Учебное пособие по колористике. Одним их важнейших средств эмоциональной и художественной выразительности служит колорит

Оригинал взят у aversin в Основы цветоведения и колористики

Сделал вот конспект по колористике для себя, дабы не забывать. Пытался максимально сократить, поэтому получилось много умных слов. Конспект не полный, но доделать как-то не доходят руки. Если у кого-нибудь появится желание дополнить - не стесняйтесь.

Цвет — это результат взаимодействия трех составляющих: источника света, объекта и наблюдателя . Наблюдатель воспринимает длины волн света, излучаемых источником света и видоизменяемых объектом.
Свет , видимый человеком - это небольшая часть светового спектра электромагнитных волн.

Световые волны сами по себе не имеют цвета, но разные длины волн ассоциируются с определенным цветом.
Порядок следования цветов неизменный - от коротковолнового диапазона (фиолетовый) к длинноволновому (красный) или наоборот. Волны, несколько длиннее красного света, занимают инфракрасный (ИК) диапазон. Волны, короче фиолетового - ультрафиолетовый (УФ) диапазон.
Предметы сами по себе не имеют цвета , он появляется лишь при их освещении .

Человек воспринимает цвет двух типов: цвет светящегося объекта (цвет света или аддитивный цвет) и цвет отраженного от объекта света (цвет пигмента или субтрактивный цвет).

Основные или первичные цвета — это цвета, смешивая которые можно получить все остальные цвета и оттенки. Тип смешивания (аддитивное или субтрактивное ) определяет основные цвета.
Дополнительные или комплиментарные цвета (на цветовом круге расположены напротив друг друга) — это пары цветов, при аддитивном смешивании дающие белый цвет, при субтрактивном — серый или чёрный. Для цветов RGB дополнительными будут соответственно CMY (и наоборот). Каждому цвету можно противопоставить не один контрастный (дополнительный) цвет, а близлежащую пару , которая его образует.

Приведенная схема основных цветов работает только для компьютерных графических систем. У традиционных художников основными цветами считаются красный, желтый и синий . Цвета, получаемые путём смешивания основных, называются составными (зелёный, оранжевый, фиолетовый). Сумма составных цветов даст коричневый.

Аддитивное смешение — (от англ. add — добавлять, т.е. добавление к черному других световых цветов) или RGB (Red, Green, Blue) — метод синтеза цвета, в котором первичными цветами являются аддитивные красный, зелёный и синий. В этой системе отсутствие цветов даёт черный цвет, а добавление всех цветов — белый . Выбор основных трёх цветов обусловлен особенностями физиологии сетчатки человеческого глаза.
Субтрактивное смешение (от англ. subtract — вычитать, т.е. вычитание цветов из общего луча отраженного света) или CMY (Cyan, Magenta, Yellow) — метод синтеза цвета, в котором первичными цветами являются субтрактивные голубой, пурпурный и жёлтый. Цветовая модель основана на поглощающих свойствах чернил. В этой системе отсутствие цветов даёт белый цвет (белая бумага), а смешение всех цветов — условно чёрный (в действительности типографские краски при смешении всех цветов дают темно-коричневый, а для придания истинно черного оттенка добавляют черную ключевую краску — Key color). Обладает сравнительно с RGB небольшим цветовым охватом.

Цветовые модели RGB и CMYK теоретически являются дополнительными друг к другу, а их пространства частично перекрываются .
Цветовая модель CIE LAB (или Lab ). В этой модели любой цвет определяется яркостью «L» (Luminance) и двумя хроматическими компонентами : параметром «а» (изменяется от зеленого до красного ) и параметром «b» (изменяется от синего до желтого ). Разработанные в рамках этой модели цвета будут выглядеть одинаково как на экране, так и при печати независимо от типа устройства воспроизведения. Обладает наибольшим цветовым охватом.

Свойства цвета:

Цветовой тон или оттенок (Hue ) — совокупность цветовых оттенков, сходных с одним и тем же цветом спектра.

Насыщенность (Saturation ) — степень блёклости .

Светлота (Lightness ) — степень близости цвета к белому .

Яркость (Brightness ) — степень близости цвета к чёрному .

Хроматические цвета — все цвета, за исключением ахроматических . Обладают всеми тремя свойствами.
Ахроматические («бесцветные») цвета — белый, оттенки серого и чёрный. Основным свойством является светлота .

Спектральные цвета — это семь ключевых цветов спектра .
Неспектральные цвета (цвета, не входящие в цветовой спектр ) — это оттенки серого , цвета смешанные с ахроматическими цветами (например: розовый, как смесь красного с белым), коричневые и пурпурные цвета (Magenta).

Цветовой круг Иттена:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА»

(«УГУЭС»)

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Доломатов М.Ю., Шуляковская Д.О., Кисмерешкин С.В., Еремина С.А.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСАМ «ЦВЕТОВЕДЕНИЕ», «КОЛОРИСТИКА»

РИО УГУЭС

УДК 677.027.001.5(035)

М.Ю. Доломатов, Д.О. Шуляковская, С.В. Кисмерешкин, С.А. Еремина Методическое пособие для выполнения лабораторных работ по курсам «Цветоведение», «Колористика». Методическое пособие. Уфа: РИО Уфимск. гос. университет экономики и сервиса, 2015 – 56 с.

