Цвет в промышленном дизайне
Все окружающее человека имеет тот или иной цвет. Цвет существенно влияет на его настроение как при нахождении человека внутри дома, открытом пространстве или на производстве.
Цвет способен изменять настроение человека, рождать у него ощущение бодрости или угнетения, радости или печали, может усиливать ощущение тяжести, зрительно изменять пропорции и размеры пространства и предметов, влиять на ощущение тепла и холода и т.д. Поэтому понимание того, что на самом деле представляет собой цвет, психология его восприятия и механизмы воздействия на цветовые рецепторы нашего глаза очень важно для правильного применения его на практике.
Выбор и применение того или иного цвета изделия существенно влияет не только на его композицию и эстетические свойства, но и на обеспечение комфортности работы человека в производственной среде: повышает его настроение, снижает чувство усталости и возможность травматизма при обслуживании или управлении технологическим оборудованием.
Цвет – это свойство света вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отраженного или испускаемого излучения.
3.1. Характеристика света
В большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапазона длин волн, в котором это излучение воспринимается глазом (видимый диапазон –длины волн от 380 до 760 нм). Различные цветовые ощущения вызывают разноокрашенные предметы, их разноосвещенные участки, а также источники света и создаваемое ими освещение. При этом восприятия цветов могут различаться (даже при одинаковом относительном спектральном составе потоков излучения) в зависимости от того, попадает ли в глаз излучение от источников света или от несамосветящихся объектов и психологического состояния человека. Основную долю предметов, вызывающих цветовые ощущения, составляют несамосветящиеся тела, которые лишь отражают или пропускают свет, излучаемый источниками. В общем случае цвет изделия обусловлен следующими факторами: его окраской и свойствами его поверхности; оптическими свойствами источников света и среды, через которую свет распространяется; свойствами зрительного анализатора и особенностями еще недостаточно изученного психофизиологического процесса переработки зрительных впечатлений в мозговых центрах.
Цвет предметов возникает главным образом в процессе поглощения волн. Например, сосуд выглядит красным потому, что он поглощает все остальные цвета светового луча и отражает только красный . При этом сосуд сам по себе может не имеет никакого цвета, цвет создается при его освещении.
Таким образом, для того чтобы «увидеть» цвет, нужны три участника процесса: источник света; объект (изделие); глаз (приемник излучения) (рис.3.1).
Рис.3.1. Основные участники процесса восприятия цвета
Обязательным условием визуального восприятия цвета является наличие света. Из курса физики известно, что белый свет вне зависимости от его источника – солнце или лампа – в действительности представляет собой смесь цветов. Если пропустить луч белого света через простую призму, он разложится на цветной спектр. Цвета этого спектра, называемого видимым спектром света, условно классифицируют как красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Любой из них, в свою очередь, представляет собой электромагнитное излучение, перекрывающее достаточно широкий диапазон длин волн видимого спектра (рис.3.2).
Излученный свет – это свет, испускаемый активным источником. Примерами таких источников могут служить солнце, лампочка или экран монитора. В основе их действия обычно лежит нагревание металлических тел либо химические или термоядерные реакции. Цвет любого излучения зависит от спектрального состава излучения. Если источник излучает световые волны во всем видимом диапазоне, то его цвет будет восприниматься нашим глазом как белый. Преобладание в его спектральном составе длин волн определенного диапазона (например, 400-450 нм) даст нам ощущение доминирующего в нем цвета (в данном случае сине-фиолетового). И наконец, присутствие в излучаемом свете световых компонент из разных областей видимого спектра (например, красной и зеленой) дает восприятие нами результирующего цвета ( в данном случае желтого). Но при этом в любом случае попадающий в наш глаз излучаемый цвет сохраняет в себе все цвета, из которых он был создан.
Отраженный свет возникает при отражении некоторых предметов (вернее, его поверхностью) световых волн, падающих на него от источника света.
Рис.3.2. Состав видимого спектра цвета: к – красный; о – оранжевый; ж – желтый; з – зеленый; г – голубой; с – синий; ф – фиолетовый.
Восприятие предметов как цветных зависит от их способности к отражению световых лучей.
