Цвет (версия Миг)

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Zvet.jpg

Цвет — зрительное, субъективное восприятие человеком видимого света, различий в его спектральном составе, ощущаемых глазом. Светом обычно называют «видимый» диапазон электромагнитного излучения (см. видимое излучение), в диапазоне длин волн приблизительно 380—760 нм).

Человек широко использует цвет в своей деятельности. Понимание психологии восприятия цвета помогает более точно использовать цвет, как инструмент визуализации.

Содержание

Цвет — объективная реальность?[править]

Многие полагают, что цвет — объективная, однозначная характеристика излучения. Однако это не совсем так: у разных людей цветовые рецепторы иногда несколько различны, и их ощущения — субъективны. Субъективность восприятия цвета связана и со спектральными характеристиками светового излучения, имеющего определённые составляющие, с различной длиной волны и интенсивностью (см. Монохроматическое излучение). Свет действуют на Экстерорецепторы фокальной поверхности сетчатки глаза и те в свою очередь оппонентно выделяют из всего набора лучей фокусируемой предметной точки наиболее яркие основные сигналы монохромного излучения света — красного, зелёного, синего цветов, которые передаются в мозг. Субъективный характер ощущения цвета подтверждается наличием таких явлений, как метамерия, константность цвета, а также индивидуальными наследственными особенностями человеческого глаза (дальтонизм, степень экспрессии полиморфных зрительных пигментов) и психики.

В определённых условиях цветовое ощущение возникает без воздействия излучения на глаз — от давления на глазное яблоко, при ударе, электрическом раздражении и др. (см. Фосфен), а также во сне, или при мысленной ассоциации с др. ощущениями — звуком, теплом и т. д., в результате работы воображения (эйдетизм).

Характеристики цвета и его особенности связаны с физическими свойствами объекта, материала, источниками света, и т. д., такими как например: спектр поглощения, отражения, или эмиссии.

Поскольку восприятие цвета зависит от чувствительности колбочек и палочек в сетчатке к различным областям спектра, цвета могут быть определены количественно: по степени раздражения этих фоточувствительных рецепторов.

  • Выражение «Окраска» предметов более неоднозначно, «окраска» может быть изменчива, это ощущение не может быть однозначно описано спектром воспринимаемого света.

Цветоведением иногда называют науку о цвете. Она включает:

  • восприятие цвета человеческим глазом и мозгом,
  • происхождение цветов материалов и тел, связанное с процессами взаимодействия освещающего света с разными веществами и материальными структурами,
  • цветовую теорию в искусстве, и в физике — электромагнитное излучение в видимом диапазоне света (то есть то, что обычно связано со светом).

Так называемые хроматические цвета (все, кроме серых) вызывают визуальное, субъективное восприятие объекта. Оно возникает в результате обработки мозгом информации от зрительного анализатора, глаза, то есть зрительного ощущения.

Восприятие и ощущение цвета непостоянно, и существенно зависит от совокупности физических, физиологических и психологических факторов.

Восприятие и ощущение цвета — состояние органов восприятия некоторых сторон объективной реальности как цвет.

Цвета можно оценивать и сравнивать, для этого используют как субъективные, так и объективные критерии:

  • Субъективно, когда воспринимаемый цвет электромагнитного излучения глазом зависит от его спектрального состава;
  • Объективно — при измерении цвета с целью объективного описания и количественного определения нашего зрительного впечатления от цвета с помощью величин цветовых измерений, что в настоящее время позволяет нам определять цвета численно и передавать информацию о цветах без образца, только с помощью цифр. Принятые эталоны цветов — последовательности монохроматических излучений фиксированной интенсивности, каждому из которых соответствует определённая длина волны электромагнитного колебания. Монохроматические излучения не могут быть разложены ни на какие другие цвета. При разложении белого солнечного света (как эталонного непрерывного спектра) призмой в непрерывный спектр цветов, получаем параметры длин волн в нм: 390—440 — фиолетовый, 440—480 — синий, 480—510 — голубой, 510—550 — зелёный, 550—575 — желто-зелёный, 575—585 — желтый, 585—620 — оранжевый, 630—770 — красный и др., которые служат образцами при использовании в промышленности, полиграфии.

Субъективно воспринимаемый цвет электромагнитного излучения зависит как от его спектрального состава, так и от от психофизиологического состояния человека. На ощущение цвета существенно влияют:

фоновый цвет, его цветовая температура; зрительная адаптация), общая и локальная яркость объектов восприятия (см. дневное, сумеречное и ночное зрение), а также специфические свойства индивидуального глаза (они могут быть нарушены, например, при разных формах дальтонизма. Подробнее см. статьи Психология восприятия цвета, Памятные цвета.

Различают ахроматические цвета (белый, серый, чёрный) и хроматические, а также спектральные и неспектральные (например, пурпурный, хаки, или коричневый).

Неоднозначность понятия цвет[править]

Спектр (версия Миг) на экране монитора (справа добавлен неспектральный пурпурный участок).
Яркость красного, зелёного и синего прямоугольников, под спектром, показывает относительную интенсивность ощущений от каждого из трёх независимых типов рецепторов человеческого зрения — колбочек.

Понятие Цвет имеет 2 смысла: оно может относиться как (субъективно) к психологическому ощущению, вызванному попаданием в глаз света от некого источника или объекта (скажем, оранжевый, или ( синоним апельсин), так и быть однозначной (объективной) характеристикой самих источников света («оранжевый свет»).

Поэтому следует заметить, что в тех случаях, когда мы хотим дать цветовую характеристику источников света, некоторых имён цвета, которые мы не способны увидеть визуально, может просто «не существовать». Например, не существует серого, коричневого, бурого света.

