Основные признаки цвета: цветовой тон, светлота, насыщенность. Теория цвета

Насыщенность цвета - параметр цвета, характеризующий степень чистоты цветового тона. Чем ближе цвет к монохроматическому, тем более он насыщен.

В теории цвета насыщенность - это интенсивность определённого тона, то есть степень визуального отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого) цвета. Насыщенный цвет можно назвать сочным, глубоким, менее насыщенный - приглушённым, приближённым к серому. Полностью ненасыщенный цвет будет оттенком серого. Насыщенность (saturation) - одна из трёх координат в цветовых пространствах HSL и HSV. Насыщенность (цветовая насыщенность, chroma) в цветовых пространствах CIE 1976 Lab и Luv является неформализованной величиной, используемой в представлении CIE LCH (lightness (светлота), хрома (chroma, насыщенность), hue (тон)).

В физическом плане насыщенность цвета определяется характером распределения излучения в спектре видимого света. Наиболее насыщенный цвет образуется при существовании пика излучения на одной длине волны, в то время как более равномерное по спектру излучение будет восприниматься как менее насыщенный цвет. В субтрактивной модели формирования цвета, например при смешении красок на бумаге, снижение насыщенности будет наблюдаться при добавлении белых, серых, чёрных красок, а также при добавлении краски дополнительного цвета. ()

Чистота - это степень приближения дан-ного цвета к чистому спектральному, выражаемая в долях единицы.

Наибольшей чистотой обладают цвета спектра. Поэтому чистота всех спектральных цветов прини-мается за единицу, несмотря на их различную насыщенность. Наиболее насыщен синий цвет, наименее - желтый. Особенно насыщенные цвета наблюдаются в спектре, который не содержит примесей белого или черного.

Хроматическую композицию можно построить, варьируя насыщенность одного цвета постоянной светлоты. Это достигается добавлением к выбран-ному цвету нужного количества равного ему по светлоте серого. В результате варианты выбран-ного цвета образуют чистый ряд по насыщенности, в которой насыщенность закономерно изменяется, светлота остается неизменной, а цветовой тон ахроматизируется. ()

Когда к чистому цвету добавляется черный, то меняется его светлота:

Ещё пример, как изменяется насыщенность синего при добавлении к нему серого:

Изменение насыщенности и светлоты оттенков оранжевого и синего:

Как видно на картинке, при добавлении средне-серого и черного к оттенкам теплых цветов при уменьшении насыщенности получаются коричневатые оттенки цвета, холодные цвета становятся сероватыми. На этой картинке изменение чистого цвета идет по двум параметрам: насыщенности и светлоты. Светлота уменьшается с добавлением черного, насыщенность - серого.

Наименее насыщенные и наиболее светлые цвета - пастельные:

Различают несколько качественных характеристик насыщенности цвета:
- живая (vivid) насыщенность;
- сильная (strong) насыщенность;
- глубокая (deep) насыщенность.
Ненасыщенные цвета характеризуются, как тусклые (dull), слабые (weak) или вымытые.

Пример изменения цвета в зависимости от его светлоты (value) и насыщенности (chroma), на примере красного цвета из книги цвeта Манселла:

А так выглядит зеленый цвет с одинаковой светлотой, но с разной насыщенностью (даны процентные соотношения первичных цветов в системе CMYK).

У каждого цвета есть три основных свойства: цветовой тон, насыщенность и светлота.

Кроме этого, важно знать о таких характеристиках цвета, как светлотный и цветовой контрасты, познакомиться с понятием локального цвета предметов и прочувствовать некоторые пространственные свойства цвета.

Цветовой тон

В нашем сознании цветовой тон ассоциируется с окраской хорошо знакомых предметов. Многие наименования цветов произошли прямо от объектов с характерным цветом: песочный, морской волны, изумрудный, шоколадный, коралловый, малиновый, вишневый, сливочный и т. д.

Легко догадаться, что цветовой тон определяется названием цвета (желтый, красный, синий и т. д.) и зависит от его места в спектре.

Интересно узнать, что натренированный глаз при ярком дневном освещении различает до 180 цветовых тонов и до 10 ступеней (градаций) насыщенности. Вообще, развитый человеческий глаз способен различать около 360 оттенков цвета.

67. Детский праздник цвета

Насыщенность цвета

Насыщенность цвета представляет собой отличие хроматического цвета от равного с ним по светлоте серого цвета (ил. 66).

Если в какой-либо цвет добавить серую краску, цвет станет меркнуть, изменится его насыщенность.

68. Д. МОРАНДИ. Натюрморт. Пример приглушенной цветовой гаммы

69. Изменение насыщенности цвета

70. Изменение насыщенности теплых и холодных цветов

Светлота

Третий признак цвета – светлота. Любые цвета и оттенки, независимо от цветового тона, можно сравнить по светлоте, то есть определить, какой из них темнее, а какой светлее. Можно изменить светлоту цвета, добавив в него белила или воду, тогда красный станет розовым, синий – голубым, зеленый – салатовым и т. д.

71. Изменение светлоты цвета с помощью белил

Светлота – качество, присущее как хроматическим, так и ахроматическим цветам. Светлоту не следует путать с белизной (как качеством цвета предмета).

У художников принято светлотные отношения называть тональными, поэтому не следует путать светлотный и цветовой тон, светотеневой и цветовой строй произведения. Когда говорят, что картина написана в светлых тонах, то прежде всего имеют в виду светлотные отношения, а по цвету она может быть и серо-белой, и розовато-желтой, светло-сиреневой, словом самой разной.

Различия этого типа живописцы называют валерами.

Сравнивать по светлоте можно любые цвета и оттенки: бледно-зеленый с темно-зеленым, розовый с синим, красный с фиолетовым и т. д.

Интересно заметить, что красный, розовый, зеленый, коричневый и другие цвета могут быть и светлыми, и темными цветами.

72. Различие цветов по светлоте

Благодаря тому, что мы помним цвета окружающих нас предметов, мы представляем себе их светлоту. Например, желтый лимон светлее синей скатерти, и мы помним, что желтый цвет светлее синего.

