Свет и цвет: основы основ

    Piccy.info - Free Image Hosting
    Мы часто говорим о таком понятии как свет, источниках освещения, цвете изображений и объектов, но не совсем хорошо себе представляем, что такое свет и что такое цвет. Пора разобраться с этими вопросами и перейти от представления к понимаю.

    Мы окружены



    Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

    На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

    От света к цвету и обратно



    Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

    Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.

    Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

    Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).

    Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.

    Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения

    Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.

    Piccy.info - Free Image Hosting



    Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения

    Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

    Цветовой тон (hue)

    Piccy.info - Free Image Hosting

    – Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Яркость (Brightness)

    Piccy.info - Free Image Hosting

    – Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Светлость (Lightness)

    Piccy.info - Free Image Hosting

    – Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Насыщенность (Saturation)

    Piccy.info - Free Image Hosting

    – Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).

    Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop

    Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность. Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета. У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.
    На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.
    Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.

    Цвет объектов



    Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

    Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

    Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

    Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

    Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

    И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

    Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

    Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

    Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

    Piccy.info - Free Image Hosting

    Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

    Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

    В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.
    Share post

    Comments 59

      0
      Под кат статью уберите
      0
      А зачем в следующей статье писать про цветовую температуру, если вы и так ссылаетесь на статью про неё на хабре?
        0
        Статья «Температура цвета» является логическим продолжением этой статьи, хотя и опубликована была гораздо раньше.
          +2
          … и мы хорошо помним, сколько в ней фактических ошибок.
        +2
        Долго изучал предметы в комнате, включив только R, G или B светодиоды в ленте. Восприятие предметов становится совсем другим. Что-то кажется мягким, что-то теплым, ну и так далее — мозг привык связывать такие свойства с тем, что мы видим. А при цвете одной волны у мозга диссонанс. И да, при синеньком все-все прыщики и неровности видны на теле)
          0
          Приемники радиоизлучения могу быть только в форме радара, таких как радиотелескопы? Или бывают устройства (камеры) работающие в радиоизлучении, что бы через них было видно, например, что телебашня как «Око Саурона» освещает город, а люди разговаривающие по рации, как будто держат лампочку у уха. К тому же, с помощью этого устройства можно было бы видеть сквозь многие непроницаемые для видимого излучения поверхности.
            0
            Приемником радиоизлучения в принципе может быть любая антенна, её уже достаточно для того, чтобы визуализировать радиодиапазон.
            Но поскольку длина волны большая, то картинка будет очень размытой. Представьте себе что Вам надели очки с молочно-матовыми стеклами. Примерно определить расположение ярких источников света Вы сможете, но полноценной картинки не увидите.

            Для картинки высокого разрешения нужны уже крупные приемники излучения — радиотелескопы и ФАР. Вот они как раз могут нарисовать описанную Вами картинку

            Радиотелескоп, кстати, радаром не является. В мире всего несколько радиотелескопов способных работать в режиме радара, да и для тех это второстепенный режим, используемый для зондирования ближней Солнечной системы (зато дающий картинку в 3D с высоким разрешением даже для очень маленьких объектов).
            +9
            Не хочу показаться педантом, но первая часть статьи — физические основы цвета — удручает фактическими ошибками. Это может быть простительно на многих ресурсах, но, как я считаю, не здесь. К конце-концов, к ошибкам «IT-шным» этот Хабр относится совсем нетолерантно — вспомните Попова-Бабушкина. И это здорово, пусть хоть один русскоязычный ресурс поддерживает высокие стандарты публикаций.

            Примеры таких ошибок (не буду приводить все):
            1.… То есть получаются 7 новых электромагнитных волн… Простите, но никакие _новые_ волны при прохождении через призму не получаются. Это просто невозможно, призма — не активный оптический прибор, он не может излучать. Просто то, что мы воспринимаем как белый свет, _есть_ смесь света с разными длинами волн. Какими конкретно и в какой интенсивности — зависит от источника. К примеру, смесь (суперпозиция) видимого излучения от солнца (то есть спектр нашего светила) отличается от спектра, скажем, вашего монитора показывающего белый цвет, при этом глаз воспринимает эти две разных «смеси» одинаково или почти одинаково как белый цвет. Вот призма и позволяет увидеть эти компоненты данного белого света путем «разнесения» их в пространстве из-за различного угла преломления для света разных цветов. Что подводит нас ко второму примеру:
            2.… Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет… Простите, но «волны не совпадают друг с другом» не потому что они имеют разную длину волны, а потому что эти длины волн преломляются различным образом в одном материале, из которого сделана призма, и из-за ее особой формы. Здесь просто фактически неверное объяснение: первое утверждение «вершины соседних волн» (корявое и само по себе, но не будем придираться) никак не следует из второго, что они имеют разную длину волны. Для иллюстрации этого момента представьте обычный плоскопараллельный брусок из того же материала, что и призма: «вершины соседних волн» никак себя не проявят в этом случае, и на выходе будет такой же белый свет.
              +2
              Для иллюстрации этого момента представьте обычный плоскопараллельный брусок из того же материала, что и призма: «вершины соседних волн» никак себя не проявят в этом случае, и на выходе будет такой же белый свет.