Важно, что различный спектральный состав света может давать одинаковый отклик, идентичное цветовое ощущение у человека, возникающее посредством раздражения зрительных рецепторов глаза (эффект метамерии цвета).

Замечание[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Функция светимости

При рассмотрении вопросов визуального цветного зрения следует различать и отличать понятия яркость света (физическая величина) от яркости цвета (биологическая величина).

Яркость цвета связана с цветным и чёрно-белым зрением, нашим личным, биологическим восприятием световых видимых более слабых лучей (электромагнитных колебаний) (см. дневное зрение), с колбочками S,M,L, (синих, зелёных, красных) с пиком длиной волны более 496 нм, которые нашим глазом воспринимаются как очень яркие (вопросы приспосабливаемости и выживания живых организмомв), хотя они физически по энергетике более слабые. У них частота колебаний волн более низкая, чем у синих, УФ лучей (длина волн менее 496нм). Дневной образ жизни животных связан с окружающей средой обитания, где в основном все объекты освещены дневными лучами света, а прямой и отражённый видимый спектр света содержит основные видимые лучи S,M,L,, которые более слабые, но биологически отбираются как наиболее яркие. Понятно, почему мы не видим Уф лучи, рентгеновские лучи и т.д. Природа выбрала свой вариант восприятия среды обитания и защиты глаза от ненужных ей сильных УФ, фиолетовых, высокочастотных синих лучей с длинами волн менее 498 нм. Например, синие, УФ лучи с длинами волн менее 496 нм для глаза являются не яркими, и колбочками не воспринимаются, т.к. они блокируются от попадания на колбочки ганглиозными и биполярными клетками сетчатки глаза, хотя они более мощные! (Парадокс). (См. рис. Ф).

При решении задачи на различение лучей при слабом освещении в условиях цветного зрения — "монохромных лучей" с длинами волн менее 498нм, в условиях "ночного видения" служат экстерорецепторы, называемые палочками, которые имеют пик чувствительности вокруг 496 нм и менее с фотопигментом высокой чувствительности при слабом освещении родопсином к лучам синим и УФ с высокой частотой колебаний (менее 496нм). (Колбочки их не воспринимают).

Откуда биологические понятия яркости и контрастности цвета при зрении отличаются от физическbх понятий яркости и контрастности света.

Физиология восприятия цвета[править]

Средние нормализованные спектральные характеристики чувствительности цветовых экстерорецепторов человека — колбочек. Штриховой , бесцветной линией показана чувствительность палочек — рецепторов ночного зрения не воспринимающих цвет. (См. Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза). Ось длин волн на графике имеет логарифмический масштаб

Ощущение цвета, как и всё многоступенчатое зрительное восприятие, сложным образом формируется в цепочке: глаз (версия Миг) (экстерорецепторы и биологические нейронные сети сетчатки) — зрительные области мозга. Оно возникает в мозге в результате обработки сигналов, возникших в процессах возбуждения и торможения цветочувствительных клеток — колбочек, фоторецепторов сетчатки глаза человека, как и у других животных. С точки зрения трёхкомпонентной теории доказано (см. Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории), что у человека и приматов имеются три вида одинаковых колбочек, которые в зависимости от воспринимаемого луча предметной точки оппонентно отбирают и выделяют наиболее яркий базовый, основной луч из пакета RGB. Работает сиcтема отбора лучей в виде блока из трёх колбочек, у которых в нужный момент появляется разновидность фотопигмента опсина (Йодопсин (версия Миг)), вырабатывающего соответствующий биосигнал S,M,L (синий, зелёный, красный) для отправки его в мозг. Откуда колбочки различаются в данный момент по спектральной чувствительности — ρ (условно «красные»), γ (условно «зелёные») и β (условно «синие»), соответственно.[1] Светочувствительность колбочек невысока, поэтому для хорошего восприятия цвета необходима достаточная освещённость или яркость (цвета) (версия Миг). Наиболее насыщены цветовыми рецепторами центральные части сетчатки колбочками. (См. Жёлтое пятно (версия Миг) с Центральной ямкой фовеа).

Каждое цветовое ощущение у человека может быть представлено в виде неограниченной суммы цветов от смешения трёх основных цветов, базовых, и взятых в необходимой пропорции (интенсивности, или яркости) Теория трёхкомпонентного цветного зрения (версия Миг). Установлено, что пресмыкающиеся, птицы и некоторые рыбы имеют более широкую область ощущаемого оптического излучения. Некоторые виды животных воспринимают ближнее ультрафиолетовое излучение (300—380 нм), помимо видимой человеком части спектра. При достижении необходимой для восприятия цвета яркости наиболее высокочувствительные рецепторы сумеречного зрения — палочки, обеспечивающие ахроматическое, ночное зрение — автоматически отключаются (см. Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза).

Субъективное восприятие цвета зависит также от яркости и скорости её изменения (увеличения или уменьшения), адаптации глаза к фоновому свету (см. цветовая температура), от цвета соседних объектов, наличия дальтонизма и других объективных факторов; а также от того, к какой культуре принадлежит данный человек (способности осознания имени цвета); и от других, ситуативных, психологических моментов.

Зрительные области мозга

Физика цвета[править]

Электромагнитное излучение характеризуется его длиной волны (или частоты) и интенсивностью. Когда длина волны света — в пределах видимого его спектра, то в пределах длин волн, приблизительно от 380 нм до 740 нм, человек это воспринимает как «видимый свет».