Ахроматические цвета, то есть серые, белые и черные, характеризуются только светлотой. Различия по светлоте заключаются в том, что одни цвета темнее, а другие светлее.

Любой хроматический цвет может быть сопоставлен по светлоте с ахроматическим цветом.

Рассмотрите цветовой круг (ил. 66), состоящий из 24 цветов.

Можно сравнить цвета: красный и серый, розовый и светлосерый, темно-зеленый и темно-серый, фиолетовый и черный и т. д. Ахроматические цвета подобраны по светлоте равными хроматическим.

Светлотный и цветовой контрасты

Цвет предмета постоянно меняется в зависимости от условий, в которых он находится. Огромную роль в этом играет освещение. Посмотрите, как неузнаваемо изменяется один и тот же предмет (ил. 71). Если свет на предмете холодный, его тень кажется теплой и наоборот.

Контраст света и цвета наиболее четко и ясно воспринимается на «переломе» формы, то есть на месте поворота формы предметов, а также на границах соприкосновения с контрастным фоном.

73. Светлотный и цветовой контрасты в натюрмортах

Светлотный контраст

Контраст по светлоте применяют художники, подчеркивая в изображении разную тональность предметов. Располагая светлые объекты рядом с темными, они усиливают контрастность и звучность цветов, достигают выразительности формы.

Сравните одинаковые серые квадраты, расположенные на черном и белом фоне. Они покажутся вам разными.

На черном серое кажется более светлым, а на белом – более темным. Такое явление называется светлотным контрастом или контрастом по светлоте (ил. 74).

74. Пример контраста по светлоте

Цветовой контраст

Цвет предметов мы воспринимаем в зависимости от окружающего фона. Белая скатерть покажется голубой, если на нее положить оранжевые апельсины, и розовой, если на ней окажутся зеленые яблоки. Это происходит потому, что цвет фона приобретает оттенок дополнительного цвета по отношению к цвету предметов. Серый фон рядом с красным предметом кажется холодным, а рядом с синим и зеленым – теплым.

75. Пример цветового контраста

Рассмотрите ил. 75: все три серых квадрата одинаковые, на синем фоне серый цвет приобретает оранжевый оттенок, на желтом – фиолетовый, на зеленом – розовый, то есть он приобретает оттенок дополнительного цвета к цвету фона. На светлом фоне цвет предмета кажется более темным, на темном – светлым.

Явление цветового контраста заключается в том, что цвет изменяется под влиянием других, окружающих его цветов, или под влиянием цветов, предварительно наблюдавшихся.

76. Пример цветового контраста

Дополнительные цвета в соседстве друг с другом становятся ярче и насыщеннее. Это же происходит и с основными цветами. Например, красный помидор будет выглядеть еще краснее рядом с зеленью петрушки, а фиолетовый баклажан рядом с желтой репой.

Контраст синих и красных – это прообраз контраста холодных и теплых. Он лежит в основе колорита многих произведений европейской живописи и создает драматическое напряжение в картинах Тициана, Пуссена, Рубенса, А. Иванова.

Контраст как противопоставление цветов в картине есть основной прием художественного мышления вообще, утверждает Н. Волков, известный русский художник и ученый*.

В окружающей нас действительности воздействия одного цвета на другой более сложны, чем в рассмотренных примерах, но знание основных контрастов – по светлоте и цвету – помогает рисующему лучше увидеть эти взаимоотношения цветов в действительности и использовать полученные знания в практической работе. Применение светлотного и цветового контрастов повышает возможности изобразительных средств.

77. Зонтики. Пример использования цветовых нюансов

78. Воздушные шары. Пример использования цветовых контрастов

Особое значение для достижения выразительности в декоративной работе приобретают тоновой и цветовой контрасты.

Цветовой контраст в природе и произведениях декоративного искусства:

а. М. ЗВИРБУЛЕ. Гобелен «Вместе с ветром»

б. Перо павлина. Фото

в. Осенние листья. Фото

г. Поле маков. Фото

д. АЛЬМА ТОМАС. Голубой свет младенчества

Локальный цвет

Рассмотрите предметы в вашей комнате, выгляните в окно. Все, что вы видите, имеет не только форму, но и цвет. Вы можете его легко определить: яблоко – желтое, чашка – красная, скатерть – синяя, стены – голубые и т. д.

Локальный цвет предмета – это те чистые, несмешанные, непреломленные тона, которые в нашем представлении связаны с определенными предметами, как их объективные, неизменные свойства.

Локальный цвет – основной цвет какого-либо предмета без учета внешних влияний.

Локальный цвет предмета может быть однотонным (ил. 80), но может состоять и из разных оттенков (ил. 81).

Вы увидите, что основной цвет роз белый или красный, но в каждом цветке можно насчитать несколько оттенков локального цвета.

80. Натюрморт. Фото

81. ВАН БЕЙЕРЕН. Ваза с цветами

При рисовании с натуры, по памяти надо передавать характерные особенности локального цвета предметов, его изменения на свету, в полутени и тени.

Под влиянием света, воздуха, объединения с другими цветами один и тот же локальный цвет приобретает совершенно различный тон в тени и на свету.

При солнечном освещении цвет самих предметов виден лучше всего в местах, где располагаются полутени. Локальный цвет предметов виден хуже там, где на нем лежит полная тень. Он высветляется и обесцвечивается на ярком свету.

Художники, показывая нам красоту предметов, точно определяют изменения локального цвета на свету и в тени.

Как только вы освоите теорию и практику использования основных, составных и дополнительных цветов, вы сможете легко передавать локальный цвет предмета, его оттенки на свету и в тени. В тени, отбрасываемой предметом или находящейся на нем самом, всегда будет присутствовать цвет, являющийся дополнительным к цвету самого предмета. Например, в тени красного яблока обязательно будет присутствовать зеленый цвет, как дополнительный к красному. Кроме этого, в каждой тени присутствуют тон, чуть темнее цвета самого предмета, и синий тон.