Существует два основных типа отражения: зеркальное и диффузное. При зеркальном отражении угол падения равен углу отражения. При диффузном отражении луч отражается во всех направлениях. Существуют и другие более сложные отражения и поглощения – ремиссия, рефракция, полное отражение и абсорбция (поглощение).
Механизм отражения цвета зависит от светового типа поверхности, которые можно условно разделить на две группы: ахроматические и хроматические.
Первую группу составляют ахроматические (иначе бесцветные) цвета: черный, белый и все серые (от самого темного до самого светлого). Их часто называют нейтральными. В предельном случае такие поверхности либо отражают все падающие на них лучи, ничего не поглощая (идеально белая поверхность), либо полностью лучи поглощают, ничего не отражая (идеальная черная поверхность). Все остальные варианты (серые поверхности) равномерно поглощают световые волны разной длины. Отраженный от них цвет не меняет своего спектрального состава, изменяется только его интенсивность.
Вторую группу образуют поверхности, окрашенные в хроматические цвета, которые по-разному отражают свет с разной длиной волны.
Кроме этого процесс отражения света сопровождается не только связанным с ним процессом поглощения в поверхностном слое. При наличии полупрозрачных предметов часть падающего света проходит через них (рис.3.3).
Ахроматические цвета отличаются друг от друга только светлотой.
Светлота – результат зрительного ощущения, характеризуется отношением отраженного светового потока к падающему, и оценивается коэффициентом отражения ρ. Чем больше ρ, тем более светлой кажется поверхность. Светлота – это мера ощущения яркости цвета.
Рис.3.3. Схема процессов отражения, поглощения и пропускания цвета
Коэффициент отражения определяет соотношение световых потоков, но не показывает их распределение в пространстве. Отраженный световой поток зависит от интенсивности источника освещения и свойств поверхности. Он фиксируется глазом человека, вызывает световое раздражение и определяет яркость поверхности. За единицу яркости поверхностей принята кандела на квадратный метр (кд/м2), характеризующая яркость светящейся поверхности площадью 1м2 при силе света 1кд.
Хроматические поверхности характеризуются тоном, насыщенностью и светлотой.
Цветовой тон определяется длиной волны λ, которая соответствует преобладающему монохроматическому излучению, и является основной характеристикой цвета. Между цветовым тоном и длиной волны однородного излучения существует связь, подобная связи между светлотой и яркостью.
Насыщенность, являющаяся свойством зрительного восприятия, характеризуется чистотой Р, т.е. долей монохроматического цвета в смеси с белым при постоянной яркости смеси. Иначе ее можно характеризовать степенью разбавленности чистого хроматического цвета белым. Чистота цвета выражается через объективный показатель – яркость, и поэтому также является объективной характеристикой. Как ощущение яркости называется светлотой, так насыщенность цвета можно считать ощущением его чистоты.
В спектре разложения белого света доминирующими цветами является красный, зеленый и синий, которые получили название основных. Путем смешения этих трех взаимонезависимых цветов, взятых в определенных пропорциях, можно получить все цвета.
Человеческий глаз способен различать большое количество цветов и оттенков. Только по цветовому тону пороговых различий (т.е. минимальной разности длин волн, при которой цвета становятся различимыми) насчитывают 130, а вместе с пурпурными цветами (пурпурные цвета представляют собой результат смешения красных и фиолетовых или синих в разной пропорции, они не являются спектральными) – 150. Каждый цвет различается также по насыщенности и светлоте, и общее число возможных цветов, оттенков, которые различает человек, достигает несколько десятков тысяч. Это обуславливает необходимость точной количественной оценки цветов, чем занимается раздел экспериментальной оптики, называемый колориметрией (от лат. соlоr - цвет и греч. metreo – меряю).
Для определения цвета, которое необходимо в самых разнообразных областях техники, существуют приборы, называемые колориметрами. Зрительные колориметры (аддитивные и субтрактивные) основаны на глазомерном уравнении цвета двух расположенных рядом полей сравнения. В фотоэлектрических колориметрах эту функцию выполняют фотоэлементы.
Применяются также упрощенные способы определения цветов с помощью соответствующих атласов. Тон, светлота и насыщенность являются параметрами, точно определяющими каждый цвет. Основываясь на них, можно построить световое тело, графически изображаемое в виде цветового атласа.