Основы цветоведения

Локальные и обусловленные цвета

Все окружающие нас предметы мы зрительно различаем по цвету: трава - зеленая, апельсин - оранжевый, яблоко- желто-красное и т. д.

По-разному освещенные участки предметов имеют различные цветовые оттенки. Одни из них - темные, другие - светлые. Если на затененные участки падает свет, отраженный от других предметов, получаются цветные рефлексы. На ярко освещенных участках с гладкой поверхностью образуются блики.

В цветоведении часто употребляют понятия локальный цвет (ил. 1 ,а), когда говорят о цвете как об окраске предметов, и обусловленный цвет (ил. 1, б), когда говорят о цвете различно освещенных участков, имея в виду изменения не только окраски, но и освещения. Излучения, вызывающие ощущения различных цветов, называются цветовыми стимулами.

Константность цвета. В нашем сознании прочно закреплены представления о цвете предметов как естественном их признаке: помидор - красный, а если он не созрел, то - зеленый, вишня - вишневая, малина - малиновая.

Устойчивые представления о цветах предметов, об их форме и размерах относятся к психофизике зрения и называются явлениями константности зрительного восприятия. Устойчивое представление о цветах предметов, обусловленных их окраской, называется константностью цвета. Такие психофизические закономерности выработались в процессе эволюции нашего зрения. Ощущение цвета усиливается при опасных ситуациях и уменьшается при усталости.

Окраска предметов опознается при различном освещении, причем память на локальные цвета, представляющие окраску предметов, зависит от накопленного опыта. Люди, которые по роду своей работы часто сравнивают разноокрашенные изделия, конечно, лучше помнят их цвета и узнают их при любом освещении. Однако даже при накоплении опыта трудно по памяти воспроизвести цвета предметов, не видя их перед собой. Поэтому точное воспроизведение локальных цветов не обязательно. Это постоянно подтверждается практикой фотографических и полиграфических процессов.

Ил. 1. Локальный цвет (а) и обусловленный (б)

Можно значительно изменять красители цветной кинопленки, но если на ней будут правильно воспроизводиться цвета серой шкалы, то и все изображение зрительно будет восприниматься удовлетворительно. И черно-белые снимки мы рассматриваем с интересом, если на них четко обозначены предметы и реально отображены светотеневые и перспективные соотношения.

Говоря о константности цвета, следует иметь в виду не только устойчивые представления о локальных цветах предметов, но и о цветовых соотношениях в светотеневых переходах.

Благодаря накопленному опыту в определении цветности освещения мы обычно легко обнаруживаем ошибки в передаче светотеневых переходов в светах и тенях объекта. Поэтому, чтобы получить более точное воспроизведение, важно не только передавать окраску предметов, но и соотношения обусловленных цветов - правильно отображать теневые ряды.

Теневыми рядами называют цвета участков предмета, имеющих одинаковую окраску, но разную освещенность.

Главное требование, предъявляемое к цветным пленкам и процессам их обработки, - правильная передача серой шкалы, которая представляет собой один из самых важных теневых рядов. Правильное воспроизведение цвета в светотеневых переходах способствует передаче цвета освещения и колорита изображаемого объекта.

В то же время в самих объектах съемки в зависимости от освещения цвет в тенях меняется по сравнению с цветом ярко освещенных участков. Например, в ясный солнечный день тени освещаются голубым светом от небосвода. В процессе съемки фотограф выбирает и изменяет, если это требуется, соотношение цветов в светах и тенях объекта. Именно поэтому фотопленка и ее обработка должны обеспечивать точное воспроизведение выбранных светотеневых соотношений, а контроль их воспроизведения можно осуществлять по шкале серых цветов.

Цвета освещения и колорит изображения.Цветом мы характеризуем не только отражающие и пропускающие свет предметы, но также источники света и создаваемое ими освещение. Например, чистый небосвод в зените бывает голубым или синим, на закате - золотистым. Дневное солнечное освещение мы считаем белым, а вечернее - красноватым. В осенний пасмурный день все предметы мы видим "бесцветными", даже сам день называем "серым".