Цвет, длина волны, частота и энергия света
Цвет λ

нанометры

ν

(1014 Гц)

ν

(106) cm−1

E/eV E/kJ

mol−1

Инфракрасный >1000 <3.00 <1.00 <1.24 <120
Красный 700 4.28 1.43 1.77 171
Оранжевый 620 4.84 1.61 2.00 193
Жёлтый 580 5.17 1.72 2.14 206
Зелёный 530 5.66 1.89 2.34 226
Синий 470 6.38 2.13 2.64 254
Фиолетовый 420 7.14 2.38 2.95 285
Ультрафиолетовый (ближний) 300 10.0 3.33 4.15 400
Ультрафиолетовый (дальний) <200 >15.0 >5.00 >6.20 >598
Непрерывный оптический спектр. Для мониторов с показателем Гамма-коррекции 1.5.

Любой источник света испускает излучение определённого спектрального состава. Спектр источника — распределение его интенсивности во всём диапазоне излучаемых длин волн. Достигая глаза этот спектр воздействует на рецепторы сетчатки, вызывая ощущение цвета. Не существует однозначного соответствия между ощущаемым цветом и спектром вызвавшим это ощущение. Цвет не несёт никакой информации о своём спектральном составе. Например белый цвет можно получить смешиванием бесчисленного количества комбинаций всего двух (противоположных) цветов, а также троек цветов, четвёрок цветов, пятёрок цветов и так до бесконечности. И это касается любого воспринимаемого глазом цвета.

Цвета спектра и основные цвета[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Спектральные цвета

Впервые непрерывный спектр на семь цветов разбил Исаак Ньютон. Разбиение сделано условно и практически случайно. Вероятно Ньютон находился под действием европейской нумерологии и основывался на аналогии с семью нотами в октаве (для сранения: 7 металлов, 7 планет…), что и послужило причиной выделения именно семи цветов. В XX веке Освальд Вирт предложил «октавную» систему (ввел 2 зелёных — холодный, морской и теплый, травяной), что большого распространения она не нашла.

Практика художников наглядно показывала, что очень многие цвета и оттенки можно получить смешением небольшого количества красок. Стремление натурфилософов найти «первоосновы» всего на свете, анализируя явления природы, всё разложить «на элементы», привело к выделению «основных цветов» (RGB), в качестве которых не сразу выбрали красный цвет, зелёный цвет и синий цвет.

В Англии основными цветами долго считали красный, жёлтый и синий, лишь в 1860 г. Максвелл ввел аддитивную систему RGB (красный, зелёный, синий). Эта система в настоящее время доминирует в системах цветовоспроизведения для электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) мониторов и телевизоров.

В 1931 CIE разработала цветовую систему XYZ, называемую также «нормальная цветовая система».

В 1951 г. Энди Мюллер предложил субтрактивную систему CMYK (сине-зелёный, пурпурный, жёлтый, чёрный), которая имела преимущества в полиграфии и цветной фотографии, и потому быстро «прижилась».

Цвет Диапазон длин волн, нм Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ
Красный 625—740 480—405 1,68—1,98
Оранжевый 590—625 510—480 1,98—2,10
Жёлтый 565—590 530—510 2,10—2,19
Зелёный 500—565 600—530 2,19—2,48
Голубой 485—500 620—600 2,48—2,56
Синий 440—485 680—620 2,56—2,82
Фиолетовый 380—440 790—680 2,82—3,26

Заметно, что цвета спектра, начинаясь с красного и проходя через оттенки противоположные, контрастные красному (зелёный, циан), затем переходят в фиолетовый цвет, снова приближающийся к красному. Такая близость видимого восприятия фиолетового и красного цветов связана с тем, что частоты, соответствующие фиолетовому спектру, приближаются к частотам, превышающим частоты красного ровно в два раза. Но сами эти последние указанные частоты находятся уже вне видимого спектра, поэтому мы не видим перехода от фиолетового снова к красному цвету, как это происходит в цветовом круге, в который включены не спектральные цвета, и где присутствует переход между красным и фиолетовым через пурпурные оттенки. (Данный процесс восприятия основных цветов колбочками сетчатки просто объясняет абсурдность взглядов представителей нелинейной теории зрения (см. также рис. 2a):

при известных и хорошо изученных максимумах спектральной чувствительности пигментов глаза (рис. 2.), палитра цветов, которую может различать глаз работающий в соответствии с трёхкомпонентной гипотезой зрения будет слишком мала, что совершенно не соответствует действительности. Нанесём на цветовой треугольник точки максимумов чувствительности пигментов глаза (по предположениям трёхкомпонентной гипотезы, максимумы чувствительности предполагаемых колбочек). На рис. 4 видим область полученной цветовой палитры (внутри треугольника с углами в точках 430 нм, 540 нм и 570 нм), которую можно анализировать или синтезировать при известных максимумах чувствительности пигментов (рис. 2.) в соответствии с подходом трёхкомпонентной гипотезы зрения (по аналогии получения цветов смешиванием трёх имеющихся красок или анализом цвета тремя имеющимися датчиками). Как видим, полученная палитра «воспроизводимых» цветов существенно уже реально различимой нашим глазом. Этот рисунок более чем наглядно показывает, что механизм цветовосприятия глаза имеет совершенно другой принцип отличный от предложенного трёхкомпонентной моделью.[1]).

Уже в Цветовое пространство CIE 1931 принято, что треугольник с центральным локусом 430нм, 540нм, 570нм, построенный по старой системе стандартов без учёта линейной функции, рассмотренный в раделе Цветовоего пространства CIE 1931 — CIE xy - диаграмме цветности и CIE xyY цветового пространства, строится по цветовому пространству CIE XYZ (см. XYZ (цветовая модель)).