              Не будет:


              Это простейший случай такого проявления дисперсии, как «хроматическая аберрация». Доставляет очень много проблем — например, на фотографиях получаются около объектов цветные ореолы.
                0
                Вы безусловно правы, спасибо за уточнение. Я почему-то, когда писал, представлял себе прямой угол падения луча на брусок. Про хроматические аберрации, в частности, в фотографии — они значительно усугубляются формой линз — они ж не плоскопараллельные, а представляют собой, фактически, призму по краям, поэтому, несмотря на то что свет падает почти перпендикулярно, выходит он под значительным углом к оптической оси. Хроматические аберрации в центре изображения, где свет выходит почти под прямым углом к линзе, хроматические аберрации незаметны.
                  0
                  Я бы вообще поостерегся на месте автора говорить о «совпадении вершин волн», потому что такое совпадение соответствует не просто одинаковой длине волны, а еще и синфазности волн. А в случае одинаковой длины волны совпадать должны не сами «вершины», а просто расстояние между ними.

                  Но тут есть еще большая проблема: материал изложен так, как в школьном учебнике (потому что школьники еще не понимают квантовых процессов вообще — им о них не рассказывают), то есть не выходя за рамки геометрической оптики. А рассказывается тут о явлениях волновой оптики. Но объяснить, почему происходит дисперсия полихроматического луча, пользуясь понятиями геометрической оптики — невозможно. От того статья напоминает сборник бессвязных фактов, природа которых так и остается за кадром.
                    +1
                    Да можно примерно объяснить. Почитайте «Квантовую электродинамику для домохозяек» Р. Фейнана, например, он очень удачно на пальцах объясняет там волновые свойства света, не выходя за рамки классической физики. (Как раз он потом в книге опирается на эти объяснения, чтобы выйти за рамки.)

                    Можно и на основе примитивного понимания волновой оптики понять, как получается дисперсия — в каком-то из учебников по оптике, кажется, Калитеевского, про это есть замечательная картинка. Но автор-то этого (вузовского) учебника не видел.
                +9
                Простите, но статья плохая, поставил минус.

                Я, конечно, помню что наличие любой формулы снижает количество читателей вдвое. Но всё-таки, на Хабре лучше бы подойти с технической точки зрения, а не гуманитарной.

                Например, есть спектр — как перевести его в RGB? А какие вообще RGB бывают, и чем они отличаются? Что такое XYZ? Какая связь с LMS? (Этот вопрос вообще мало освящен, и вполне будет полезно про него написать) Почему трехкомпонетная аддитивная модель может показать практически любой цвет, но не любой? Почему с субстрактивной моделью всё еще хуже?

                Можно вспомнить про цветовую модель Манселла. Можно дать понять, что всякие HSV — достаточно условны, и единого стандарта тут нет.

                Потом можно немного вспомнить о гамма коррекции, и оттуда уже плавно объяснить что такое 0...255, и как они связаны с тем, какой цвет видит глаз.

                Можно рассказать основы цветокоррекции для мониторов, а потом рассказать про то как это делается в камерах. И почему в камерах не получить точного цвета. На всю статью ни разу не написано слово «метамеризм».

                В общем, статья которую писал гуманитарий — и для гуманиариев. Даёт общее представление (Э, вон оно как, Петрович!), но не даёт математическую модель процесса.
                  0
                  Даёт общее представление (Э, вон оно как, Петрович!),

                  и то неправильное.
                  +6
                  Ну давайте начнём с того, что белый свет не состоит из красного, зелёного и синего. Вы таким образом не можете даже получить любой цвет, воспринимаемый любым человеком.

