К

1

онспект лекций ч.2

ВВЕДЕНИЕ 2

1

СВЕТ 2

1.1 ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СВЕТА 3

1.2 ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ СВЕТА 4 1.3 СВОЙСТВА СВЕТА

1.3.1 ЗАКОН ОБРАТНОЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ КВАДРАТУ РАССТОЯНИЯ (яркость) 5

1.3.2 ЗАКОН КОСИНУСА (ОСВЕЩЕННОСТЬ) 5

2 ЦВЕТ 8

2.1 ОСОБЕННОСТИ НАШЕГО ЗРЕНИЯ 8

2.2 ЗАКОНЫ ЦВЕТА ПО ГРАССМАНУ 10

2.3 ТРЕХКОМПОНЕНТНАЯ ЦВЕТНАЯ МОДЕЛЬ 10

2.4 КОЛОРИМЕТРИЯ - НАУЧНЫЙ ПОДХОД К ЦВЕТУ 11

2.5 ЛОКУСЦВЕТОВ 12

3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕТА И ЦВЕТА НА ПРАКТИКЕ 13

3.1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕТА НА ПРАКТИКЕ 13

3.1.1 ДОПУЩЕНИЯ и УПРОЩЕНИЯ 13

3.1.2 ЯРКОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА 14

3.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦВЕТА 16

3.2.1 КОГДА ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЦВЕТ 16

3.2.2 ЦВЕТ И ФОРМА 17

3.2.3 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЦВЕТОВ 17

3.2.4 ЦВЕТОВЫЕ СХЕМЫ 18

Г ЛОССАРИЙ 18

Введение

Все краски мира, доступные нашему зрению, обязаны своим существованием фотонам света. Не вдаваясь в детали дуальности света и корпускулярно-волновой теории (об этом ниже), заметим, что сам по себе свет представляет в некотором роде и цвет, а будучи отраженным от различных тел, он явно указывает на цвет их поверхности и на ее фактуру.

Можно с уверенностью сказать, что в мире нет двух людей абсолютно одинаково воспринимающих один и тот же цвет, субъективное зрение имеет начало не в головном мозге, и даже не в зрительном центре, а непосредственно в сетчатке глаза, радужке и стекловидном теле.

Яркость в итоге представляется как количество фотонов регистрируемых за единицу времени. Яркость - параметр источника света, однако, при этом любой объект отражающий свет имеет параметр "яркость" лишь косвенно, так как не излучает.

Уровень насыщенности вызывает дополнительную сложность определения цвета. Казалось бы, свет как электромагнитная волна должен иметь частоту, определяющую его спектр, и амплитуду, определяющую размах колебаний, но в науке о лучах и излучениях нет такого показателя как амплитуда (по известной причине квантования), а есть энергия, которая рассчитывается из частоты и скорости света в вакууме.

Для определения цвета можно использовать названия, абстрактные единицы, длину волны, цветовую температуру. Последнее наиболее распространено в виде шкалы лорда Кельвина, которая имеет диапазон от 0К до 10.000К. Излучение "абсолютно черного тела" нагретого до определенной температуры в Цельсиях определяет его цвет. Например лампы накаливания имеют цветовую температуру от 2.800К до 3.500К; дневного света, от 3.500К до 7.ОООК; свет дневного Солнца примерно 5.600К.

Различные направления в изобразительном искусстве рождались не только в поисках новых творческих решений, но и по причинам поиска методов цветопередачи. На этом поприще появлялись целые школы, пропагандирующие определенные методы смешивания красок и отстаивающие свои философские принципы природы света. Дальше всех ушел Винсент Ван Гог, вообще прекративший смешивать краски и таким образом избавившись от любого философствования на эту тему; он приобрел удивительный способ передавать ощущение света, излучаемого с холста. И пока нет еще достойных способов копирования и воспроизведения картин великих импрессионистов по причине несовершенства современной технологии печати и отображения на экранах, но есть не менее выразительные приемы, связанные, опять же, с технологией формирования компьютерных изображений.

При этом пользование цветом в компьютере может оказаться запутанным процессом. В большинстве компьютерных программ выбираются не краски, как в любом специализированном художественном магазине. Имеется лишь возможность определять искомый цвет в глубине каждой палитры, где к тому же нельзя будет найти привычных для художника названий типа «хром-кобальт сине-зеленый» или «лимонный кадмий». Еще более вероятно; что придется иметь дело с диалоговым окном, где необходимо задать цвета, полагаясь на процентное соотношение красного, зеленого и синего или циана, пурпурного, желтого и черного.

