Як створюються кольори і чому ми їх бачимо? Кольорові моделі та методи їх опису

Знаючи значення кольорів у житті споживачів і виробників, ми підготували велику кількість інформації на цю тему.

Світло як джерело кольору

Говорячи про кольори, неможливо не згадати світло. Це одне з найважливіших питань, і знання в цій галузі допоможуть вам зрозуміти механізм створення кольору та знайти відповідь на питання про те, як ми починаємо бачити речі. Тож почнемо з самого початку. Природа світла була таємничою і важкою для розуміння протягом багатьох років. Сьогодні ми знаємо, що світло поводиться і як хвиля, і як потік частинок. Це явище називається корпускулярно-хвильовим дуалізмом. Електромагнітні хвилі довжиною 380-780 нанометрів називаються видимим світлом . Біле світло утворюється шляхом змішування семи простих окремих кольорів, які називаються основними кольорами. Після розкладання їх можна спостерігати у вигляді загальновідомих семи кольорів веселки. Це явище з’являється на небі в сонячні дні, коли йде дощ. Падаючі краплі води діють як призма і розділяють біле світло на складові, тобто кольори. Кожен із семи кольорів відповідає певному діапазону довжин хвиль. Електромагнітна хвиля з найдовшою довжиною хвилі (635-770 нм) має червоний колір, а найкоротша (380-450 нм) відповідає за бачення фіолетового кольору. Основні кольори, які ми бачимо, показані нижче. Якщо хвиля має проміжну довжину з двох суміжних діапазонів, то створюються перехідні кольори .

Чому ми бачимо кольори?

Тепер, коли ми знаємо, що певні довжини електромагнітних хвиль мають певний колір, давайте подумаємо, чому ми бачимо кольорові об’єкти. Кольоровий зір виникає безпосередньо через чутливість відповідних рецепторів в оці до довжини хвилі світла. Ми можемо бачити кольори різних предметів (наприклад, олівців або квітів), тому що вони відбивають і поглинають промені світла, що падають на них. Ці об’єкти не світяться власним світлом, а поглинають електромагнітні хвилі певної довжини з діапазону видимого світла, відбиваючи решта. Ми бачимо певний колір тому, що частина випромінювання, відбитого від поверхні предмета, досягає наших очей. Для кращого розуміння цього механізму краще пояснити його на прикладі. Червоні маки поглинають електромагнітні промені всіх довжин хвиль, крім тих, що відповідають червоному кольору. Хвилі такої довжини відбиваються, в результаті чого око бачить червоний колір, коли хвилі досягають ока. Коли об’єкт білий, це означає, що все біле світло відбивається від нього. З іншого боку, чорні предмети поглинають усі довжини хвиль у видимому діапазоні світла.

Фізіологія сприйняття кольорів – як відбувається, що ми бачимо?

Явище поглинання і відбиття електромагнітних хвиль, завдяки якому ми можемо бачити навколишній світ кольоровим, було б неможливим без очей. Це надзвичайно чутливі органи зору, які беруть участь у створенні образів, широко відомих як зір. Щоб з’ясувати, чому ми бачимо електромагнітну хвилю як колір, нам потрібно поглянути на будову ока. Орган зору забезпечений світлочутливими рецепторами, тобто паличкоядерними клітинами і колбочками. Світлочутливі клітини розташовані в задній частині очного яблука, яка називається сітківкою. Паличкоядерні клітини відповідають за сприйняття форми і руху. Вони настільки чутливі, що можуть вловити навіть один фотон. Колбочки, з іншого боку, відповідають за бачення кольорів. В людському оці є три типи колбочок, які реагують на різні довжини хвиль і, отже, дозволяють бачити червоний, синій і зелений кольори. Якщо рецептори реєструють проміжні довжини хвиль, усі три групи колбочок реагують на подразник, створюючи в мозку враження проміжного кольору, що складається з трьох основних кольорів.

Механізм створення зображення

Видиме світло – це не що інше, як електромагнітні хвилі в діапазоні 380-780 нм. Світло, що падає на предмет, частково поглинається, а частково відбивається ним. Потім електромагнітна хвиля, відбита від об’єкта, спрямовується до рецепторів ока, тобто до колбочок і паличок сітківки, де створюється зменшене та перевернуте зображення. На наступному етапі рецептори передають імпульс в мозок, в якому дані інтерпретуються, і на їх основі формується зображення об’єкта. Все відбувається надзвичайно швидко, в чому можна переконатися, озирнувшись навколо. Кольори, які ми бачимо, негайно реєструються та обробляються, створюючи зображення. Неймовірний орган зору, око, розрізняє величезну кількість кольорів. За даними літератури, їх кілька мільйонів. Варто зазначити, що колір не є властивістю світла, а лише враженням, яке створюється електромагнітною хвилею певної довжини в мозку. Бачити колір є миттєвим і не фіксується в нашій пам’яті. Тому вкрай важко знову розпізнати той самий колір, оскільки ми не маємо шаблону, з яким можна порівняти колір. Знаючи, що колірний зір суб’єктивний, важливо пам’ятати, що інтерпретація кольору різними спостерігачами може бути неоднозначною та неточною.

