Цвет является фундаментальной частью человеческого восприятия и опыта. Мы видим цвет повсюду вокруг нас — в природе, искусственных объектах, цифровых дисплеях и т. д. Но откуда берется цвет? Как он создается и воспринимается нашими глазами и мозгом? Понимание теории цвета и основ того, как работает цвет, может помочь нам более эффективно использовать цвет в дизайне, искусстве, фотографии и других визуальных медиа. В этой статье будет представлен краткий обзор физики цвета, а также объяснены концепции аддитивных и субтрактивных цветовых систем.
Проще говоря, цвет — это свет. То, что мы воспринимаем как цвет, — это электромагнитное излучение видимого спектра, попадающее на сетчатку глаза. Видимый спектр — это часть полного электромагнитного спектра, видимая человеческому глазу, — в диапазоне длин волн от примерно 380 до 740 нанометров (нм).
Длины волн света видимого спектра можно представить в виде цветов — самые длинные волны кажутся красными, переходя через оранжевый, желтый, зеленый, синий, синий и, наконец, фиолетовый на самых коротких волнах. Когда все длины волн видимого спектра присутствуют с примерно одинаковой интенсивностью, мы воспринимаем это как белый свет. Отсутствие света мы воспринимаем как черный цвет.
Различные поверхности и материалы поглощают и отражают разные длины волн света. Отраженные длины волн определяют, какой цвет видят наши глаза. Например, банан кажется желтым, потому что он поглощает синие и красные длины волн, при этом сильнее отражает желтые длины волн.
Аддитивные цветовые системы включают свет, излучаемый непосредственно из разных источников света. Основными аддитивными цветами являются красный, зеленый и синий (RGB). Сочетание красного, зеленого и синего света в разных пропорциях может создать все цвета видимого спектра.
Аддитивные цветовые системы используют источники проходящего света, такие как телевизионные и компьютерные мониторы, проекторы и другие цифровые дисплеи. Пиксели на этих дисплеях содержат крошечные красные, зеленые и синие светодиоды (светоизлучающие диоды). Изменение интенсивности каждого светодиода позволяет получить миллионы возможных цветовых комбинаций.
Смешивая красный, зеленый и синий свет, мы получаем следующие аддитивные вторичные цвета:
| Красный | + | Зеленый | = | Желтый |
| Зеленый | + | Синий | = | Голубой |
| Синий | + | Красный | = | Пурпурный |
Объединение всех трех основных цветов света на полной интенсивность приводит к белому свету:
| Красный | + | Зеленый | + | Синий | = | Белый |
Отсутствие всех трех основных цветов света приводит к черному цвету.
Субтрактивные цветовые системы включают отраженный свет и зависят от пропускания, поглощения и отражения длин волн различными пигментами. Основные субтрактивные цвета — голубой, пурпурный и желтый (CMY). Это противоположные или дополнительные цвета к аддитивным основным цветам RGB.
В субтрактивных системах все длины волн изначально присутствуют в белом свете. Цвет создается путем вычитания (поглощения) определенных длин волн и выборочного отражения оставшихся длин волн. Например, пурпурный пигмент поглощает зеленые длины волн и отражает красные и синие. Голубой поглощает красный и отражает синий и зеленый.
Вторичные субтрактивные цвета создаются путем объединения двух основных субтрактивных цветов:
| Голубой | + | Пурпурный | = | Синий |
| Голубой | + | Желтый | = | Зеленый |
| Пурпурный | + | Желтый | = | Красный |
Объединение всех трех основных субтрактивных цветов поглощает все длины волн, в результате чего получается черный:
| Голубой | + | Пурпурный | + | Желтый | = | Черный |
Отсутствие всех субтрактивных основных цветов отражает все длины волн, создавая белый цвет.
Обычными примерами субтрактивного смешивания цветов являются живопись и чернила. Краски содержат пигменты, которые избирательно поглощают и отражают различные длины волн света. Перекрывающиеся окрашенные области смешивают отраженные цвета, создавая новые оттенки. Печать CMYK использует голубые, пурпурные, желтые и черные чернила на белой бумаге для создания цветных изображений.
Хотя обе системы цвета — и аддитивная, и субтрактивная — направлены на воссоздание цветов видимого спектра, между ними есть некоторые основные различия:
| Аддитивная (RGB) | Субтрактивная (CMY/CMYK) | |
| Использует проходящий свет | Использует отраженный свет | |
| Красный, зеленый, синий основные цвета | Голубой, пурпурный, желтый основные цвета | |
| Комбинирует цвета путем добавления света | Комбинирует цвета путем вычитания длин волн | |
| Белый получается путем комбинации всех цветов | Черный получается путем комбинации всех цветов | |
| Компьютерные/телевизионные дисплеи, проекторы | Краски, чернила, пигменты |
Аддитивное смешивание начинается с темноты и добавляет длины волн света для формирования цветов. Субтрактивное смешивание начинается с белого света и выборочно вычитает длины волн для создания цветов.
Колбочки в нашей сетчатке содержат фотопигменты, которые чувствительны к красным, зеленым и синим длинам волн. Сигналы от этих колбочек обрабатываются мозгом, чтобы дать нам наше восприятие различных цветов. Хотя аддитивный RGB и субтрактивный CMY являются дополнительными, они не полностью соответствуют тому, как мы воспринимаем цвет биологически.
На восприятие цвета влияют и другие факторы, включая окружающие цвета, светлоту/темноту, насыщенность, цвета памяти, культуру и многое другое. В конечном счете, цвет — это сложный нейробиологический процесс, а также продукт физики.
Хотя RGB и CMY(K) являются наиболее широко используемыми цветовыми моделями, существуют и другие цветовые системы и модели, которые служат другим целям:
– RYB (красный, желтый, синий) — цветовой круг исторических художников, который до сих пор используется в живописи. Основные цвета отличаются от современного понимания цвета, но обеспечивают некоторые практические преимущества для смешивания красок.
– Pantone Matching System – Запатентованная система воспроизведения цвета, которая предоставляет дизайнерам и печатникам образцы точных, предварительно смешанных цветов чернил для графического дизайна.
– HSB/HSV (оттенок, насыщенность, яркость/значение) – Представляет цвета с точки зрения угла оттенка (0-360°), процентной насыщенности и яркости. Полезно для настройки цветов в программном обеспечении для цифрового дизайна и редактирования.
– CIELAB/CIEXYZ – Цветовые модели, основанные на измеримых метриках человеческого восприятия, полезные для сравнения/количественной оценки различий между цветами. Используется для управления цветом на разных устройствах.
– NCS (Natural Color System) – Моделирует цвет психологически с точки зрения сходства с распространенными «эталонными» цветами. Разработано для практической цветовой коммуникации и спецификации.
Понимание основ аддитивной и субтрактивной теории цвета позволяет нам использовать цвет более намеренно и эффективно. В то время как современные цветовые системы стремятся точно воспроизводить спектр видимых цветов, наше восприятие цвета является сложным, субъективным и зависит от физиологии, психологии, культуры и контекста. Цветовые технологии продолжают развиваться, но магия и артистизм цвета остаются вечно связанными с нашим человеческим опытом.