Разложение солнечного света в спектр

В современной колористике принята трехцветная теория цветового зрения. Начало этой теории положил Михайло Ломоносов. Подробно трехцветная теория была разработана в XIX в. в трудах Гельмгольца. По этой теории световые волны, длина которых соответствует красному, синему и зеленому цветам, составляют основу всех цветов в природе, поэтому красный, синий, зеленый - основные, первичные цвета. При наложении попарно трех цветовых потоков первичных цветов образуются вторичные: голубой, пурпурный, желтый. Желтый цвет получается наложением красного и зеленого; первичный синий в формировании желтого не участвует, поэтому синий и желтый являются взаимодополняющими, комплиментарными цветами. При освещении одуванчика синяя составляющая света поглощается цветком, а красная и зеленая отражаются, поэтому мы воспринимаем одуванчик желтым. При смешивании всех первичных составляющих (красной, синей и зеленой) длины волн суммируются и образуется белый цвет.

Указанная трехцветная модель - не единственная. Возможно формирование цветов на основе, например, красного, желтого и синего. Возможны также другие варианты.

Одним из основоположников колористики был великий немецкий поэт и мыслитель Иоганн Вольфганг Гете. В 1810 г. он издал трактат "Учение о цвете", в котором описал колориметрический круг, названный им «кругом естественных цветов».

2.1.2. Свойства цвета и их зависимость от освещения

По физическому состоянию цвет — составная часть света. Его физические свойства раскрываются в зависимости от двух факторов: спектрального излучения или «испускания» (сло­варный термин) света, а точнее, прохождения его сквозь приз­му или прозрачную поверхность и отражения от предметной поверхности. Эти факторы (излучение и отражение) предопре­деляют образование двух основных видов цветов. Первый вид представляют излучаемые (назовем их условно так) или световые, «невещественные» (по Иттену), и отражаемые, «вещественные» (там же) или красочные цвета. Первые харак­терны для цветов, передаваемых компьютерной графикой, вторые — для используемых в традиционном графическом дизайне и современной полиграфии.

Излучаемые цвета носят специфический характер. Среди них основными являются красный, синий и зеленый цвет. В смешении они дают белый цвет (табл. 3, п. 1). Их физиче­ские свойства подробно разобраны в специальной литературе, посвященной световой колориметрии, в частности исследова­ниям вопросов цветовой коррекции в компьютерных програм­мах (19). Среди отражаемых цветов выделяются три основных цвета: желтый, красный и синий. В гармоническом постро­ении они образуют триаду цветов, которые при смешении дают черный цвет, занимающий ее центр (табл. 3, п. 2). Мы подробнее остановимся на композиционно-художественных свойствах именно этих цветов.

Объект воспринимается окрашенным в определенный цвет за счет отражения падающего на него света. Белый отражает свет всех цветов (чем больше отражает предмет, тем он кажется белее), черный - поглощает (чем больше поглощает, тем кажется чернее). В природе не существует материала, отражающего 100% падающего на него света, поэтому нет ни идеально белого, ни идеально черного цвета. Самый черный цвет у черного бархата, он поглощает 99,8% падающего на него света. Самый белый - спрессованный в плитку порошок химически чистого сернокислого бария, отражающий около 94% света. Серый цвет отражает свет в зависимости от соотношения в нем белого и черного. Бесконечно разнообразный серый тон предоставляет большие возможности для его использования. Окраска - это способность предмета отражать излучения с теми или иными длинами волн, а цвет - это результат реализации этой способности в определенных условиях освещения. Окраска делится на три вида. Первый - краска проникает в структуру окрашиваемого тела и изменяет его цвет. Второй - красящее вещество образует цветную непрозрачную пленку, покрывающую окрашиваемое тело. Третий - красящее вещество покрывает тело прозрачной окрашенной пленкой и совместно с цветом тела создает новый цвет. Указанные виды окраски могут действовать и совместно. Окраска физически может оцениваться спектральными кривыми отражения, пропускания или оптическими плотностями. Так, к примеру, окраска снега - белая, но в зависимости от освещения он может иметь голубоватый, синеватый или желтоватый цвет.

Рис. 16. Количественные характеристики светлоты поверхности F_o - интенсивность падающего света; F_p - интенсивность отраженного света; F_T - интенсивность прошедшего света.

