Немного о цвете

Люди обладают сложными глазами и умным мозгом, благодаря чему имеют способность воспринимать, различать, идентифицировать и называть цвета.

Понятие «цвет» в нашем языке имеет два смысла:

• цвет – это психологическое ощущение, вызванное отражением света от некого объекта (желтый цветок или лимон)
• цвет – это однозначная характеристика источника света (жёлтый свет светофора или пламени свечи)

В первом случае речь идёт о субъективно воспринимаемом цвете, зависящем от множества параметров, во втором – исключительно о длине волны наблюдаемого излучения.

Ощущение цвета возникает в мозге при возбуждении и торможении цветочувствительных клеток – рецепторов глазной сетчатки человека, называемых «колбочками». Светочувствительность колбочек невысока, поэтому для хорошего восприятия цвета необходима достаточная освещённость или яркость. Когда света недостаточно, в глазе работают другие, более высокочувствительные, рецепторы сумеречного зрения – «палочки». Палочки не различают цвета, они воспринимают только освещённость. Поэтому, «в темноте все кошки серы». При достижении же необходимой для восприятия цвета яркости «палочки» автоматически «отключаются» и начинают работать «колбочки».

У человека существует три вида колбочек, различающихся по спектральной чувствительности:

• ρ («жёлто-красные» или условно «красные», Д-длинные волны спектра, L-long)
• γ («зелёно-жёлтые» или условно «зелёные», С-средние волны спектра, M-middle)
• β («фиолетово-синие» или условно «синие», К-короткие волны спектра, S-short)

На картинке выше показано, как палочки (П) и разные типы колбочек (L, M и S) воспринимают диапазон волн видимого света.

Зрение, как известно, есть не только у человека. Разные животные имеют различное устройство органов зрения. Ночные животные чаще всего имеют монохроматическое зрение. Млекопитающие, как правило, имеют цветовое зрение ограниченного типа и обладают дихроматическим зрением с красно-зеленым дальтонизмом. Люди, некоторые приматы и некоторые сумчатые видят более широкий диапазон цветов, но только по сравнению с другими млекопитающими. Большинство же видов позвоночных, не относящихся к млекопитающим, различают разные цвета, по крайней мере, так же хорошо, как люди.

Многие виды птиц, рыб, рептилий и амфибий, а также некоторые беспозвоночные имеют более трёх типов колбочек и, скорее всего, превосходят человека по цветовому зрению, например, прекрасно видят в ультрафиолетовом диапазоне. А вот удавы, пираньи и комары видят инфракрасный диапазон (тепловое излучение), поэтому легко ориентируются даже в полной в темноте (в отличие от кошек, которые в полной темноте тоже ничего не видят, как и мы). Некоторые виды бабочек имеют шесть видов колбочек, а у креветки-богомола их бывает от 12 до 21 видов! Это ж если мы можем различить до 16 миллионов разных цветов, то представляете какую красоту видят все они!!!

Спектральными называют цвета, которым по зрительному ощущению человека можно поставить в соответствие видимый свет, имеющий определённую длину волны. Их можно интерпретировать как узкие (вплоть до монохроматичности) участки непрерывного спектра видимого светового излучения.

Спектр получается при разложении белого света на составляющие. Непрерывный спектр цветов можно наблюдать на дифракционной решетке. Хорошей демонстрацией спектра является природное явление радуги. Спектральные цвета – это не все цвета, которые воспринимает человеческий глаз. Например, в спектре не найти коричневого, розового или серого цвета.

Цвета, которых нет в полном спектре, называют неспектральными. Среди неспектральных цветов отдельно выделяют группы цветов:

• Ахроматические цвета (все оттенки серого от белого до чёрного)
• Коричневые цвета
• Пурпурные (фиолетово-красные) цвета
• Любой цвет, полученный путём смешивания цвета (спектрального или неспектрального) с ахроматическим, например, розовый, образованный в результате смешения красного и белого
• Невозможные цвета
• Металлические цвета

На практике, исходя из потребностей при работе с цветом, люди используют различные цветовые модели. Системой, основанной на откликах колбочек человеческого глаза, является цветовая модель LMS, упомянутая выше. Но можно ли её использовать за эталонную?

Какие именно оттенки базовых цветов нужно взять за основу? Этим вопросом занялась Международная комиссия по освещению, также известная как CIE — от французского Commission internationale de l’éclairage). В 1931 году они утвердили цветовую модель CIE XYZ.

Аналогично координатам LMS, цвет модели XYZ также задаётся тремя «координатами» X, Y и Z, где Y – это яркость сигнала источника света, Z – отклик «синих» S-колбочек, а X – некое положительное число. Кривые отклика подобрали таким образом, чтобы площадь под всеми тремя кривыми была одинаковой, а белый цвет имел одинаковые значения компонент XYZ.

Если на хроматической диаграмме XY отметить все возможные монохроматические цвета спектра, то они образуют собой незамкнутый контур, так называемый спектральный локус. Он похож по форме на язык. Линия, замыкающая внизу концы этого контура (в основании «языка») называется линией пурпуров. Все цвета, которые лежат на границе и внутри этого контура, распознаются человеческим глазом. За пределами контура точки плоскости XY вроде бы и имеют положительные значения каждой компоненты, но тем не менее при заданной постоянной яркости Y соответствующий отклик от колбочек не может быть получен. То есть человек эти цвета просто не видит. А вот внутри локуса человек цвета прекрасно видит и распознаёт.

