Цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического (видимого) диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов.
Проще говоря, восприятие цвета (цветоощущение) подразумевает способность людей и многих животных видеть электромагнитное излучение видимого диапазона (380–750 нм), отражённое, поглощённое или излучённое предметами, из-за чего они кажутся окрашенными в те или иные цвета или оттенки.
Восприятие цвета зависит как от физических свойств света, так и от строения глаза каждого отдельно взятого человека. Оно также определяется спектральным составом, цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света и несветящимися объектами.
Очень большое значение при восприятии цветов имеют такие явления, как метамерия, индивидуальные наследственные особенности человеческого глаза (степень экспрессии полиморфных зрительных пигментов) и психики. Так, поток света с одним и тем же спектральным составом вызовет разные ощущения у разных людей в силу того, что свойства восприятия их глаз различаются.
Введение Субъективно воспринимаемый зрением цвет излучения зависит от его спектра, от психофизиологического состояния человека (влияют: фоновый свет/цвет, его цветовая температура; зрительная адаптация) и от специфических свойств индивидуального глаза (дальтонизм). См. также Психология восприятия цвета.
Различают ахроматические цвета (белый, серый, чёрный) и хроматические, а также спектральные и неспектральные (пурпурные оттенки).
Понятие «цвет» и восприятие цветов
Понятие «цвет» имеет два смысла: оно может относиться как к психологическому ощущению, вызванному отражением света от некого объекта (оранжевый апельсин), так и быть однозначной характеристикой самих источников света (оранжевый свет). В первом случае речь идёт о субъективно воспринимаемом цвете, зависящем от множества параметров, во втором — исключительно длине волны наблюдаемого излучения. Соответствие объективной длины волны субъективному цветовому ощущению может варьироваться, поэтому свет с одинаковой длиной волны может восприниматься как разные оттенки цвета.
Различный спектральный состав света может давать одинаковый отклик на зрительных рецепторах (эффект метамерии цвета).
Ощущение цвета зависит от комплекса физиологических, психологических и культурно-социальных факторов. Существует так называемоее цветоведение — анализ процесса восприятия и различения цвета на основе систематизированных сведений из физики, физиологии и психологии. Носители разных культур по-разному воспринимают цвет объектов. В зависимости от важности тех или иных цветов и оттенков в обыденной жизни народа, некоторые из них могут иметь большее или меньшее отражение в языке. Способность распознавания цветов имеет динамику в зависимости от возраста человека. Сочетания цветов воспринимаются гармоничными (гармонирующими) либо нет. Субъективный аспект восприятия цвета известен также как квалиа.
Физиология восприятия цвета
Ощущение цвета возникает в мозге при возбуждении и торможении цветочувствительных клеток — рецепторов глазной сетчатки человека или животного, — колбочек. У человека и приматов существует три вида колбочек, различающихся по спектральной чувствительности, — ρ (условно «красные»), γ (условно «зелёные») и β (условно «синие»), соответственноДомасев М. В., Гнатюк С. П. Цвет, управление цветом, цветовые расчеты и измерения. СПб., Питер, 2009.. Светочувствительность колбочек невысока, поэтому для хорошего восприятия цвета необходима достаточная освещённость или яркость. Наиболее богаты цветовыми рецепторами центральные части сетчатки.
Каждое цветовое ощущение у человека может быть представлено в виде суммы ощущений этих трёх цветов (так называемая «трёхкомпонентная теория цветового зрения»). Установлено, что пресмыкающиеся, птицы и некоторые рыбы имеют более широкую область ощущаемого оптического излучения. Они воспринимают ближнее ультрафиолетовое излучение (300—380 нм), синюю, зелёную и красную часть спектра. При достижении необходимой для восприятия цвета яркости наиболее высокочувствительные рецепторы сумеречного зрения — палочки — сами собой отключаются.
