Аддитивное и субтрактивное смешение цветов

Практически все различимые нами цвета могут быть составлены из некоторого сочетания трёх первичных цветов, посредством аддитивного (суммирующего) либо субтрактивного (разностного) процессов синтеза. Аддитивный синтез создаёт цвет, добавляя свет к тёмному фону, а субтрактивный синтез использует пигменты или красители, чтобы избирательно блокировать свет. Понимание сути каждого из этих процессов создаёт основы понимания воспроизведения цветов [2,7,16].

Рисунок 14 - Аддитивное смешение цветов

Если мы имеем несколько единичных цветов f₁, f₂, f₃ …….., f_n с координатами Х₁, Y₁, Z₁; ……., X_n, Y_n, Z_n, то в результате сложения m1 единиц одного цвета, m2 единиц второго цвета и т.д. получим новый цвет mf:

;

Легко показать, что координаты цветности нового цвета, полученного в результате сложения нескольких цветов, могут быть выражены следующим образом:

;

;

Поскольку модуль суммы векторов равен сумме модулей, можно записать:

;

Из этих уравнений следует, что в случае аддитивного смешения двух цветов соотношение координат цветности можно представить следующим уравнением:

;

Это выражение представляет собой уравнение прямой, проходящей через две точки с координатами х₁у ₁ и х₂у₂, т.е. через две точки на цветовом графике, соответствующие двум исходным цветам. Таким образом, цвет, полученный в результате аддитивного смешения двух цветов, обязательно лежит на прямой, которая соединяет точки, соответствующие исходным цветам на цветовом графике.

При таком аддитивном смешении насыщенные красный, синий и зеленый цвета называют «основными». При одинаковой степени раздражения двух нервных центров получаются, желтый, голубой и фиолетовый цвета, которые носят название дополнительных. Смешение первичных цветов с дополнительными дает белый цвет.

Например, если к красному добавлять в растущей пропорции зеленый, получаются очень насыщенные желто-красные, желтые, желто-зеленые и зеленые тона. Если к зеленому добавлять в растущей пропорции синий, это приведет к появлению глубоких сине-зеленых тонов. Смешение синего с разными количествами красного даст насыщенные оттенки пурпурного.

Вычитание цветов – столь же возможная операция, как и сложение. Смешение цветов, сводящееся к их вычитанию, носит название субтрактивного смешения. Однако, если операция сложения цветов всегда реально выполнима, то вычитание возможно только в том случае, если имеет место взаимное перекрывание спектров пропускания или отражения.

На рисунке 15 приведена схема субтрактивного смешения цветов.

Рисунок 15 – Субтрактивное смешение цветов

Принцип аддитивного сложения и субтрактивного вычитания рассмотрим на примере желтого и синего пигментов, спектры, отражения которых представлены на рисунке 16. Результат синтеза цвета приведен на рисунке 17.

1 – спектр отражения синего пигмента, 2- спектр отражения желтого пигмента;

Рисунок 16 – Спектральная зависимость коэффициента отражения от длины волны

1 – аддитивное сложение, 2 - субтрактивное вычитание цвета пигментов представленных на рисунке 14;

Рисунок 17 – Синтез цвета

Субтрактивный принцип используется в фотографии и полиграфии. Этот процесс синтеза компенсирует недостатки аддитивного метода. В отличие от последнего, субтракция начинается с белого (как если бы свет исходил от бумаги, освещенной белым светом), и затем, путем вычитания красного, зеленого и синего цветов из белого света, получается конкретный оттенок цвета, серый и черный цвет. Черный цвет возникает при наложении красок цветов, противоположных красному, зеленому и синему – голубого, пурпурного и желтого, соответственно. Цвета получаются вычитанием света, падающего на бумагу (которая отражает красный, зеленый и синий в одинаковой пропорции). Желтая краска поглощает синий свет, пурпурная – зеленый, а голубая – красный. Пары этих красок, смешанные в равной пропорции, создают дополнительные цвета, которые одновременно являются основными в аддитивном синтезе, с их помощью воспроизводится весь спектр видимых цветов.

Используя явления субтрактивного смешения, получают смешанные зеленые пигменты путем механического смешения или соосаждения желтых и синих пигментов (смеси фталоцианина меди или железной лазури с желтыми кронами [7,16].