В методическом пособии представлено руководство по выполнению лабораторных работ по курсам «Цветоведение» и «Колористика» для студентов ВУЗов таких специальностей как химическая технология, дизайн, компьютерная графика и компьютерный дизайн, полиграфия, текстильная промышленность, технология красителей и пигментов. Лабораторные работы посвящены практическому освоению основных законов оптики и теории цвета. Методическое пособие включает краткие теоретические основы по изучению систем цветовых измерений и рекомендации по проведению исследований окрашенных объектов, текстильных материалов, полиграфической продукции, анализу контраста и ахроматических пределов цвета.

профессор кафедры «Физика»

Доломатов М.Ю., 2015

Уфимский государственный университет экономики и сервиса, 2015

Лабораторная работа №1. ПРОВЕРКА ПЕРВОГО ЗАКОНА ГРАССМАНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА. КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ RGB И XYZ НА ОБРАЗЦАХ ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ... 4

Лабораторная работа №1. ПРОВЕРКА ПЕРВОГО ЗАКОНА ГРАССМАНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА. КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ RGB И XYZ НА ОБРАЗЦАХ ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Цель: Проверить первый закон Грассмана. Изучить колориметрические системы RGB и XYZ

1. Определить составы цветов исследуемого объекта с использованием графического редактора Microsoft Paint.

2. Определить яркость цветов с использованием графического редактора Microsoft Paint.

Краткая теория

Законы Грассмана

В результате изучения аддитивного смешения цветов великим немецким математиком Г. Грассманом, основателем современной алгебры, в 1856 г. сформулированы три закона образования цвета.

Первый закон . Любые четыре цвета находятся в линейной зависимости, хотя существует неограниченное число линейно независимых совокупностей из трех цветов (триад). Иначе говоря, каждый цвет может быть выражен через три линейно независимых цвета, а количество триад линейно независимых цветов бесконечно велико.

Линейно независимые цвета – три цвета, каждый из которых не может быть получен смешением двух других.

В данной лабораторной работе линейно независимым цветам F1 , F2 , F3 будут соответствовать красный (R - red), зеленый (G - green) и синий (B - blue) цвета соответственно. В нашем случае закон (1.1) может быть записан:

также непрерывное изменение составных цветов.

Этот закон делает невозможным существования какого-либо отдельного цвета, не примыкающего непосредственно к цветам смешиваемых излучений.

Третий закон. Цвет смеси зависит только от цветов смешиваемых компонентов и не зависит от их спектральных составов.

Составные цвета триад также могут быть сложными, но это не играет роли при образовании сложного цвета. Из этого закона следует: если каждый из двух цветов, смешивающихся с третьим, то не зависимо от спектрального состава излучений этих двух цветов, результирующий цвет в обоих случаях будет одинаковым.

Исключения из законов Грассмана:

1. Не выполним для цветов различной светлоты и насыщенности.

2. Не выполним в мощных монохроматических излучениях, например, в лазерном излучении.

3. Не выполним, если поверхность материала химически взаимодействует с красителями.

4. Не выполним, если потоки складываемых излучений вызывают фотохимические изменения поверхности материалов.

5. Не выполним, если красители или пигменты химически взаимодействуют между собой. Законы Грассмана имеют физиологическую основу. Цветовое зрение человека связано с

наличием трех типов клеток - колбочек в сетчатке глазного дна. Эти колбочки содержат пигменты, максимумы спектральной чувствительности которых соответствуют 450 нм (синий), 550нм (зеленый) и 630 нм (красный). Все многообразные цвета воспринимаются человеком через смешение излучений этих трех компонентов в различных пропорциях. Например, чтобы получить оранжевый цвет, необязательно воспроизводить его тон - длину волны в электромагнитном спектре. Достаточно создать суммарный спектр излучения, который возбуждает колбочки сетчатки глаза так же, как оранжевый цвет.

Законы Грассмана являются теоретической базой современных колориметрических и компьютерных систем измерения цвета.

Колориметрическая система RGB

Цветовая модель RGB описывает излучаемые цвета и является основной для компьютерных цветовых систем. Базовыми являются три излучения - красный , зеленый , синий

(от англ., нем. red, rot - красный; green, grun - зелѐный; blue, blau - синий, голубой).

В модели RGB все цвета выражаются как результат аддитивного смешения красного, зеленого и синего цветов в различных пропорциях. Цветовая система RGB (1931) использует треугольник Максвелла (рис. 2.1). Треугольником Максвелла называют равносторонний треугольник, на вершинах которого лежат цветовые потоки, соответствующие основным цветам.

Свойства треугольника Максвелла системы RGB:

1. Вершины треугольника соответствуют трем основным цветам RGB.

2. В вершинах треугольника расположены источники красного, зеленого и синего излучения со следующими характеристиками: R =700,1 нм,G =546,1 нм,B = 435,8 нм. При этом красный цвет выделяется красным светофильтром из спектра вольфрамовой лампы накаливания; зеленый соответствует линииe в спектре ртутной лампы; синий - линииg в спектре ртутной лампы.

3. Все цвета, которые могут быть получены смешением основных цветов, в соответствии с законом Грассмана лежат на сторонах и внутри треугольника Максвелла.

4. Область белого цвета на треугольнике соответствует не только центру тяжести треугольника, но и равному вкладу зеленого, синего и красного цветов.

