Основные характеристики цвета

Основной естественный источник света — это солнце. Излучаемый им свет принято считать белым. Другие источники света дают излучения са­мых разнообразных спектров. В цветной фотографии очень важно знать спектральный состав света, которым освещается объект съемки. Для ха­рактеристики света по спектральному составу пользуются понятием цве­товая температура.

Цветовая температура выражается в единицах абсолютной температу­ры — Кельвинах. Ее значение характеризует распределение энергии (мощ­ности) светового излучения в зависимости от длины волны. Чем выше цветовая температура источника света, тем больше в его спектре коротко­волновых излучений — голубого, синего, фиолетового. В спектре источ­ника света с низкой цветовой температурой преобладают длинноволно­вые составляющие — желтые, оранжевые, красные цвета.

Цветовая температура некоторых источников света

Парафиновая свеча 1800 К

Керосиновая лампа 2000 К

Лампа накаливания от 100 до 1000 Вт 2700-3000 К

Лампа-вспышка 3100-5500 К

Лампа люминесцентная ЛД 6700 К

Лампа люминесцентная ЛБ 4700К
Свет солнца:

вскоре после восхода или перед закатом 4000-4500 К

в полдень 5100-5500К
Голубое безоблачное небо в полдень:

летом 15 000-30 000 К

зимой 8000-10000 К

Цвет — это ощущение, вызываемое в глазах и мозгу человека светом различных длин волн и интенсивностей. Излучения (объективно суще­ствующее физическое явление) вызывают ощущения определенных цве­тов, но сами по себе цвета не имеют. Цвет возникает в органах зрения че­ловека, он не существует независимо от них, поэтому его нельзя считать объективной физической величиной. Для описания цвета применимы не объективные, а субъективные качественные и количественные оценки основных характеристик.

Так как причиной возникновения цветовых ощущений является элек­тромагнитное излучение света, то естественно связать объективные ха­рактеристики излучения (длину волны, яркость и чистоту цвета) с субъективными характеристиками цвета: цветовым тоном — ощущением света с определенной длиной волны; насыщенностью — ощущением чис­тоты цвета; светлотой — ощущением яркости.

Цветовой тон и насыщенность — качественные характеристики цвета (вместе они составляют цветность), а светлота — его количественная ха­рактеристика.

Цветовой тон — основной признак цвета, характеризующий отличие одного цвета от другого и качественно определяемый понятиями (назва­ниями, словами): например, голубой, синий, алый, малиновый, лимонно-желтый и т. п. Натренированный человек способен различать около 180 цветовых тонов.

Белый, черный и серый цвета не имеют цветового тона, они именуются ахроматическими. Все остальные цвета, имеющие цветовой тон, называ­ются хроматическими.

Цветовой тон — это субъективная, обусловленная свойствами зритель­ного восприятия человека характеристика цвета соответствующего излу­чения, объективным параметром которой является длина волны.

Насыщенность цвета — степень субъективного восприятия цветового тона, т. е. величина, показывающая отличие хроматического цвета от бе­лого или серого. Эта субъективная характеристика цвета соответствует и количественно выражается объективной характеристикой излучения — чистотой цвета. Это понятие следует пояснить.

К любому хроматическому цвету можно прибавлять (естественно, имея в виду оптическое сложение) белый цвет различной интенсивности. Цветовой тон полученных смесей останется неизмененным, но визуально цвета смесей будут отличаться друг от друга.

Объективная величина, характеризующая степень разбавления основ­ного цвета белым, — чистота цвета; субъективная характеристика — на­сыщенность. Можно считать, что насыщенность есть ощущение чистоты цвета, а чистота цвета — количественное выражение насыщенности.

Светлота цвета — субъективный признак цвета, выражающий вызыва­емое им ощущение яркости. Яркость рассматриваемой поверхности опре­деляет интенсивность воздействующего на глаз излучения (интенсив­ность светового раздражения глаза), от которого зависит сила светового ощущения. Отсюда ясна зависимость между яркостью и светлотой: чем больше яркость, тем больше светлота.