1 Свет

И

з курса физики известно, что свет представляет собой электромагнитное излучение, то есть, имеет волновую природу. Правда, есть и другая, корпускулярная теория, в которой свет рассматривается как поток частиц-фотонов. Таким образом, фотон, с одной стороны, это частица, с другой стороны - волна. Это означает, что свет имеет свойства, присущие как волнам, так и частицам. Каждая из этих теорий позволяет объяснить часть свойств света, но именно часть, а не все. Хитроумные физики сплавили обе теории в одну, назвав ее корпускулярно-волновой. и любят использовать ту ее часть, которая удачнее вписывается в ход их рассуждений.

1 3 .1 Физическая модель света

В этом разделе, следуя вышеупомянутой традиции, будем рассматривать свет с точки зрения потока частиц. Свет состоит из мельчайших сгустков энергии (частиц), называемых фотонами, которые излучаются источником энергии и прямолинейно распространяются в пространстве, пока не произойдет столкновение с внешним объектом в пространстве.

При столкновении фотона с внешними объектами может произойти:

•	отражение (reflectioп) -	фотон отражается от поверхности
•	поглощение (absorption) -	фотон поглощается и отдает свою энергию объекту
•	преломление (Yefraction) -_---	фотон проходит сквозь объект и меняет направление

движения в зависимости от свойств объекта и окружения

• отклонение (diffi ac(ion) - фотон может отклониться и изменить направление в

случае, когда он проходит на очень близком расстоянии от поверхности объекта.

В действительности же источник излучает множество единичных фотонов. Исходя из этого, можно пренебречь фактом, что свет состоит из единичных фотонов, и рассмотреть свет как непрерывный поток энергии. В этом случае к свету можно применить статистические законы, и полученные результаты будут достаточно точны.

Взаимодействие светового потока с окружающими предметами (объектами) позволяет

видеть их. Свет исходит из источника световой энергии. Большое количество фотонов вырываются и с огромной скоростью уносятся от источника, взаимодействуя с предметами, воздействуя на каждую мельчайшую деталь окружающей обстановки. Небольшое количество из них попадает в маленькое темное пятно в середине нашего глаза. Это зрачок. По очень веской причине, суть которой будет объяснена ниже, -зрачок черный. Глаз устроен таким образом, что он несколько подправляет направление движения фотона перед тем, как он достигнет задней части глаза. Здесь фотон поглощается светочувствительными рецепторами. Эти рецепторы дают соответствующие сигналы мозгу. Мозг интерпретирует поступившую последовательность сигналов и снабжает нас подробной информацией об окружении. Но, изображение, которое мы видим на самом деле, не является соответствующим ему набором физических объектов.

Все, что мы получаем, на самом деле лишь его энергетический отпечаток, который прошел огромное количество сложнейших преобразований в нашем мозге. Синий объект - не есть в действительности синий. Мы считаем цвет объекта синим лишь потому, что интерпретируем свет, пришедший от него, как синий.

Через опыт человеческий мозг учится определять и распознавать множество образов и отпечатков, которые создает свет об окружающей нас действительности.

Младенец берет предмет, глядит на него мгновение, затем тащит в рот. Его язык - это прекрасный датчик, и может определять форму и вид поверхности предмета практически так же, как и глаз, а иногда и лучше. Ребенок учится ассоциировать то, что он видит с той формой, которую ему описал язык. Со временем ребенок узнает, что один и тот же предмет может выглядеть по- разному в зависимости от того, как его держать, хотя он по-прежнему является тем же самым предметом. Это очевидно - подумаете вы, но было обнаружено, что слепым с рождения людям, которым медицина вернула зрение, понять вышеизложенное очень сложно. Им также сложно усвоить смысл тени и отражения, суть которых зрячие люди познали еще от рождения. И сам факт того, что можно видеть, еще не означает, что можно понять увиденное.

Именно в этом и заключается разница между данными (Data) и Информацией (Information).

Данные - это световой образ, формирующийся на сетчатке глаза. Информация - это интерпретация этого образа нашим мозгом.

Создавая изображение любого вида, художник пытается сформировать световой образ на сетчатке глаза таким образом, чтобы он интерпретировался мозгом как предмет, который отображает это изображение. Тренированный мозг может извлечь огромное количество информации из изображения. Благодаря этому, человек может получить полное трехмерное представление сцены, изображенной на двухмерной картинке. При этом мозг анализирует порядок взаимодействия света со сценой (набором объектов изображенных на картинке) и на основе такого анализа данных выдает конечное трехмерное представление сцены.

Разнообразие моделей освещения, применяемых в процессе формирования изображений компьютером, - это лишь попытка увеличить количество информации, которую мозг сможет

извлечь.