Объективные характеристики цвета
Цвета всех спектральных излучений спектра видимого света располагаются в довольно коротком интервале длин волн излучения: от точки сине-фиолетового излучения с длиной волны 400 нм (нанометров) до точки красного излучения с длиной волны 700 нм.
Если рассматривать свет по волновой теории, то волна кроме длины имеет и вторую характеристику – мощность (амплитуда). Следовательно, из объективных характеристик цвета можно выделить его длины волны излучения и мощности излучения. Излучения, имеющие только одну длину волны, называют монохроматическими излучениями. В интервале длин волн видимого спектра монохроматические излучения определяют как спектральные цвета. Цвета двух монохроматических излучений видимого спектра, образующих белый свет, называют дополнительными цветами.
График цветности с локусом - линией спектральных цветов монохроматических излучений одинаковой мощности и линиями дополнительных цветов монохроматических излучений: желтого (560 им) и сине-фиолетового (450 им); голубого (490 им) и красного (615 им); оранжевого (575 им) и сине-голубого (480 им) приведен на рисунке 1. Внутри локуса располагаются цвета реальных излучений На пунктирной прямой линии, соединяющей две крайние точки локуса, располагаются наиболее насыщенные пурпурные цвета, которые можно получить лишь смешением крайних спектральных излучений красного и сине-фиолетового цвета. Дополнительные цвета располагаются в цветовом круге на прямой линии, проходящей через ахроматическую ось (черный – серый – белый цвет). Так, желтые излучения являются дополнительными к синим, а голубые (сине-зеленые) - дополнительными к красным. К оранжевому цвету дополнительным является сине-голубой. Следует помнить, что смесь двух излучений дополнительного цвета образует белое излучение, а смесь красок дополнительного цвета образует черную или близкую к ней краску.
Мощность излучения для цвета определяется понятием "яркость". Мощность излучения можно рассматривать в двух плоскостях: 1) мощность излучения непосредственно от источника излучения и, 2) мощность излучения от объекта отражающий или пропускающий излучения другого источника. Поверхность и вещество объекта, как правило, меняет мощность и длину волны излучения. Следовательно, яркость – понятие объективное (физическое) и оно характеризуется количеством света, попадающего в глаз наблюдателя от объекта излучающего, пропускающего сквозь себя или отражающего свет.
Белые поверхности
В качестве эталона белой поверхности используют баритовые пластины, поверхность которых покрыта сульфатом бария. Баритовая пластинка почти без потерь и практически равномерно по спектру отражает падающие на нее монохроматические (одноцветные) излучения. Близки к ней по отражательной способности пластинки магния, а также поверхности, покрытые цинковыми или титановыми белилами. Другие краски и предметы обладают меньшей отражательной способностью. Даже небольшая разница в коэффициентах отражения белых поверхностей зрительно очень заметна. Если на баритовой пластинке разместить кусочков самой белой мелованной бумаги, то они будут выглядеть по сравнению с этим эталоном как серые. Некоторые виды бумаги в сравнении с эталоном белого цвета зрительно воспринимаются не только темными, но еще и с некоторым цветным оттенком. Количественная характеристика белизны бумаги имеет в полиграфии большое значение. Чем больше белизна бумаги, тем больше и ступеней градации (насыщенности) цветного изображения на оттиске и выше его контраст.
Черные поверхности
Если от поверхности отражается менее 1,5% каждого из монохроматических излучений видимого спектра, то зрительно эта поверхность воспринимается как черная. Однако для практических целей в качестве эталона черного цвета при рассмотрении в отраженном свете используют поверхности, покрытые черным бархатом, а при рассмотрении в проходящем свете - образцы проявленной черно-белой фотопленки. Цвет черных красок зависит от поглощающей способности пигмента - сажи. Чем больше света поглощает пигмент и чем меньше в краске связующего вещества, тем она чернее. Практически нет красок, которые бы равномерно поглощали все монохроматические излучения. Обычно черные краски имеют коричневый или синий оттенок. На цвет черной поверхности влияет также и ее шероховатость. От черных матовых поверхностей падающие лучи отражаются рассеянно, а от глянцевых - направленно. Гладкие черные поверхности мы видим более черными, чем шероховатые, матовые. Поэтому на глянцевых бумагах контраст однокрасочного черно-белого изображения больше и насыщенность черного глубже, сильнее.
Среди излучений сложного спектрального состава видимого света большое значение имеют те, которые образуют белый свет дневного освещения. Белый свет – суммарное излучение с одинаковым по мощности всех монохроматических излучений видимого спектра.