82. Схема получения цвета тени

Не следует забывать, что на локальный цвет предмета воздействует его окружение. Когда рядом с желтым яблоком окажется зеленая драпировка, то на нем появляется цветной рефлекс, то есть собственная тень яблока обязательно приобретает оттенок зеленого цвета.

83. Натюрморт с желтым яблоком и зеленой драпировкой

Каждый объект в природе человек может увидеть как предмет того или иного цвета.
Это обусловлено способностью разных предметов поглощать или отражать электромагнитные волны определённой длины. И способностью человеческого глаза воспринимать это отражение посредством особых клеток в сетчатке глаза. Сам предмет при этом цвета не имеет, он обладает только физическими свойствами – поглощать или отражать свет.

Откуда берутся эти самые волны? Любой источник света состоит из этих волн. Таким образом, человек увидеть цвет предмета может только при его освещённости. Причём в зависимости от источника света (солнце днём, солнце на закате или на восходе, луна, лампы накаливания, огонь и т.д.), силы света (более яркий, более тусклый), а также от способности личного восприятия конкретным человеком, цвет предмета может выглядеть по-разному. Хотя сам предмет при этом не меняется, конечно. Итак, цвет – это субъективная характеристика предмета, которая зависит от разных факторов.
Некоторые люди в силу особенностей развития организма вообще не различают цвета. Но большая часть людей способна воспринимать глазом волны определённой длины – от 380 до 780 nm. Поэтому данный участок был назван видимым излучением.

Если солнечный свет пропустить через призму, этот луч разложится на отдельные волны. Это как раз те самые цвета, которые может воспринимать глаз человека: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Это 7 электромагнитных волн разной длины, которые вместе составляют белый свет (глазом видим как белый цвет), т.е. его «спектр».
Итак, каждый цвет – это волна определённой длины, которую может увидеть и распознать человек!

Видимый цвет предмета определён тем, каким образом этот предмет взаимодействует со светом, т.е. с составляющими его волнами. Если предмет отражает волны какой-то длины, то эти волны и определяют то, каким мы видим этот цвет. Например, апельсин отражает волны длиной примерно от 590 до 625 nm – это волны оранжевого цвета, а остальные волны поглощает. Именно эти отражающиеся волны и воспринимаются глазом. Поэтому апельсин человек видит оранжевым. А трава выглядит зелёной, потому что благодаря своей молекулярной структуре, поглощает волны красного и синего цвета и отражает волны зелёной части спектра.
Если предмет отражает все волны, а как мы уже знаем, все 7 цветов вместе образуют белый свет (цвет), то такой предмет мы видим белым. А если предмет поглощает все волны, то такой предмет мы видим чёрным.
Промежуточные варианты между белым и чёрным – оттенки серого. Три этих цвета – белый, серый и чёрный – называются ахроматическими, т.е. не содержащими «цветного» цвета, они не входят в спектр. Цвета из спектра – хроматические.

Как я уже говорила, воспринимаемый цвет зависит от источника света. Без света нет волн и нечему отражаться, глаз не видит ничего. Если освещение недостаточно, то глаз видит только очертания предметов – более тёмные или менее тёмные, но все в одной серо-чёрной гамме. За способность глаза видеть в условиях плохого освещения отвечают другие участки сетчатки.

Таким образом, в зависимости от характера света, попадающего на предмет, мы видим разные варианты цвета этого предмета.
Если предмет освещён хорошо, мы видим его чётким, цвет чистый. Если света слишком много, цвет видится разбелённым (вспомните пересвеченные фотографии). Если света мало, цвет выглядит темнее, постепенно стремясь к чёрному.

Каждый цвет можно проанализировать по нескольким параметрам. Это характеристики цвета.

Характеристики цвета.

1) ЦВЕТОВОЙ ТОН . Это та самая длина волны, которая и определяет положение цвета в спектре, его название: красный, синий, жёлтый и т.д.
Необходимо различать понятия «тон» и «подтон».
Тон – это основная краска. Подтон – примесь другого цвета.
За счёт разности подтонов и образуются разные оттенки одного и того же цвета. Например, жёлто-зелёный и сине-зелёный. Основной тон – зелёный, подтон (в меньшем количестве) – жёлтый или синий.
Как раз подтон и определяет такое понятие, как ТЕМПЕРАТУРА цвета. Если к основному тону добавить жёлтый пигмент, то температура цвета будет ощущаться тёплой. Ассоциации с красно-жёлто-оранжевыми цветами – огонь, солнце, тепло, жар. Предметы тёплых оттенков кажутся ближе.
Если к основному тону добавить синий пигмент, то температура цвета будет восприниматься холодной (цвета голубой и синий ассоциируются с льдом, инеем, холодом). Предметы холодных оттенков кажутся дальше.

Здесь важно запомнить и не путать понятия. Есть два значения словосочетаний «тёплые цвета» и «холодные цвета». В одном случае говорят о цветовом тоне, тогда красный, оранжевый и жёлтый – тёплые, а синий, сине-зелёный и фиолетовый – холодные цвета. Зелёный и сиреневый – нейтральные.

Во втором случае речь идёт о подтоне цвета, о его преобладающем оттенке. Именно в этом значении и будет употребляться этот термин в дальнейшем для описания цветов внешности – тёплых и холодных цветотипов. И говоря о температуре цвета в этом значении, мы имеем в виду, что каждый цвет может иметь и тёплый, и холодный оттенок в зависимости от своего подтона ! Кроме оранжевого – он всегда тёплый (из-за особенностей его расположения в спектре). Белый и чёрный вообще не входят в цветовой круг и потому для них не применимо понятие цветового тона, но коль речь зашла о температуре всех цветов, то обозначу сразу, что эти два относятся к холодным цветам.

