Трехкомпонентная теория цветного зрения рассматривает любой цвет как результат воздействия на глаз красного, зеленого и синего световых потоков, смешанных в различных соотношениях. Мы также знаем, что ощущение одного и того же цвета может быть вызвано смешением различных излучений (цветов). Это свойство цветового зрения называется метамерией цвета, а цвета различного спектрального состава, вызывающие у человека одинаковое ощущение цвета, называются метамерными цветами.
У каждого цвета, который воспринимает человек, есть метамерные цвета, т. е. каждый цвет может быть получен смешением различных сочетаний излучений (цветов). Чем выше насыщенность цвета, тем меньше соответствующих ему метамерных цветов. Наибольшее количество метамерных цветов имеют серые и белый (ахроматические) цвета — они могут быть воспроизведены наибольшим числом комбинаций из отличающихся по спектральному составу излучений.
Трехкомпонентность и метамерия цветового зрения определяют возможность получения множества цветов с помощью ограниченного их набора — синтез цвета. Цветная фотография, полиграфия, цветное телевидение и другие способы воспроизведения цветных изображений основываются на синтезе цвета из различных излучений.
1.3.2.2. Основные и дополнительные цвета
Цвета, с помощью которых воспроизводится цветное изображение, называются основными цветами.
В принципе, в качестве основных могут быть выбраны самые различные сочетания из трех, реже двух или четырех цветов. Однако в соответствии со спектральной чувствительностью глаза и трехкомпонентной теорией цветового зрения, в качестве основных цветов чаще всего принимают синий, зеленый и красный — цвета аддитивного синтеза (телевидение) или желтый, пурпурный и голубой — цвета субтрактивного синтеза (цветная фотография, полиграфия).
Цвета (излучения), которые при смешении дают белый или черный цвет называются дополнительными. Для того чтобы цвета (излучения) были дополнительными, необходимо, чтобы в сумме они вызывали одинаковой силы возбуждение всех трех групп цветовоспринимающих светочувствительных элементов глаза (колбочек), что и определяет ощущения белого или серого цвета. Сами излучения могут быть однородными (монохроматическими) или сложного спектрального состава. Естественно, для получения белого цвета они должны быть взяты в равных (фотометрически) количествах.
Поскольку белый свет мы рассматриваем как сумму синего, зеленого и красного световых потоков, то три эти цвета дополнительные. Другой пример дополнительных цветов — триада субтрактивных цветов — желтый, пурпурный и голубой, которые при смешении тоже дают белый цвет.
Для цветной фотографии наибольший интерес представляют пары, в которых одним из составляющих взят первичный цвет, являющийся основным в трехкомпонентной теории цветового зрения: синий — желтый, зеленый — пурпурный, красный — голубой * .
* (В некоторых книгах по фотографии синий, зеленый и красный называют основными, а желтый, пурпурный и голубой — Дополнительными цветами.)
1.3.2.3. Аддитивный синтез
Аддитивный синтез цвета (иначе говоря, слагательный) — способ получения множества цветов оптическим смешением (сложением, наложением) синего, зеленого и красного.
Примером аддитивного синтеза цвета может служить проецирование на экран тремя проекторами излучения синего, зеленого и красного цветов (рис. 1.11 — на вклейке).
Рис. 1.11. Схема аддитивного синтеза цвета: 1, 2, 3 — источники белого света; 4 — экран; 5, 6, 7 — аддитивные светофильтры
В табл. 1.2 приведены некоторые цвета, получаемые при аддитивном синтезе. Эта таблица составлена для случая, когда все слагаемые цвета фотометрически равны. Изменяя интенсивность световых потоков, можно получить и другие цвета. Например, увеличивая долю красного излучения в смеси красного и зеленого, получим желто-зеленые, желтые и оранжевые цвета, а в смеси красного и синего — фиолетовые, пурпурные, малиновые и розовые.
Таблица 1.2. Воспроизведение цветов при аддитивном синтезе
У аддитивного синтеза цветов 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 спектрального состава, но вызывающее у человека ощущение того же цвета, т. е. замена одного из основных цветов на метамерный не изменяет суммарный цвет, получаемый при синтезе.