Рис. 1. - Треугольник Максвелла как основа системы RGB

Цветовой треугольник Максвелла позволяет количественно рассчитать эффект смешения любых красителей и любых монохроматических и сложных цветовых лучей. Самая большая площадь, которая может быть охвачена в треугольнике, для передачи изображения соответствует компьютерным мониторам и цветному телевидению. Самая низкая возможность передачи цвета соответствует красителям, полиграфическим краскам и текстильным красителям. В персональных ЭВМ для передачи цвета используется один октет из 8 бит (R, G, B), значения которого обозначаются целыми числами от 0 до 255 включительно. Все популярные дизайнерские пакеты построены на этой основе воспроизводства цвета, в частности, Microsoft Paint, Adobe Photoshop, CorelDraw и т. д. Например, чѐрному цвету соответствует комбинация цифр - (0,0,0), белому -

(255, 255, 255), ярко-оранжевому (242, 105, 53), насыщенному желтому (222, 211, 33).

Вычисление цветового модуля m=R+G+B и трехцветных координат цветности в системе

Недостатком системы RGB является то, что кривые сложения системы имеют отрицательные участки (отрицательные количества основных цветов), что создает трудности при расчете ряда спектральных цветов. В связи с этим, в 1931 г. в качестве стандарта измерения цвета МКО приняла систему XYZ, в которой отсутствовали недостатки системы RGB.

Колориметрическая система XYZ

Были введены условные цветовые координаты X, Y, Z. В отличие от кривых цветности координат системы RGB, все цветовые координаты были положительны, поэтому расчѐты цвета упрощались.

Вместо треугольника Максвелла, в системе XYZ используют преобразованный цветовой треугольник более удобной формы для представления цвета (рис. 2).

Рис. 2 - Цветовой график (локус) системы ХYZ для равноэнергетического источника E Существует возможность перехода из колориметрической системы RGB в XYZ и обратно

согласно известному в колориметрии преобразованию:

колориметрической системе это sRGB. Преобразование координат цвета из колориметрической системы sRGB в XYZ представлено ниже:

Основные характеристики цвета

Согласно современным представлениям, цвет определяется:

соотношением отражающей и поглощающей способности поверхности и химической природы пигментов, которыми покрыта поверхность;

свойствами источников излучения;

цветовым зрением человека.

Несмотря на многогранность цветовых явлений, в современной колориметрии хроматические цвета характеризуются тремя основными колориметрическими свойствами: цветовым тоном (λ ), чистотой или насыщенностью (P ), яркостью (B ) или светлотой (L ). Яркость определяется для характеристики цвета светящихся тел, светлота (или относительная яркость) – для характеристики цвета несветящихся тел. Рассмотрим эти величины более подробно.

Цвет, аналогичный цвету любого сложного излучения, может быть получен путем смешения определенного монохроматического излучения с белым светом.

Цветовой тон хроматического цвета – длина волны такого монохроматического излучения, смешение которого в определенной пропорции с белым обеспечивает получение цвета, тождественного в визуальном отношении данному. Цветовой тон можно определить по цветовому кругу (применяя транспортир), при этом цветовой тон он будет выражен в градусах.

Чистота (насыщенность) – колориметрическая величина, показывающая степень выражения цветового тона в данном цвете. Чистота цвета Р в процентах равна отношению яркости монохроматического излучения (В λ ) к сумме яркости монохроматического излучения и пучка белого света (В Б ):

Наибольшей чистотой (100%) обладают монохроматические цвета; ахроматические цвета имеют чистоту, равною нулю.

План выполнения работы

1. В папке группы создать собственную папку с именем «Фамилия Имя». Скопировать в новую папку картину Ван Гога согласно своему варианту.

2. Открыть графический редактор Microsoft Paint: Пуск→Все программы→Стандартные→Paint.

3. Открыть файл с картиной: Меню→Открыть→Указать путь к своей папке.

4. Определить состав цвета на картине.

Выбрать любой цвет, навести на него курсор мыши и щелкнуть левой кнопкой. Открыть в меню Палитру. В окне Палитры нажать кнопку «Определить цвет». Нажать кнопку «Добавить в набор» (см. рис. 3).

5. Занести значения, находящиеся напротив пунктов Красный (R) ,Зеленый (G) ,Синий (B) иЯркость (Br- Brightness) в сводную таблицу. Значения R, G, B и будут вкладом каждого цвета в

результирующий цвет согласно первому закону Грассмана. Иначе, эти значения называются

координатами цвета.

7. Преобразовать координаты цвета из системы sRGB в систему XYZ. Для перехода используем известные соотношения:

X = 0,4124R+0,3576G + 0,1805B;

Y = 0,2126R + 0,7152G+ 0,0722B;

Z = 0,0193R +0,1192G + 0,9505B.

Пример сводной таблицы

Примечание: изображение выполнять цветными карандашами или красками; название цветам давать самостоятельно.

Рис. 3 - Окно палитры

10. Повторить пункты №4-№7 для 8-10 для цветов, которые, по Вашему мнению, являются основными на данной картине.

Структура отчета по выполненной работе: номер лабораторной работы, тема, цель, задачи, краткая теория, сводная таблица с данными для 8-10 основных цветов картины, выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы

1. Сложением каких цветов из триады красный-зеленый-синий можно получить желтый цвет? Для ответа можно использовать палитру.

2. Как, по Вашему мнению, на практике можно применить полученные в данной лабораторной работе навыки определения состава цвета с использованием графического редактора?

3. Каковы координаты красного, зеленого и синего цветов для цвета №5 из Вашей таблицы?

