Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Раздел II. Физические основы цвета
ИСТОРИЯ ТЕОРИИ О СВЕТЕ
С начала времен и по сегодняшний день лучшие умы человечества размышляли над загадкой видимого мира и зрительного восприятия. Пришли к заключению, что цвет тесно связан со светом, а в большинстве случаев, просто невозможен без него. Таким образом, свет и цвет являясь одновременно и предметом духовных и эстетических исканий, и считаясь философской или теософской проблемой, рассматривались и с точки зрения естественных наук - физики и физиологии.
Долгое время содержание понятий света и цвета было неразрывно связано с восприятием художника или ученого, исследовавшего этот вопрос, а значит было субъективным и зависело от физиологии, психологии и способности исследователей осознать и выразить свои впечатления.
Ещё в XVI веке удалось отделить свет от зрения благодаря опытам с "камерой-обскурой", позволившим получить изображение объектов действительного мира не только в глазу или на картинах. Однако объективная наука о свойствах света утверждается только в XVII веке в рамках физической оптики. Объективность цвета и света доказывается исследованиями Декарта, Гука, Гюйгенса и, особенно, Ньютона.
Наибольшее практическое значение для нас имеет открытие Исаака Ньютона,
После Ньютона оптика как наука разделилась на собственно физическую оптику и физиологическую. Было сделано немало открытий в обеих областях и создано несколько теорий о свете.
1 Свет как электромагнитное волновое движение. Электромагнитная волна - это распространяющееся в пространстве электромагнитное поле. Электромагнитные волны переносят энергию. Одной из ключевых характеристик света является длина волны.
Длина волны - это расстояние, на которое распространяется колебание за время одного периода, где период - это наименьшее время за которое повторяется каждое значение изменяющейся величины.
Скорость распространения всех видов электромагнитных колебаний величина постоянная и равна приближенно 300 000 км/с. Диапазон длин волн оптического излучения (света) заключен между величинами 380 и 760 нм (нанометров, 1 нм = 10-9м). К оптическому излучению примыкают невидимые электромагнитные излучения, также причисляемые к световым - ультрафиолетовые (380-10 нм) и инфракрасные (760 нм - 0,01 см).
В оптической области каждой длине волны соответствует ощущение, какого-либо цвета:
|
Границы участков, нм |
Цвет |
|
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 |
В спектре белого солнечного света различают семь основных цветов, перечисленных выше (кроме желто-зеленого). Глаз среднего наблюдателя способен различить в спектре белого света около 120 цветов. Это так называемый непрерывный спектр, характерный для всех тел накаливания, т. е. таких источников света, у которых энергия теплового излучения преобладает над световой. В спектре идеально белого света лучи всех длин волн несут одинаковую энергию.
Для удобства обозначения цветов принято деление спектра оптического излучения на три области:
Это деление оправдывается качественными различиями между цветами, входящими в различные области спектра.
2 Современная наука определяет цвет как ощущение, возникающее в органе зрения человека при воздействии на него света.
Цвет тела определяется диапазоном длин волн, отражаемых его поверхностью. Физические тела отражают или пропускают волны, соответствующие собственному цвету, и поглощают волны остальной части спектра. Поверхности белого цвета почти полностью отражают волны всех длин спектра. Поверхности черного цвета, в свою очередь, поглощают практически полностью волны всех длин.
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). График спектров ахроматических цветов представляет собой прямую.
К хроматическим цветам относятся все спектральные, а также многие другие природные цвета. В спектрах хроматических цветов всегда имеется преобладание какой-либо одной длины волны (максимум). Натуральные, природные цвета являются составными, так как имеют спектр достаточно широкого диапазона. Кроме длин волн, обладающих максимальной энергией и определяющих, собственно, тон данного цвета, они содержат как бы примесь белого света.
ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦВЕТА
Система психофизических характеристик используется для однозначного определения (спецификации) цвета.
Цветовой тон - это качество цвета, позволяющее дать ему название (красный, синий и т.д.) посредством сравнения его с одним из спектральных или пурпурных цветов (пурпурные цвета образуются при смешении красного с фиолетовым). Если данный цвет имеет цветовой тон - мы называем его хроматическим, в противном случае - ахроматическим. Ахроматические цвета не имеют цветового тона. В их спектре присутствуют излучения всех длин волн в равной степени.
Светлота - степень отличия данного цвета от черного, измеряемая числом порогов различения от данного цвета до черного. Чем светлее цвет, тем больше его светлота. Порог различения, или разностный порог,- относительная величина изменения раздражителя, необходимая для изменения ощущения.
Яркость - отношение величины потока, отраженного от данной поверхности, к величине потока, падающего на нее. В полевых условиях очень удобно измерять относительную яркость при помощи серой шкалы - заранее заготовленного набора ахроматических выкрасок. Измерение производится путем сравнения на глаз данной выкраски с одним из образцов серой шкалы.
Насыщенность - степень отличия хроматического цвета от равного по светлоте или яркости ахроматического.
Сочетание цветового тона и насыщенности называют цветностью. Ахроматические цвета не имеют цветности.
Чистота 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.
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 цветов. Смешение цветов подчинено определенным законам, которые были сформулированы немецким ученым Г. Гельмгольцем во второй половине XIX века.
Различают два принципиально разных процесса смешения цветов: слагательный и вычитательный.
Слагательное смешение (аддитивное смешение) – это образование цвета при суммировании световых потоков тем или иным способом.
Виды слагательного смешения:
Пространственное — совмещение в одном пространстве различно окрашенных световых лучей. Примеры: декоративное, цирковое, театральное, архитектурное освещение. По такому же принципу происходит цветообразование в компьютерных мониторах. При этом используется трёхкомпонентная аддитивная цветовая модель RGB, R - red (красный), G - green (зелёный), B - blue (синий), представленная на схеме ниже.
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.
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.
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 слагательного смешения:
При смешении двух цветов, расположенных на хорде 10-ступенного цветового круга, получается цвет промежуточного цветового тона. Например:
Чем ближе по кругу расположены смешиваемые цвета, тем больше насыщенность суммарного цвета.
При смешении цветов, противоположных в 10-ступенном круге, получается ахроматический цвет. Цвета, дающие в сумме ахроматический, называются взаимно-дополнительными.
Основные взаимно-дополнительные пары:
Основные цвета
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.
Основные цвета (в колориметрии) - красный, зеленый и синий
Вычитательное (субтрактивное) смешение – это образование цвета в вычитании из светового потока какой-либо его части путем поглощения. Субтрактивный процесс имеет место лишь при взаимодействии света с материальным телом, например: при смешении красок; при наложении прозрачных красочных слоев (лессировка, глубокая печать); при всех видах отражения и пропускания света. Всякое хроматическое тело (краска, фильтр и др.) отражает (или пропускает) лучи своего "собственного" цвета и поглощает цвет, дополнительный к собственному.
Основные краски
Для получения всех цветов круга путем вычитательного смешения достаточно трех красок: красной, желтой и синей. Их называют основными красками в живописи, полиграфии и промышленности.
PAGE 1