                  Белый свет — это смешение всех вообще волн, а не трёх. По определению.

                  И вообще свет — это физическое явление.

                  А вот цвет, в отличие от света — явление физиологическое. Само по себе другой природы, нежели свет и писать фразы вроде «свет(цвет)» — это ну явно не понимать, о чём речь.

                  Мы свет определённого спектрального состава воспринимаем как цветной. Причём, важно понимать, что каждый отдельный человек свет данного состава воспринимает по-своему, не так, как другие. Потому, что его физиология может быть своей. Есть люди-дейтранопы, они не различают некоторые оттенки. Можно сделать два спектра, которые мы будем считать разными цветами, а они — одинаковыми. Есть люди-тетрахроматы, которые видят оттенков больше, чем среднестатистический человек. Они различат некоторые спектры, которые мы будем считать одним и тем же цветом. Вполне возможно существование (очень редких) гексахроматов — они увидят больше оттенков, чем все остальные.
                  Также есть такие оттенки, которые не соответствуют никаким монохроматическим волнам. «Розовой» длины волны, например нет. Другими словами, человек ни один монохроматический свет не воспринимает так же, как розовый. И ещё раз, разных розовых можно построить очень много, большинство скажет, что это одно и то же, но отдельные люди (один из 10000) их различат.
                  Так что «красный плюс зелёный получается жёлтый» — это исключительно в вашем (и моём) воображении он получается. Тот факт, что это воспринимается так же, как монохроматический жёлтый — это просто природная случайность, так оно вот эволюционно сложилось.

                  Дальше про восприятие. Я уверен, что вы, автор, 380 нм (обычной яркости) не увидите. Вы и 400 нм не увидите, только есть приготовиться, посидеть в тёмной комнате — тогда может быть. Вот лазер такой частоты (мощный монохроматический и высококогерентный источник) — увидите. То же самое касается 780 нм. Например, видно рубиновый лазер, который находится далеко за указанными вами пределами — его длина волны 850 нм — но потому, что он очень яркий.
                  В общем, нужно понимать, что эти границы — очень условные, а вообще всё зависит от мощности источника, аккомондации, и даже психического состояния субъекта.
                    –1
                    Белый свет — понятие чисто человеческое. Он _может_ состоять из света трех цветов — RGB, в определенной пропорции интенсивности. Белый цвет для человека — это когда рецепторы — колбочки чувствительные к этим трем компонентам — возбуждаются одинаково (тут, в общем случае есть неточность, но не будем углубляться в биологию). При этом определение белого цвета осложняется еще и тем, что эти рецепторы имеют разную чувствительность, и разные диапазоны длин волн для возбуждения. Пример белого цвета из трех более-менее монохромных компонентов — ваш монитор. Пример белого цвета из многих длин волн, но дискретного спектра — энергосберегающая лампа. Пример белого цвета непрерывного спектра (с некоторыми поправками) — солнечный свет или лампа накаливания.
                      0
                      Уточнение — я не пытаюсь oppose (противостоять? — забываю русский язык :) ) вашему отличному комментарию, merlin-vrn. Просто небольшое дополнение.
                        +3
                        Вот вы путаете людей, хотя внутри себя вроде понимаете правильно.

                        Цвет и свет вообще не взаимозаменяемые слова, совершенно разные понятия, хотя и связанные.

                        Белый свет — по определению, свет, в котором мощность всех компонентов равная. Остальные смеси — не «белые». Это вполне объективное понятие.
                        Белый цвет — это такой оттенок, воспринимаемый человеком. Причём, я опять настаиваю: что белое для одного, может быть чёрнымне белым для другого. Разные люди по-разному воспринимают свет одного и того же спектрального состава. И, конечно, можно составить несколько разных спектральных составов, каждый из которых будет восприниматься (большинством/примерно) как белый. Они будут необязательно белым светом, но все они будут белого цвета.

