Поиск самого белого цвета — интересное занятие. Когда мы думаем о «белом», мы часто представляем себе чистый белый свет или снег. Однако с технической точки зрения разные оттенки белого имеют тонкие различия в яркости и цветовой температуре, которые делают некоторые цвета «белее», чем другие.
В этой статье мы рассмотрим науку, лежащую в основе восприятия цвета, рассмотрим, как определяется белый цвет, и определим, какие белые цвета потенциально можно считать «самыми белыми». Понимание того, что делает что-то самым белым, требует понимания физики света и цвета.
Восприятие цвета человеком контролируется специализированными рецепторными клетками в наших глазах, которые называются «колбочками». Существует три типа колбочек, каждый из которых чувствителен к разным длинам волн света:
– Колбочки с короткой длиной волны (S), которые обнаруживают оттенки синего
– Колбочки со средней длиной волны (M), которые обнаруживают оттенки зеленого
– Колбочки с длинной длиной волны (L), которые обнаруживают оттенки красного
Эти колбочки посылают сигналы в наш мозг, которые интерпретируются как цвет. Когда все три колбочки стимулируются одинаково, мы воспринимаем белый цвет. Вот почему белый свет содержит сбалансированную смесь всех длин волн видимого света.
Наше восприятие того, насколько бел объект, зависит от нескольких факторов:
– Альбедо объекта – сколько света он отражает по сравнению с тем, что поглощает
– Цветовая температура источника освещения
– Окружающие цвета из-за эффектов контраста
Объекты с идеально ровным, нейтральным спектром отражения и рассматриваемые при равномерно сбалансированном белом свете будут казаться максимально белыми.
Есть несколько способов определить «белизну» цвета:
– **Яркость** – общее количество отраженного света. Идеально отражающий белый цвет будет иметь 100% яркости.
– **Насыщенность** – насколько лишен цветового оттенка. Чем меньше насыщенность, тем больше белизны.
– **Цветовая температура** – относительный цветовой баланс источников света. Более высокая температура света кажется более синей/белой.
– **Кривая отражения** – Насколько равномерно поверхность отражает все видимые длины волн.
Итак, подытоживая, «самый белый» цвет будет максимально ярким, нейтральным белым с ровной кривой отражения при просмотре под источником света с высокой цветовой температурой.
Если мы посмотрим на натуральные белые материалы, несколько из них выделяются как претенденты на самый белый белый:
– **Свежий снег** – Широкая кристаллическая структура свежевыпавшего снега чрезвычайно хорошо отражает видимый свет. Его альбедо может достигать 0,9.
– **Белый мрамор** – Метаморфическая порода, состоящая в основном из кальцита с примесями следов. Мрамор высокой чистоты может казаться чрезвычайно белым.
– **Белый песок** – Белые песчаные пляжи в тропических районах с коралловыми источниками, состоящие из кремнезема (диоксида кремния), как правило, очень белые.
– **Белая глина** – Отложения каолиновой глины, обнаруженные во влажных регионах, могут образовывать очень белую водную алюмосиликатную породу.
– **Птичье оперение** – У некоторых птиц, таких как белый аист, есть перья, которые дают очень высокий уровень отражения белого цвета из-за микроскопических структур пузырьков воздуха.
Таким образом, в естественном мире свежий снег, мрамор/известняк высокой чистоты, белый песок, каолиновая глина и оперение некоторых птиц, вероятно, представляют собой самые белые примеры. Точная количественная оценка и сравнение затруднены.
Искусственные материалы и покрытия также были разработаны для создания ультрабелых поверхностей и пигментов путем оптимизации отражательной способности:
| Материал | Описание |
|---|---|
| Титановый белый пигмент | Изготовлен из наночастиц диоксида титана с высоким показателем преломления. |
| Оксид цинка | Широкозонный полупроводник, используемый в качестве белого пигмента и солнцезащитного компонента. |
| Оксид магния | Неорганическое белое гигроскопичное соединение, используемое в качестве пигмента. |
| Карбонат кальция | Широко используется в качестве источника белого пигмента для мела, известняка и мрамора. |
| Сульфат бария | Белый нерастворимый сульфат, используемый в качестве пигмента для фотобумаги и косметики. |
Также были произведены специальные ультрабелые краски с использованием оптимизированных размеров частиц и УФ-отражающих компонентов:
– Vantablack – вертикально выровненное покрытие из углеродных нанотрубок, поглощающее до 99,9% света.