Между белыми и черными поверхностями лежит множество поверхностей, отражающих белый свет неполно от 99% до 1% падающего. Это множество образует ряд серых (ахроматических) цветов. Ряд ахроматических цветов представляет собой серая ступенчатая шкала, которую используют в полиграфии для контроля репродукционных процессов. Поля такой шкалы, полученной на черно-белой фотобумаге, различаются только по светлоте. Светлота – одна из субъективных характеристик видимого света.
Субъективные характеристики цвета
Характер ощущения цвета зависит как от суммарной реакции чувствительных к цвету рецепторов глаза (человека), так и от соотношения реакций каждого из трех типов рецепторов. Суммарная реакция чувствительных к цвету рецепторов глаза определяет светлоту цвета, а соотношение ее долей – цветовой тон. С изменением мощности изменяется светлота, а с изменением длины волны – визуально воспринимаемый цветовой тон и насыщенность цвета. Первоначальное представление о светлоте и цветового тона можно проиллюстрировать, поместив окрашенную поверхность частично на прямой солнечный свет, а частично - в тень. Обе части ее имеют одинаковый цветовой тон, но разную светлоту. Совокупность этих характеристик обозначается одним термином "цвет". Из приведенного примера можно сделать вывод, что качественные субъективные характеристики цвета это цветовой тон и насыщенность, а субъективная количественная характеристика – светлота.
Цветовой тон, насыщенность и светлота - это три субъективно воспринимаемых глаза признака хроматических цветов.
Цветовой тон - это субъективный признак цвета, который познается через ощущения и определяется словами - синий, зеленый, красный, желтый и т. д. Цветовой тон предметов, не являющимися источниками излучения, зависит от избирательного спектрального пропускания прозрачных предметов и избирательного спектрального отражения непрозрачных предметов, рассматриваемых в отраженном свете. Цветовой тон источника излучения в видимой области спектра определяется составом видимого спектра излучения. В нашем сознании цветовой тон ассоциируется с окраской хорошо знакомых предметов. Многие наименования цветов произошли прямо от объектов с характерным памятным цветом. Например, такие как малиновый, оранжевый (апельсиновый), вишневый, болотный, сиреневый, розовый, кроваво - красный и т. д. Наши ощущения субъективны и они зависят не только от спектрального излучения, отражения или пропускания, а также от тонкости восприятия, эмоционального состояния, профессионализма, тренированности, национальности и многих других факторов.
Насыщенность цвета - это второй субъективный признак цвета, характеризующий силу, интенсивность ощущения цветового тона. Среди ряда цветов одного тона, например среди синих цветов, можо выделить те, у которых сильнее выражен синий тон; и которые воспринимаются как ярко синими. Насыщенность цвета ассоциируется в нашем сознании с количеством красящего вещества, например, с его концентрацией в краске, а также с его чистотой. Например, увеличивая концентрацию красителя или, иначе говоря, насыщая им раствор, мы тем самым увеличиваем насыщенность цвета этого раствора. Увеличивая содержание пигмента в краске, мы также увеличиваем ее насыщенность.
Насыщенность цвета предметов проявляет себя максимально, если предметы освещены светом этого цвета. Натренированный наблюдатель при дневном освещении различает до 180 цветовых тонов и до 16 ступеней (градаций) насыщенности. (Таким образом, пространство цветового охвата человека состоит из 1880 оттенков чистых цветов, а оттенки смешенных цветов представляют очень большое, но конечное множество цветов.) При пониженном освещении число различимых цветов заметно сокращается. Кроме того, резко меняется представление о цветовом тоне если освещение цветное. Ночью (при голубом лунном свете) все кошки черные.
Ощущения цветности и насыщенности можно приближенно выразить объективными характеристиками излучений. Так, цветовой тон выражают длиной волны монохроматического излучения, который в смеси с белым светом дает такое же зрительное ощущение цвета, как характеризуемый объект. Длина волны этого монохроматического излучения называется доминирующей длиной волны. Насыщенность при этом количественно выражается чистотой цвета, которая представляет собой долю монохроматического потока в смеси его с белым светом. Короче говоря, чистоту цвета определяют отношением мощности монохроматического излучения к мощности суммарных излучений видимого спектра, которые создают заданный цвет. Чем больше мощность монохроматического излучения в смеси и чем меньше мощность белого света, тем выше чистота цвета. Спектральные цвета имеют максимальную чистоту, равную единице. В спектральных цветах мощность белого света равна нулю.