                        И также можно сделать белую (вроде бы) поверхность, которая при освещении одним «светом белого цвета» будет выглядеть красноватой, другим — зеленоватой и так далее. Потому, что она на самом деле даёт в отражении не «белый» спектр :)
                          +1
                          Восприятие человеком разных цветов вообще проблема интересная. В целом, мы, создавая светочувствительные матрицы, как всегда подглядели у природы. Колбочки — светочувствительные клетки в сетчатке глаза, содержат белки йодопсины и отвечают за восприятие цвета. Каждый йодопсин возбуждается 0-100% в зависимости от длины волны. Диапазоны частично перекрываются. Соответственно сигнал от триады колбочек суммируется и воспринимается как определенный цвет «пикселя». Поэтому мы можем воспринимать как белый цвет свет от RGB монохроматических источников с рваным спектром.
                          Отсюда следуют довольно интересные следствия. Например, если долгое время смотреть на цветную надпись на ярком фоне, то после перевода взгляда на белый фон, мы увидим инвертированное изображение. Причина — утомление колбочек. Потенциал «проседает» ниже фонового уровня и суммарный цвет пикселя оказывается инвертированным, в зависимости от исходного цвета. Например, исходный цвет пикселя в RGB — 100,0,0. Йодопсины в красном спектре требуют отдыха. Переводим взгляд на белый лист — RGB 100,100,100. Но из-за утомления получаем цвет, скажем, 30,100,100.

                          Отдельная песня — дальтонизм. Я, например, частично дальтоник. Это очень распространено, особенно среди мужчин, так как имеет X-сцепленное наследование. Я не различаю коричневый и зеленый, точнее у меня ниже разрешение относительно нормальных людей. Там где обычные люди видят отдельно коричневый и зеленый, я уже вижу один цвет. Средний))

                          По цветоощущению есть достаточно хороший он-лайн тест. Мы на работе всех дизайнеров прогоняли) www.xrite.com/custom_page.aspx?pageid=77&lang=en
                          image
                            +2
                            Это даже не только человека касается.

                            Ну вот представьте себе лист материала, который отражает свет с длинами волн (в нм) 760, 700, 630, 590, 550, 500, 460, 430, 400. А остальные поглощает и рассеивает уже в виде ИК.

                            При освещении белым светом этот лист будет выглядеть белым.