Благодаря этому синий, зеленый и красный световые потоки можно получить различными способами: выделяя спектральные цвета из белого света спектроскопом, применяя монохроматические источники света (газосветные лампы, лазеры), пропуская белый свет через интерференционные светофильтры. Наиболее часто для выделения основных потоков аддитивного синтеза используются зональные светофильтры, каждый из которых пропускает излучение одного цвета и задерживает излучения двух других (см. рис. 1.6).
Читать еще: Двое строителей замков. У них есть много общего
Вторая особенность аддитивного синтеза — можно получить любой цвет, варьируя только интенсивность потоков основных цветов, без изменения их спектрального состава. Из этого, в частности, следует, что для воспроизведения всего многообразия цветов аддитивного синтеза достаточно набора из трех зональных светофильтров (см. п. 7.2.4.1).
Аддитивный синтез цвета дает возможность получить очень хорошее воспроизведение цветов. Однако, так как каждый зональный фильтр пропускает лишь один из первичных цветов, то при наложении двух и тем более трех фильтров свет будет полностью поглощен. Поэтому использовать аддитивный синтез в технике можно только располагая цветные элементы (микрофильтры) рядом без перекрытия — растровый метод, либо воспроизводя синее, зеленое и красное изображения последовательно во времени, с частотой, незаметной для глаза — цветное телевидение.
1.3.2.4. Субтрактивный синтез
Субтрактивный синтез цвета (вычитательный) — способ получения множества цветов вычитанием из белого цвета отдельных его составляющих. Наиболее часто, в том числе и в цветной фотографии, вычитаются первичные цвета — синий, зеленый и красный. Вычитание производится с помощью светофильтров (красителей), поглощающих (вычитающих) один из первичных цветов и пропускающих два других.
Для поглощения (вычитания) синих лучей используется желтый светофильтр, пропускающий только зеленые и красные лучи. Пурпурный светофильтр задерживает зеленые и пропускает синие и красные лучи. Голубой светофильтр задерживает красные и пропускает синие и зеленые (см. рис. 1.7 на вклейке). Заметим, что цвет субтрактивных фильтров является дополнительным к цвету, который он поглощает.
При прохождении белого света через два субтрактивных светофильтра одинаковой плотности образуется один из основных цветов, тот, который пропускают оба фильтра. Рассмотрим для примера прохождение белого света через пурпурный и желтый фильтры. После пурпурного фильтра поглотятся зеленые лучи и останутся синие и красные. Желтый фильтр задерживает синие лучи и пропускает зеленые и красные, но так как зеленые уже поглощены пурпурным фильтром, останутся только красные лучи — те самые, которые пропускают оба светофильтра. При наложении всех трех субтрактивных светофильтров достаточно большой интенсивности, получим черный цвет (все составляющие поглощены), а при меньшей — серые.
Осуществить субтрактивный синтез света можно, помещая в проецируемый на экран белый световой поток одиночные или сложенные в той или иной комбинации субтрактивные светофильтры. Схема синтеза показана на рис. 1.12 (на вклейке). Другой пример субтрактивного синтеза цвета — получение различных цветов наложением друг на друга трех однокрасочных изображений, окрашенных в голубой, пурпурный и желтый цвет. Эта схема используется в цветной фотографии и полиграфии.
Рис. 1.12. Схема субтрактивного синтеза цвета 1 — источник света; 2 — конденсор; 3 — частично перекрывающиеся субтрактивные светофильтры; 4 — объектив; 5 — экран
В табл. 1.3 приведены некоторые цвета, получаемые при субтрактивном синтезе. Таблица составлена для случая, когда плотности всех светофильтров фотометрически равны. Для того чтобы при субтрактивном способе изменять синтезируемый цвет, нужно использовать светофильтры с различной оптической плотностью или изменять концентрацию красителей однокрасочных изображений.
Таблица 1.3. Воспроизведение цветов при субтрактивном синтезе
Существенная особенность субтрактивного синтеза состоит в том, что сложенные вместе в различных комбинациях субтрактивные светофильтры (красители) работают независимо, хотя и находятся в одном световом потоке. Результирующий цвет не зависит от порядка расположения светофильтров.