– Ультрабелая краска – с использованием сульфата бария и титановых белых пигментов эта краска отражает до 98,1% видимого света.
– Белый 3.0 – краска на основе карбоната кальция, которая, как утверждается, является «самой белой» при высоких цветовых температурах.
Для Источники света, более синие цветовые температуры, как правило, кажутся более белыми:
– Ясное голубое небо – Рассеянный синий свет придает небу белый вид с цветовой температурой 10 000 К или выше.
– Полуденное солнце – Прямой солнечный свет достигает 5 300 К.
– ЖК-дисплеи – Могут имитировать белые точки от 2 000 К до более 10 000 К.
– Светодиодное освещение – Светодиоды с переменной цветовой температурой могут создавать четкие белые цвета до 6 500 К.
Таким образом, самые синие естественные или искусственные источники света создают самое белое освещение. Интересно, что наши глаза воспринимают более высокие цветовые температуры как более белые, хотя спектр менее равномерно сбалансирован.
Оптические иллюзии также могут обмануть наши глаза, заставив их воспринимать белый цвет. Вот несколько примеров:
– Одновременный контраст – Окружение серого цветом синего делает его теплее и белее.
– Остаточные изображения – При взгляде на яркое изображение остается перевернутое «остаточное изображение», которое кажется белесым.
– Полосы Маха – Граница между градиентами кажется более резкой, усиливая белый цвет.
– Смешение цветов – Вращающиеся игрушки с цветовым кругом используют инерцию зрения для смешивания цветов в белый цвет.
Таким образом, хотя оптические иллюзии не являются фактическими источниками белого света, они используют цветовую обработку глаза для имитации чрезвычайно белых эффектов.
Существует несколько колориметрических шкал, используемых для количественной оценки измерения белого цвета:
– Белизна CIE – учитывает цветовую температуру и яркость. Свежий снег считается эталоном при значении 100.
– Белизна ASTM E313 – Измеряет видимое отражение 400–700 нм. Более высокие значения белее.
– Яркость TAPPI – Стандарт белизны в целлюлозно-бумажной промышленности.
– Hunter Lab – Может рассчитывать значения цвета L, a, b, где L = 100 – идеальный белый цвет.
– CIE L*a*b* – L = 100 также является идеальным белым цветом в этом универсальном цветовом пространстве.
Эти показатели позволяют количественно оценивать и сравнивать различные белые материалы и источники света. Свежий снег, оксид магния высокой чистоты и уровень солнечного света среди самых высоких.
Основываясь на всей вышеприведенной информации, каковы некоторые из самых белых примеров белого в разных категориях?
– **Природа**: свежий снег, белый мрамор, мел, известняк
– **Искусственные пигменты**: титановые белила, оксид цинка, оксид магния
– **Краски/покрытия**: ультрабелая краска, Vantablack, White 3.0
– **Источники света**: голубое небо, полуденный солнечный свет, светодиоды/ЖК-дисплеи с высокой КЦТ
– **Оптические иллюзии**: одновременный контраст, остаточные изображения, смешивание цветов
Таким образом, хотя свежий снег, вероятно, претендует на звание самого белого естественного белого цвета, специально разработанные краски и покрытия с использованием диоксида титана, сульфата бария и других пигментов, возможно, достигли еще более высокой технической белизны. Источники дневного света с синим смещением также кажутся нашему визуальному восприятию чрезвычайно белыми.
Поиск «самого белого белого» не является простым, поскольку существует несколько способов охарактеризовать белизну на основе кривых отражения, цветовой температуры, яркости и чистоты. Свежий снег и специально разработанные краски/покрытия входят в число самых белых примеров в природе и тех, что созданы людьми. Источники естественного и искусственного света с синим смещением также кажутся поразительно белыми. Белизна действительно в глазах смотрящего, поскольку оптические иллюзии могут обмануть нашу зрительную систему, заставив воспринимать белый цвет белее, чем могут показать измерения светового спектра. Но при правильном сочетании высокоотражающих материалов и голубоватого освещения можно создать белую среду и объекты, которые соответствуют самым высоким стандартам белизны.