Цвета цветового круга[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Цветовой круг (версия Миг)
Рис.2a. В Диаграмме CIE rg цветность пространства показывает построенный треугольник, определяющий цветовое пространство CIE XYZ.
Треугольник Cb-Cg-Cr это только xy=(0,0),(0,1),(1,0), треугольник CIE xy— цветность пространства. Линия, соединяющая Cb и Cr это линия нулевой яркости на цветовом графике (alychne).
Обратите внимание, что спектральный локус проходит через rg=(0,0) на 435.8 нм, через rg=(0,1) в 546.1 нм и через rg=(1,0) при 700 нм. (По старой системе применялось цветовое пространство RGB и рассчитывалось без учёта линейной функции, а область полученной цветовой палитры была внутри треугольника с углами в точках 430 нм, 540 нм и 570 нм).
Значение же энергии точки (E) при rg=xy=(1/3,1/3) равное. (См. также XYZ (цветовая модель), Цветовые координаты)

Цвета, расположенные в основном круге цветов, показывают способность зрительной системы воcпринимать цвета колбочками вне зоне основных цветов RGB (см. также XYZ (цветовая модель), Цветовой круг (версия Миг)), где дан треугольник палитры цветов воспринимаемые колбочками в диапазоне основных и дополнительных цветов с длинами волн от 400 до 700нм). Данное уточнение связано с критикой трёхкопмонентной теории цветного зрения в статье [2].В системе RGB (красный—зелёный—синий) цвета разделяются на 12 основных тонов: 3 основных цвета, 3 дополнительных к основным, и ещё 6 промежуточных тонов.

Цвет Порядок Тон (оттенок), 0-239 Тон, 0-360 (HSV) Шестнадцатиричный код
1 Красный I 0 0/360 FF0000
2 Оранжевый III 20 30 FF8000
3 Жёлтый II 40 60 FFFF00
4 Зелёный III 60 90 80FF00
5 Зелёный I 80 120 00FF00
6 Зелёный III 100 150 00FF80
7 Голубой II 120 180 00FFFF
8 Синий (лазурный, голубой) III 140 210 0080FF
9 Синий I 160 240 0000FF
10 Фиолетовый III 180 270 8000FF
11 Пурпурный II 200 300 FF00FF
12 Пунцовый (малиновый) III 220 330 FF0080

Восприятие цвета человеком[править]

Рис.A.Колбочки, (колбочки-S), палочки; микроскопия на срезе живой сетчатки.[2]

Оценки восприятия цвета у человека исследуются с учетом социально-культурного феномена, имеющего свои особенности в истории разных народов. По мере информационного обмена, различия между восприятием цвета медленно сглаживаются, и происходит «культурное переопыление» идей, обмен понятиями, обогащение эмоциональными ассоциациями.

Некоторые понятия уже прочно вошли в мировую культуру, хотя не всегда это вхождение было единственно возможным или наиболее рациональным.

К таким понятиям принадлежат: основные и дополнительные цвета, первичные (то есть те же «основные») и вторичные цвета, хроматические и ахроматические цвета.

В настоящее время чаще используется концепция восприятия цвета, связанная с трёхкомпонентной теорией цветного зрения. В её основе лежат доказанные принципы, на основе которых сформулировано, что сетчатка (глаза) человека должна содержать минимум три типа фоторецепторов (названные клетками колбочками) с различными спектрами поглощения. При этом все колбочки одинаковые и в зависимомти от падающих на них лучей оппонентно формируют основные три луча спектра RGB c участием видоизменяющегося у них фотопигмента опсина, посылаемые по зрительным нервам в зрительные отделы головного мозга, где происходит обратная связь с экстерорецепторами сетки с отбором наиболее яркого сигнала — луча света.

Цветное зрение с точки зрения трихроматизма[править]

Визуальное цветное зрение — основа современных теорий цветного зрения.

Цветовое зрение происходит в зрительной системе, где инициируется поглощением света с помощью трех различных спектральных классов «шишек» — колбочек. Следовательно, цветовое видение описывается как трёхвариантное восприятие основных цветов или как восприятие, ощущение цвета. Первоначально психофизические исследования показали, что цвета могут быть настроены на использование трех различных систем (праймериз). В 1802 году, Томас Молодых предложил модель, по которой восприятие цвета может быть закодировано на восприятие цвета трёх основные фоторецептоов, но не на кодировании тысяч цветовых рецепторов для отдельных цветов.[3]

Спектральная чувствительность колбочек[править]

Доктор Kalloniatis теперь Роберт г. Leitl профессор Оптометрии кафедры Оптометрии и Видение Науки, университет Auckland[4]

Спектральная чувствительность колбочек может быть определена посредством нескольких методов. Два из этих метода включают изолирующую рецепторные (receptoral) ответы (Бейлор et al., 1984) с использованием вычисленных от цвета функции нормалей и дихроматизма или двухкомпонентности восприятия цвета (dichromats) (Смит и покорного, 1975; dichromat является предметом, в основе которого сетчатка имеет одну колбочку с фотопигментом в мембране (photopigment), достаточного для этого), микроспекрометрии (microspectrometry) (Bowmaker и Dartnall, 1980) или на основе отражения световых лучей — денситометрии (Раштон, 1963, 1966). В microspectrometer метод предполагает выделение одной колбочки, пропуская свет через неё. Изменения в передаче различных длин волн может быть использовано для вычисления спектрального поглощения колбочкой или возможность определить изменения в электрическом ответе. Отражение денситометрии включает режиссуру, структуру света в сетчатке и определение изменения в поглощении как функция длины волны. Эти результаты впоследствии используются для расчета спектральных поглощений.