                            А теперь возьмём полихроматический источник, в спектре которого преобладают частоты 750, 700, 640, 600, 570, 520, 480 и 440. Этот свет тоже будет казаться белым. Но вот осветим наш белый лист этим белым источником — опа, красный.
                              0
                              Очень странный тест. Я вообще ни разу не художник, с дизайном отношений не имею, рисовать никогда не умел и всегда считал, что цвета плохо различаю. В той же группе 20-29 male получил результат — 3 (три рядом идущие ошибки в зеленом).
                                0
                                Почему бы не допустить, что у вас все в порядке? Выше скрин с моими результатами. Сами видите — нарушения налицо. Офтальмологи в целом с результатами теста согласны. Он объективнее, чем стандартные тесты с пятнами, так как расчитывает еще и в численном выражении по конкретным участкам спектра. Не забудьте, что монитор должен быть хорошим. Иначе погрешности плохой матрицы вылезут в результатах теста.
                                  0
                                  Монитор для успешного прохождения этого теста может быть и «плохим». Главное, чтобы он не был неисправным (дохлая подсветка) и его матрица (точнее — цифро-аналоговый преобразователь, управляющий светопропусканием пикселей в ней) не была бы менее чем 24-битной, иначе разные цвета могут выглядеть одинаковыми и т.п.
                                    +1
                                    Вот не согласен. Я дальтоник. Мои проблемы с разложением по спектру на иллюстрации выше. Допустим, монитор неверно отображает оттенок из-за некачественной матрицы. Он может изменять этот оттенок таким образом, что он попадет в «проблемную» зону, что приведет к неверной интерпретации теста.
                                      0
                                      Или наоборот, изменит спектр так, что спектр «выйдет» из проблемной зоны.
                                        0
                                        Согласен. Поэтому в идеальном варианте подобный тест проводится на калиброванном мониторе при кошерном освещении и т.п.
                                          0
                                          Я, тем не менее, настаиваю, что «калиброванный» монитор не нужен.
                                          Калибровка требуется для того, чтобы изображение цвета было максимально близким к реальности. А данный тест ориентирован не на это, а на определение тонких различий между оттенками. Передать это различие способен любой исправный монитор с настройками по умолчанию и матрицей с DAC с полной разрядностью больше 24 бит. Да, цвета при этом могут выглядеть не совсем так, как должны, но они будут различимы. Процент ошибки в случае, если у проходящего принципиальные проблемы с цветоразличением, может с одинаковой вероятностью плавать как в плюс, так и в минус, но на считанные единицы процентов, т.е. в пределах случайной погрешности.
                                            0
                                            Тут нюансов масса. Проверять нужно. Нам, например, чётко запрещали подбирать цвет пломбы/керамики более 5 минут подряд. Утомление колбочек, погрешность увеличивается. Слишком много факторов.
                                        0
                                        Чтобы изменить оттенок на столько, чтобы он стал для вас реально большей проблемой, монитор должен быть не просто плохим, а неисправным. Об этом я написал выше.
                                        То есть можно, конечно, представить себе, что в мониторе насыщенность одной из составляющих будет задрана в два раза просто в настройках, что может привести к такому эффекту, но это уже синтетический случай.
                                          0
                                          Тут сложно что-то сказать без эксперимента)) это меня надо протестировать на разных мониторах и потом по критерию Стьюдента определить достоверность различий в результатах.
                                    0
                                    Чтобы нормально различать цвета, не нужно быть художником или дизайнером — это естественная способность, которой одни пользуются, другие — нет. Это не связано со способностями, которые требуют тренировки, вроде внимания и т.п.
                                      +1
                                      Тут как с генетикой повезет. У мужчин 1 к 12, если память не изменяет. Об этом большинство не догадываются просто. Кстати, самы дурацкий вопрос дальтонику — «А какой цвет ты видишь вместо %СolorName%?». Можно подумать, я знаю как он выглядит для остальных… Как слепому цвет объяснять))
                                        0
                                        Не-не, художники безусловно тренированнее обычных людей. Так и музыканты лучше различают тон, чем обычные люди. Но физиология, конечно, не зависит от профессии. Кроме того, для художника же важна и композиция, и рисунок — не цветом единым. Да и натуральные пигменты дают достаточно специфический спектр, чтобы можно было их нормально различать и обладая некоторым дальтонизмом.
                                          0
                                          Восприятие цвета это вообще песня. Особенно, когда жена генерирует что-то вроде «светло-морковно-тыквенный с сиреневыми полосками». При том что тыквы бывают фиг знает скольких цветов. Пришли к конценсусу. Я на телефоне показывают оттенок в RGB. Тогда все понятно. Хотя опять же — блеск материала, анизотропность блика, изменение цвета в зависимости от угла взгляда, субповерхностное рассеивание света… Проще иногда в 3D Max нарисовать. Особенно композитные материалы типа автокраски.
                                            +1
                                            Художник (или другой человек, имеющий дело с цветом) точнее назовет цвет, точнее воспроизведет цвет, скорее заметит отличие какого-то цвета от эталона, который он помнит, запомнит больше оттенков, и, соответственно, узнает больше оттенков по памяти, но само по себе цветоразличение, как изолированный навык, практически не поддается тренировке.
                                              0
                                              Тут главная проблема в семантике. Проведите эксперимент — попросите несколько людей показать на палитре в RGB лиловый, розовый и болотный. Огромные различия… Индивидуальность ассоциаций.
                                                0
                                                Пардон, но способность называть цвета и видеть между ними разницу — это абсолютно разные вещи. Человек может не знать названия цветов вообще, но прекрасно проходить тест, аналогичный этому.
                                                  0
                                                  Вы правы. Я имел в виду, что это тоже распространенные грабли и причина непонимания.
                                        0
                                        Вы зря употребляете термин «триады». Недавно медики доказали, что человек является настоящим тетрахроматом (то есть колбочки чувствительны ещё и к фиолетовому цвету). И, кстати, иксрайтовский тест проходит нужно исключительно на калиброванных мониторах (на что неявно намекает даже продукция авторов теста):
                                        s52.radikal.ru/i136/1311/d4/f829575174b7.jpg
                                          0
                                          Про тетрахроматов не в курсе, простите. Лет 6 назад в учебной программе не было просто. Ссылкой не поделитесь, если под рукой?
                                  0
                                  Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

                                  А как же фотолюминесценция?
                                  Пара длин волн поглощение-излучение вполне может находиться в видимом диапазоне.
                                    0
                                    Вы ещё вспомните про антистоксовые люминофоры, которые можно освещать ИК, а они сами будут светиться вполне себе в видимой части спектра ;)
                                      +1
                                      Да даже без фотолюминесценции это утверждение абсолютно неправильное.
                                      Серыми называют нейтральные цвета, которые при монохроматическом освещении (то есть освещении светом одной длины волны) не могут быть видимы, потому что для этого нужно освещение, как можно более близкое (по меркам человеческого восприятия) к полному спектру.

