Лекция 1 в. Базовые основы цветового восприятия
В случае ввода – вывода цветных изображений возникает проблема адекватного их описания, для того, что бы зрительное восприятие реального цветного объекта соответствовало его цветному изображению при выводе на печать.
Далее мы рассмотрим, как решается эта проблема, но вначале напомним базовые физические основы восприятия и описания цветов.
Доказано, что цвет имеет не только информационную, но и эмоциональную составляющую. Человеческий глаз в сочетании с высокоорганизованным мозгом является очень тонким инструментом, который может воспринимать, различать и интерпретировать чрезвычайно тонкие оттенки цвета, но, при этом, ощущение цвета субъективно.
Очень трудно пересказать другому человеку свое видение цвета, даже если это какой-нибудь известный или привычный цвет, например, цвет неба или листвы. Устоявшиеся в языке определения цвета типа "светло-серый", "темно-каштановый" и прочие у разных людей вызовут различные представления.
Длительное исследование проблем, связанных с понятием цвета, привело к парадоксальным выводам: цвет — это не субстанция материи, а скорее особенность человеческого восприятия. Это означает, что цвет возникает только при определенных условиях: если имеется источник излучения — освещение, наличествует пигмент или краска у предмета и, что особенно важно, если присутствует наблюдатель.
Физические аспекты
Для физики нет различия между понятиями "свет" и "цвет". Все, что относится к свету, равным образом характеризует и цвет.
Свет с точки зрения физики представляет собой фундаментальное природное явление (одной из мировых констант является скорость света в вакууме). Это природное явление вызывается электромагнитными колебаниями. Диапазон волн занимает довольно незначительное место в общей шкале электромагнитных колебаний, а именно так называемую "видимую часть".
Световые волны образуются в результате нагревания (например, металлическая спираль электрической лампочки) или химической реакции (например, реакции горения). Образовавшиеся потоки световых волн, отражаясь от других объектов, которые сами не "светятся", обеспечивают зрительное восприятие этих объектов.
Любые колебания, в том числе и световые, характеризуются длиной волны — расстоянием между двумя соседними гребнями синусоиды. И этот диапазон чрезвычайно узок: примерно от 400 до 700 нанометров (нм) (см. таблицу).
Таблица. Длины волн диапазонов цветов
|
|
|
|
|
|
|
Цветовой диапазон |
Длина волны (нанометры, нм, nm) |
|
|
|
Красные |
650-700 |
|
|
|
Оранжевые |
600-649 |
|
|
|
Желтые |
550-599 |
|
|
|
Зеленые |
500-549 |
|
|
|
Синие |
450-499 |
|
|
|
Фиолетовые |
400-450 |
|
|
|
|
|
|
Нанометр (нм, nm) — это одна миллионная часть миллиметра, или одна миллиардная часть метра, а диапазон длин волн света составляет всего около 300 единиц. Для сравнения: весь известный диапазон электромагнитных колебаний простирается от 104 метров (десять в четвертой степени, т. е. 10 километров) до 10-14 метров. Спектр видимых волн можно наблюдать после дождя в радуге или в физической лаборатории, пропустив тонкий луч белого света через треугольную призму (знаменитые опыты Исаака Ньютона).
В цветовой спектр входят следующие основные диапазоны длин волн: красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые. Для того чтобы запомнить эту последовательность, вспомним поговорку: "Каждый Охотник. Желает Знать, Где Сидит Фазан".
Световые волны, которые падают на поверхность любых объектов, изменяются в силу характера этой поверхности: часть световых волн определенной длины поверхность поглощает, оставшаяся часть световых волн отражается. Таким образом, поверхность изменяет состав длин волн, достигающих органов зрения наблюдателя. У наблюдателя возникает ощущение "цвета объекта".