1.3. Цвет

1.3.1. Основные характеристики цвета

Существует обширная область знаний, изучающая; цвет - цветоведение, В ее пределах изучаются при" рода и свойства цвета, его количественное и графическое выражение, колориметрические системы, зако" ны оптического сложения цветов и др. В настоящем разделе изложены лишь сведения, необходимые для понимания цветного фотографического процесса.

Цвет - это ощущение, вызываемое в глазах и мозгу человека светом различных длин волн и интенсива костей. Излучения (объективно существующее физическое явление) вызывают ощущения определенных цветов, но сами по себе цвета не имеют.

Цвет возникает в органах зрения человека, не существует независимо от них и не является объективной физической величиной. Для описания цвета применимы не объективные, а субъективные качественные и количественные оценки его основных характеристик.

Так как причиной возникновения цветовых ощущений является излучение света, то естественно связать объективные характеристики излучения: длину волны, яркость (см. п. 1.1.1) и чистоту цвета (см. п. 1.3.1.2) 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 - количественная его характеристика.

1.3.1.1. Цветовой тон

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 называются ахроматическими. Все остальные цвета, имеющие цветовой тон, называются хроматическими.

Для каждого хроматического цвета, состоящего из сложного излучения любого спектрального состава можно подобрать монохроматический спектральный или один из пурпурных цветов, так что они будут восприниматься как одинаковые. (Пурпурные цвета представляют собой оптическое смешение различных пропорций красного и синего цветов, в спектре их нет.) Это обстоятельство дает возможность количественно выразить цветовой тон хроматического цвета через длину волны монохроматического спектрального или пурпурного излучения, визуально воспринимаемого как и рассматриваемый цвет.

Цветовой тон - субъективная, обусловленная свойствами зрительного восприятия человека характеристика цвета соответствующего излучения, объективной характеристикой которой является длина волны.

1.3.1.2. Насыщенность

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. Поясним это понятие.

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.

Если обозначить яркость белого цвета B_w, а яркость однородного цвета, визуально отождествленного взятому хроматическому B_c, то чистота цвета P определится по формуле

Для чистых спектральных цветов P = 1, соответственно, они являются наиболее насыщенными (из формулы видно, что значение чистоты цвета изменяется в пределах от 0 до 1). Ахроматические цвета - наименее насыщенные (P = 0).

Примером изменения насыщенности может служить разбавление раствора красителя или окрашенного химического вещества (например, марганцовки), выцветание красителей под действием света и т. п.

У цветов одного цветового тона человек способен различить до 25 градаций по насыщенности.

Для определения насыщенности цвета часто пользуются равноконтрастными цветовыми таблицами атласа цветов.

1.3.1.3. Светлота

Светлота цвета - субъективный признак цвета, характеризующий вызываемое им ощущение яркости.

Яркость рассматриваемой поверхности определяет интенсивность воздействующего на глаз излучения (интенсивность светового раздражения глаза), от которого зависит сила светового ощущения. Мера светового ощущения - светлота. Отсюда ясна зависимость между яркостью и светлотой: чем больше яркость, тем больше светлота.

Яркость - объективная величина, и ее можно измерять соответствующими приборами (см. п. 1.1.1). Светлота - субъективная относительная величина, которую нельзя непосредственно измерить с помощью приборов. Для нее имеет смысл только сравнение при рассматривании группы предметов, в процессе которого определяется уровень светлоты одного из предметов по отношению к другому. Если измерить яркость рассматриваемых предметов и ее значение сопоставить с ранее определенными уровнями светлоты, то получим выражение градаций светлоты в относительных яркостях.

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.

Четкая зависимость существует между светлотой и насыщенностью: с увеличением насыщенности (уменьшается светлота. Наименьшая светлота у спектральных цветов, поэтому насыщенный синий цвет визуально воспринимается как темно-синий, зеленый - как темно-зеленый и т. п.

Светлота - единственный признак цвета, который имеется и у хроматических, и у ахроматических цветов. По этому и только по этому признаку эти цвета можно сравнивать друг с другом.

В пределах некоторого диапазона изменения освещенности светлота цвета остается постоянной - частный случай цветовой адаптации. Однако при заметном изменении освещенности изменяется и светлота. От уровня освещенности зависит также количество градаций по светлоте, которое может различить человек: при пониженной освещенности 20, при повышенной - до 64.

Если рассматривать одноцветный предмет на темном фоне, то понятие светлоты как относительной величины теряет смысл. В этом случае воспринимается его фотометрическая яркость.

Типичным примером является луна. Лунный грунт имеет весьма малую отражательную способность (менее 10%), что соответствует оптической плотности более 1,0. Но рассматривая луну, освещенную ярким солнечным светом на темном фоне неба, мы воспринимаем ее как яркое желтое тело.

Этот пример позволяет разъяснить и природу гаммы так называемых темных цветов различных оттенков - это мало насыщенные цвета малой светлоты, Если цветовой тон их лежит в области красных, оранжевых или желтых цветов, то это будут различные оттенки коричневого цвета, теплые цвета. Зеленые, голубые, синие цветовые тона присущи холодным цветам.