Глава 6. Архитектурноецветоведение

6.1. Основные понятия

Цвет в архитектуре еще на заре цивилизации служил людям и средством информации, и символом, и украшением. Зодчие древности и ран­него средневековья считали цвет не­отъемлемой частью формы, одним из главных факторов, обусловливающих впечатление, создаваемое архитектур­ным произведением. История знает множество ярких приемов прямой и наглядной связи цвета с архитектур­ными решениями, глубокого понима­ния его художественной роли, удиви­тельной гармонии цветовых сочетаний при создании архитектурных образов.

Природа цвета долгое время оставалась загад­кой. Вопрос "что такое цвет?" занимал еще Аристо­теля. Однако только в течение последних трехсот лет наметилась реальная возможность получить на него научный ответ. Изучение этого вопроса про­должается и в настоящее время, поскольку явление цвета представляет собой комплекс сложных про­цессов, протекающих во внешней среде и живом организме. Окончательный ответ не может быть получен до тех пор, пока не будет полного представ­ления о восприятии цвета как одной из функций человеческого мозга. Классическое цветоведение, которое началось с И. Ньютона, разложившего свет в спектр с помощью призмы, было создано физика­ми Т. Юнгом, Дж. Максвеллом, Г. Гельмгольцем, M.B. Ломоносовым и др.

Архитектурное цветоведение осно­вано на теоретических положениях на­уки о цвете и пользуется ее понятиями и терминологией. Оно охватывает ши­рокий круг вопросов, выделенных из сложного объема проблем о цвете: вза­имодействие света и цвета, их формо­образующая роль в творческом методе архитектора, учет объективных фак­торов, определяющих выбор цвета в архитектурном проектировании, и др.

В повседневной жизни мы приписываем цвет объектам, окружающим нас, и рассматриваем его как свойство материалов: краска — синяя, снег —

Гпава 6. Архитектурное цветоведение 389

белый, цветок — красный. Естественно, мы оцени­ваем цвет предметов при дневном освещении, и привычное наблюдение при этом освещении свя­зывается для нас с цветом предметов. Мы также го­ворим о цветном свете, о цвете световых потоков и считаем цвет свойством света. И. Ньютон в своей книге "Оптика" писал, что световые "лучи... не яв­ляются цветными... в них нет ничего, кроме опре­деленной способности их предрасположения вызы­вать у нас ощущения того или иного цвета". Таким образом, вместо того, чтобы говорить: "Этот свет красный", следовало бы сказать: "Цвет, вызывае­мый этим светом, красный". Тем не менее наши объеденные представления о цвете хорошо служат нам в повседневной жизни. И в дальнейшем мы бу­дем говорить и о цвете предметов, и о цветном ос­вещении.

В соответствии с современным представлением ощущение того или иного цвета определяется спектраль­ным составом излучения, попадающего в глаз наблюдателя. Для иллюстрации этого можно проследить за изменени­ями состава дневного света, освещаю­щего, например, красную кирпичную стену и желтый цветок. Отраженный от стены и цветка свет после избира­тельного поглощения меняет свой спектр и в зависимости от того, что попадает в глаз, создается соответст­вующее ощущение цвета.

В то же время мы постоянно сталкиваемся с та­кими ситуациями, когда одно и то же излучение в разных случаях может вызывать разные цветовые ощущения и, наоборот, разным по спектральному составу излучениям могут соответствовать одина­ковые цветовые ощущения. Вспомним, как выгля­дят желтые цветки одуванчика на зеленом весен­нем лугу. Открытые места освещаются прямым солнцем, а в тени — светом чистого весеннего голу­бого неба. Относительное распределение энергии ф(_Д) в спектрах этих излучений и спектральные коэффициенты отражения J*(jL) цветка одуван­чика и зеленого листа показаны на рис. 6.1, а и б.