Лабораторная работа №2. АХРОМАТИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЫ ЦВЕТА

Цель : Исследование ахроматического предела цвета

Задачи:

1) Изучение ахроматического предела черного цвета с применением графического редактора Microsoft Paint.

2) Изучение ахроматического предела белого цвета с применением графического редактора Microsoft Paint.

Краткая теория

Цвет зависит от свойств поверхности и свойств излучения. Цветовое излучение, которое поглощается поверхностью, называется основным. Цвет отраженного излучения называется дополнительным. Основной цвет связан с дополнительным так же, как поглощение и отражение. Все цвета делятся на две группы – хроматические и ахроматические. Ахроматические - все черные и белые цвета. Серые цвета образуются в результате смешения черного и белого цвета в различных пропорциях. В сером цвете противоположные оптические характеристики белого и черного цветов компенсируются, следовательно, он нейтральный, равновесный цвет. Может быть бесконечное число вариантов серого цвета. Тренированный глаз человека воспринимает из этого бесконечного множества до 300 оттенков серого цвета.

Согласно закону сохранения энергии, падающий поток излучения J делится на четыре составных потока – поглощенныйJ A , отраженныйJ R , пропущенныйJ T , а для оптически неоднородных тел - и рассеянныйJ S :

Исходя из соотношения (1), рассмотрим различные случаи формирования ахроматического цвета.

Все излучение, падающее от источника излучения, поглощается телом (черный цвет).

В этом случае входной поток света равен поглощенному (J=J A ), остальные потоки пренебрежимо малы - и выполнимо условие:

JR +JT +Js =0.

Поскольку мы воспринимаем глазами свет, испускаемый либо отраженный телом, то такое тело будет невидимо. Это случай полностью черного тела. Существует парадокс, что абсолютно черные тела должны быть невидимы. Чтобы сделать объект невидимым, его необходимо покрыть абсолютно черным красителем, но это - уже из области фантастики. Однако в природе такие тела существуют. В 90-ые гг. ХХ века с помощью рентгеновского телескопа астрофизики обнаружили такие абсолютно черные объекты и назвали их «черными дырами». Черные дыры - это очень массивные, но небольшие по объему звезды с огромной плотностью, которые притягивают свет (втягивают лучи в себя). Обнаружить такие объекты можно косвенно - они видимы только в рентгеновском диапазоне спектра, за счет падающих на них атомов (атомы, падая на такой объект, излучают рентгеновские лучи). В окружающем нас земном мире абсолютно черных объектов, повидимому, нет. Все тела, поглощающие свыше 90% света, выглядят как черные. Самым черным материалом на Земле длительное время считался черный бархат, поглощающий 99,6 % процентов света. По данным газеты Washington Post от 20 февраля 2008 г., в области создания сверхчерных оптических материалов был сделан технический прорыв. Группой исследователей из политехнического университета Райса (США) под руководством Шон-Ю Линя и Пуликеля

Цвет (англ. сolour, франц. сouleur, нем. farbe) - это свойство материальных объектов излучать и отражать световые волны определенной части спектра. В широком значении цвет означает сложную совокупность градаций, взаимодействий, изменчивость тонов и оттенков. Видимый человеком цвет возникает, с одной стороны, под влиянием объективного физического явления - света, с другой - в результате электромагнитного излучения различных частот на зрительный аппарат человека. Помимо этих факторов, на возникновение цветового ощущения человека влияют зрительный опыт и память, физиологические и психологические особенности.

Цвет переживается не только визуально, но также психологически и символически, поэтому он изучается как сложнейший феномен многими специалистами. Физики исследуют световые волны, измеряют и классифицируют цвета; химики создают новые пигменты для красок; физиологи изучают действие цвета на глаза и мозг, а психологи - воздействие цвета на психику человека.

Теория цвета - это совокупность знаний о цвете. В настоящее время наука по изучению цвета включает в себя два основных раздела: цветоведение и колористику. Олицетворением научного знания о цвете также является колориметрия. Цветоведение изучает цвет с точки зрения систематизации знаний физики, химии, психологии, физиологии. Колористика изучает основные характеристики цвета, гармонизацию цветовых множеств, механизм воздействия цвета на пространственное формообразование, средства и методы цветовой организации архитектурной среды.

Характеристики цвета

Цвета делятся на две категории - хроматические и ахроматические. К хроматическим цветам относятся красный, желтый, оранжевый, зеленый, синий, фиолетовый цвета и все их смеси. Хроматические цвета мы видим индивидуально. К ахроматическим (не имеющим цвета) относятся белый, черный и все оттенки серого, они различаются только по светлоте. Человеческий глаз способен различить до 400 переходных оттенков от белого к черному.

Выделяют четыре цветовые группы: спектральные, светлые, темные и пастельные (или сероватые) цвета. Светлые - цвета спектра, смешанные с белым цветом; темные - цвета спектра, смешанные с черным; сероватые - цвета спектра, смешанные с разными оттенками серого.

К основным характеристикам цвета относят: цветовой тон, насыщенность и светлоту. Цветовой тон - признак хроматического цвета, по которому один цвет отличается от другого: зеленый, синий, фиолетовый. Насыщенность - степень отличия хроматического цвета от ахроматического, схожего с ним по светлоте. Если добавить к чистому красному цвету немного серого, который одинаковый с ним по светлоте, то новый цвет будет менее насыщенным. Светлота - качество цвета, по которому его можно приравнять к одному из цветов ахроматического ряда, то есть чем выше яркость, тем светлее цвет.