Было принято три класса колбочек в человеческой сетчатке глаза, которые были изолированы от указанных технологий. Эти три класса «шишек» представляют:

  • Короткие волны чувствительности S-колбочки (S-конуса),
  • Средние волны чувствительности M-колбочки (М-конуса),
  • Длинноволновую чувствительность L-колбочки (L-конуса).

У всех разная, но пересекающаяся спектральная чувствительность. Спектральная чувствительность S-колбочек с пиком, примерно, в 440 нм, М-коолбочек — 545 нм и L-колбочек с пиком в 565 нм после исправлений, для предварительной потери света сетчаткой. Хотя различные методы измерения дали результаты в несколько различных вариантах максимального значения чувствительности (рис. 1).

Рис.1. Спектральная чувствительность S-колбочек, М-колбочек и L-колбочек. Комбинированные результаты от разных авторов, используя различные способы, в том числе сетчатки денситометрия от Раштон (т и Ñ), microspectrometry от Коричневого и Вальд (n и ") и прирост порог производству искусственного monochromasy от Brinley (D и s) и прирост порог измерений от Wald (5) (От Моисея, р. а., Харт, в. м. (Ред.), Адлер " Физиология Глаза, Клиническое Применение. Сент-Луис: C. V. Мосби Компании, 1987 [5]

Трёхцветная природа цвета[править]

Рис. 2. Для настройки трёх основных лучей цвета на левой стороне двустороннего поля по Матчу стандартный цвет представлен на правой стороне двустороннего поля[6]

Трехцветная природа цветового зрения позволяет практически получить любой цвет, при смешении трех основных цветов (RGB). При этом trichromacy цветного зрения является линейной функцией. Это означает, что колориметрические уравнения имеют свойства обыкновенного линейного уравнения. (См. Линейное уравнение цветного зрения и цветового пространства).

Цвет, соответствующий количеству Cs стимула S, может быть выражен как:

Cs(S) = C1(1i) + C2(2i) + C3(3i)

где li-3i есть три основных цвета (не обязательно монохроматического цвета спектра) и C1-C3 — трехстимульные значения.

Трехстимульные значения представляют собой количества каждого из трех первичных выборов, необходимых для достижения соответствия для цвета и яркости (рис. 2). Они могут быть выражены в единицах светового потока или потока излучения, или даже произвольным масштабом, при условии, что произвольный масштаба передает относительные пропорции трёх количеств. (RGB).

Основные и дополнительные цвета[править]

Рис.3,Схема спектра основных цветов и их смешения

Понятие «дополнительный цвет» было введено по аналогии с «основным цветом». Было установлено, что оптическое смешение некоторых пар цветов может давать ощущение белого цвета. Так, к триаде основных цветов Красный-Зелёный-Синий дополнительными являются Голубой-Пурпурный-Жёлтый — цвета. На цветовом круге эти цвета располагают оппозиционно, так что цвета обеих триад чередуются. В полиграфической практике в качестве основных цветов используют разные наборы «основных цветов».Различные феномены цветового зрения показывают, что зрительное восприятие света, цвета зависит не только от вида воздействующих источников света и цвета и работы фоторецепторов, но также от способа переработки световых сигналов в зрительной системе. Различные участки видимого спектра света кажутся нам по-разному окрашенными, при этом отмечается непрерывное изменение ощущений восприятия цвета при переходе от фиолетового и синего через зеленый и желтый цвета к красному. Одновременно человек может воспринимать цвета, которые не спектральные (отсутствующие в спектре), например, пурпурный цвет, получаемый при смешении красного и синего цветов. Различные физические способы цветового воздействия зрительной системы могут приводить к идентичному восприятию цвета. Например, монохроматический жёлтый цвет не отличается от соответствующей смеси монохроматических зелёного и красного цветов. Или при воздействии на зрительную систему нужным набором цветов RGB («белого» цвета, например, солнечного) на диске, то при его вращении мы увидим диск белого цвета, и выполнив тоже самое, но c набором XYZ — мы увидим чёрный цвет (точнее тёмно-коричневый) (см. рис.3).

Феноменологию цветовосприятия описывают законы цветного зрения, выведенные по результатам психофизических экспериментов. На основе этих законов за период более 200 лет было разработано несколько теорий цветового зрения. Однако приблизительно в последние 25 лет появилась возможность непосредственно проверить эти теории методами электрофизиологии путем регистрации биоэлектрической активности одиночных фоторецепторов зрительной системы, а также расширить область взаимодействия и количество фоторецепторов сетчатки и мозга в цветовосприятии.

Первичные и вторичные цвета[править]

Это разделение основано на синтезе идей многих учёных (Ломоносов — Юнг — Гельмгольц — Геринг). К первичным относят «основные цвета», вторичными — именуют все остальные, которые можно получить при смешивании основных.

Мнемоника для цветов спектра и радуги[править]

  • Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан
  • Как Однажды Жак-Звонарь Головою Сшиб Фонарь (вариант: Головой Сломал Фонарь)

Чтобы вспомнить, где в радуге красный — следует читать цвета сверху, снаружи дуги радуги — и далее вниз и внутрь, то есть от красного к фиолетовому.

Ахроматические цвета[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Серая шкала

Оттенки серого (в диапазоне белый — черный) носят парадоксальное название ахроматических цветов (от греч. α- отрицательная частица + χρωμα — цвет, то есть «бесцветных цветов»). Наиболее ярким ахроматическим цветом является белый, наиболее тёмным — чёрный. Можно заметить, что при максимальном снижении насыщенности, цветовой тон (отношение к определённому цвету спектра) оттенка становится неразличимым.