2) Вторая характеристика каждого цвета – ЯРКОСТЬ .
Она показывает, насколько сильно световое излучение. Если сильное, то цвет максимально яркий. Чем меньше света, тем цвет выглядит темнее, яркость снижается. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится чёрным. Представьте предметы яркого цвета в условиях сумерек – цвет кажется тёмным, его яркость не видна. Понижение яркости за счёт добавления чёрного делает цвет более НАСЫЩЕННЫМ . Тёмно-красный – это насыщенный (глубокий) красный, тёмно-синий – насыщенный (глубокий) синий и т.д. В английском языке для более густого, тёмного цвета применяются слова-синонимы: deep (глубокий) и dark (тёмный). В названиях цветотипов вы эти термины тоже встретите.
Яркость света и яркость цвета – разные понятия. Выше говорилось именно о цвете предмета при ярком свете. В графических программах (в том же painte) яркость используется именно в этом значении. На картинке ниже можно увидеть уменьшение параметра «яркость» при затемнении цвета.
Но также существует термин «яркость», в значении «чистота», «сочность» цвета, т.е. максимально интенсивный цвет без примесей чёрного, белого или серого. И именно в этом значении я буду использовать этот термин в дальнейшем. Если написано «параметр «яркость»», то речь идёт об изменении освещения (т.е. светлоте/темноте).

3) Третья характеристика каждого цвета – СВЕТЛОТА .
Это характеристика, противоположная насыщенности (затемнённости, силе) цвета.
Чем больше светлота, тем ближе цвет к белому. Максимальная светлота любого цвета – белый цвет. Параметр «яркость» при этом повышается. Но эта яркость – не цветность (чистота), а увеличение освещённости, ещё раз делаю акцент на разнице этих понятий.
Оттенки с повышающейся степенью светлоты воспринимаются как всё более и более разбелённые, бледные, слабые. Т.е. с малой насыщенностью.

4) Четвёртая характеристика каждого цвета – ХРОМАТИЧНОСТЬ (ИНТЕНСИВНОСТЬ) . Это степень «чистоты» цвета, отсутствие примесей в его тоне, его сочность. При добавлении в основной цвет серого пигмента, цвет становится менее ярким, иначе – приглушённым, мягким. Т.е. его хроматичность (цветность) понижается. При максимально сниженной хроматичности цвета любой цвет становится одним из оттенков серого.
Важно не путать понятия «сочный» и «насыщенный» цвет. Напоминаю, что насыщенный – это тёмный оттенок, а сочный – это яркий, без примесей, тон.
Часто, когда говорят, что цвет яркий, имеют в виду, что он максимально хроматичен, чистый, сочный цвет. Именно в этом значении данный термин и используется в теории цветотипов, о которых пойдёт речь дальше.
Если же говорить о параметре «яркость» в значении освещённости (много света – яркость выше – цвет белее, мало света – яркость ниже – цвет темнее), то мы увидим, что при снижении хроматичности этот параметр не меняется. Т.е. характеристика хроматичность применяется к предметам с одним цветовым тоном в условиях одинаковой освещённости. Но один предмет при этом выглядит более «живым», а другой более «выцветшим» (выцветший – потерявший свой яркий цвет).

Если увеличить параметр «яркость», т.е. добавить белый цвет, то и на этом уровне светлоты можно таким же образом делать цвет более приглушённым, добавляя серый оттенок.

Аналогично и с более насыщенными (более тёмными) оттенками – они тоже бывают как более чистыми, так и более приглушёнными. Главное, что мы видим во всех случаях при уменьшении хроматичности – это всё более выраженный серый подтон. Именно это отличает мягкие цвета от ярких (чистых).

Ещё один важный нюанс – при добавлении в основной тон любого ахроматического цвета (белый, серый, чёрный), меняется температура цвета. Она не меняется на противоположную, т.е. тёплый цвет не станет таким образом холодным или наоборот. Но эти цвета приблизятся по характеристике «температура» к нейтральным оттенкам. Т.е. без ярко выраженной температуры. Именно поэтому представители мягких, тёмных или светлых цветотипов могут носить некоторые цвета из нейтрально-холодных или нейтрально-тёплых вне зависимости от своего основного цветотипа. Но об этом буду рассказывать позже.

Таким образом, по своим основным характеристикам все оттенки делятся на:
1) Тёплые (с золотистым подтоном) / холодные (с синим подтоном)
2) Светлые (ненасыщенные) / тёмные (насыщенные)
3) Яркие (чистые) / мягкие (приглушённые)

И у каждого цвета есть одна ведущая характеристика и две дополнительных, что и обусловливает название некоторых оттенков. Например, светло-розовый – ведущая характеристика – «светлый», дополнительные – может быть как тёплым, так и холодным, как ярким, так и мягким.

Потренируемся определять ведущую характеристику.

Или одну ведущую и одну – дополнительную.

На приведённых выше примерах хорошо видно влияние полутона на ведущую характеристику оттенка:
Тёмные цвета – цвета с добавлением чёрного (насыщенные).
Светлые цвета – цвета с добавлением белого (выбеленные).
Тёплые цвета – цвета с тёплыми (жёлтыми, золотистыми) полутонами.
Холодные цвета – цвета с холодными (синими) полутонами, кажутся льдистыми.
Яркие цвета – чистые, без добавления серого.
Мягкие цвета – приглушённые, с добавлением серого.

Мы воспринимаем цвет, как атрибут любого материального объекта, а свет – как фактор, который способен его изменять. Помидор красный, трава зеленая, и свет может лишь добавлять им оттенки или оттенять, верно?.. Не верно!

Цвета как такового не существует, он – результат совместной работы нашего органа зрения и света. Там где нет света не может быть и цвета, в чем вы легко можете убедиться сами находясь в темном помещении. И дело не в том, что темнота скрывает цвета, а в том, что мы видим цвета только благодаря свету! Звучит несколько революционно, не правда ли? Продолжив чтение этой статьи, вы узнаете еще многое, что нужно знать художнику.

Что такое цвет?
Давайте ненадолго обратимся к физике. Не волнуйтесь, я постараюсь излагать максимально просто и доходчиво. Некоторые окружающие нас объекты имеют свойство излучать или выбрасывать в пространство пучки частиц (или волн) в различных направлениях. Свет – один из видов излучения, и каждый источник света испускает фотоны.

