Когда красный и зеленый свет смешиваются, результирующий воспринимаемый цвет зависит от относительной интенсивности красного и зеленого света. Красный и зеленый являются аддитивными основными цветами, что означает, что при смешивании в равных пропорциях они дают вторичный цвет желтый. Изменяя интенсивность красного и зеленого света, можно получить различные оттенки от желтого до оранжевого. Понимание науки, лежащей в основе смешивания красного и зеленого света, дает представление о природе цвета и зрения.
Чтобы понять, что происходит при смешивании красного и зеленого света, полезно сначала рассмотреть некоторые основы света и цвета. Солнечный свет и большинство искусственных источников света излучают свет в непрерывном спектре длин волн в видимом диапазоне. Видимый спектр света, который могут видеть люди, находится в диапазоне от примерно 380 нанометров (фиолетовый) до 740 нанометров (красный). Длины волн, соответствующие основным цветам:
| Цвет | Длина волны (нм) |
| Красный | ~700 |
| Зеленый | ~550 |
| Синий | ~470 |
Когда в глаз попадает полный спектр видимого света, светочувствительные колбочки сетчатки реагируют преимущественно на красные, зеленые или синие длины волн. Относительная стимуляция красных, зеленых и синих колбочек позволяет мозгу воспринимать все цвета видимого спектра.
Основные цвета света (красный, зеленый, синий) отличаются от основных цветов пигментов и красителей (голубой, пурпурный, желтый). При работе со светом и дисплеями основными цветами являются те, которые при сложении могут давать другие цвета.
Когда свет двух основных цветов накладывается в пространстве, он аддитивен. При аддитивном смешивании цветов увеличение интенсивности любого цвета увеличивает общее количество стимуляции колбочек в глазу, изменяя воспринимаемый оттенок.
В частности, когда смешиваются красный свет (длина волны около 700 нм) и зеленый свет (около 550 нм), красный стимулирует красные колбочки, зеленый стимулирует зеленые колбочки, а промежуточные длины волн стимулируют обе колбочки в разной степени.
Если красный и зеленый свет имеют одинаковую интенсивность, красные и зеленые колбочки стимулируются примерно одинаково, и мозг воспринимает аддитивную смесь красного и зеленого света как желтый. Желтый цвет виден, когда красные и зеленые колбочки стимулируются одинаково.
При увеличении интенсивности красного или зеленого света в смеси оттенок смещается в сторону этого цвета. Мозг воспринимает аддитивную смесь ярко-красного и тускло-зеленого как оранжевый. И наоборот, увеличение интенсивности зеленого относительно красного смещает оттенок в сторону зеленовато-желтого.
Визуальные эффекты смешивания красного и зеленого света можно отобразить на диаграмме цветности. Цветность (качество цвета) света определяется только его спектральным распределением мощности, а не его общей мощностью или яркостью.
| На этой диаграмме цветности CIE 1931 насыщенные монохроматические длины волн красного, зеленого и синего цветов расположены на внешней изогнутой границе. Смешение красного и зеленого света дает цвета вдоль прямой линии между ними. Красный и зеленый свет одинаковой интенсивности смешиваются, чтобы создать желтый в центральной точке. Увеличение красного смещается в сторону оранжевого, а увеличение зеленого смещается в сторону зеленовато-желтого. |
Диаграммы цветности обеспечивают полезную визуализацию того, как оттенок, полученный путем аддитивного смешивания цветов, изменяется в зависимости от относительной интенсивности компонентов. Путь, проложенный красно-зелеными смесями, лежит вдоль прямой линии между основными длинами волн красного и зеленого на диаграмме.
Существует несколько простых способов смешивания красного и зеленого света в регулируемых пропорциях:
– Используйте красные и зеленые источники света. Красные и зеленые лазеры или светодиоды могут перекрываться с переменной яркостью для создания диапазона оттенков. Смешивание света таким образом дает полный спектр возможных цветов.
– Начните с белого света. Источник белого света, такой как лампа накаливания или светодиодная лампа, обеспечивает полный спектр. Прохождение через красный фильтр удаляет другие длины волн, в то время как зеленый фильтр пропускает зеленые длины волн. Перекрытие отфильтрованных лучей смешивает красные и зеленые цвета аддитивно.
– Используйте RGB-лампу или пиксель. Многие светодиодные или неоновые лампы с изменением цвета имеют отдельные красные, зеленые и синие элементы, которые можно настраивать для получения различных цветов посредством аддитивного смешивания. Светодиодные и ЖК-дисплеи работают аналогично, смешивая красный, зеленый и синий свет на уровне пикселей.
