Физические основы цвета (собственные качества цвета).

Цвет – это ощущение, возникающее в органе зрения при воздействии на него света.

Свет – это электромагнитное волновое движение. Длины волн видимого цвета заключены в интервале от 380 н.м. до 760 н.м.

Волны с длиной волны менее 380 нанометров – это ультрафиолет, а с длиной более 760 – это инфракрасный свет.

В оптической области каждой длине волны соответствует ощущение какого – либо цвета:

760-620 –красный

620-585 – оранжевый

585-575 – желтый

575-550 – желто-зеленый

550-510 – зеленый

510-480 –голубой

480-450 –синий

450-380 – фиолетовый

Скорость распространения всех видов электромагнитных колебаний равна приближенно к 300 000 км\с. В спектре белого солнечного света различают семь основных цветов, кроме желто-зеленого. Глаз среднего наблюдателя способен в спектре белого света различать около 120 цветов.

В спектре идеально белого света лучи всех длин волн несут одинаковую энергию.

Для удобства обозначения цветов принято деление спектра оптичес­кого излучения на три области:

длинноволновую —760—600 нм (от красного до оранжевого);

средневолновую —600—500 нм (от оранжевого до голубого);

коротковолновую—500—380 нм (от голубого до фиолетового). Это деление оправдывается качественными различиями между цветами, входящими в различные области спектра.

Все цвета подразделяются на хроматические и ахроматические.

Ахро­матическими называют белый, черный и все серые цвета. В их спектры входят лучи всех длин волн в равной степени (практически это равен­ство всегда несколько нарушается). В спектрах хроматических цветов всегда имеется преобладание какой-либо одной длины волны (максимум). К хроматическим цветам относятся все спектральные, а также многие дру­гие природные цвета.

Для однозначного определения (спецификации) цвета часто исполь­зуется система психофизических характеристик (собственные качества цвета). К ним относятся:

Цветовой тон — качество цвета, в отношении которого этот цвет можно приравнять к одному из цветов спектральных или пурпурных. (Пурпурные цвета образуются при смешении красного с фиолетовым.) Иными словами, цветовой тон — это качество цвета, позволяющее дать ему название (красный, синий и т.д.). Измеряется длиной волны преоб­ладающего в спектре данного цвета излучения — А. Ахроматические цвета не имеют цветового тона.

Светлота — степень отличия данного цвета от черного, измеряемая числом порогов различения п от данного цвета до черного. Порог раз­личения, или разностный порог,— относительная величина изменения раз­дражителя, необходимая для изменения ощущения. Количественное оп­ределение светлоты — сложная и громоздкая процедура, требующая спе­циального оборудования. Поэтому в практике колориметрии она заменяется другой характеристикой — относительной яркостью.

Относительная яркость — отношение величины потока, отраженного от данной поверхности, к величине потока, падающего на нее. Изме­ряется коэффициентом отражения р. В полевых условиях очень удобно измерять относительную яркость при помощи серой шкалы — заранее за­готовленного набора ахроматических выкрасок, коэффициент отражения ко­торых измерен на каком-либо точном приборе (фотометре, лейкометре). Измерение производится путем сравнения на глаз данной выкраски с од­ним из образцов серой шкалы.

Насыщенность — степень отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического, измеряемая числом порогов различения п от данного цвета до ахроматического. Вследствие большой трудоемкости определения этой характеристики она обычно заменяется другой, назы­ваемой чистотой или колориметрической насыщенностью.

Чистота цвета Р — доля чистого спектрального в общей яркости данного цвета. Самые чистые цвета — спектральные. Их чистота составляет 100%, но насыщенность спектральных цветов неодинакова: желтый цвет наименее насыщен, к краям спектра насыщенность цветов повышается.

В практике работы с красками обычно говорят о чистоте красок, а не цвета. При этом имеют в виду долю чистого пигмента данного цвета в кра­сочной смеси. Чистота ахроматических цветов равна нулю, так же как и насыщенность.

Сочетание цветового тона и насыщенности называют цветностью. Ахро­матические цвета не имеют цветности.

Синтез цвета – смешение цветов.

Смешение цветов — это краткий и не совсем точный термин для названия сложного процесса образования цвета различных тел. Во всех областях практики, связанной с воспроизведением цвета, необходимо уметь точно или приблизительно рассчитывать результаты взаимодействия различно окрашенных световых потоков, результаты смешения красок, предвидеть цвет того или иного тела, освещенного заданным источником света. Для этого нужно разбираться в физической сущности образования цве­ тов.

Различают два принципиально разных процесса смешения цветов: сла-гателъный и вычитательный.

Виды слагателъного смешения:

1. Пространственное — совмещение в одном пространстве различно ок­рашенных световых лучей. Примеры: декоративное освещение, цирковое, театральное, архитектурное.

2. Оптическое — образование суммарного цвета в органе зрения, тогда как в пространстве слагаемые цвета разделены. Примером может слу­жить живопись мелкими штрихами или точками (пуантиллистическая), пестроткань, кроны деревьев на большом расстоянии.

3. Временное — особый вид оптического смешения. Его можно наблю­дать на приборе для смешения цветов Максвелла (вертушке). Если укрепить на вертушке диски разных цветов и привести ее во вращение со скоростью, не меньшей 2000 об/мин, цвета дисков станут неразличимы в отдель­ности и образуют некоторый суммарный цвет.

4. Бинокулярное — смешение, которое мы наблюдаем, надев разноцвет­ные очки. После некоторой борьбы полей устанавливается общая окраска поля зрения для обоих глаз, причем цвет этой окраски равен сумме цветов двух стекол.

Основные правила слагателъного смешения:

1. При смешении двух цветов, расположенных на хорде 10-ступенного цветового круга, получается цвет промежуточного цветового тона. Напри­мер:

красный 4- зеленый = желтый пурпурный + зелено-голубой = синий красный + желтый = оранжевый

Чем ближе по кругу расположены смешиваемые цвета, тем больше насыщенность суммарного цвета.

2. При смешении цветов, противоположных в 10-ступенном круге, по­лучается ахроматический цвет. Цвета, дающие в сумме ахроматический, называются взаимно-дополнительными.

Основные взаимно-дополнительные пары:

красный — зелено-голубой

оранжевый — голубой

желтый — синий

желто-зеленый — фиолетовый

зеленый — пурпурный

Из правил слагательного смешения следует, что все цвета круга мож­но получить из трех исходных. В практике так и поступают. Исход­ными цветами служат красный, зеленый и синий. Смешанные попарно в разных пропорциях, они дают все остальные спектральные цвета до­статочной насыщенности. Сумма трех исходных цветов, взятых в определен­ных яркостных соотношениях, составляет белый (ахроматический) цвет. Красный, зеленый и синий называются основными цветами (в колоримет­рии).

Физическая сущность слагателъного, или аддитивного, образования цве­та — суммирование световых потоков тем или иным способом.