Спектры отраженных излучений, рассчитан­ные как произведения спектров излучения солнца и неба на соответствующие спектральные функции коэффициента отражения ф^о( JL) от цветка оду­ванчика, освещенного светом голубого неба, и зеле­ной листвы луга, освещенной солнцем, приведены на рис. 6.1, в. Они почти не отличаются друг от друга, по крайней мере, в видимом диапазоне спек­тра. Однако наши цветовые ощущения в этих слу­чаях различны и совсем не соответствуют спект­ральному составу отраженного света.

Напротив, излучение, отраженное от цветка одуванчика, освещенного прямым солнцем, имеет другой спектральный состав, восприниматься же

оно будет как тот же самый желтый цвет. Таким об­разом, цветок одуванчика независимо от освеще­ния мы видим желтым, а луг — зеленым. Подобных примеров можно привести очень много. Все они по­казывают, что наши цветовые ощущения коррели­руют не только со спектральным составом излуче­ния, отраженного от предмета, но и с его окраской (отражательной способностью). Одни и те же пред­меты в разных условиях освещения отражают свет разного спектрального состава. Мы не могли бы уз­навать предметы, если бы не существовало меха­низма, который позволяет делать поправку на ос­вещение. Эта способность цветового зрения объяс­няется тем, что цель зрительной системы состоит не в восприятии световых излучений как таковых, но в узнавании объектов внешнего мира на основе ин­формации об излучениях. Зрение должно инфор­мировать нас о самих объектах.

Способность зрительного анализа­тора узнавать предметы по их отра­жательным свойствам в изменяющихся условиях освещения получила назва­ние константности цветовосприятия. Для механизма константности харак­терно, что на субъективно восприни­маемый цвет предметов иногда боль­шое влияние оказывают удаленные в пространстве информативные детали. Таким образом, константность воспри­ятия цвета в значительной мере осно-

вана на узнавании картины в целом; этой способностью мы обязаны мозгу, корректирующему физиологическую реакцию.

Именно благодаря константности восприятия цвета писчую бумагу мы видим белой, а шрифт пе­чатных букв черным и при ярком солнечном осве­щении, и в сумерки. Белая скатерть остается для нашего зрения в равной мере белой как днем при ее-тественном освещении, так и вечером при свете ламп накаливания.

Наряду со свойством константно­сти восприятия цвета существует и, видимо, играет важную роль чрезвы­чайно высокая цветовая различитель­ная чувствительность нашего зритель­ного анализатора.

Для объяснения особенностей цветового зре­ния, в том числе возникновения цветовых ощуще­ний, наиболее известны трехцветная (трехкомпо-нентная) теория Юнга—Гельмгольца и теория оп-понентных (противостоящих) цветов. Согласно трехкомпонентной теории каждый вид колбочек (красно-, зелено- и синечувствительных) реагиру­ет на излучения довольно широкого диапазона длин волн, но красночувствительные колбочки преимущественно реагируют на монохроматиче­ские излучения с длинами волн 550—650 нм, а зе­лено- и «нечувствительные — на излучение с дли­нами волн соответственно 500—600 и 400-500 нм (рис. 6.2).

Человеческий глаз различает не­сколько десятков тысяч цветов. Чтобы внести в цветовое многообразие, ок­ружающее человека, известный поря­док, необходимо прежде всего устано­вить те основные свойства, которыми цвета отличаются друг от друга, т.е. признаки, которые могут охарактери­зовать цвет по отдельности в отличие от других. Когда мы рассматриваем два объекта, то мы замечаем не только то, что их цвета различны, но и то, в каком именно отношении они раз­личны.

Характерным признаком цвета яв­ляется цветовой тон. Так, мы разли­чаем цвета красный, желтый, синий и т.д. и их оттенки — желто-зеленый, голубовато-зеленый и др. В таких слу­чаях говорят, что цвета различаются по цветовому тону. Эта характеристи­ка ощущения приближенно соответст­вует в колориметрии (п. 6.2) понятию доминирующей длины волны ]i , нм.