Важно отличать аддитивное смешивание света, как обсуждалось здесь, от субтрактивного смешивания цветов, которое происходит с пигментами и красителями. При смешивании красок, чернил или других красителей пигменты избирательно поглощают и вычитают определенные длины волн света. Воспринимаемый цвет — это длины волн, которые не поглощаются и отражаются.
Например, красный пигмент поглощает зеленый и синий свет, отражая красный. Зеленый пигмент поглощает красный и синий, отражая зеленый. Смешивание зеленого и красного пигментов дает темно-коричневый цвет, потому что каждый пигмент поглощает часть дополнительного света, который отражает другой.
Таким образом, в то время как смешивание красного и зеленого света аддитивно дает желтый, смешивание красной и зеленой красок субтрактивно дает коричневый. Принципы смешивания для света и пигментов очень разные.
Ощущение цвета в конечном счете зависит от человеческого восприятия — того, как мозг интерпретирует сигналы от колбочек глаза, стимулированных разными длинами волн света.
Часть сложности восприятия цвета заключается в том, что на него влияют визуальный контекст, окружающие цвета и другие физиологические факторы. Одна и та же смесь длин волн может восприниматься по-разному в зависимости от условий. К ним относятся:
– Светлость/яркость — более светлые и яркие цвета воспринимаются как более бледные или размытые. То же самое соотношение красного и зеленого будет казаться темнее или насыщеннее, если общая яркость будет снижена.
– Фон – Цвет может казаться более красным или зеленоватым в зависимости от окружающих оттенков. Эффект одновременного цветового контраста означает, что воспринимаемый цвет всегда относительен.
– Адаптация – Глаз адаптируется к условиям окружающего освещения, что изменяет восприятие цвета. Баланс зеленого и красного может выглядеть по-другому после адаптации к красноватому или зеленоватому свету.
– Индивидуальные различия – Гены, возраст и другие факторы означают, что глаза и визуальная обработка людей различаются, что влияет на восприятие цвета. Некоторые формы дальтонизма изменяют то, как воспринимаются смеси красного и зеленого.
Таким образом, хотя физику и длины волн можно измерить объективно, восприятие вносит сложность. Смесь красного и зеленого света в конечном итоге производит мозговые ощущения желтого, оранжевого и родственных оттенков.
Понимание смешивания красного и зеленого цветов имеет множество практических применений, как для искусства, так и для науки:
– Цифровые дисплеи – Все компьютерные, телефонные и телевизионные экраны смешивают переменный красный, зеленый и синий свет для создания цветных изображений. Их фильтры и подсветка определяют диапазон возможных цветов.
– Сценическое освещение – Художники по театральному освещению используют красные, зеленые и синие источники для создания драматического цветного освещения. Тщательное смешивание света вызывает настроение.
– Лазеры и свет – Красные и зеленые лазеры можно накладывать друг на друга, чтобы создавать лазерные световые шоу, проецирующие узоры в оранжевых и желтых оттенках.
– Пигменты – В то время как смешивание красных и зеленых пигментов дает коричневый цвет, соседние тонкие красные и зеленые узоры могут оптически смешиваться и восприниматься как оранжевый и желтый при взгляде с расстояния. Это используется в печати.
– Биология – Флуоресцентная микроскопия использует фильтры для визуализации определенных красно- и зелено-флуоресцирующих молекулярных меток в биологии клетки. Комбинации указывают на колокализацию.
– Астрономия – Анализ красно-зеленого баланса в звездном свете помогает определить такие свойства, как температура, состав и скорость из-за красного смещения.
– Фотография – Настройка красных и зеленых каналов позволяет манипулировать цветовым балансом и насыщенностью при проявлении и редактировании фотографий.
– Теория цвета – Понимание смешивания основных цветов помогает художникам использовать смежные мазки чистой красной и зеленой краски для отображения реалистичного диапазона оттенков, включая оранжевый и желтый.
Итак, от основных принципов фотонов и зрения до высокотехнологичных приложений, смешивание красного и зеленого света создает захватывающее взаимодействие цвета и восприятия.
Подводя итог, можно сказать, что сочетание красного и зеленого света приводит к получению ряда цветов, включая желтый, оранжевый и зеленовато-зеленый, в зависимости от относительной интенсивности. Это аддитивное смешивание света можно визуализировать на диаграмме цветности и реализовать с помощью источников цвета и фильтров. Но восприятие цвета также зависит от нейронной обработки, поэтому визуальный эффект имеет психологическую сложность. Понимание первичного смешивания цветов дает основу для работы с цветом в науке, технологии и искусстве.