В нашем восприятии можно выделить 6 основных цветов — белый, чёрный, красный, жёлтый, синий и зелёный.
Субъективное восприятие цвета зависит также от яркости и скорости его 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.
Спектральные цвета
Непрерывный спектр
Непрерывный спектр цветов можно наблюдать на дифракционной решётке. Хорошей демонстрацией спектра является природное явление радуги.
Цвета спектра и основные цвета В 1666 году Исаак Ньютон провёл эксперимент по расщеплению светового луча призмой. В полученном непрерывном спектре чётко различались семь цветов.
В XX веке Освальд Вирт предложил «октавную» систему (ввёл два зелёных — холодный морской и тёплый травяной), но большого распространения она не нашла.
Цвет Диапазон длин волн, нм Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ Красный≤760>400; ≤480>1,68; ≤1,98Оранжевый≤620≤510≤2,10Жёлтый≤590≤540≤2,19Зелёный≤560≤600≤2,48Голубой≤500≤620≤2,56Синий≤480≤670≤2,82Фиолетовый>380; ≤450≤800≤3,26
Цвета спектра, начинаясь с красного и проходя через оттенки противоположные, контрастные красному (зелёный, бирюзовый), затем переходят в фиолетовый цвет, снова приближающийся к красному. Такая близость видимого восприятия фиолетового и красного цветов связана с тем, что на коротких волнах возбуждаются фиолетово-чувствительные колбочки, которые, помимо ощущения синевы, также вызывают и небольшое ощущение красноты. Другими словами, максимально контрастными являются цвета, соответствующие противоположным пропорциям возбуждения колбочек, и видно, что в этом случае красный будет максимально контрастен сине-зелёному, то есть бирюзовому, а это значит, что начиная с бирюзового цвет будет обратно приближаться к красному.
Цвета в таблице — смесь частот, излучаемых ячейками мониторов. Все цвета, которые получаются на экране, являются суммой трёх цветов излучателей, используемых в мониторах. Именно таким образом воспроизводятся все цвета на экранах ЭЛТ, ЖК-дисплеев, плазменных панелей и т. п., а частота, соответствующая в спектре конкретному видимому цвету, может при этом отсутствовать.
В 1860 году Джеймс Максвелл ввёл аддитивную систему RGB (красный, зелёный, синий). Эта система используется при цветовоспроизведении дляэлектронно-лучевых трубок, мониторов и проекторов.
В живописной практике существует устоявшаяся система цветов, не совпадающая с аддитивной системой Максвелла. В живописи основными цветами являются красный (маджента), жёлтый и синий (бирюзовый). Использование жёлтого не удивительно, поскольку при смешении красок, в отличие от смешения лучей, светлота и насыщенность полученного цвета получается меньше, чем у исходных красок, поэтому получить жёлтый (самый светлый) цвет смешением других красок, невозможно. Если в системе RGB в определённых координатах спектр разделён основными цветами на три равные части, то в художественной практике частоты, соответствующие основным и дополнительным цветам, соотносятся более сложным образом. Понятия чистых красного и жёлтого цветов здесь примерно совпадают с RGB, но чистый синий здесь заметнее отличается от системы Максвелла, будучи ближе к голубому. Понятие чистого зелёного цвета также не совпадает с тем, который человек обычно видит при горении только зелёного светодиода — зелёный художников более тёмный и синеватый цвет, в то время как электронный зелёный — более яркий и желтоватый, приближённый к салатовому. В художественной практике под зелёным понимается самый пассивный цвет, контрастирующий с самым активным — красным.
В 1931 году Международная комиссия по освещению разработала систему XYZ, называемую также «нормальная цветовая система».
В 1951 году Энди Мюллер предложил субтрактивную систему CMYK (сине-зелёный, пурпурный, жёлтый, чёрный), которая имела преимущества в полиграфии и цветной фотографии.