                                   

Характеристики цвета[править]

Каждый цвет обладает количественно измеряемыми физическими характеристиками (спектральный состав, яркость):

Яркость[править]

Одинаково насыщенные оттенки, относимые к одному и тому же цвету спектра, могут отличаться друг от друга степенью яркости. К примеру, при уменьшении яркости синий цвет постепенно приближается к чёрному.

                                   

Любой цвет при максимальном снижении яркости становится чёрным.

Следует отметить, что яркость, как и прочие цветовые характеристики реального окрашенного объекта, значительно зависят от субъективных причин, обусловленных психологией восприятия. Так, к примеру синий цвет при соседстве с жёлтым кажется более ярким.

Насыщенность[править]

Два оттенка одного тона могут различаться степенью блёклости. Например, при уменьшении насыщенности синий цвет приближается к серому.

                                   

Светлота[править]

Степень близости цвета к белому называют светлотой.

                                   

Любой оттенок при максимальном увеличении светлоты становится белым.

Цветовой тон[править]

Любой хроматический цвет может быть отнесён к какому-либо определённому спектральному цвету. Оттенки, сходные с одним и тем же цветом спектра (но различающиеся, например, насыщенностью и яркостью), принадлежат к одному и тому же тону. При изменении тона, к примеру, синего цвета в красную сторону спектра он сменяется голубым, в обратную — фиолетовым.

                                   

Иногда изменение цветового тона соотносят с «теплотой» цвета. Так, красные, оранжевые и жёлтые оттенки, как соответствующие огню и вызывающие соответствующие психофизиологические реакции, называют тёплыми тонами, голубые, синие и фиолетовые, как цвет воды и льда — холодными. Следует учесть, что восприятие «теплоты» цвета зависит как от субъективных психических и физиологических факторов (индивидуальные предпочтения, состояние наблюдателя, адаптация и др.), так и от объективных (наличие цветового фона и др.).

Не следует путать субъективное ощущение «теплоты» цвета с его физической характеристикой — цветовой температурой. В частности, тёплые тона имеют более низкую цветовую температуру, а холодные — более высокую.

Параметры цвета в Нелинейной модели цветовосприятия[править]

Рис. 4. Цветокоординатная система нелинейной модели и кривая видности глаза. Кривая, описывает положение спектральных цветов (непрерывного спектра полученного разложением призмой белого солнечного света) на координатной плоскости.

Совершенно другой подход к цветовосприятию и цветоописанию использует нелинейная теория цветового зрения.

Нелинейная теория цветового зрения, в отличии от трёхкомпонентной, не использует субъективных параметров цвета. Все параметры цвета в нелинейной модели цветовосприятия — все получаемые световые, видимые сигналы при колориметрии не попадают в мозг, не проходят оппонентный отбор сигналов с участием мозга и фоторецепторов сетчатки глаза в том числе и недавно открытых, о которых не знал С.Ременко (см. Фоточувствительные клетки сетчатки ipRGC (версия Миг)), подбираются не субьективно и создаются выборочно в лаборатории и имеют строгое назначение и чёткий физический смысл.[7] [8] Как видим все вопросы колориметрии цвета обсуждались по проблемам стандартизации и имели прямое назначение для создания каталогов цветов для практических целей, например, применения в полиграфии, для производмтва промышленных красок, для художников и т. д. Это важно, но с вопросами цветного зрения человека не связаны.

При этом построенная цветокоординатной система нелинейной модели — это создание цветовой модели по принципу построения всех цветовых моделей с использованием цветовых координат по методу колорометрии, где находятся все возможные цвета и оттенки, которые в природе и не существуют и никакого отношения к глазу не имеет. (см. рис. 4). Фактически цветокоординатная система нелинейной модели представляет собой всем давно известный «цветовой круг». В центре находится белый, по периметру чёрный цвета. Любые два противоположных (относительно центра координат) цвета равноудалённые от центра, в сумме дадут белый. Яркость — третья координата, перпендикулярная плоскости. Все существующие цвета имеют своё место в этой полусфере. На рисунке сплошной, толстой линией показано положение спектральных цветов (одинаковой яркости) на цветокоординатной системе. (Например, см. Цветовая система Манселла (версия Миг)).

Вообще, все цветовые модели и эта — (см. рис.4) независимы и созданы для практического выражения цветового пространства — это всего лишь удобное средство для представления цвета, и не имеет прямой зависимости от типа колбочек в глазу человека. С точки зрения математической основаны на базе теории Гильбертовых пространств.

Тем не менее все возможные цвета и оттенки, которые в настоящее время получают методом колориметрии не могут сравниваться с цветом и оттенками, которые формируются в зрительных отделах головного мозга. Т.е. зрительные сигналы, которые получает мозг, вообще, несопоставимы с сигналами, которые формирует колориметр. Получаемые сигналы на базе фототранзисторов-полупроводников управляются и формируются электронными системами напрямую и с любым диапазоном и в любом количестве, заложенными программами. И самое главное отличие работы зрительной системы состоит в том, что механизм формирования биосигнала в зрительной системе в процессе формирования его управляется и находится под контролем зрительных отделов головного мозга. В результате оппонентного отбора сигнала, посылаемого в мозг, обычная электронная система не в состоянии это сделать. В зрительной системе работает обратная связь двухуровневого восприятия сигнала, при котором идёт отбор наиболее чёткого, яркого луча из массы лучей, воспринимаемые уже на низшем уровне, на уровне сетчатки глаза. Например, экстерорецептор колбочка уже на этапе отбора и формировании сигнала перед выдачей его в мозг, контролируется и управляется зрительными отделами мозга. И только наше сознание участвует в оценке полученной информации, например, цвета.