Цветовые круги

Все многообразие наблюдаемых в природе цветов художники и ученые издавна стремились привести в систему - расположить их в определенном порядке, выделить основные и производные цвета. К основным цветам относятся желтый, синий и красный. Смешивая их, можно получить все остальные оттенки.

Работая над натюрмортом акварелью, учащиеся знакомятся с основами живописи. Как один из видов изобразительного искусства, живопись передает все многообразие окружающего нас мира (свет, пространство, объем и т. д.) на плоскости с помощью цвета, отличаясь тем самым от графики, где средствами выражения являются штрих, линия, пятно, светотень, а цвет исполняет ограниченную, вспомогательную роль. Иногда ввиду специфичности техники и некоторой условности приемов акварель относят к области графики. С этим трудно согласиться. На первых порах освоения этой техники ученик, выполняя натюрморт акварелью, должен ставить перед собой лишь живописные задачи. Выбор акварели на первом этапе приобщения ученика к живописи делается не из-за легкости технических и технологических задач, а просто из-за доступности материалов. Чтобы с самого начала занятия живописью не носили любительского характера, необходимо знание основ цветоведения.

Цвет - один из признаков любого предмета. Наряду с формой он определяет индивидуальность предмета. Характеризуя окружающий предметный мир, мы упоминаем цвет как одну из главных его особенностей.

Постичь цвет пытались еще древние греки. В 450 г. до н. э. Демокрит писал: «В восприятии имеются сладость, горечь, тепло и холод, а также цвет. В действительности имеются атомы и пустота».

Понятие цвета обычно рассматривают в трех аспектах: физико-техническом, психобиологофизическом и психологическом.

Первые, кто пытался объяснить природу цвета и света, были философы. «Свет - это не огонь, не какое-либо тело вообще и не истечение из какого-либо тела, нет, свет - это наличие огня или чего-то подобного в прозрачном», - писал Аристотель. Особый интерес к учению о цвете возник в первой половине XVII в., когда на смену философским понятиям приходят физические, основанные на опытах и экспериментах. Создав корпускулярную теорию света, великий английский физик Исаак Ньютон объяснял различные цвета излучения наличием составляющих их корпускул. Излагая свою теорию, Ньютон считал цвета не качествами, а первоначальными свойствами света, которые отличаются между собой из-за различного преломления. Он писал: «Вид цвета и степень преломляемости, свойственные каждому отдельному сорту лучей, не изменяются ни преломлением, ни отражением, ни какой-либо иной причиной, которую я мог наблюдать». В начале XIX в. исследования О. Френеля, Ж. Фуко и других ученых подтвердили преимущество волновой теории, которую выдвигали еще в XVII в. Р. Гук и X. Гюгенс, иезуит Игнатий Гастон Парди, перед корпускулярной. В марте 1675 г. Гук, выступая в Королевском обществе, заявил: «Свет - колебательное или дрожательное движение в среде… происходящее из подобного же движения в светящемся теле, подобно звуку, который обычно объясняется дрожательными движениями среды, проводящей его, вызванного дрожательными движениями звучащего тела. И так же, как в звуке пропорциональные колебания производят различные гармоники, так и в свете различные странные и приятные цвета создаются при смешении пропорциональных и гармонических движений. Первые воспринимаются ухом, вторые - глазом».

Но даже до сих пор еще не ясно, почему в одних явлениях свет обнаруживает волновые свойства, а в других - корпускулярные.

Немецкий физик М. Планк, а затем Эйнштейн, Бор и др. открыли, что свет излучается не в виде волн, а в виде определенных и неделимых порций энергии, которые называли квантами, или фотонами. Фотоны разной энергии представляют собой свет различных цветов.

Созданная сейчас квантовая теория как бы объединяет волновые и корпускулярные свойства света, так как они являются природными качествами всей материи. Каждая волна обладает корпускулярными свойствами, и каждая частица вещества - волнами.

Экспериментируя со стеклянными призмами, Ньютон в 1672 г. разложил белый свет на отдельные спектральные цвета. Эти цвета плавно переходят один в другой, от красного до фиолетового. Разложение белого цвета в какой-либо среде, называемое дисперсией, является разделением его на разные по длине волны. Между фиолетовым и пурпурно-красным, т. е. крайними цветами спектра, примерно 160 различных цветовых оттенков. Незаметность переходов одного цвета в другой затрудняет и усложняет работу по изучению их свойств. Поэтому обычно весь спектр делят на шесть или восемь интервалов, которые соответствуют красному, оранжевому, желтому, зеленому, синему и фиолетовому цветам с вариациями желто-зеленого, светло- и темно-синего.

Возникает окраска предмета из-за избирательной абсорбции, т. е. поглощения предметом избранных длин волн. Если посмотреть на красную драпировку через зеленое стекло, то она покажется нам черной. Почему? Красное отражает в основном красные лучи и в меньшей степени оранжевые и желтые. Все остальные - поглощает. Зеленое стекло поглощает красные лучи, а все остальные уже были поглощены ранее красным.

Поэтому драпировка будет казаться черной. Любой предмет поглощает все цвета, кроме собственного, составляющего его окраску. Если же на красную драпировку посмотреть через красное стекло, то она будет восприниматься очень интенсивно, насыщенно. Наоборот, при освещении любыми другими цветными источниками ее можно увидеть и оранжевой, и даже коричневой.