Названия цветов в спектре (крас­ный, оранжевый, желтый и др.) сло­жились исторически, они условны и недостаточно определенны. Из спектра можно выделить значительно больше различающихся по цветовому тону из­лучений. Для определенности обозна­чения цветового тона указывают дли­ну волны излучения, вызывающего ощущения красного, оранжевого и т.д., т.е. говорят о цветовом тоне такой-то длины волны. Длину волны, измеряе­мую в нанометрах, можно, таким об­разом, считать объективной величи­ной, а цветовой тон — свойством зри­тельного ощущения, т.е. субъективной характеристикой. Объяснить, что такое ощущение красного, так же трудно, как объяснить ощущение горечи или запаха. Для наших целей достаточно сказать, что когда мы произносим или пишем слова "красный", "зеленый", "голубой" и т.д., мы сообщаем другим в первую очередь наши представления об определенном цветовом тоне.

Цветовой тон — наиболее замет­ный фактор, изменяющийся с измене­нием длины волны излучения видимо­го спектра, и поэтому он является ха­рактеристикой, позволяющей описы­вать цвет длиной волны монохроматического излучения, с ко­торым он совпадает. Возможно, цве­товой тон следует определить как главную (но не единственную) харак­теристику цвета, на основе которой цвета получают свои названия.

Два цвета, одинаковые по цвето­вому тону, могут отличаться по дру­гим признакам — насыщенности и светлоте. Среди цветов особое место занимают "бесцветные", или ахрома­тические. К ахроматическим цветам относятся белый и все серые вплоть до черного. Под серым, или нейтраль­ным, подразумевается только такой се­рый цвет, в котором совершенно от­сутствует какой-либо цветовой тон, так что всякие желтовато- или зеле­новато-серые уже не будут ахромата^ ческими в строгом смысле этого слова. Нейтрально серый цвет, таким обра­зом, есть белый цвет малой яркости.

В противоположность ахроматиче­ским цветам, у которых отсутствует цветовой тон, все остальные цвета бу­дут относиться к хроматическим. Од­нако резкую грань между хроматиче­скими и ахроматическими цветами провести не всегда легко, ибо есть много цветов, цветовой тон которых почти не улавливается глазом, так как они образуют переход от хроматиче­ских к ахроматическим цветам. У дру­гих же этот цветовой тон, или хро-матичность, сильно выражен. Цвета с сильно выраженным цветовым тоном называют насыщенными.

Насыщенность — характеристика, позволяющая наблюдателю оценить долю чистой хроматической составля­ющей в общем цветовом ощущении. Насыщенность оценивается числом по­рогов цветоразличения Н. Эта харак­теристика ощущения приближенно со­ответствует понятию чистоты цвета. Чистота цвета определяется как сте­пень приближения цвета к чистому спектральному и выражается в про­центах (Р, %). Чем выше чистота, тем больше насыщенность. Чистоту цвета принято считать объективной характе­ристикой насыщенности. Наибольшей чистотой обладают цвета спектра, по­этому чистота всех спектральных цве­тов принимается за 100%, несмотря на их различную насыщенность (рис. 6.3).

Примером цветов различной насыщенности может служить цвет неба, который в летние сол­нечные дни будет более насыщенным, а в зимние дни или даже летом, но ближе к горизонту, — более белесым, т.е. менее насыщенным. Можно привести и другие примеры, например, "выгорание" цветов на солнце или "выцветание" окрашенной поверх­ности фасадов зданий при ярком солнце по сравне­нию с насыщенным цветом фасадов в условиях рас­сеянного света голубого неба. Архитектор работает не со спектральными цветами, а с красящими ма­териалами и окрашенными телами. Наши пред­ставления о свойствах окраски наблюдаемых объ­ектов позволяют проводить аналогию между цвето­вым тоном и красящим веществом, а количество красящего вещества соотносить с чистотой цвета. Архитекторы иногда под чистотой понимают также наличие в данной краске черного.