Яркость — объективная величина, и ее можно измерять соответствую­щими приборами. Фотометрическая яркость (световой поток с единицы площади светящейся поверхности) зависит от освещенности и отражательной способности (оптической плотности) поверхности. Светлота, кроме этого, зависит от цветового тона и насыщенности. В частности, при прочих равных условиях, синие цвета имеют меньшую светлоту (кажутся более темными), чем желтые и зеленые, а красные занимают промежуточ­ное положение.

Наблюдается четкая зависимость между светлотой и насыщенностью: с увеличением насыщенности уменьшается светлота. Наименьшая светлота присуща спектральным цветам, поэтому насыщенный синий цвет визуально воспринимается как темно-синий; зеленый — как темно-зеленый и т. п.

Светлота — единственный признак цвета, который имеют и хромати­ческие, и ахроматические цвета. По этому и только по этому признаку эти цвета можно сравнивать друг с другом.

2. Принцип получения цветного изображения. Обработка цветных фотоматериалов. Синтез цвета

Трехмерная теория цветного зрения рассматривает любой цвет как ре­зультат воздействия на глаз красного, зеленого и синего световых пото­ков, смешанных в различных пропорциях. Это свойство цветного зрения называется метаметризмом, а цвета различного спектрального состава, вызывающие у человека одинаковые ощущения цвета, — метаметрической парой. Цвета, с помощью которых воспроизводится цветное изобра­жение, называются основными цветами. Цвета, которые при смешении с основными дают белый цвет, являются дополнительными.

Рассмотрим два способа синтеза цвета.

Аддитивный синтез цвета (слагательный) — способ получения множе­ства цветов оптическим смешением синего, зеленого и красного цветов. У аддитивного синтеза цвета есть две очень существенные особенности.

Первая — синтезированный аддитивным способом цвет зависит от цве­та сочетаемых световых потоков и не зависит от их спектрального соста­ва. Это значит, что любое из основных излучений аддитивного синтеза может быть заменено на излучение другого состава, но вызывающее у че­ловека ощущение того же цвета.

Вторая особенность аддитивного синтеза заключается в том, что мож­но получить любой цвет, варьируя только интенсивностью потоков ос­новных цветов, без изменения их спектрального состава. Примером адди­тивного синтеза цвета может служить проецирование на экран тремя прожекторами излучения синего, зеленого и красного цветов (рис. 5.1, а). Получение цветного изображения на экране телевизора тоже основано на аддитивном синтезе цвета.

Субтрактивный синтез цвета (вычитательный) — это способ получе­ния множества цветов вычитанием из белого цвета отдельных его состав­ляющих. В цветной фотографии вычитаются первичные цвета — синий, зеленый и красный.

Рис. 5.1. Аддитивный синтез цвета

Вычитание производится с помощью свето­фильтров, поглощающих (вычи­тающих) один из первичных цве­тов и пропускающих два других. Для поглощения синих лучей ис­пользуется желтый светофильтр, пропускающий зеленый и крас­ный. Пурпурный — задерживает зеленый и пропускает синие и красные лучи. Голубой — задер­живает красные и пропускает си­ние и зеленые лучи. Цвет суб-трактивного фильтра является дополнительным к цвету, кото­рый он поглощает (рис. 5.2). Суб-трактивный синтез цвета исполь­зуется в цветной фотографии и полиграфии.

Рис.5.2. Субтрактивный синтез цвета

Образование цветов наглядно можно посмотреть с помощью цветового треугольника. Углы такого треугольника обозначаются тремя основными цветами, а стороны — тремя до­полнительными цветами. По цветовому треугольнику можно

проследить, как при сложении излучений двух первичных цветов получа­ется дополнительный: С + К = пурпурный; 3 + К= желтый; С + 3 = голу­бой. В результате сложения двух дополнительных цветов получается ос­новной: Ж + П = К;Г + Ж = 3; П + Г=С.