Интенсивность света зависит не только от количества лучистой энергии, но и от ее цветового качества. Кроме того, интенсивность света определяется реакцией глаза на излучение, что связано с психофизиологией, т. е. субъективными ощущениями человека.

Измерить световые и цветовые ощущения может лишь чувствительность глаза. Осложняется это измерение и восприятие цвета тем, что нет равенства между степенью чувствительности к отдельным, монохроматическим лучам и величиной их энергии. Распределение энергии по спектру и распределение интенсивности светового потока не совпадают.

Основными параметрами цвета являются цветовой тон, насыщенность и яркость.

Цветовым тоном называется качество хроматического цвета, которое отличает его от ахроматического. Это основная характеристика хроматического цвета. В ахроматических цветах цветового тона нет. Иначе говоря, цветовой тон является различием цвета по длине волны.

Насыщенность - это полная выраженность цветового тона. Чем более цвет отличается от ахроматического, тем более он насыщен. Насыщенность - это чистота цвета. Разбеливая цвет, мы уменьшаем его насыщенность.

Яркость цвета - это его светлота. Она определяется отношением количества отраженных лучей к количеству упавших.

Таким образом, цвет выражается качественной характеристикой (цветовой тон и насыщенность) и количественной (яркость). Чтобы дать точные характеристики цветовому тону, насыщенности и яркости цвета, необходимо измерить их. Измерять можно визуально, но это будет неточно.

Кроме семи основных цветов спектра глаз человека при среднем уровне яркости может различать 180 цветовых тонов, включая 30 пурпурных, которые отсутствуют в спектре, но получаются смешением синих и красных тонов. Всего же тренированный глаз художника различает около 10 тыс. цветовых оттенков. Максимальная чувствительность глаза при дневном освещении приходится на излучение с длинной волны 553-556 нм, что соответствует желто-зеленому спектральному цвету, а минимальная - на крайние длины волн видимого диапазона, которые представляют собой красный и фиолетовый света. Этот эффект наблюдается лишь при одинаковой энергетической мощности излучения.

Человеческое зрение является сложнейшей проблемой для науки. Оно включает в себя не только чисто физиологические, но и психологические вопросы. Имея смутное представление об анатомии глаза и видя, что глаза некоторых животных светятся в темноте, античные ученые выдвинули своеобразную теорию. Согласно ей человек видит из-за исходящего из глаза света. Луч света, выйдя из глаза и «ощупав» предмет, приходит снова в глаз. Евклид называл его световым лучом. Левкипп и Демокрит выдвигали свою версию теории видения. Они утверждали, что от каждого предмета исходят лучи, которые состоят из мельчайших частиц - корпускул. Таким образом, каждый предмет посылает в наш глаз своеобразные «лучи-образы». Аристотель развил эту теорию, доказывая, что, глядя на предмет, мы воспринимаем некоторое движение. Мы видим окружающий мир из-за взаимодействия двух способов: «света очей» и «лучей-образов» предметов, говорил Платон. В XIII в. в Западной Европе возник интерес к достижениям арабской науки. Переводились научные труды арабов, в частности был сделан перевод книги крупнейшего оптика Арабского Востока Ибн-ал-Хайсама (Альхазена, 965-1039 гг.) «Оптика». Ибн-ал-Хайсам утверждал, что изображение предмета образуется в хрусталике и что глаз состоит из жидких и кристаллических сред. Даже если глаз излучает свет, писал он, все равно глаз воспринимает лучи, пришедшие извне. Почему у человека болят глаза, когда он смотрит на солнце? Видимо, человеческий глаз получает что-то исходящее от предмета. Он является как бы приемником излучения, писал Ибн-ал-Хайсам.

Эта теория просуществовала вплоть до XVII в., уже после того, как ученые открыли роговицу и сетчатку глаза. В 1630 г. появилась книга X. Шейнера «Глаз - основа оптики», где были описаны опыты с препарированными бычьим и человеческим глазом. На основе этих опытов было доказано, что на сетчатке образуется перевернутое изображение.

Современные ученые доказали, что человеческий глаз состоит из трех цветоощущающих нервных аппаратов, состоящих из колбочек, способных возбуждаться и передавать в мозг три разновидности цветовых возбуждений - синее, зеленое и красное. Приемниками цветной информации являются колбочки сетчатки глаза, чувствительные к красным, зеленым и синим цветами. Основы этой теории были заложены еще М.В. Ломоносовым в середине XVIII в. Дальнейшие физиологические исследования, в частности Томаса Юнга в начале XIX в., подтвердили и развили ее.

Но каждый из трех центров по-разному реагирует на цвет спектра дневного света. Из сказанного выше о максимальной чувствительности глаза можно сделать вывод, что в желто-зеленом диапазоне спектра необходима меньшая интенсивность света по сравнению с фиолетовым и красным, чтобы глаз ощутил ту же яркость цветов визуально. Если взять цвет изолированно и наблюдать его, то можно сделать вывод: чем меньше примесей он имеет, чем он чище, чем ближе он к спектральным, тем он красивее. Падающий на предмет свет может влиять на цвет предмета. Некоторые минералы, относящиеся к драгоценным или полудрагоценным камням, меняют окраску. Освещенный дневными лучами света александрит зеленого цвета, а при освещении лампой накаливания - красного. Рассматривая картины старых мастеров, пользовавшихся техникой лессировок, мы часто видим светящиеся куски живописи, особенно если приглушено окружение. Менее насыщенным, но более светлым будет цвет, если область отражения шире. И, наоборот, при узкой полосе отражения цвет кажется насыщенным, но и более темным. Поэтому живопись в холодном и теплом колорите по-разному смотрится в различном освещении.