Фотоны – это комбинация из нескольких волн различной длинны (на рисунке x, y, и z)

Путь, по которому фотон летит от источника свет в определенном направлении, мы будем называть лучом

Итак, мы познакомились с несколькими основополагающими фактами. А что же происходит, когда в этой системе появляется человеческий фактор? Нас окружает огромное количество различного вида излучений, но наше зрение способно реагировать только на излучение определенного диапазона длин волн. Например, мы не можем видеть теплового излучения до тех пор, пока его длинна волны не достигнет этого диапазона (раскаленный до красна металл вдруг становится источником света). Часть электромагнитного излучения, которую мы можем видеть, называется видимым светом, или попросту – светом.

Здесь следует напомнить еще об одном факте. Наши глаза имеют два вида клеток-фоторецепторов: колбочки и палочки. Когда на них попадает свет, они реагируют на него и передают в мозг определенную информацию.

Эти самые палочки очень чувствительны к свету, и отвечают за ночное виденье, виденье движущихся объектов и форм. Но для нас более интересны колбочки. Они способны разделять волну на составляющие волны различной длинны, которые мозг грубо интерпретирует как красный (длинный), зеленый (средний) и синий (короткий). В зависимости от длин волн, образующих луч, мы воспринимаем определенную смесь этих трех цветов.

Большинство лучей на своем пути достигают различных объектов, отражаются от них, изменяя свое направление, после чего могут быть отражены повторно (например, в ваших глазах). Как правило, объект, которого достигает луч, не отражает его полностью, наподобие зеркала. Часть волн будет поглощена этим объектом, и уже никогда не достигнет ваших глаз. В результате мы воспринимаем только какую-то часть от оригинального луча, отраженного от объекта. Именно эта оставшаяся часть интерпретируется нашим мозгом как цвет объекта. Различные цвета создаются различными материалами, обладающими различными отражающими и поглощающими свойствами.

Возможно, вам не терпится узнать, какое отношение это все имеет к цветам при рисовании. Ведь, в конце концов, мы лишь рисуем при помощи цветов, а не создаем их физически! Читайте дальше, и очень скоро вам все станет ясно.

Цветовой тон, Насыщенность, Яркость
Вот где может начаться настоящая путаница! Нам интуитивно понятно, что такое тон, насыщенность и яркость, но когда дело доходит до практики (рисования) с их использованием нередко возникают трудности. Тон – это тоже цвет, верно? Насыщенность – показывает насколько “живыми” являются цвета… А яркость сообщает нам темный объект или светлый. Но это все на уровне ощущений. Когда же дело доходит до рисунка, бывает очень трудно применить их на практике. Чтобы справиться с этим, достаточно просто уяснить для себя откуда берутся все эти величины.

Определение Оттенка
Оттенок – это определенный тип цвета. Красный, пурпурный, малиновый – это все оттенки. Они появляются благодаря описанному ранее механизму, когда отраженный свет смешивается в различных пропорциях и мозгом интерпретируется окончательный цвет. То есть, проще говоря, оттенок определяется цветом объекта. Интересный факт: серебристый, золотистый и коричневый оттенками не являются. Серебристый – это сияющий серый, золотистый – сияющий желтый, а коричневый – это обесцвеченный оранжевый.

Вне зависимости от того, сколько раз мы будем инвертировать оттенки, все они образуются комбинацией красного, зеленого и синего цветов. И чем дальше вы будете смещаться по цветовому колесу от любого из них, тем более уникальный цвет получите в результате. Например, 50%-зеленый + 50%-красный дают желтый, но стоит лишь слегка отклониться от этой пропорции, вы получите зеленоватый или красноватый оттенок.

Нет большего или меньшего оттенка относительно друг друга. На цветовом круге они все равнозначны. Следовательно, их можно описывать не в процентном соотношении, и в градусах.

Определение насыщенности
Оттенок не есть цвет (по крайней мере, формально). Все круги на изображении ниже имеют одинаковый оттенок, абсолютно одинаковое положение на цветовом колесе (а так же абсолютно одинаковую яркость!). Так почему же нам кажется, что круги, показанные ниже, разного цвета?

Основная характеристика насыщенности – количество в цвете белой составляющей. Но вы справедливо возразите: не является ли это характеристикой яркости?! Хотите получить более яркий свет – добавьте белого! В результате чего затемненные области станут более насыщенными! Очень запутанно, правда? Вот почему нам нужно уяснить еще кое-что.

Насыщенность это – доминирование какого-либо цвета. На примере ниже круги имеют одинаковые яркость и оттенок. Различаются только пропорции составляющих. Мы не “добавляем белого”, а просто уменьшаем расстояние между составляющими, так, чтобы не преобладала ни одна из них.

Как вы можете догадаться, если в соотношении составляющих разницы нет, то никакой насыщенности и не будет. Все будет белым (о яркости пока речь не идет)

Определение Яркости
Яркость определяет ту наибольшую величину белого, которую способны воспринимать наши глаза. Например, не бывает более синего цвета, чем 100%-синий, точно так же белый не может быть белее 100%-белого цвета.

Шкалы, показанные ниже, не могут быть заполнены более своего максимального значения:

Очевидно, что в этом случае черный образуется полным отсутствием какой-либо цветовой информации

Интересный факт: в темноте колбочки нашего глаза получают минимум информации, что делает нас как бы “слепыми” к цвету. В это время основную визуальную информацию в мозг поставляют палочки, более чувствительные к свету. Но, в силу своей особой восприимчивости к сине-зеленому цвету, они представляют все сине-зеленые поверхности более яркими. Этот эффект носит название эффекта Пуркинье.

Свечение
Помимо величины абсолютной яркости, каждый цвет имеет еще один параметр: свечение. Вы, наверное, замечали, что цвета части объектов кажутся более яркими по сравнению с остальными, даже если все они имеют 100% яркость. Свечение, как раз, показывает насколько ярким является цвет по сравнению с белым.

Если мы преобразуем основные цвета 100%-яркости в градации серого, то заметим, что их яркость резко уменьшится. Белый останется белым, синий превратится в очень-очень темный, а зеленый будет наиболее ярким из всех их. Это происходит из-за индивидуальной чувствительности каждой палочки, и именно по этой причине мы воспринимаем желтый (ярко-красный + очень яркий зеленый) как наиболее яркий цвет. Так же, по этой причине, голубой цвет (темно-синий + очень яркий зеленый) мы иногда называем светло-синим. Свечение очень важно особенно при работе с градациями серого. Например, следует учитывать, что желтый нуждается в более яркой основе, чем остальные цвета, имеющие одинаковую абсолютную яркость.

