Хроматический цвет

При субъективном описании цвета обычно используют три величины:

• Цветовой тон – позволяет различать цвета (красный, зеленый, желтый, …).

• Насыщенность – характеризует чистоту, т.е. степень ослабления/разбавления цвета белым (т.е. можно отличить розовый от красного – пастельность).

• Светлота – ахроматическая составляющая интенсивности, не зависит от цветового тона и насыщенности.

Художники характеризуют цвета как различные разбелы, оттенки и тона предельно насыщенных и чистых пигментов:

• Разбел – добавление белого к чистому цвету (уменьшается насыщенность).

• Оттенок – добавление черного к чистому цвету (уменьшается светлота).

• Тон – добавление черного и белого к чистому цвету.

Во всех этих случаях получаются различные цвета одного и того же цветового тона, отличающиеся насыщенностью и светлотой.

Но цвет предмета зависит не только от самого предмета, но и от источника света и системы человеческого видения.

Физика и физиология цвета

Свет – это электромагнитное излучение с волнами различной длины и амплитуды в видимом диапазоне спектра. Энергия волны определяется ее амплитудой. Распределение интенсивности (мощности света) по длинам волн характеризуется спектральной функцией , где I – интенсивность видимого излучения с длиной волны . Общая интенсивность света будет результатом интегрирования спектральной функции по диапазону длин волн видимого излучения.

Интервалам длин волн в диапазоне видимого света соответствуют спектральные цвета:

Фазан	Сидит	Где	Знать	Желает	Охотник	Каждый
Фиолетовый	Синий	Голубой	Зеленый	Желтый	Оранжевый	Красный

Излучение с длинами волн [нм]	Цвет
380 – 470	Фиолетовый, Синий
470 – 500	Сине-зеленый
500 – 560	Зеленый
560 – 590	Желтый
590 – 760	Красный

Визуальный эффект любого спектрального распределения можно описать с помощью трех величин:

• Доминирующей длины волны – длины волны цвета, который мы воспринимаем, когда видим свет (субъективно соответствует цветовому тону)

• Чистоты цвета – характеризует насыщенность цвета

• Яркости – характеризует количество света

E () – плотность энергии

–	насыщенность (чистота цвета)

Чистый цвет насыщен на 100% и не содержит белого цвета. Белый цвет (и все серые) имеет насыщенность 0%, т.к. они не содержат цветов с доминирующей длиной волны.

Если – чистота цвета 0%, – чистота цвета 100%.

Человеческий глаз имеет два типа светочувствительных фоторецепторов: три вида колбочек, обладающих максимумами спектральной чувствительности в трех разных спектральных участках – красном, зеленом и синем, и так называемые палочки, не обладающие преимущественной чувствительностью к какому-либо спектральному цвету и играющие главную роль в создании ахроматических зрительных образов.

Таким образом, цвет воспринимается человеком как комбинация трех основных цветов – красного, зеленого и синего.

Экспериментально были получены кривые цветовой чувствительности трех видов колбочек в зависимости от длины волны.

Сумма трех кривых реакции глаза называется спектральной чувствительностью глаза.

Пик чувствительности соответствует желто-зеленому цвету с длиной волны ~ 550 нм.

Эксперименты показали, что человеческий глаз способен различать ~ 350 000 цветов.

Трехкомпонентная теория обладает интуитивной привлекательностью, т.к. хорошо согласуется с пониманием цвета как взвешенной суммы красного, зеленого и синего цветов.

Результаты наблюдений за восприятием цвета человеком обобщены в двух основных эмпирических законах Грассмана:

1. Цветовое пространство трехмерно.

2. Цветовое пространство непрерывно.