Представление о цвете источников света, и тем более о цвете освещения, не столь устойчиво, как об окраске не светящихся предметов. Это объясняется тем, что повседневно мы рассматриваем множество не светящихся предметов и сравниваем их по цвету, поэтому создается устойчивое представление об окраске предметов.

Разные по цвету источники света иногда удается видеть одновременно. Например, при вечернем освещении улицы мы замечаем, что свет металлогалогенных ламп - зеленовато-желтый, а электрических - желтовато красноватый. Однако обычное освещение создается одноцветными источниками света, и поэтому их цвет мы не замечаем, а видим соотношения цветов разноокрашенных предметов.

Эта бессознательная поправка на цвет освещения имеет принципиальное значение для получения цветных изображений: при каком бы цвете освещения ни фотографировали объект, изображаться он должен почти всегда так, чтобы белые детали получались на снимке белыми или близкими к белым. Следовательно, в цветных фотографических процессах, так же как и в других репродуктивных процессах, воспроизводятся не сами цвета, а цветовые соотношения.

Представление о цвете освещения возникает вследствие изменения зрительного восприятия цветовых соотношений, особенно в светах и тенях. При вечернем солнечном освещении мы лучше различаем красные, оранжевые, пурпурные цвета и значительно хуже синие, сине-зеленые, голубые. Поэтому цвет вечернего освещения представляется нам красным.

Преобладание тех или иных цветовых тонов в рассматриваемом объекте или изображении определяет его колорит. Колорит относится к важнейшим средствам эмоциональной выразительности. Он может быть "теплым" при преимуществе красных, желтых, оранжевых тонов или "холодным", если преобладают синие, зеленые, фиолетовые тона.

Колорит в основном определяется окраской изображаемых предметов, и в то же время колорит меняется по контрастности теплых или холодных тонов в зависимости от погоды. В теплые дни, когда воздушная дымка рассеивает много солнечного света, тени приобретают теплый оттенок, весь объект, как и его изображение, оказывается в теплом колорите. В теплых тонах получаются снимки, сделанные в предвечерние летние часы, когда воздух рассеивает много желто-красных излучений от небосвода. В морозные дни усиливается контраст холодных тонов, снимок получается в сине-голубых или сине-фиолетовых тонах. Для дождливой погоды характерны сине-зеленые или иные холодные цветовые тона.

В фотографическом процессе решающее значение в колорите изображения имеет выбор соотношения экспозиций для каждого из трех светочувствительных слоев цветной пленки.

Таким образом, правильный выбор экспозиции является не только техническим средством получения "нормального" снимка, на котором одинаково видны все цветовые различия, но и художественным средством создания в изображении определенного колорита.

Цветовые контрасты и дополнительные цвета. Цветовые различия сравниваемых участков, видимые глазом, называют цветовыми контрастами.

Цветовые контрасты определяются цветами предметов или их деталей, которые расположены поблизости. Вместе с тем цветовые контрасты зависят от цвета освещения и условий рассматривания. Те изменения цветов, которые происходят в зависимости от расположения предметов и последовательности их рассматривания, называют эффектами пограничного, одновременного и последовательного контрастов.

Эффекты пограничного и одновременного контраста выражаются в усилении цветовых различий близкорасположенных предметов, вследствие появления на них оттенка дополнительных цветов. Поэтому построение цветного снимка прежде всего определяется пространственным расположением разноокрашенных предметов. И в то же время цветовые контрасты, а следовательно, и колорит изображения несколько меняются от цвета освещения. Поэтому, чтобы правильно воспроизвести на снимке цветовые контрасты, необходимо, чтобы цветная пленка и условия ее экспонирования не нарушали цветовых соотношений, характерных для данного освещения.

Ил. 2. Цветовой круг: а, б, в - составные части

Наиболее контрастными, т. е. наиболее зрительно различимыми, являются дополнительные цвета, или, как их называют иначе, взаимно дополнительные цвета. К основным дополнительным цветам относятся следующие пары: желтые - синие (сине-фиолетовые)^*; оранжевые сине-голубые; красные - голубые (сине-зеленые); пурпурные- зеленые.