Модель HSB
В реальной жизни нам не приходится аккуратно и скрупулезно создавать цвета, так как это заняло бы слишком много времени. Тем более, что оттенок, насыщенность и яркость можно скомбинировать в одном очень полезном инструменте. Взгляните на схему ниже. Здесь вы можете заметить совершенно очевидную закономерность изменения цветов. Почему бы не воспользоваться этим?

Если вы – цифровой художник, данная закономерность должна быть вам хорошо знакома. Именно таким образом оттенок, насыщенность и яркость можно объединить в одну модель, получившую название HSB (Hue, Saturation, Brightness). Как она работает?

Теперь, когда вы знаете, что такое оттенок, насыщенность и яркость, вам будет легче объединить их в одну модель. Бегунок (или колесико) с оттенком не зависит от круга/треугольника SB (насыщенности, яркости). Мало того, он является более приоритетным по отношению к параметрам SB. Каждый оттенок может иметь значение яркости и насыщенности, находящееся в определенном диапазоне, причем оба этих значения взаимосвязаны. Вместе они определяют “богатство” какого-либо конкретного оттенка.

SB модель может быть поделена на области с различными свойствами. Если вы научились подбирать нужный оттенок визуально, вам не обязательно что-либо знать конкретные значения насыщенности и яркости. Это позволяет значительно ускорить процесс рисования, и даже сделать его несколько спонтанным.

Не смотря на то, что форма квадрата интуитивно более понятна, лично я предпочитаю треугольник. Он позволяет мне получить больший контроль над “богатством” оттенка в общем, а не регулировать насыщенность и яркость по отдельности (у меня для этого имеются раздельные бегунки).

CMY и RGB
А как быть в случае, когда приходится заниматься традиционным рисованием? Здесь нет удобной программы с цветовым колесом, нет понятных бегунков. Как в этом случае изменять оттенки, насыщенность и яркость пигмента?

Прежде всего, давайте определимся, в чем заключается разница между цифровым и традиционным рисованием. В обоих случаях используются цвета, верно? Проблема заключается в том, что при цифровом рисовании используются разноцветные источники света, создающие более совершенные цвета и обеспечивающие их более четкое восприятие нашими глазами. А при традиционном рисовании мы ограничены цветом, отраженным от пигмента. Отраженный свет здесь выступает как бы в роли посредника между тем, что мы рисуем, и тем, что фактически видим. Можно, конечно, поспорить, какая из сред предоставляет художнику больше творческой свободы, но несомненным остается тот факт, что рисование в цифре лучше взаимодействует с нашим зрительным механизмом.

Итак, для традиционного рисования нам необходимы пигменты. Они не излучают цвет, а вместо этого, поглощают часть падающего на них света, отражая остальную часть в том диапазоне длин волн, которая соответствует их названию. К примеру, красная краска поглощает зеленую и синюю составляющую, отражаю только красную.

Проблема заключается в том, что мы не в силах создать совершенные пигменты, отражающие свет настолько полно, как ели бы он излучался. Так, в качестве компромисса появилась система CMY: голубой не отражает красного, маджента (пурпурный цвет) не отражает зеленого, а желтый не отражает синего. Поэтому, если нам нужно воздействовать целенаправленно только на “синюю” палочку нашего глаза, нам нужно смешать голубой и меджента. Такой пигмент будет отражать самый минимум красного и зеленого. Дополнительный цвет “K”, обозначающий черный, был введен в систему CMY по той причине, что ее оригинальные компоненты при смешении в равных пропорциях не могли обеспечить абсолютно черный цвет.

RGB – аддитивная система, то есть по мере увеличения удельной доли составляющих вы получаете более яркий цвет. CMY – система субтрактивная, в ней с чем меньше объем составляющих – тем цвет ярче.

Четыре правила смешения цветов

Правило 1 – Смешение оттенков
Смешивая два оттенка, вы получаете промежуточный оттенок, находящийся где-то между двумя исходными. Данный принцип действует как при аддитивном так и при субтрактивном смешении.

Правило 2 – Комплементарное смешение
Возможно, вам уже приходилось слышать о комплементарных цветах. Это те цвета, которые лежат на цветовом колесе диаметрально противоположно. Контраст между ними (при условии, что оба оттенка имеют одинаковую яркость) обычно, очень резкий, как между черным и белым. Тем не менее, при смешении они нейтрализуют друг друга.

Смешение комплементарных оттенков дает на выходе нейтральный (серый или сероватый) цвет. Аддитивное смешение двух оттенков со 100%-яркостью дает белый цвет. Субтрактивное – черный.

При субтрактивном методе незначительное добавление комплементарного оттенка является самым легким способом уменьшения насыщенности.

Правило 3 – Смешение насыщенности
При обоих методах смешения (аддитивном и субтрактивном), пропорции компонентов выравниваются, что в результате ведет к уменьшению насыщенности.

Правило 4 – Смешение яркости
Аддитивное смешение дает в итоге более яркий оттенок, субтрактивное – образует оттенок темнее самого светлого из смешиваемых оттенков.

Температура цвета
Существует очень старая и устойчивая традиция разделения цветового колеса на теплую и холодную половину. Мы знаем, что теплые цвета более активны и “дружелюбны”, тогда как холодные - пассивны и мрачны. О психологии восприятия цвета можно написать целую книгу, но проблема в том, что подобное деление не является объективным. Какой цвет является самым теплым? Красный? Желтый? А пурпурный – он теплый или холодный? И где конкретно проходит разделительная линия?

Взгляните на изображение ниже. Показанные здесь круги – красные, и, теоретически все теплые. Так почему же какие-то из них выглядят холоднее чем остальные? Дело в контрасте. Цвет не может быть теплым или холодным. Только теплее или холоднее. Именно поэтому так легко визуально разделить цветовое колесо: здесь видно все цвета сразу, и их легко сравнивать между собой. Но удалите с колеса красный, и на нем больше не будет ни теплых, ни холодных цветов.