На этой диаграмме изображены все физически реализуемые цвета видимого спектра электромагнитного излучения, то есть от 380 до 700 нм. Задав координаты X и Y можно описать любой оттенок, который может теоретически воспринять человеческий глаз. А если добавить ещё и третью координату Z – яркость, то это позволит описать полное цветовое пространство.

Такой метод описания цвета не лишен недостатков, но он оказался очень удобен для описания и сравнения остальных цветовых пространств, потому что вмещает в себя не только все цвета, которые способен распознать человеческий глаз, но даже «с запасом», и позволяет описывать невидимые человеческим глазом диапазоны цветов. Благодаря этому модель XYZ является мастер-моделью практически всех остальных цветовых моделей, используемых в технических областях.

Lab — ветеран компьютерной графики. Одно из ранних пространств, которое лежит в основе системы управления цветом в Photoshop. Lab – это система координат из трёх осей:

• L – яркость объекта;
• а – ось, по которой отложены градации от красного к зелёному;
• b – ось с градациями от жёлтого к синему.

За единицу в пространстве принимается минимальное цветовое различие, воспринимаемое человеческим глазом. Поэтому Lab имеет максимальный цветовой охват.

Значение L показывает светлоту. Значение а – то, что он ближе к зелёному, чем к красному. Значение b – что в нём больше синего, чем жёлтого. Именно с Lab удобно работать при цветокоррекции, ретуши и подготовке к печати. Её главное преимущество – корректировка яркости с помощью значения L без изменения цвета

HSB — воплощение гуманизма серди цветовых моделей. При описании цвета в быту большинство из нас оперирует тремя характеристиками: это сам цветовой оттенок, его насыщенность и яркость. На этих же сущностях построена система HSB. Она состоит из трёх координат:

• Hue – цветовой тон;
• Saturation – насыщенность;
• Brightness – яркость.

Визуально цветовое пространство HSB можно представить в виде цилиндра. Насыщенность и яркость варьируются от 0 до 100%, а тон измеряется в градусах от 0 до 360.

RGB – то, что мы видим на экране. Это пространство для отображения цвета на экранах (мониторах и телевизорах). Конструкция современных экранов такова, что каждый пиксел представляет собой комбинацию из трёх лампочек. Соответственно, цвет каждого пиксела кодируется значениями базовых цветов: Red (красный), Green (зелёный) и Blue (голубой). Это три оси, которые имеют градацию значений от 0 до 255. Если все три значения сделать нулевыми, то получится чёрный цвет, а если 255 – белый.

С RGB обычно работают графические дизайнеры. Это пространство по умолчанию используется при подготовке изображений для цифровых носителей, потому что принцип её работы аналогичен излучению монитора. Оттенки, которые мы видим на экране, состоят из трёх базовых цветов, максимальная яркость экрана — это белый цвет, а отсутствие яркости – чёрный.

Даже при создании макетов для печати работа на компьютере преимущественно ведётся в RGB, а лишь на этапе предпечатной подготовки переводится в другое пространство – CMYK.

CMYK – цвет из красок. Диапазон цветов при печати существенно уже, чем на экранах. Поэтому при подготовке изображения к печати его переводят в CMYK, чтобы заранее отследить все возможные проблемы отображения.

Пространство CMYK построено на смешении четырёх типографских красок: Cyan (сине-зелёный), Magenta (пурпурный), Yellow (жёлтый) и Key («ключевой» цвет – чёрный). Значение каждого может меняться от 0 до 100%. Белый цвет в пространстве CMYK – это отсутствие краски (считается, что печать по умолчанию осуществляется на чём-то белом).

Согласно идеальной модели, смешение розового, голубого и жёлтого цветов на печати в сумме дадут чёрный цвет. Однако в CMYK есть отдельный чёрный цвет. Он нужен по трём причинам:

• Идеальной краски не бывает. На практике смешение трёх цветов обычно даёт грязно-коричневый цвет.
• Цветные краски дороже. Например, если нам нужен тёмно-красный цвет, можно составить его из красного, синего и зелёного, а можно — из красного и чёрного. Второй вариант обойдётся дешевле при печати.
• У бумаги ограничена впитывающая способность. Чтобы получить максимально близкий к чёрному цвет, используя голубой, розовый и жёлтый, на лист нанесут 300% краски – газетная бумага от такого превратится в мокрую тряпку. А чистый чёрный цвет – это всего лишь 100% процентов краски.

Обычно изображения не редактируют в CMYK. В это пространство конвертируют готовый файл из RGB, Lab или HSB, чтобы проверить совпадение цветов и предельно допустимую сумму красок под нужный тип бумаги.

Если внимательно посмотреть на спектр, то можно заметить, что цвета, начинаясь с красного и проходя через жёлтые, зелёные, циан и синие оттенки затем переходят в фиолетовый цвет и снова приближаются к красному, как бы замыкаясь в круг. Такая близость видимого восприятия фиолетового и красного цветов связана с тем, что на коротких волнах возбуждаются фиолетово-чувствительные колбочки, которые вызывают довольно похожее ощущение, подобное красному цвету. Эта особенность восприятия цветов привела к созданию так называемых цветовых кругов.

• https://colorscheme.ru/site.html – различные таблицы, каталоги, и карты цветов, инструменты для работы с цветом, справочная литература по цветоведению и колористике и другие тематические материалы
• https://colorscheme.ru/color-names.html – справочник цветов, поиск цвета по названию, подбор ближайшего по палитре
• https://www.artlebedev.ru/colors/ – палитра из 216 цветов, рекомендуемых для экранного дизайна
• HTML-цвета
• https://www.w3schools.com/colors/default.asp – w3schools colors tutorial