  • Цвет — как физический параметр, оппонентно отобранный и полученный в зрительных отделах головного мозга, оценивается только индивидуально у каждого индивидуума. Спектральное же распределение всех излучений, cоздаваемое фотоприемным устройством, например, колориметром, в конечном итоге аттестуется — оценивается и сравнивается среднестатистическим на6людателем и его название вносится в каталог цветов.

Больше того, здесь нет никакой связи с работой третьего экстерорецептора ганглиозного слоя сетчатки глаза ipRGC, не говоря о недавно открытом явлении как Ретиномоторная реакция фоторецепторов (версия Миг), где доказано, что в цветном зрении работают только колбочки сетчатки глаза, а палочки никакого отношения к цветному зрению не имеют. (Согласно нелинейной теории зрения в цветном зрении участвуют колбочки+палочки).

Параметры цвета в цветнокоординатной системе[править]

Цветокоординатная система нелинейной модели представляет всем давно известный «цветовой круг». В центре которого находится белый, по периметру чёрный. Любые два противоположных (относительно центра координат) цвета равноудалённые от центра, в сумме дадут белый. Яркость — третья координата, перпендикулярная плоскости. Существующие цвета имеют своё место в этой как и во всех системах в полусфере.

  • Цветность — векторная величина, определяющая спектральное распределение излучения.
  • Метамерные цвета — цвета различного спектрального состава, векторы цвета которых равны и воспринимаются как одинаковый цвет.
  • Нелинейная система измерения цвета — система измерения цвета посредством трех взаимно независимых физических параметров: яркости излучения и двух функций отношения интенсивностей излучения в различных областях спектра.
  • Нелинейная цветокоординатная система — прямоугольная трехмерная координатная система бесконечной протяженности, описывающая параметры всех излучений, воспринимаемых фотоприёмным устройством, например, колориметром, характеристики которого сравниваются с характеристиками глаза среднестатистического на6людателя.
  • Координаты цвета — совокупность трех взаимно независимых параметров, определяющих положение вершины вектора цвета. При этом в системе trichromacy цветного зрения, в системах построения всех цветовых моделей координаты цвета выражают характер линейной функции. Это означает, что колориметрические уравнения имеют свойства обыкновенного линейного уравнения.

Характеристики цветов цветовых моделей[править]

Цветовая система Манселла, показан круг при значении 5, хроме 6, нейтральные значения от 0 до 10, сегмент круга (диапазон хромы) при тоне 5PB и значении 5.

В основе всех цветовых моделей лежит Цветовая система Манселла, построенная на принципе колорометрии. Цвет в цветовой системе Манселла описывается с помощью трех цветовых характеристик, "трёх координат":

  • Hue — цветовой тон — значения хромы на окружностях Hue, (например, красный, зелёный или сине-голубой). Варьируется в пределах 0—360°, однако иногда приводится к диапазону 0—100 или 0—1.
  • Saturation (Chroma) — насыщенность — характеристика цветовых точек на плоскости хромы (Chroma) в радиальном направлении с координатами 0‒12. Варьируется также в пределах 0—100 или 0—1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому.
  • Value (значение цвета) или Brightness — яркость или светлота — характеристика цветов по вертикальной оси value с координатами 0‒10 (белый-чёрный);. Также задаётся в пределах 0—100 и 0—1.

Сравнение теорий трёхкомпонентной и нелинейной цветного зрения[править]

Здесь обсуждаеся в основном человек, но и опыты на животных также служат материалом для сравнений.

Основные материалы см. в таблице Сравнение теорий трёхкомпонентной и нелинейной цветного зрения.

Табл видов дальтонизма[править]

Эта табл. для обсуждения взята из англо-вики, с сокращениями и частичным переводом. После окончания работы над ней, она может быть введена в статью Дальтонизм. Полезно добавлять в неё более новые научные источники с описанием, новые факты (в том числе о распространённости отдельных видов дальтонизма в различных популяциях), чтобы эта табл. действительно стала важной частью статьи о дальтонизме.

Виды дефектов цветного зрения у человека
Мужчины Женщины всего Ссылки
1. Red-green (в общем) 7 to 10 % [9][10]
1.1 Red-green (кавказцы) 8 % [11]
1.2 Red-green (азиаты) 5 % [11]
1.3 Red-green (африканцы) 4 % [11]
2. Monochromacy
2.0 Rod monochromacy (dysfunctional, abnormally shaped or no cones) 0.00001 % 0.00001 % [12]
3. Dichromacy 2.4 % 0.03 % 1.30 % [9][12]
3.1 Protanopia (red deficient: L cone absent) 1 % to 1,3 % 0.02 % [9][12]
3.2 Deuteranopia (green deficient: M cone absent) 1 % to 1,2 % 0.01 % [9][12]
3.3 Tritanopia (blue deficient: S cone absent) 0.001 % 0.03 % [12]
3. Неполный трихроматизм 6.3 % 0.37 % [12]
3.1 Protanomaly (red deficient: L cone defect) 1.3 % 0.02 % [12]
3.2 Deuteranomaly (green deficient: M cone defect) 5.0 % 0.35 % [12]
3.3 Tritanomaly (blue deficient: S cone defect) 0.01 % 0.01 % [12]

Из таблицы ясно, отчего некоторые виды дальтонизма, возможные теоретически, не выявлены в клинических исследованиях — их частота пропорциональна произведению вероятностей «выпадения» отдельных типов рецепторов (вероятность одновременного наличия дефективных генов). Alexandrov 14:32, 16 мая 2011 (UTC)--Миг 07:58, 19 мая 2011 (UTC)

Другие цвета, в том числе неспектральные[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Неспектральные цвета

(См. более полный список цветов)

Схема аддитивного смешения цветов с использованием эффекта метамерии.