^* (В скобках указаны уточненные наименования дополнительных цветов)

Определяются дополнительные цвета излучениями, которые при смешении образуют поток "белого" света. При этом указывается цветовая температура полученного таким образом "белого" излучения. В цветовом круге (ил. 2) пары дополнительных цветов располагаются на прямых, проходящих через центральную точку "белого" света один против другого.

Для реалистического изображения цветовых контрастов, свойственных тому или иному освещению, помимо правильного воспроизведения контраста дополнительных цветов необходимо передавать в снимке теплые и холодные оттенки цвета в тенях и светах изображаемых объектов.

Цветовой тон, насыщенность, светлота. Когда мы сравниваем различные цвета и хотим описать их различие, то пользуемся объективными характеристиками цвета: цветовым тоном, насыщенностью, светлотой. Одни цвета мы называем зелеными, другие - красными, коричневыми, оранжевыми и таким образом подразделяем их по цветовому тону.

Цветовой тон ассоциируется в нашем сознании с тем или иным красящим веществом, а для разных предметов-с их окраской.

В качестве эталонов для наименования цветового тона нередко используют названия предметов, имеющих сильно выраженный цвет: вишневый - вишни, розовый - розы, малиновый - малины и т. д.

Мы различаем много зеленых оттенков и помним их. Например, темно-зеленый - цвет ели, сине-зеленый - "голубой ели", ярко-зеленый - озимой пшеницы и т. д.

Цвета одинакового цветового тона различаются по насыщенности, которая ассоциируется с количеством красящего вещества. Чем больше концентрация красителя, тем насыщеннее цвет. Чем больше разбелен цвет, тем меньше его насыщенность. Насыщенность меняется не только от добавления белой краски, но и от загрязнения ее черной краской.

Для характеристики цвета помимо цветового тона и насыщенности имеет значение и его светлота (темнозеленый, светло-зеленый и т. д.). Светлота определяется общим количеством света, отражаемого участками предметов. Участки, отражающие больше света ,- светлые, а меньше света-темные. В нашем сознании светлота ассоциируется с различным количеством белой или черной краски в смеси, а также с освещенностью того или иного участка предмета.

Ряд различных по светлоте серых цветов от белого до черного можно получить смешиванием в различных пропорциях белой и черной красок. Таким образом изготовляют эталоны для определения светлоты. Светлота всех других цветов (синих, зеленых, желтых) определяется сопоставлением их с серыми цветами.

Светлота не светящихся предметов взаимосвязана с насыщенностью. С увеличением насыщенности уменьшается светлота. Поэтому в большинстве случаев при описании цвета ограничиваются указанием насыщенности или светлоты. Например, достаточно сказать - светло-зеленый, чтобы было ясно, что это не насыщенный цвет. Если же говорится - насыщенный зеленый, то ясно, что он темный. Малонасыщенные цвета нередко называют белесыми, блеклыми. Краски, которые являются одновременно и наиболее светлыми и наиболее насыщенными, называются яркими или полноцветными.

Ахроматические тона и оттенки цвета. Цвета делятся на две группы. Первую составляют ахроматические тона: белый, черный и все промежуточные между ними серые тона от светло-серого до темно-серого, едва отличимого от черного; вторую - хроматические тона: синие, зеленые, красные и др.

Ахроматические тона не имеют насыщенности, а все хроматические тона отличаются большей или меньшей насыщенностью цветового тона. Ахроматические цвета принято называть тонами. Например, рассматривая воспроизведение цвета в черно-белой фотографии, говорят о "тоновоспроизведении", т. е. о воспроизведении тонов серой шкалы. Когда же речь идет о цветовых тонах, говорят об оттенках цвета: синих, зеленых и др. Таким образом, вместо термина "цветовые тона" часто употребляют термин "оттенки цвета". Говоря о воспроизведении тонов, в цветной фотографии имеют в виду воспроизведение светлоты всевозможных, в том числе и хроматических цветов.