                                      При освещении чего-либо красным светодиодом человек будет видеть цвета от ярко-красного через убывающие по яркости темно-красные к черному. А никак не серые.
                                      +2
                                      Основы теории цвета, простите, раскрыты совершенно безобразно. Вы здесь путаете собственно свет и цвет с некоторыми частными цветовыми пространствами (фактически, просто системами координат) и половину статьи описываете свойства этих систем координат, выдавая их за свойства собственно цвета и света.

                                      Эта статья только запутывает наивных читателей. То о чем Вы пишете, в общем-то, если не очевидно, то очень легко находится любым желающим. Проблема в том, что это «верхушка айсберга» и для реальной работы, скажем, с цветовыми пространствами она просто непригодна и лучше, если окружающие будут отчетливо это себе представлять, нежели полагать, что они хорошо «понимают» что такое цвет и действовать исходя из этого представления.

                                      Вот просто навскидку простейший пример: Вы в курсе, что ни одна комбинация из трех прожекторов красного, зеленого и синего цветов не может воспроизвести произвольный цвет который мы реально своими глазами можем увидеть в природе? Что поверхность освещенная «зеленым» светом может выглядеть «красной» или «синей»? Для Вашего текста это «невозможные» ситуации, тогда как для реальной теории цвета — тривиальные. У Вас даже не разбирается почему существует много разных цветовых пространств RGB, хотя с этим-то уж любой человек, работающий с цветом должен был сталкиваться.

                                      Обидно, понимаете? Тема-то невероятно интересная! Почитайте более глубокую литературу по теории цвета, это реально интересно! Начните с модели CIE 1931 по крайней мере.
                                        +2
                                        Рад увидеть статью на эту тему на хабре, но мне кажется раздел про цветовые модели Вы «слили».

                                        Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

                                        Они не существуют, их «можно выделить». Но начать в любом случае стоит по цепочке XYZ -> RGB -> L** модели (традиционный L*a*b, топорные HSL и HSV, свежий HCL). При этом стоит упомянуть и про тона между 300°..360° (которые одной длиной волны не описать) и про восприятие белого цвета —уточнить, как добиваются восприятия белого цвета (в некоторых светодиодах например всего два пика в желтой и голубой области спектра).
                                          0
                                          Об этом вообще надо писать примерно так:

                                          цветовосприятие большиства людей в основном имеет три степени свободы, потому, что мы имеем колбочки (цветовые рецепторы) трёх типов. Конкретный выбор свободных переменных называется цветовой моделью. Так, например:

                                          Если мы в качестве свободных переменных выбираем отклики красных, зелёных и синих колбочек, семейство получаемых моделей называется RGB. Разные кривые передачи рецепторов и разные опорные частоты дадут нам разные модели из этого семейства.

                                          Можно попытаться примерно представить цвет как имеющий оттенок, насыщенность и яркость. Семейство таких моделей называется HSL или HSB (родственные модели, фактически из одного семейства).

                                          Цвет можно переводить из одной модели в другую. Фактически, при переводе из одной модели в другую, мы как бы предсказываем, как данный цвет, выраженный в одной модели, восприняла бы система основанная на второй модели. Поэтому, форулы перевода зачастую сложные: они включают гамма-коррекцию, разные спектральные чувствительности разных рецепторов и так далее.

                                          и так далее. И это будет хотя бы фактически правильно (хотя я тут написал довольно сухо и безжизненно).
                                            0
                                            В целом — так, но про CIE XYZ и Lab я бы тоже не забывал — важные цветовые модели, тем более что XYZ связана с RGB напрямую.
                                              +1
                                              XYZ — очень удобная штука, если отойти от привычек. Как с точки зрения описания цвета, так и условий освещенности, которые для основных источников освещения быстро находятся/переводятся в XYZ/Yxy. Можно быстро перейти как в Lab/LCh, так и в RGB и HSB/HSV. В зависимости от тех задач, которые стоят перед нами. Плюс, если необходимо, можно довольно быстро, отталкиваясь от XYZ объяснить формулы цветовой адаптации.