Методи опису та оцінки кольору

Людське око не може об’єктивно оцінити колір, але існують прилади, які вимірюють колір точно. Інструментальні методи дозволяють визначити колір у числовій формі на основі стандартизованого розрахунку за допомогою колориметрів або спектрофотометрів. Математичний колірний запис був розроблений Міжнародною комісією з освітлення (CIE) і узгоджується з візуальною оцінкою. Колір можна описати за допомогою трьох атрибутів : тон, яскравість і насиченість.

• Відтінок — це колірна ознака, яка залежить від випромінювання певної довжини хвилі, яке вловлюється рецепторами ока. Тоді ми можемо побачити певний колір, наприклад, зелений, червоний або синій. Кольори, які мають відтінок, називаються хроматичними.
• Яскравість або інтенсивність кольору — це чутливість до інтенсивності випромінювання, яка спричиняє розвиток кольору. Мірою яскравості кольору є яскравість, яка в денний час має найбільше значення для жовто-зеленого кольору з довжиною хвилі 555 нм, а вночі для довжини хвилі 510 нм, що відповідає синьо-зеленому кольору.
• Насиченість означає змішування хроматичного кольору з білим, сірим або чорним. Пастельні кольори називаються ненасиченими, тому що вони містять багато білого кольору.

Представлені атрибути кольору також стандартизовані системою CIE, що дає змогу повністю описати колір за допомогою трьох змінних.

Толерантність до кольору

Враховуючи той факт, що модель ідеального збігу кольорів у промислових масштабах неможлива, загальноприйнятою практикою є встановлення діапазонів допуску кольорів . Відсутність 100%відповідності кольорів може бути пов’язана з низкою причин, включаючи відмінності в постачанні сировини для виробництва, яка була пофарбована. Ще одна причина – зміна кольору під час подальших процесів на виробництві. Насправді кожна партія продукції має певне кольорове відхилення. Ступінь цієї помилки – це діапазон, у межах якого колір можна вважати прийнятним і майже таким, що відповідає встановленому шаблону. Визначення прийнятності кольору зазвичай встановлюється індивідуально між підрядниками.

Модель RGB

Іншим способом опису кольорів є модель RGB. Це спосіб вираження простору кольорів у системі координат, що описується абревіатурою RGB, що походить від англійських назв кольорів: R – червоний, G – зелений, B – синій. Він заснований на враженні від бачення людським оком будь-якого кольору, який створюється шляхом змішування трьох променів світла цих кольорів у певних пропорціях. Тільки ця модель може пояснити, як створюється колірне враження в мозку людини. На жаль, у моделі є кілька недоліків – наприклад, вона не пояснює, чому світліші кольори або чистий білий колір не утворюються при змішуванні яскравих кольорів. Важливо мати на увазі, що модель RGB є лише теоретичною, і її відтворення залежить від конкретного пристрою.

Модель CMY або CMYK

Існуюча колірна модель CMY на практиці не є достатньою основою для отримання всіх кольорів, які розрізняє людське око. Змішування разом компонентів моделі, тобто синього (блакитного), червоного (пурпурового) і жовтого, ніколи не призведе до чорного. Тому ми часто говоримо про модель CMYK, яка доповнюється чорним кольором, який називається K – основний колір (чорний). Це колірна модель, яка найчастіше використовується для створення багатоколірних відбитків або комп’ютерної графіки. Індивідуальні кольори моделі CMYK можна отримати шляхом поєднання чотирьох основних кольорів у відповідних пропорціях.

Теорія проти практики – колірний опис та оцінка

Тепер, коли ви знаєте найпопулярніші моделі оцінки кольорів, можна сказати, що достатньо змішати кольори моделі RGB з кольорами моделі CMYK і, теоретично, ми повинні отримати всі можливі кольори. Однак це не так. чому Тому що людське око не реагує лінійно, а барвники та кольорові матеріали не ідеальні. Тому на практиці використовуються різні способи маскування недоліків. Методи компенсації цих дефектів називають виробництвом кольорів , які включають, наприклад, друк, промислове фарбування або виробництво олівців, фарб і лаків. Виявляється, проблема полягає не в тому, щоб створити певний колір, а в тому, щоб його виразити – яким саме він має бути. Як визначити і назвати колір, щоб назва була зрозуміла всім однаково? На це питання ще немає відповіді, але, можливо, в майбутньому для вирішення цієї проблеми буде розроблена універсальна система кольорового кодування.