Цвет — увлекательная и сложная тема. Человеческий глаз может воспринимать миллионы различных цветов, но существуют пределы тому, что мы можем видеть. Так сколько же цветов существует в целом? Некоторые утверждают, что их число бесконечно, в то время как другие указывают на очень большое, но конечное число. Давайте рассмотрим этот вопрос и посмотрим, что наука и математика могут рассказать нам о возможностях.
Чтобы понять, сколько цветов существует, нам сначала нужно понять, как человеческий глаз видит цвет. Наши глаза содержат колбочки, которые чувствительны к разным длинам волн света. Существует три типа колбочек: L-колбочки, M-колбочки и S-колбочки, названные так из-за их чувствительности к длинным, средним и коротким волнам. Колбочки посылают сигналы в мозг, который интерпретирует их как разные цвета. Это известно как трихроматическое цветовое зрение.
Чувствительность колбочек ограничена, поэтому мы можем видеть цвета только в определенном диапазоне длин волн. Цвета с длинами волн за пределами этого видимого спектра не могут быть восприняты. Видимый спектр охватывает длины волн около 400-700 нанометров. Смешение света с разными длинами волн позволяет нам видеть миллионы цветов, различаемых человеческим глазом.
Однако не все люди видят цвет одинаково. Около 8% мужчин и 0,5% женщин имеют некоторую форму нарушения цветового зрения, при которой один или несколько типов колбочек ограничены или полностью отсутствуют. Это может повлиять на то, как они воспринимают определенные оттенки.
На наше цветовосприятие также влияют контекст и эффекты контраста. Один и тот же цвет может казаться разным в зависимости от окружающих цветов. Таким образом, пределы человеческого цветового зрения зависят как от биологии, так и от восприятия.
Чтобы оценить общее количество цветов, нам нужен какой-то метод, чтобы определить, когда два цвета следует считать различными и отдельными. Существует несколько способов математического моделирования разницы в цвете.
Одной из распространенных моделей является цветовое пространство CIELAB. Это моделирует цвет на основе длин волн, которые он содержит в видимом спектре. Расстояние между двумя цветами в пространстве CIELAB обеспечивает численное измерение того, насколько они различаются. Расстояние около 2,3 обычно является достаточной разницей для того, чтобы цвета можно было различить глазом.
Другой подход основан на количестве различимых оттенков в каждом цветовом канале. По оценкам, существует около 150 различимых оттенков красного, зеленого и синего. Смешивание этих оттенков из каждого канала дает нам около 150 x 150 x 150 = 3 375 000 возможных цветовых комбинаций.
Таким образом, хотя точные числа различаются, оценки человеческого цветового различения могут дать нам оценки в диапазоне от миллионов до десяти миллионов. Но является ли это истинным пределом или может существовать больше цветов за пределами нашего восприятия?
С точки зрения физики цвет — это просто электромагнитное излучение разных длин волн в спектре видимого света. Теоретически существует бесконечное количество значений длины волны и, следовательно, бесконечное количество цветов. Но для того, чтобы цвет имел смысл для человеческого восприятия, длины волн должны быть расположены как минимум настолько близко, насколько это позволяет различить наше зрение.
Длины волн на краях видимого спектра сложнее различить, чем те, что находятся в середине — зеленые и желтые. Учет этого неравномерного распределения дает оценку в общей сложности около 10 миллионов различимых оттенков по длине волны и частоте.
За пределами видимого спектра длины волн продолжают расширяться в обоих направлениях. Инфракрасный и ультрафиолетовый свет имеют более длинные и короткие длины волн, чем мы можем видеть, но взаимодействуют с объектами схожим образом. Большинство млекопитающих могут немного видеть в ультрафиолете. Пчелы видят гораздо дальше, что позволяет им воспринимать фантастически более широкий спектр цветов цветов.
Но даже 10 миллионов различимых оттенков недооценивают количество цветов. В действительности каждая длина волны может излучаться с различной интенсивностью и комбинироваться с другими для формирования новых оттенков. Это создает экспоненциально большее пространство возможностей.
Один математический подход к количественной оценке этого вычисляет количество возможных цветовых оттенков в видимой гамме. Подобно измерению пикселей на экране компьютера, мы можем разделить возможный диапазон длин волн на 1 нм-срезы. На каждом уровне интенсивности от нуля до полного насыщения существует 10 миллионов вариантов. Это дает нам 10 000 000 x 10 000 000 = 100 триллионов различных цветов.
Использование более мелких длин волн 0,1 нм дает более 250 триллионов цветов. Немного расширив спектр за пределы видимого диапазона, мы получаем до 1023 триллионов цветов. Это 10 с 23 нулями.
Но даже эти огромные числа все еще могут недооценивать возможности. Мы можем представить себе оставшиеся ограничения:
Устранив любые ограничения на точность и смешивание, потенциальное цветовое пространство быстро становится бесконечным. Хотя это и не очень значимо для человеческого восприятия, математически предела нет.
Мы также можем считать, что цвет зависит от контекстуальных факторов, таких как окружающие цвета, условия освещения, типы материалов и т. д. Одна и та же длина волны может создавать различные цветовые ощущения в зависимости от ее окружения. Это делает определение отдельных цветов сложным и намекает на неограниченное количество.
Даже если существует бесконечное количество потенциальных цветов, в действительности используемые цветовые пространства ограничены. Компьютерные дисплеи и принтеры могут генерировать цвета только из доступных пигментов и длин волн света.
| Средний | Предполагаемое количество отображаемых цветов |
|---|---|
| ЖК-дисплей | 16 миллионов |
| Печатное изображение | Около 4000 |
| Человеческий глаз | 10 миллионов различимых оттенков |
Эти практические ограничения означают, что не все гипотетические цвета могут быть воспроизведены. Экраны с большим количеством бит на пиксель могут получить доступ к более широкой гамме, но в конечном итоге все еще ограничены физической технологией отображения.
При проектировании визуальных эффектов и выборе цветов художники и дизайнеры должны работать в рамках этих подмножеств всех возможных цветов. Таким образом, хотя общее число в теории может быть бесконечным, используемые цвета гораздо более конечны.
Помимо технических мер, мы можем рассмотреть маркированные и категоризированные человеком типы цветов. Языки классифицируют цвета по-разному, но, как правило, имеют базовые термины для основных, дополнительных, белого, черного и нейтральных цветов.
В английском языке существуют различные типы цветовых словарей и тезаурусов для более точного наименования. Один составленный список содержит более 11 000 именованных цветов, таких как «Ceiling White», «Maximum Blue Green» и «Mountbatten Pink». Другие источники перечисляют до 17 000 английских названий цветов. Хотя они все еще представляют собой лишь малую часть всех воспринимаемых цветов.
Так сколько же цветов на самом деле? Наука показывает, что наши глаза могут видеть миллионы оттенков, а физики вычисляют триллионы теоретических возможностей. Истинное число, вероятно, простирается еще дальше в бесконечность. Но для практического использования людьми технология ограничивает воспроизведение цвета тысячами или миллионами.
Хотя мы никогда не сможем увидеть все цвета, исследование границ нашего восприятия может пробудить любопытство и признательность за невероятное разнообразие, которое мы можем испытать. Даже с учетом технологических ограничений разнообразие цвета остается поразительным и почти безграничным в визуальном эффекте.