Итак, как можно получить более теплый или более холодный оттенок. Каждый оттенок на цветовом колесе имеет своего соседа. Каждый сосед чуть теплее или чуть холоднее другого своего соседа, который, в свою очередь немного холоднее или теплее следующего. Чтобы получить более холодный вариант какого-либо оттенка, смещайтесь в направлении холодного соседа (и наоборот).

Основные правила тонирования
Очень долгое введение получилось? Дайте мне еще чуть-чуть времени, и вы поймете, что все эти долгие рассуждения просто необходимы для успешного уяснения сути всего процесса. Если вы, к примеру, запомните только перечисленные выше правила, вы окажетесь ограниченными только рамками конкретных ситуаций. Но если вы поймете, как эти ситуации возникают, то подобные ограничения исчезнут практически полностью.

Локальные цвета
Основные цвета, не освещаемые каким-либо источником света, называются локальными цветами. А как нам уже известно, не освещаемый объект не может иметь какого-либо цвета. Поэтому лучше немного изменить определение локального цвета. Локальным мы назовем цвет, который не подвержен выраженному влиянию света или тени. То есть локальный цвет вишни – красный, даже если она с одной стороны освещается ярким оранжевым цветом, а с другой – отраженным синим. Локальный цвет – этот тот цвет, с которого следует начинать работу над рисунком.
А как же понимать яркость и насыщенность локального цвета? Яркость определяется воображаемым рассеянным по сцене светом. Чтобы определить общую яркость сцены (интенсивность рассеянного света), поместите ваш объект на белый фон. Оба они будут освещены одним и тем же источником, но объект не может оказаться ярче, чем белый фон (при одинаковых условиях освещения).

Итак, белый фон отражает 100% падающего на него света. Если ваш объект будет казаться боле ярким, чем фон, это будет означать, что он отражает более 100% света (как если бы он сам испускал свет). Следовательно, чем темнее ваше базовое освещение, тем более заметные источники света вы сможете поместить на сцену впоследствии.

А как насчет насыщенности? Если яркость связана с интенсивностью света, насыщенность больше зависит от пропорций его компонентов. Данные пропорции остаются неизменными при изменении интенсивности света (за редкими исключениями, о которых мы поговорим чуть позже). Это как если бы с каждой ложкой сахара мы добавляли в чашку с чаем дополнительную порцию воды. Чай, при этом, не будет становиться слаще.

Источник прямого света
Вот как примерно распределяются освещенные области:

Рассмотрим для уяснения простую сцену, не освещенную каким-либо явным источником света. Земля зеленая, мяч красный, небо…. впрочем, на данный момент это не важно. Если фон очень сильно удален, он не оказывает сколько-нибудь существенного влияния на ваш объект. Мы подобрали определенную яркость и насыщенность, и на данный момент картинка выглядит плоской, двумерной. Вот почему цвета на подобных рисунках называются плоскими. Это – самый простой этап рисования.

Теперь, когда на сцене появился источник света, он заполняет всю сцену. Его интенсивность – яркость – максимальна там, где свет непосредственно контактирует с объектом: полный свет (full light), и полусвет (half light). А области с наименьшей интенсивностью – это те, которых свет достичь не может: основная тень (core shadow), отбрасываемая тень (cast shadow). Чем ярче свет, тем темнее (гуще) тени. Наш локальный цвет становится завершающим (terminator).

Чтобы удержать наш мяч от свободного парения в пространстве, нам нужно создать контактную тень, и создать ее там, куда свет не достигает вовсе. Это будет самый темный участок нашего изображения.

Но наша сцена по-прежнему выглядит… как-то неестественно. Она цветная, радостная, как будто из детской книжки. Но что-то все равно не так. Возможно, вы заметите, что мы использовали здесь только диффузионное отражение. Каждый отдельный луч, падающий на мяч, частично им поглощается, и отражается только красный. Следовательно, в области максимальной яркости света мы получим 100%-красный цвет. И изменить это нет никакой возможности. Это вполне естественная ситуация для матовых поверхностей, и уменьшение насыщенности для получения более яркого красного не сработает.

Но если ситуация естественна, почему сцена выглядит странно? А дело в том, что абсолютно матовые материалы в природе встречаются крайне редко. Практически любой, окружающий нас предмет, отражает хоть какой-то свет в виде блика. Причем блик этот не обязательно должен быть четким и сверкающим. Как правил, он бывает мягким и размытым. Измените свое положение относительно какого-либо объекта поблизости от вас, и если его цвета хотя бы незначительно изменяются при вашем перемещении, то здесь можно говорить о бликовом отражении. Отражение, которое не зависит от вашего положения относительно объекта, называется диффузионным.

Бликовое отражение, как мы выяснили, образуется источником света. Чем источник света сильнее, тем явственнее он просматривается на поверхности объекта. Очень важное значение, при этом, имеет соотношение между бликовыми и диффузионными свойствами материала. Сверкающие объекты, как правило, имеют на своей поверхности очень тонкий прозрачный слой сильно бликующего материала. При этом бликовое и диффузионное отражение между собой практически не смешиваются (третий мяч).

Другими словами, уменьшая насыщенность яркой области (“добавляя в нее белого”), вы не делаете ее более яркой, а добавляете сюда сияние.

Тем не менее, мячи на изображении выше по-прежнему выглядят неестественно (не знали, что существует так много способов создания неестественных цветов?). Теперь они стали выглядеть так, как будто взяты из упражнения по 3D-моделированию. А все потому, что мы использовали для освещения чисто-белый свет, который в природе не встречается. Солнечный свет, прежде чем он достигнет наших глаз, проходит сквозь слои атмосферы, в результате чего в него подмешиваются посторонние цвета.

