглощает зеленый свет. Зеленый и пурпурный цвета являются взаимно дополнительными и, как и
следовало ожидать, располагаются на концах диаметра цветового круга.
Ну и, соответственно, желтый – это белый без синего. Становится ясно, каким свойством должна
обладать желтая краска. Она должна поглощать синюю составляющую света. Из рассмотрения цветового круга
видно, что и в этом случае взаимно дополнительные цвета (синий и желтый) располагаются на концах
диаметра.
Именно голубая, желтая и пурпурная
краски используются в полиграфии и называются
"полиграфической триадой". Потому, что именно они поглощают те цветовые составляющие света, к которым
наиболее чувствителен человеческий глаз.
Цветовая модель CMY.
В связи со сказанным напрашивается другой взгляд на
цветовое пространство. Легко видеть, что цветовой куб можно
формально рассматривать в декартовых координатах с началом в
диагонально противоположной точке этого куба. Теперь по осям
отложены Голубой (Cyan), Пурпурный (Magenta) и Желтый
(Yellow). И это приводит к другому пониманию цветовой системы!
Когда у нас нет красок, какой цвет мы видим? (Если не
сказали, спросить про лист бумаги в начале урока – не было красок, лист был белый). Где в системе это должно
находиться? (в начале координат).
Чем больше красок, тем темнее цвет. Если смешать все максимально, какой цвет получим? (черный)
Где это отображается? (диагонально противоположный угол)
Такой взгляд на цветовое пространство приводит к появлению новой цветовой модели CMY (по
названию осей координат) и трактует ее компоненты, как результат поглощения света тремя красками - желтой,
голубой и пурпурной. Профессионалы называют это смешение цветов «субтрактивным» от английского слова
subtract (вычитать).
Модель CMY является базовой в полиграфии.
Цветовая модель CMYK.
Однако идеальных красок не существует, да и просто хорошие краски дороги. В результате при
смешении трех красок (голубой, желтой и пурпурной) вместо черного цвета чаще всего получается грязно бурый цвет. Поэтому в цветовую модель (и в число основных полиграфических красок) вводят еще один
дополнительный цвет (и один дополнительный краситель) - черный (Black). Этот четвертый цвет добавляет в
название цветовой системы еще одну, четвертую букву. Поскольку, однако, первая буква слова Black уже
используется в теории цвета, то было предложено (и принято) для обозначения черной краски использовать
последнюю букву слова Black. В результате цветовая модель стала называться CMYK.
Теперь у вас есть минута, чтобы заполнить оставшиеся незаполненными ячейки в табличке на
рабочем листе. Давайте проверим, что получилось.
I модель
II модель
Название
RGB
CMY
Первичные цвета
кр, зел, син
гол, пурп, желт
Тип смешения
аддитивное
субтрактивное
Механизм
сложение
вычитание
получения цвета
Оптические
излучение
отражение
явления
Телевизоры,
Офсетная печать,
Использование и
камеры, сканеры,
цифровая печать,
применение
мониторы
краски, ткань,
компьютеров
фотография
И снова вернемся к вопросу: так почему же на экране мы видим одно, а при печати совершенно
другое? (На экране одна цветовая модель, а при печати другая.) Какие первичные цвета в каждой из моделей?
(Кр, Зел, Син и Пурп, Гол, Желт). Именно поэтому получается, что один и тот же цвет получается из разных
первичных цветов, соответственно получить абсолютно одинаковый оттенок цвета практически невозможно.
Теперь, после нашего сегодняшнего занятия, я уверена, что, когда будете покупать на президентскую
премию новое оборудование в свой рабочий кабинет, у вас не возникнет вопросов, почему на мониторе стоит
маркировка RGB, а картриджи принтера помечены буквами CMYK.