Основные и дополнительные цвета
Было установлено, что оптическое смешение некоторых пар цветов может давать ощущение белого цвета. Дополнительными цветами (взаимодополнительными) называют пары противоположных цветов, дающих при смешении ахроматические оттенки, то есть оттенки серого цвета. В RGB триаде основных цветов красный — зелёный — синий дополнительными являются соответственно циан — маджента — жёлтый. На цветовом круге, строимом по RGB, эти цвета располагают оппозиционно, так что цвета обеих триад чередуются. В полиграфической практике в качестве основных используют разные наборы цветов.
Мнемоника для цветов спектра и радуги
Для запоминания последовательности основных цветов спектра в русском языке используются мнемонические фразы:
Каждый охотник желает знать, где сидит фазан (вариант: где сидит филин). Фазан сидит, глаза закрыв, желая очень кушать (цвета в обратном порядке). Как однажды Жак-звонарь головою сшиб фонарь (варианты: головой сломал фонарь, городской сломал фонарь). Кот ослу, жирафу, зайке голубые сшил фуфайки. Фекалии сегодня гребли закалённым жёстким оцинкованным ковшом (цвета в обратном порядке).
Чтобы вспомнить, где в полосе радуги расположен красный, следует читать цвета сверху вниз. То есть снаружи дуги радуги находится «начальный» красный цвет, а далее вниз и внутрь дуги — «конечный» фиолетовый цвет).
Таким же образом в английском языке часто используется акроним «Roy G. Biv» (Рой Джи Бив), состоящий из начальных букв цветов.
Цвета цветового круга В системе RGB цвета разделяются на 12 основных тонов: 3 основных цвета, 3 дополнительных к основным и ещё 6 промежуточных тонов. Данная ниже таблица соответствует как RGB, так и системе CMYK, где в качестве основных берутся голубой, пурпурный и жёлтый.
№ Цвет Порядок Тон (оттенок), <240 Тон, <360° (HSV) Шестнадцатеричный код1КрасныйI00FF00002ОранжевыйIII2030FF80003ЖёлтыйII4060FFFF004СалатовыйIII609080FF005ЗелёныйI8012000FF006ИзумрудныйIII10015000FF807ГолубойII12018000FFFF8ЛазурныйIII1402100080FF9СинийI1602400000FF10ФиолетовыйIII1802708000FF11ПурпурныйII200300FF00FF12МалиновыйIII220330FF0080
В следующей таблице показаны 12 цветов цветового круга, в котором в качестве основных используются красный, жёлтый и синий цвета (RYB). Цвета здесь подразделяются на основные (цвета первого порядка), составные (цвета второго порядка) и сложные (цвета третьего порядка)Уилан Б., Гармония цвета: Новое руководство по созданию цветовых комбинаций / Б. Уилан; Пер. с англ. Г. Щёлоковой. — М.: «Астрель»: «АСТ», 2005..
№ Цвет Порядок цвета1КрасныйI2Красно-оранжевыйIII3ОранжевыйII4Жёлто-оранжевыйIII5ЖёлтыйI6Жёлто-зелёныйIII7ЗелёныйII8Сине-зелёныйIII9СинийI10Сине-фиолетовыйIII11ФиолетовыйII12Красно-фиолетовый (пурпурный)III
Ахроматические цвета Оттенки серого (в диапазоне белый — чёрный) носят парадоксальное название ахроматических (от отрицательная частица + — цвет, то есть бесцветных) цветов.
Парадокс разрешается, когда становится ясно, что под «отсутствием цвета» здесь понимается не отсутствие цвета как такового, а отсутствие цветового тона, конкретного оттенка спектра. Наиболее ярким ахроматическим цветом является белый, наиболее тёмным — чёрный.
При максимальном снижении насыщенности любого хроматического цвета тон оттенка становится неразличимым, и цвет переходит в ахроматический.
Характеристики цвета Каждый цвет обладает количественно измеряемыми физическими характеристиками (спектральный состав, яркость).