Человек все, в том числе и цвет, видит в сравнении. Влияние же одного цвета на другой приводит к различным цветовым эффектам. Если рассматривать характеристики спектральной чувствительности глаза при дневном свете и сумеречном (слабом), то максимум яркого света приходится на длину волны 556 нм, а слабого - 510 нм. Причем в первом случае у человека действует колбочковое зрение, а во втором - палочковое. Эта особенность называется «эффектом Пуркинье» в честь чехословацкого ученого Я.Э. Пуркинье, который установил данную зависимость. Темнеет красно-оранжевая область спектра и светлеет в этих же условиях зелено-синяя. Каждый может проверить этот эффект, рассматривая букет цветов при дневном (солнечном) и лунном освещении. Максимальная чувствительность глаза при дневном и сумеречном зрении изменяется более чем в 250 раз.

Цвет — один из фундаментальных признаков, на которых основан дизайн. В руках профессионала он может стать мощным инструментом. Он влияет на многие факторы, которые играют большую роль в визуальном восприятии. Цвет оказывает огромное воздействие на наше сознание, он меняет наше отношение к любому предмету буквально за секунды, а также заставляет людей реагировать на него и даже предпринимать определенные действия.

На первый взгляд учение о цвете может показаться не таким уж и сложным для освоения, но если углубиться в детали, становится понятно, что необходимо учитывать множество тонкостей. В статье «Теория цвета: краткий гид для дизайнеров» затронуты основы этого учения, помогающие дизайнеру в работе. А в этой статье мы собрали все основные термины теории цвета в удобный глоссарий, который поможет графическим и UI-дизайнерам лучше понимать принципы работы цвета.

Цвет

Прежде чем идти дальше, важно понять саму суть цвета. В словаре Уэбстера он определяется как световое явление (например, красное, коричневое, розовое или серое) или явление визуального восприятия, позволяющее человеку различать объекты, которые в противном случае казались бы одинаковыми. Проще говоря, цвет — это признак объекта, который возникает из-за света, излучаемого или отражаемого этим объектом. Цвет можно визуально «проверить», оценив его свойства (тон, насыщенность, хроматичность и яркость). Для полноценного понимания значения цвета давайте дадим определения его характеристикам.

Свойства цвета

К основным свойствам цвета относятся тон, яркость, хроматичность и насыщенность.

Тон (hue)

Термин «тон» часто путают с «цветом», поэтому придется остановиться на этих определениях поподробнее. Во-первых, нужно понимать, что «цвет» — это обобщенное понятие, которым пользуются люди для обозначения всех тонов, полутонов и тональностей. С другой стороны, тон — это именно то, что мы имеем в виду, спрашивая «какого цвета эта вещь?». В целом, тон — это совокупность двенадцати чистых и ярких цветов, представленных на цветовом круге.

Тон — это базовый материал, который можно изменить тремя разными способами: затушевать, затенить и тонировать. В зависимости от применяемой техники тон превращается в оттенок, тень или тональность.

Различить их легко. Оттенок создается смешением какого-либо тона с белым, в то время как тень — это смешение какого-либо тона с черным. Тон представляет собой более тонкий процесс, так как оно требует добавление как черного, так и белого цвета, и поэтому результат будет выглядеть более естественным по сравнению с полутонами и оттенками.

Яркость (Value)

Как уже говорилось, у цветов есть определенные характеристики, по которым их можно узнать. Яркость — это свойство, указывающее, насколько светлым/темным является цвет. Этот признак определяется степенью белизны. Чем больше белого было добавлено в тон, тем выше его яркость.

Хроматичность (Chromacity)

Хром, или хроматичность, показывает чистоту тона. Этот признак оценивается на основе наличия белого, серого или черного в цвете. Двенадцать основных тонов, описанных ниже, имеют самую высокую степень хроматичности, так как не содержат никаких дополнительных элементов. Цвета с высоким хромом яркие и живые.

Насыщенность (Saturation)

Этот признак имеет много общего с яркостью и хромом, поэтому иногда их могут путать. Тут очень важно понимать разницу. В отличие от двух предыдущих свойств, насыщенность не предполагает смешение тонов с другими цветами. Насыщенность — это то, как выглядит цвет в разных световых условиях, насколько ярким или бледным кажется цвет при дневном или слабом освещении. Это свойство еще называют интенсивностью цвета.

Цветовой круг

Если вы когда-либо посещали занятия по живописи, вы точно видели окружность, состоящую из разных цветов. Она называется цветовым кругом и помогает понять, как цвета взаимосвязаны между собой и как их лучше сочетать. Цветовой круг состоит из первичных, вторичных и третичных цветов, которые также известны как тоны.

Цветовой круг был придуман Исааком Ньютоном в 1666 году и поначалу выглядел как схема. С тех пор он претерпел множество трансформаций, но по-прежнему остается главным инструментом для работы с сочетаемостью цветов. Согласно задумке, цветовой круг должен работать так, чтобы вам было легче грамотно смешивать цвета.

Типы цвета

По типу цвет делится на первичные, вторичные и третичные; а также на холодные, теплые и нейтральные.