Смешивание разных цветов, изменение их насыщенности позволяет получить бесконечное количество оттенков.

Цвет Изображение цвета
Чёрный цвет  
Серый цвет  
Серебристый цвет  
Белый цвет  
Золотистый цвет  
Каштановый цвет  
Коричневый цвет  
Бурый цвет  
Шамуа  
Оливковый цвет  
Болотный цвет  
Травяной цвет  
Аква  
Аквамарин  
Бирюзовый цвет  
Розовый цвет  
Малиновый цвет  
Пурпурный цвет  
Пунцовый цвет  
Алый цвет  
Бордовый цвет  
Вишнёвый цвет  
Шоколадный цвет  
Цвет слоновой кости  
Хаки  
Бежевый (беж)  

Колориметрия и воспроизведение цвета[править]

Воспроизведение цветов требует определённых стандартов. Важным элементом системы воспроизведения цветов являются цветовые атласы, в которых систематизированы образцы цвета.

Измерение цвета[править]

Цветовые части света: красный, зелёный, синий регистрируются тремя фотосенсорами

Цвет измеряется с целью объективного его описания и исключеня субъективного зрительного ощущения от цвета с помощью конкретных величин цветовых измерений. В настоящее время при измерении цвета, после оцифровки его характеристик, информация о цвете обрабатывается, передаётся без образца с помощью цифр. Другое важное применение (полиграфия) — измерение цветовых различий между образцом и пробным печатным оттиском для обеспечения качества печати. Измерение цвета является основой для составления нормативных материалов, подбора красок (очень важно при ремонте автомобилей при покраске отдельных мест). Подбор красок на глаз — не оправдан.

Существуют два измерительных метода:

  • Колориметрический метод
  • Спектральный метод

Они определены в стандарте DIN 5033.

Связь цвета и спектральных цветов[править]

Существует несколько Цветовых систем и цветовых шкал, удобных для применения в различных отраслях. Для измерения цвета используют колориметры и спектрофотометры.

Диаграмма цветового пространства CIE 1931.

На внешней линии, ограничивающей цветовое пространство, указаны длины волн спектральных (монохроматических) цветов, в нм.

Применение цвета в оформлении, в дизайне, рекламе[править]

Цвет широко применяется, как средство для управления вниманием человека.

Некоторые сочетания цветов рассматриваются, как более благоприятные для восприятия (например, синий + жёлтый), другие — менее приемлемыми (например, красный + зелёный). Психология восприятия цвета объясняет, почему те или иные сочетания способны сильно воздействовать на восприятие и эмоции человека.

См. также[править]

Общая информация[править]

Цветоведение[править]


Цвет в исторической науке[править]

См. также[править]

Литература[править]

  • Артюшин Л. Ф., Основы воспроизведения цвета в фотографии, кино и полиграфии, М., 1970;
  • Вавилов Н. Свет и цвет в природе
  • Гуревич М. М., Цвет и его измерение, М. — Л., 1950;
  • Кустарёв А. К., Колориметрия цветного телевидения, М., 1967;
  • Ивенс Р. М., Введение в теорию цвета, пер. с англ., М., 1964:
  • Wyszecki G., Stiles W. S., Color science, N. Y. — L. — Sydney, 1967.
  • Deane B. Judd and Gunter Wyszecki — Color in business, science and industry 1975, ISBN 0-471-45212-

Примечания[править]

  1. Домасев М. В., Гнатюк С. П. Цвет, управление цветом, цветовые расчеты и измерения. СПб., Питер, 2009.
  2. http://webvision.med.utah.edu/book/part-iii-retinal-circuits/s-cone-pathways/
  3. http://webvision.med.utah.edu/book/part-viii-gabac-receptors/color-perception/
  4. http://webvision.med.utah.edu/book/part-viii-gabac-receptors/color-perception/
  5. http://webvision.med.utah.edu/book/part-viii-gabac-receptors/colo perception/
  6. http://webvision.med.utah.edu/book/part-viii-gabac-receptors/color-perception/
  7. С. Ременко, «Нелинейная модель измерения цвета и уточнение терминов колориметрии», Всеакадемический семинар по проблемам стандартизации и метрологии, Ташкент, 20 — 25 ноября 1986 год, стр 41 — 42.
  8. С. Ременко, «Определение основных понятий в области колориметрии и измерения цветовых параметров излучения», V Всеакадемический семинар по проблемам стандартизации и метрологии Ереван, 16 — 20 ноября 1987 год, стр 58 — 59.
  9. а б в г "Prevalence and Incidence of Color blindness". WrongDiagnosis.com. 2008-06-22. Retrieved 2008-07-10. 
  10. "Color Blindness: More Prevalent Among Males". Hhmi.org. Retrieved 2009-04-16. 
  11. а б в Masataka Okabe, Kei Ito (2008-02-15). "Colorblind Barrier Free". J*Fly. Retrieved 2008-07-10. 
  12. а б в г д е ё ж з Archive.org

Внешние ссылки[править]


На английском языке[править]



Электромагнитный спектр: Цветоведение Психология восприятия цвета Цветовые характеристики Физико-химия цвета
Список цветов Цветовой миксер Имя цвета Яркость Хромофор
Спектральные цвета Смешение цветов Основные цвета Цветовая яркость Батохромный сдвиг
Справка:Цвета в HTML-коде Колеровка Дополнительные цвета Цветовая температура Гипсохромный сдвиг
Спектральная плотность излучения Цвета в Web Метамерия Теория цвета
Глубина цвета Атлас цветов
Web colors black silver grey white red maroon purple fuchsia green lime olive yellow orange blue navy teal aqua