1.3.2.5. Графическое выражение цветовых соотношений
Для того чтобы определить, какой цвет получится при том или ином способе синтеза, очень удобно пользоваться так называемым треугольником цветов (рис. 1.13), в котором вершины условно обозначаются тремя первичными цветами, а стороны, противоположные вершинам — цветом, являющимся дополнительным к данному первичному. Результирующий цвет определяют следующим образом.
Рис. 1.13. Треугольник цветов
При аддитивном синтезе цвет, который получается от сложения двух первичных цветов обозначен на стороне, которая находится между соответствующими вершинами. Условно это можно выразить уравнениями
При субтрактивном синтезе цвет, который получается от сложения двух «дополнительных» цветов (основных цветов субтрактивного синтеза), обозначен на вершине, которая является точкой пересечения соответствующих сторон. Условно это выражается так:
Схематически отношения дополнительности пар цветов можно изобразить также в виде цветового круга (рис. 1.14 — см. вклейку).
Рис. 1.14. Цветовой круг
Цветовой круг позволяет наглядно иллюстрировать результаты попарного сложения первичных световых потоков (красного, зеленого, синего) при аддитивном синтезе или светофильтров (красителей) субтрактивного синтеза (желтого, пурпурного, голубого)- см. пп. 1.3.2.3 и 1.3.2.4.
Для каждого случая результирующий цвет лежит на цветовом круге между двумя слагающими.
Так, например, желтый лежит между аддитивными слагающими красным и зеленым, синий — между пурпурным и голубым и т. д. Цвета, лежащие на концах диаметра цветового круга, являются дополнительными.
1.3.2.6. Цветовой охват
Любой используемый в технике способ синтеза цвета не может воспроизвести все многообразие цветов, встречающееся в природе и воспринимаемое человеком. Совокупность цветов, которые могут быть получены при данном способе синтеза, называется цветовой охват.
Читать еще: Как и из за чего погиб вишнёвый сад.
Границы цветового охвата зависят, главным образом, от чистоты основных цветов используемого способа синтеза: чем выше чистота цветов, тем больше цветовой охват. Получение красителей, обеспечивающих воспроизведение возможно большего разнообразия цветов,- одна из основных задач при создании цветных фотографических материалов.
Тема лекции №3: СИНТЕЗ ЦВЕТА;
Сложение цветов. Если на глаз действует смесь излучений, то реакции рецепторов на каждое из них складываются. Смешение окрашенных световых пучков дает пучок нового цвета. Смесь красок или окрашенных жидкостей имеет также иной цвет, чем каждый из ее компонентов. Эффект получения нового цвета в результате смешения излучений или сред, например красок, получил название сложения цветов.
Различают два типа сложения – аддитивное (смешение излучений) (лат. additio – складываю) и субтрактивное (смешение сред) (лат. subtragere – вычитаю). Эти две фундаментальные теории, в настоящее время признаны учеными, экспериментирующими в данной области. Названия связаны с тем, что при смешении излучений их действия складываются. Каждая из смешиваемых сред, наоборот, поглощает определенные излучения, вычитая их из светового пучка, направленного на смесь. Субтрактивный, вычитательный способ сложения цветов осуществляется с помощью сред, называемых красками субтрактивного синтеза. В литературе приводятся и другие названия сред, используемых для субтрактивного синтеза: двухзональные светофильтры, субтракторы. Однако термин «краски» самый употребительный.
Получение заданного цвета сложением других называется его синтезом. Аддитивный синтез используется главным образом при измерении цветов, а субтрактивный – при воспроизведении цветных оригиналов в цветной фотографии и полиграфии.
Синтез (от греч. synthesis – соединение), соединение (мысленное или реальное) различных элементов объекта в единое целое (систему); синтез неразрывно связан с анализом (расчленением объекта на элементы).
Эффект получения нового цвета наблюдается не только при смешении излучений или красок, но и в ряде других случаев. Примером служит получение нового цвета при быстром чередовании окрашенных участков. Наблюдая вращающийся волчок, плоскость которого разделана на разноокрашенные секторы, наблюдатель видит новый цвет, отличный от цветов каждого из них. Сложение цветов в этом случае – результат зрительной инерции.