Первичные цвета (Primary)

Они представляют собой три пигментных цвета, которые не могут быть созданы при помощи смешения других цветов. Они — основа всей цветовой системы. Первичные цвета варьируются в зависимости от типа цветовой системы. В основе субтрактивной цветовой модели CMYK лежат голубой, фиолетовый и желтый цвета, аддитивную цветовую модель RGB образуют красный, зеленый и синий. А в историческую цветовую модель художников RYB входят красный, желтый и синий.

Вторичные цвета (Secondary)

Эти цвета появляются при помощи смешения двух первичных. Так как у каждой системы свои основные цвета, вторичные цвета также варьируются. Ниже приведено схематичное пояснение, какие вторичные цвета могут быть образованы в каждой из моделей.

зеленый + красный = желтый

красный + синий = фиолетовый

синий + зеленый = голубой

желтый + фиолетовый = красный

фиолетовый + голубой = синий

голубой + желтый = зеленый

желтый + красный = оранжевый

красный + синий = фиолетовый

синий + желтый = зеленый

Третичные цвета (Tertiary)

В результате смешения первичных и вторичных получаются третичные цвета, которые обычно имеют составные названия, например, красно-сиреневый или желто-оранжевый.

Холодные, теплые и нейтральные цвета

Все описанные выше цвета можно также разделить на три вида: холодные, теплые и нейтральные.

Холодные цвета находятся на сине-зеленой части цветового круга. Их называют холодными, так как они создают ощущение прохлады. Теплые цвета являются их противоположностью из-за ассоциаций с теплом. Желтый, оранжевый и красный — это тоны, относящиеся к виду теплых цветов. И последнее, но не менее важное: нейтральные цвета не являются частью цветового круга. Среди них — серый, коричневый и бежевый.

Приложение по прогнозу погоды (Tubik)

Цветовые модели

Существует несколько цветовых моделей: RGB, RYB, CMY, CMYK.

RGB

Первичными цветами модели RGB являются красный, синий и зеленый. Данная модель является основой для всех цветов, использующихся на экране. Сочетание первичных цветов этой модели в равных пропорциях в результате дает вторичные цвета — голубой, фиолетовый и желтый, однако необходимо помнить: чем больше вы добавляете света, тем ярче и светлее становится цвет. Результаты, полученные после смешения добавочных цветов, часто неожиданны для людей, привыкших к субтрактивной цветовой модели красок, красителей, чернил и других осязаемых объектов.

RYB и CMY

RYB (R — красный, Y — желтый, B — синий) — еще одна цветовая модель, которая часто используется в художественном образовании, особенно в живописи. Она послужила основой для современной научной теории цвета, в которой было установлено, что голубой, фиолетовый и желтый являются наиболее удачным трехцветным сочетанием для смешения. Таким образом появилась цветовая модель CMY.

CMYK

Модель CMY была видоизменена с появлением фотомеханической печати. Ее ключевым компонентом стали черные чернила, и модель была переименована в CMYK (C — голубой, M — фиолетовый, Y — желтый, K — черный). Без этого дополнительного пигмента ближайший к черному оттенок был бы грязно-коричневого цвета. В настоящий момент данная цветовая модель чаще всего используется в печати.

Цветовые палитры

В дизайне цветовой баланс имеет огромное значение, так как впечатление о сайте или приложении у пользователей складывается с первого взгляда, и цвета оказывают на это сильное влияние. Дизайнеры определили основные и наиболее эффективные цветовые палитры, или цветовые гармонии.

Монохромная

Она основана на одном цвете и его различных тонах и оттенках. Монохромная палитра всегда представляет собой беспроигрышный вариант, так как тут придется постараться, чтобы ошибиться и сделать все безвкусно.

Аналоговая

Для создания аналоговой палитры используются цвета, расположенные рядом друг с другом на цветовом круге. Этот вид цветовой палитры используется там, где не нужен контраст, в том числе на фоне веб-страниц или баннеров.

Комплементарная

Комплементарная палитра представляет собой смешение цветов, которые находятся друг напротив друга на цветовом круге. Эта схема противоположна аналогичной и монохромной, так как ее целью является создание контраста. Например, в любом интерфейсе сложно будет не увидеть оранжевую кнопку на синем фоне.

Раздельно-комплементарная

Данная палитра работает по аналогии с предыдущей, но использует больше цветов. Например, при выборе синего цвета необходимо еще добавить два смежных оттенка его противоположного цвета, то есть, желтый и оранжевый. Здесь контраст будет не таким резким по сравнению с комплементарной схемой, но зато можно использовать больше цветов.

Триадическая

Когда дизайну требуется больше красок, можно прибегнуть к триадической схеме. Она основана на трех отдельных равноудаленных друг от друга цветах. Для сохранения баланса в схеме рекомендуется использовать один цвет в качестве доминирующего, а два других как акцентные.

Четвертичная/Сдвоенно-комплементарная

Четвертичная цветовая схема предназначена для использования опытными дизайнерами, так как в ней сложнее всего достичь баланса. Она задействует четыре цвета из круга, которые составляют комплементарные пары. Если соединить точки на выбранных цветах, они образуют прямоугольник. В этой схеме достаточно сложно достигнуть гармонии, но если все делать правильно, результаты будут поразительными.

Я бы хотел закончить прозаичной цитатой Ру Пола: «Весь смысл в том, чтобы проживать жизнь и быть — использовать все цвета из коробки карандашей». Научитесь эффективно пользоваться цветами как в жизни, так и в работе, и результаты вам придутся по душе.