Волны короткой и средней длинны, как правило, легко рассеиваются. Чем больший путь они преодолевают в толще атмосферы, тем большая его часть рассеивается, и уже никогда не достигнет ваших глаз (по крайней мере, не изменив свое изначальное направление). Поэтому “белые” лучи в нашем случае, будут преимущественно, красноватыми и зеленоватыми. А в самой верхней точки наиболее освещенного участка будет наблюдаться небольшой дефицит синего, обусловленный тем, что цвет солнечного света, сам по себе, теплый.

Так почему же отражение теплого источника света должно быть нейтрально белым? Чтобы избежать ненатурального эффекта 3D-модели, нужно при создании теплого сияния (не важно резкого или мягкого), одновременно уменьшить насыщенность и увеличить температуру. Как уже упоминалось ранее, красные оттенки могут быть как холодными, так и теплыми, поэтому наша красная поверхность вовсе не обязательно должна сразу стать оранжевой или желтой.

Очень важно не использовать сияние в качестве универсального способа сделать изображение более привлекательным. Если вы чувствуете, что используете цвета очень близкие к белому, то объект у вас будет выглядеть сверкающим или мокрым. Учитывайте этот, когда рисуете, например, кожу.

Источники непрямого света
Но что происходит со всем этим рассеянным синеватым светом? Благодаря ему мы видим небо синим. Но, если мы можем видеть этот синий цвет, значит он, все же достигает наших глаз. И не только их! На все объекты вокруг нас падает этот непрямой синий свет, который так же может быть отражен. Он не такой яркий как прямой солнечный свет, но он способен сделать поверхность еще чуть более яркой. Кроме того, если поверхность не абсолютно матовая, она теряет часть насыщенности, и становится более холодной (так как источник нашего непрямого цвета - холодный). Всегда помните, что прямой свет более интенсивный, чем непрямой, и они никогда не смешиваются. Отражение, созданное непрямым источником света, никогда не пересекает терминирующую линию.

Области с наиболее интенсивными отражениями образуются сверкающими поверхностями, но матовые поверхности, такие как, например, почва или земля, так же могут отражаться от объектов.

Общеизвестный факт, что величина контраста уменьшается по мере увеличения расстояния до объекта. Но как обстоит дело с оттенком, насыщенностью и яркостью отдаляющегося объекта? Здесь есть определенные нюансы. По мере удаления объекта, смещения его по направлению к фону, его цветовая информация смешивается со светом, отраженным от неба, не так ли? Отсюда следует:
- оттенок постепенно изменяет свою температуру, смещаясь в сторону оттенка неба;
- яркость постепенно возрастает, стремясь к яркости неба;
- в насыщенность подмешивается шум, что ведет к ее уменьшению; однако, если источник света находится на дальнем плане (передний план затемнен), насыщенность может постепенно увеличиваться по мере приближения к нему объекта.

Чем яснее и чище атмосфера, тем слабее описанный выше эффект. Следовательно, если в воздухе находится большое количество пыли, дыма или наблюдается повышенная влажность, даже находящиеся относительно недалеко объекты изменяют свои свойства довольно резко. Очень распространенная хитрость, к которой прибегают многие художники (и кинематографисты!) – это делать часть одинаковых с виду объектов более чуть размытыми, чуть более светлыми и чуть менее насыщенными. Нашему мозгу они расположенными на некотором удалении. Так достигается ощущение глубины композиции. Однако следует учитывать, что данный прием не сработает на сцене с чистой, прозрачной атмосферой.

Цвет и объем
Правильный выбор цветов обеспечивает правильный объем на изображении. Начинающие художники очень часто начинают свои рисунки именно с объемов, уделяя основное внимание правильному их определению на композиции. Однако, следуя правилам, описанным на данном уроке, у вас не должно возникать проблем определением объемов при помощи цветов. Как это возможно?
- изначальная яркость локальных цветов задает общую яркость всей композиции;
- дивизионный свет и тени насыщенны настолько, насколько насыщен локальный цвет: обесцвеченные тени будут выглядеть ярче при определении объема;
- чем сильнее сияние, тем большей яркостью будет обладать объем;
- непрямой свет не может быть ярче прямого;
- локальный цвет становится терминирующим; с одной его стороны образуется тень, с другой отсвет, что создает естественный контраст.

Как узнать, нужно ли добавлять дополнительные свет или тени? Здесь все зависит от контраста, и вы должны сами решить, что будет больше соответствовать атмосфере вашей композиции. Лучше всего поместить ваш объект поочередно на три фона: черный, белый и 50%-серый. Если он выглядит замечательно на всех из них, то вы все сделали правильно. Так же не плохо было бы для проверки преобразовать ваше изображение в градации серого.

Что следует запомнить
- сильно насыщенные, яркие цвета в природе встречаются редко, приберегите их для цветочков, птичек и всяких волшебных штучек;
- если вам нужно расположить источник света в затемненной области, изменяйте его яркость по принципу градиента;
- если произведенное вами тонирование выглядит слишком цветным, сделайте перерыв, отойдите на некоторое расстояние; у ваших глаз будет возможность немного отдохнуть от этих цветов, после чего они будут восприниматься более актуально; поворот изображение, взгляд на него с различных углов, или отражение его в зеркале так же может дать положительный эффект;
- оставьте чисто-белый цвет для отсветов, а 100%-черный для контактных теней; излишнее увлечение ими значительно снижает их эффективность.

Не нужно больше гадать!
Теперь, когда вы усвоили, что цвет – это всего лишь сигнал, вид информации, можете легко имитировать реальный мир в своих композициях. И не нужно запоминать сотни правил: разобравшись с фундаментальными основами, вы можете воспроизвести окружающее с огромной точностью. Конечно же, не следует воспринимать изложенные выше принципы как единственно верный путь к успеху – искусство есть искусство, и иногда наилучшего результата можно добиться именно нарушив существующие правила.

В одной из следующих статей я познакомлю вас с такими понятиями как множественные и цветные источники света, прозрачность, субповерхностное рассеивание, а так же излучение и преломление света.

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).

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.

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.

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.

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.

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)

– 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.

Яркость (Brightness)

– 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».

Светлость (Lightness)

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

Насыщенность (Saturation)

– 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.

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.

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).

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.