Аддитивный синтез цвета. Изучение закономерностей эффекта показало, что в основе эффектов смешения излучений и смешения сред лежат неодинаковые физические явления. Например, где смешиваются зеленый и синий лучи, ясно виден голубой, при смешивании красного и синего получается пурпурный цвет, и неожиданно зеленый и красный дают желтый. Еще более неожиданно то, что все три цвета вместе – красный, зеленый и синий дают белый цвет. Если продолжать варьировать получившиеся цвета, можно увидеть бесконечное их множество. Важно, что смещение именно излучений трех основных цветов дает такое большое разнообразие оттенков. В этом заключается теория аддитивного синтеза цвета.
По такому же принципу работает монитор компьютера. Если одновременно ввести мельчайшие пиксели синего, зеленого и красного цветов, экран будет белым. Выбором сочетания трех основных цветов (излучений), получается множество оттенков, видимых на экране монитора. Это является сутью аддитивного принципа синтеза цветов.
Аддитивный синтез основан на представлениях теории цветового зрения. Цвета излучений, используемых для синтеза, и сами они называются основными. Количественные характеристики основных, например мощность или яркость, часто называются их количествами. Получение заданного цвета смешением основных, взятых в нужных количествах, называется его аддитивным синтезом.
Количества единиц основных, необходимые для аддитивного синтеза некоторого цвета, называются его цветовыми координатами – красной, зеленой и синей – и обозначаются К, З, С. Уравнения, выражающие условия получения того или иного цвета, называются цветовыми и в общем случае имеют вид
Ц = КК + ЗЗ + СС (3.1)
Члены уравнения (3.1) КК, ЗЗ, СС называются цветовыми составляющими цвета. Уравнение (3.1) в общем случае может иметь отрицательные цветовые составляющие, а цвета – отрицательные координаты, в примере красная, Цн = – КК + ЗЗ + СС.
Сумма называется модулем цвета m: К + З + С = m.
Цветовой тон численно можно выразить показателем цветового тона кц.т.:
, (3.2)
где х1 – наибольшая цветовая координата, х2 – средняя и х3 – наименьшая.
Характеристика насыщенности определяется как относительная, называемая показателем цветового тона кн:
. (3.3)
Разделив координаты цвета на модуль, получим их относительные значения, называемые координатами цветности:
Ц = кК + зЗ + сС (3.4)
дает представление о качестве цвета, независимо от его количества. Оно называется уравнением цветности. Это уравнение иногда называется единичным.
Законы синтеза. Законы аддитивного синтеза цвета сформулированы Г. Грасманом (1853 г.).
Первый закон Грасмана (трехмерности). Любой цвет однозначно выражается тремя, если они линейно независимы.
Линейная независимость заключается в том, что нельзя получить никакой из указанных трех цветов сложением двух остальных. Закон утверждает возможность описания цвета с помощью цветовых уравнений.
Второй закон Грасмана (непрерывности). При непрерывном изменении излучения цвет изменяется также непрерывно.
Третий закон Грасмана (аддитивности). Цвет смеси излучений зависит только от их цветов, но не от спектрального состава.
Читать еще: Аватар легенда об аанге читать. Комикс «Аватар
Субтрактивный синтез цвета. Цвет на бумаге, разнообразие красок на фотографии образуются в результате субтрактивного синтеза цветов, рассчитанного на зрительное восприятие человеком. Поясним суть этого восприятия. Белый свет от источника освещения, например, солнца или лампы, попадает на изображение и поглощается им, в соответствии с краской различных участков. Отраженный свет возбуждает в глазе синие, красные и зеленные чувствительные колбочки, что воспринимается мозгом человека и трактуется им как определенный, известный человеку цвет. Иными словами, представление о цвете, с точки зрения физиологии, формируется одинаково, а трехцветные чувствительные колбочки возбуждаются излучениями соответствующих цветов.
В случае субтрактивного синтеза для количественного выражения цвета иногда пользуются субтрактивными координатами, позволяющими выразить цвет через количества красок, взятых для его синтеза. Методически удобнее, однако, и для характеристики субтрактивно получаемых цветов пользоваться обычными цветовыми уравнениями, предварительно рассчитав зональные коэффициенты пропускания красок.