Глаз человека при хорошем освещении в состоянии различать до 64 отдельных серых тонов. Примерно столько же ступеней светлоты мы можем видеть в теневых рядах малонасыщенных цветов. При уменьшении освещенности количество различимых оттенков цвета и их насыщенности тоже уменьшается. Приблизительно можно считать, что при уменьшении освещенности в десять раз количество различимых градаций по светлоте сокращается в два раза. Если при ярком освещении мы видим до 64 градаций светлоты, то при слабом освещении мы различаем не более 32 градаций, а при очень слабом освещении до 16 градаций; тем не менее участки, окрашенные черной краской, мы видим при этом черными, а окрашенные белой краской - белыми. Примерно в два раза уменьшается и количество различимых градаций насыщенности: если при ярком освещении мы видим до 10 градаций, то при слабом - не более 5 градаций.

Когда говорят об изображении участков, близких по светлоте (по тону), то употребляют термин полутона. На хорошем снимке можно видеть полутона как в глубоких тенях, так и в светах объекта.

Одна из главных задач художественного отображения заключается в передаче многообразия полутонов. Преимущественное усиление контраста полутонов в светах или, наоборот, в тенях изображения определяет его тональность. Таким образом, изображение можно сделать либо в светлой тональности, либо в темной. Если в изображении переданы контрастно светлые полутона, например различные участки лица, то изображение получается в темной тональности. Если же детали в тенях переданы контрастно, а светлые детали - менее контрастно, изображение получается в светлой тональности.

Обозначение цветов на цветовых графиках. Чтобы наглядно представить множество цветов того или иного оригинала и оценить их воспроизведение в цветной фотографии, обычно используют графические способы отображения цветов в трехмерном пространстве (3,а) или на плоских цветовых графиках (рис. 3,6). Так как цвет определяется тремя характеристиками - цветовым тоном, насыщенностью и светлотой, он может быть обозначен точкой в трехмерном пространстве. Для этого по центральной оси изображают ахроматические тона от черного до белого, а вокруг этой оси располагают линии теневых рядов, исходящие из черной точки.

Линии теневых рядов с максимальной насыщенностью различных цветовых тонов образуют конус, внутри которого размещаются цвета меньшей насыщенности. Теневые ряды наиболее насыщенных цветов ограничивают цветовое тело реально существующих и видимых при данном освещении цветов.

Если конус реальных цветов рассечь плоскостью, перпендикулярной ахроматической оси, получим график цветности. Все реальные цвета на таком графике ограничены цветовым треугольником. Эта плоскость, нормальная к ахроматической оси, называется плоскостью цветности. Наиболее насыщенные спектральные цвета расположены на линии, ограничивающей цветовой конус и называемой локусом. Линия В в цветовом конусе соответствует цветам монохроматических излучений мощностью 1 Вт.

В цветовом графике (рис. 3,6) каждый цвет обозначается одной точкой с координатами цветности (х, у). Расстояние от этой точки до центральной точки ахроматических цветов характеризует чистоту цвета, которая соответствует зрительно оцениваемой насыщенности цвета. Зрительно оцениваемый цветовой тон соответствует на таких графиках спектральным цветам.

Если конус реальных цветов рассечь плоскостью, содержащей центральную ось ахроматических цветов, получим графики дополнительных цветов. Значения яркости обозначают вдоль ахроматической оси.

Ил. 3. Цветовой конус (а) и цветовой треугольник (б)

Цветовой график и графики дополнительных цветов служат для определения цветовых различий между сравниваемыми цветами, например для обозначения различий между цветами оригинала и его фотографическим изображением. Наряду с цветовыми графиками, на которых цвета обозначают по результатам инструментальных (объективных) измерений, для этой же цели используют цветовые таблицы-наборы разноокрашенных образцов. Такие наборы эталонированных образцов составляют цветовые атласы. Наиболее известным является атлас цветов, в котором разноокрашенные эталоны расположены по принципу равного приращения цветового тона, насыщенности и светлоты. Наборы разноокрашенных эталонов позволяют сравнивать и соответственно обозначать все исследуемые образцы при любом виде освещения, чего достичь по результатам объективных измерений не удается.