Окраска поверхности или степень ее светлоты характеризуется относительными величинами, которые зависят от того, как поверхность отражает или пропускает свет (рис. 16).

Для количественного описания вводится оптическая плотность - мера почернения изображения. Оптическая плотность характеризует степень черноты. Чем плотность больше, тем чернее рассматриваемый участок изображения. Численно плотность равна десятичному логарифму величины, обратной коэффициенту пропускания или отражения. Отраженный свет возникает, когда некоторая поверхность отражает световые волны, падающие на нее от источника света. Идеально белая поверхность отражает все падающие лучи, ничего не поглощая (рис. 17, а). Серая поверхность равномерно поглощает световые волны разной длины. Отраженный от нее свет не меняет свой спектральный состав, изменяется только интенсивность излучения (рис. 17, б). Черные поверхности, существующие в природе, практически полностью поглощают

падающий на них свет (рис. 17, в). Идеальная черная

поверхность не отражает свет вообще.

а

б

в

Рис. 17.Типы отражающих поверхностей

Объект, как правило, освещается солнцем или искусственным источником света. При искусственном освещении зачастую используются цветовые фильтры, что существенно влияет на восприятие. Запомните:

• чем сильнее естественный свет, тем ярче и звонче любой цвет;

• предмет того же цвета, что и освещение, становится ярче. Данное явление широко используют при оформлении экспозиций - в этом случае наиболее эффективно применение светофильтров. Например, красные предметы при красном освещении выглядят очень яркими, а при зеленом - очень темными, почти черными;

• белый всегда "вбирает" в себя цвет освещения. Белые объекты в красном свете выглядят красноватыми, в зеленом - зеленоватыми и т.д.;

• свет отражается сильнее (предметы выглядят ярче), если лучи падают отвесно, а не под углом;

• при удалении наблюдается изменение цвета: на расстоянии все предметы кажутся голубоватыми. С увеличением расстояния светлые предметы не- сколько темнеют, а темные смягчаются и светлеют. Следует иметь в виду, что удачное освещение или умелая, целенаправленная подсветка могут дать дополнительный эффект;

• при искусственном освещении происходит изменение цветового тона предметов. Например, белые, серые и зеленые объекты желтеют; синие - темнеют и краснеют; тени предметов резко очерчены; предметы, находящиеся в тени, плохо различимы по цвету (см. табл. 2);

• темная отделка помещений снижает освещенность в среднем на 20 - 40% - в зависимости от варианта освещения (рис. 5): прямое - до 20%, равномерное рассеянное - до 30%, отраженное - до 40%;

• слабо освещенное помещение лучше всего отделывать в светло-желтые и светло-розовые тона. Белый цвет значительно им уступает, т. к. при слабом освещении белые поверхности кажутся тусклыми и серыми;

• отделка хорошо освещенных помещений, обращенных на юг, может быть более темной; допустимо использование серо-голубых тонов;

• освещенность нижних этажей, особенно первого, всегда хуже, чем верхних, поэтому цвет нижних этажей должен быть светлее верхних.

Таблица 2.

Изменение цветового тона и яркости при искусственном освещении

Цвет	Изменение цветового тона	Изменение яркости
Красный	Становится более насыщенным	Усиливается
Оранжевый	Краснеет	Усиливается
Желтый	Белеет	Усиливается
Голубой	Зеленеет	Уменьшается
Синий	Теряет насыщенность	Уменьшается
Фиолетовый	Краснеет в сторону пурпурного	Уменьшается

Прежде всего, отражаемые цвета характеризуются разным хроматическим составом. Они разделяются на ахроматические и хроматические.

К ахроматическим цветам относятся белый и черный цвета, а также серые оттенки, получаемые от их смешения. В своем гармоническом построении они образуют основной ахроматический круг, в котором верхнее положение занимает белый цвет, нижнее — черный, а серые оттенки (среднесерые, светлые и темные) располагаются в промежутке между ними. При таком построении четко определяются отношения между основными и дополнительными или смеж­ными ахроматическими цветами. Более тонкая градация черно-белых цветов позволяет построить полный ахромати­ческий круг, в котором оттенки черного и белого цвета плавно переходят друг в друга (табл. 3, п. 4). Четко видеть этот переход — важнейшее требование, предъявляемое к дизайнеру, строящему ахроматическую композицию. Оно успешно выполняется, когда дизайнер сознательно подходит к подбору тональных отношений элементов композиции в связи с решением тех или иных композиционных задач. Например, задачи целостной организации цветового графического поля с использованием одних светлых или одних темных черно-белых оттенков.