                                              В любом случае, присоединяюсь к вашему комментарию.
                                                0
                                                Да я не против, я вообще предлагал подход к пониманию описанию проблемы, а не законченное описание ;)
                                                  0
                                                  Да, всё так. Сила привычки здесь вообще страшная вещь — многие до сих пор предпочитают использовать HSV/HSL для анализа и создания наборов цветов, хотя HCL (LCh) даёт гораздо лучшие (хотя и не всегда очевидные) результаты.

                                                  Кстати, есть прекрасная таблица перевода из одной модели в другой. www.brucelindbloom.com/index.html?Equations.html

                                            +1
                                            Вообще-то, ионизирующее излучение — это ЭМ, начиная с ультрафиолета (иногда УФ не учитывают — тогда начиная с рентгена), и потоки заряженных частиц.
                                            То, что названо ионизирующим в статье — это гамма.
                                              +2
                                              Ещё в порядке буквоедства.
                                              Линия, проходящая через картинку видимого света — это не синусоида. Её частота убывает, т.е. это какое-то sin(t1/a).
                                              Электромагнитная волна, проходящая через весь спектр — не более, чем художественный образ. В природе это явление тоже существует и называется красным смещением, но к статье оно отношения не имеет.
                                              Вообще, педалировать именно волновую природу света здесь неуместно.

                                              Свет, проходящий через призму — это опыт, показывающий, что белый свет является суммой светового излучения разной частоты (длины волн).
                                              Призма не трансформирует свет, а только разводит пучки по разным направлениям.
                                              Не любой белый свет распадётся на семь цветов. Если взять белый свет от видеопроектора, то получим преимущественно красный, зелёный и синий цвета. Если от люминесцентной лампы — получим кучу узких полос. От лампы накаливания — равномерный спектр.
                                              Но деление на семь — это вопрос культуры, языка и привычки. Опытный художник насчитает в радуге, скажем, двести цветов, а англичанин — шесть (объединит голубой с синим).
                                                0
                                                Ну тоже получите буквоедство :)
                                                Если взять белый свет от видеопроектора, то получим преимущественно красный, зелёный и синий цвета. Если от люминесцентной лампы — получим кучу узких полос.

                                                От видеопроектора вы получите мноого полос. Там лампа и светофильтры. В общем, вы увидите искажённый спектр галогенки, которая стоит в проекторе. Но точно не три компоненты ;)

                                                Опытный художник насчитает в радуге, скажем, двести цветов

                                                Да, вот который раз вижу это заблуждение :)
                                                В Воронеже есть такой художник Анатолий Горлищев. Он частично дальтоник (не различает коричневый и зелёный). Особенность зрения он фактически обернул на пользу — цвет он воспринимает иначе, чем большинство людей, что придаёт работам индивидуальность.
                                                  0
                                                  Так, наверно, Анатолий Горлищев может насчитать в радуге сто оттенков коричневого :)
                                                    0
                                                    Не знаю :) Хороший художник. Серьёзно.
                                                –2
                                                Доволько исчерпывающе. Но все же, в абзаце про призму можно еще упомянуть и про то, почему белый свет разлагается на спектр. Т.е. про разные коэффициенты приломления у раз длин волн.
                                                  0
                                                  Важная терминологическая неточность — это смешение понятий отражения и рассеяния (диффузного отражения). Автор постоянно пишет о том, что предметы имеют какой-то цвет, потому что их поверхность отражает свет определенной длины волны (волн). Тогда как на самом деле, в большинстве случаев, речь идет о диффузном отражении, то есть о рассеянии света поверхностью предмета.

                                                  А на истинное отражение (то есть отражение без искажения взаимного направления волн) способны только электропроводные поверхности (металлическое зеркало) и границы плотных прозрачных сред с разным коэффициентом преломления (граница воды и воздуха, стекла и воздуха и т.п.).

                                                  Так что по совокупности — автор снова устроил винегрет из фактов, путая строгую (но ничуть не сложную) терминологию, смешивая явления и так далее, как и в статье по теории цвета.
                                                  Категорически не советую никому, для кого этот вопрос также является неясным до конца, использовать эту статью, как пособие и т.п. — опозоритесь.
                                                    0
                                                    В статье масса неточностей, как языковых, так и фактических.
                                                    Однако дочитал до конца — пользу для себя нашел. Спасибо за это.

                                                    > Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет.
                                                    Ересь!

                                                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.