Получается простая формула: вычитая из белого красный и зеленый цвета, получаем синий. Множество других цветов также можно синтезировать при вычитании разнообразных цветов из белого.
Итак, зрительное восприятие цвета является простой комбинацией красного, синего и зеленого излучений, попадающих в глаз человека, а сам цвет, достигающий человеческого глаза, формируется с помощью вычитания соответствующих цветов из белого, отражающегося от бумаги или холста.
При первом знакомстве с теорией цвета различия между аддитивным и субтрактивным синтезом цвета покажутся незначительными, Тем не менее, знание процесса образования цветов являются необходимым условием профессиональной работы.
3 самых главных цвета. Субтрактивный синтез цвета
Почему врет монитор?
Даже вполне опытные дизайнеры постоянно сталкиваются с проблемой отличия между цветами изображения на мониторе компьютера и на бумаге.
Нередко приходится долго и нудно разъяснять недоверчивому заказчику почему один и тот же цвет выглядит по-разному на сайте и на визитке.
Иногда никакие разъяснения не помогают. Клиент продолжает тыкать пальцем в экран компьютера, требуя, чтобы везде был «вооооот такой» цвет…
Скажу вам заранее, что добиться стопроцентного соответствия цветов экрана и полиграфии практически нереально, но можно здорово сократить эти расхождения, заранее зная все ограничения, возникающие при печати и, таким образом, прогнозируя результат.
Для того, чтобы понять причину этого несоответствия надо знать, как и каким образом мы воспринимаем цвета
Почему, например, белый лист мы видим именно белым? Что на это влияет?
Дело в том, что одни предметы и их цвета — излучают свет, а другие его отражают.
Излучаемый свет — это свет, который исходит из какого-либо активного источника: лампочки, экрана монитора, телевизора.
Отражаемый свет — это свет, который «отскакивает» от поверхности объекта, отражается от него.
Белый лист мы видим белым именно потому, что он отражает все цвета, и ни одного не поглощает. Например, если его осветить зелёным или синим светом, то он приобретет цвет соответствующего освещения.
А вот если вы возьмете лист синей бумаги и осветите его белым светом, лист так и будет выглядеть синим, потому что он поглощает все цвета, кроме синего.
Зная эти нехитрые принципы, мы можем назвать два способа синтеза цвета:
Аддитивные цвета (от англ. add — добавлять)
В этой модели мы образуем белый цвет, заполняя черное пространство разными смешанными цветами т.е. идем от чёрного к белому. За основу здесь берется полное отсутствие света (темнота, черный монитор компьютера, экран телевизора и т.д)
Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и использует, таким образом, систему цветов RGB.
Эти цвета всегда выглядят ярче, насыщеннее и контрастнее цветов печати.
Система RGB адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настроены на красный, зеленый и синий цвета.
Субстрактивные цвета (от англ. substract- вычитать)
В этой модели мы получаем любой цвет, вычитая другие цвета из общего луча отражаемого света, т.е. здесь происходит обратный процесс: от белого цвета к черному. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом, например, от листа бумаги.
Такой способ цветообразования действует при работе с физическими пигментными красками, в живописи или в полиграфии. За точку отсчета здесь берется белый лист бумаги. Чем больше красок мы смешиваем на листе, тем темнее полученный результат.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный и желтый цвета (CMY) — противоположные красному, зеленому и синему. Когда эти цвета смешиваются на белой бумаге в равной пропорции, получается черный цвет. Точнее, предполагается, что должен получиться черный цвет.
В действительности типографские краски поглощают свет не полностью и поэтому комбинация трех основных цветов выглядит темно-коричневой. Чтобы это исправить в полиграфии добавляют немного черной краски. Систему цветов, основанную на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аббревиатурой CMYK.
Цвета CMYK всегда будут выглядеть менее яркими и насыщенными, чем цвета экрана RGB.
Источники:
http://istoriya-foto.ru/books/item/f00/s00/z0000017/st009.shtml
http://studopedia.su/13_115986_tema-lektsii—sintez-tsveta.html
http://creativshik.com/pochemu-vret-monitor/