Цветовой тон (или длина волны) и насыщенность (или чистота) назы­ваются цветностью, которая считается качественной характеристикой цвета. Цвета одинаковой цветности тем не менее могут отличаться друг от друга: один темнее, другой светлее. Так, один и тот же предмет, если его ос­вещенность выше (а следовательно, выше яркость), воспринимается более ярким по сравнению со слабо освещен­ным. Количественное выражение уров­ня зрительного ощущения, производи­мого яркостью, называют светлотой. Между яркостью и светлотой сущест­вует определенная связь, позволяющая производить оценку светлоты в зави-

Порог цветоразличения — минимальное раз­личие двух цветов по цветовому тону, насыщенно­сти или светлоте, обнаруженное наблюдателем в определенных условиях наблюдения.

394 Часть II. Архитектурная светология

симости от яркости. Светлота (яр­кость) — это количественная харак­теристика цвета.

Однако светлота как количественный уровень цветового ощущения может быть выделена из зри­тельного ощущения как независимая характери­стика, если рассматриваются ахроматические цве­та, так как цветность оказывает значительное вли­яние на светлоту — воспринимаемую яркость¹. По­этому разделение цвета на цветность и светлоту или цветность и яркость достаточно условно. Если мы имеем дело с хроматическими цветами, то и воспринимаемые яркости при одинаковой интен­сивности излучений оцениваются нами различно. Если поверхности обладают одинаковой объектив­но измеренной яркостью, то можно предположить, что эти яркости создают одинаковые ощущения. На самом деле чем ближе поверхность к хромати­ческой, тем более яркой она воспринимается. Это соответствует известному явлению — "эффекту Гельмгольца—Кольрауша"². Гельмгольц первый заметил, что насыщенность цвета влияет на его вос-

В психофизике применяются термины "восп­ринимаемая", или "субъективная", яркость, ис­пользуемые, в сущности, как синоним "светлоты", что практически является тавтологией.

^Эффект Гельмгольца—Кольрауша имеет особое значение, когда мы встречаемся с цветами большой насыщенности, например, в производст­венной среде, в цветовой сигнализации, в технике безопасности, в рекламных установках с газосвет­ными лампами и др. Хорошо известно, напрмер, что в красном стоп-сигнале можно использовать лам­почки меньшей мощности, чем в зеленом.

принимаемую яркость и что некоторые цвета ка­жутся ярче белого, даже если освещенность сетчат­ки при этом остается постоянной. Впоследствии этот эффект изучал Кольрауш. Он обнаружил, что если поместить рядом два равноярких цвета, один из которых будет иметь более высокую насыщен­ность, то этот цвет будет казаться ярче.

Исследования Гельмгольца—Кольрауша по­казали, что белый цвет должен быть более интен­сивным, чтобы казаться таким же ярким, как цвет­ной. Так, по данным некоторых опытов интенсив­ность белого цвета должна быть в 50 раз выше, чем синего, и в 30 раз выше, чем красного, чтобы он ка­зался таким же ярким. Для желтого указанный эф­фект гораздо слабее, но все-таки может быть заме­чен: белый должен быть в 4 раза ярче желтого. Международная комиссия по освещению (МКО) предложила следующие поправочные коэффици­енты для яркостей насыщенных цветных поверхно­стей, которые воспринимались бы как равносвет-лые по сравнению с белыми:

цвет бе- крас- жел- зеле- голу- фио- пур- лый ный тый ный бой лето- пур- (се- вый ный

рый)

коэффи- 1,0 0,7 0,9 0,8 0,7 0,7 0,6 циент

Как видно, приведенные результаты расхо­дятся друг с другом, что обусловлено методикой ис­следований и используемой кривой чувствитель­ности глаза при расчете уровней яркостей¹. Экспе-

^!В расчетах обычно исходят из функции отно­сительной световой эффективности V( JL ), кото­рая,, как известно, имеет заниженные значения в коротковолновой и длинноволновой областях спек­тра.