К хроматическим цветам относятся чистые цвета спек­тра, получаемые при разложении дневного света, проходя­щего сквозь светопреломляющую призму. В первую очередь они различаются по цветовому тону. При своем упрощенном гармоническом построении эти цвета образуют основной хроматический круг, в котором цвета располагаются в поряд­ке, соответствующем их физическому расположению в спек­тральном ряде (как, например, в радуге). В целях более четкого композиционно-графического представления этого ЭЕ круга в ряд спектральных цветов нами введен промежуточный цвет, занимающий место между зеленым и желтым цветами, который образуется от их смешения. Это желто-зеленый цветовой тон. При его введении основные цвета — желтый, красный, синий и зеленый занимают противоположные места на диаметрах круга — табл. 3, п. 5 (в точном компьютерном построении желтый, пурпурный и голубой цвета располагаются в круге под углом в 120 градусов). Между ними располагаются смежные оттенки — оранжевый, фиолетовый и тот же желто-зеленый цвета. При таком расположении четко образуются пары противоположных, так называемых дополнительных цветов, которые при сопоста­влении дополняют, усиливают звучание друг друга.

При более тщательном смешении хроматических цветов образуются оттенки, которые в том же гармоническом поряд­ке образуют так называемый полный цветовой круг (табл. 3, п. 6). В его построении сохраняется принцип противополож­ного расположения основных и смежных цветов. Объективные закономерности построения этого круга важно учитывать при построении графических композиций, наполненных разнооб­разными хроматическими оттенками.

Второе важное композиционное свойство хроматического, как и ахроматического, цвета - светлота. Она означает сте­пень присутствия в нем белого или черного цвета. При разном количестве отраженного света хроматический цвет выглядит светлым или темным. Его крайние состояния — собственно белый и черный цвета.

Третье основное свойство цвета - насыщенность. Она определяется как отношение хроматического (спектрально­го) цвета к серому цвету. Чем «чище», заметнее хроматиче­ский цвет на фоне серого, тем он насыщеннее. В композициях в целях достижения большего единства используются, как правило, цвета одной степени насыщен­ности. При этом общая цветовая композиция оценивается как мягкая, сдержанная, спокойная. Если применяют резко отличающиеся цвета, причем по нескольким свойствам, например светлоте и насыщенности, то она оценивается как активная, контрастная. Резкое отличие цветов по свет­лоте и насыщенности выражается понятием цветовой кон­трастности.

Яркость цвета связана с его цветовым тоном, насыщенно­стью и светлотой и вызывает ощущение повышенной силы света и повышенной освещенности поверхности. Так, ярко-красный или ярко-синий цвет создает впечатление поверхно­сти, освещенной лучами от сильного источника света.

Уточним, что совокупность оттенков в цветовой композиции определяется как тональность, или цветовая гамма. Сочетание многих цветов, составляющих не одну, а несколько гамм, рассматривается как полихромия, или палитра цветов (колорит).

Следует заметить, что в практике графического дизайна довольно редко используются чистые спектральные цвета. Большей частью им придается разная яркость. К тому же они смешиваются. В связи с этим встает проблема гармоничного сочетания таких сложных цветов. Теоретически она решается путем гармонического построения, так называемого цветового тела. Это тело или наиболее полная и наглядная модель сочетающихся цветов представляется в различных видах — кубе, цилиндре, двухвершинном конусе («юле») или шаре. Цветовой шар наиболее полно и наглядно дает представление о гармонических отношениях цветов по светлоте и насыщенности. На концах его вертикального диаметра располагаются основные ахроматические цвета: белый вверху и черный внизу. Центр занимает серый цвет. По «экватору» располагаются насыщенные цвета спектра. При приближении к «полюсам» они высветляются или утемняются, а при приближении к центру теряют насыщенность. Цветовой шар дает возможность легкого прочтения взаимоотношений и свободного подбора в графических композициях самых разных цветов.