Аддитивное смешение цветов — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 марта 2019; проверки требуют 11 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 марта 2019; проверки требуют 11 правок. Аддитивное смешение цветов по RGB-моделиАддитивное смешение цветов — метод синтеза цвета, основанный на сложении цветов непосредственно излучающих объектов. Аддитивное смешение соответствует смешению лучей света. Не стоит путать его с субтрактивным смешением, которое соответствует смешению красок.
Метод аддитивного смешения основан на особенностях строения зрительного анализатора человека, в частности на таком явлении как метамерия. Сетчатка человеческого глаза содержит три типа колбочек, воспринимающих свет в фиолетово-синей, зелёно-жёлтой и жёлто-красной частях спектра.
Современным стандартом для аддитивного смешения цветов является модель цветового пространства RGB, где основными цветами являются красный (
В противоположность аддитивному смешению цветов существуют схемы субтрактивного синтеза. Субтрактивное смешение соответствует смешению красок. В этом случае цвет формируется за счёт вычитания определённых цветов из белого света. Тремя типичными базовыми цветами явлются сине-зелёный (Cyan), маджента (Magenta) и жёлтый (Yellow). Модель субтрактивного синтеза CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key color) широко применяется в полиграфии.
2.3 Спектральные цвета. Аддитивное и субтрактивное смешивание
В предыдущей главе мы вплотную приблизились к основе основ цветопостроения, а именно — к понятию об основных и дополнительных цветах и видам смешивания. Понять эти правила очень важно, пожалуй, это один из самых важных моментов в понимании природы цвета, цветовой гармонии и как на практике анализировать цвет на предмет его определения в палитру того или иного цветотипа. Потому как все остальные тонкости и секреты работы с цветом легко выводятся из знания этих основ. Хотелось бы, чтобы читатель отнёсся к изучению этой темы особенно внимательно и добился бы понимания того, что такое цветовой круг и каким образом два вида смешивания цветов дают нам весь ранг многообразных цветов и их оттенков, и как на практике применять аддитивное смешивание для анализа цветотипа человека, а субтрактивное — для подбора цветов и оттенков одежды и прочего.Основные цвета — цвета, смешивая которые можно получить все остальные цвета и оттенки.
Появление концепции основных цветов связано с необходимостью воспроизводить цвета, для которых в палитре художника не было точного цветового эквивалента. Развитие техники цветовоспроизведения требовало минимизации числа таких цветов, в связи с чем были разработаны концептуально взаимодополняющие методы получения смешанных цветов: смешивание цветных лучей (от источников света, имеющих определённый спектральный состав), и смешивание красок (отражающих свет, и имеющих свои характерные спектры отражения).
Смешивание цветов зависит от цветовой модели. Существуют аддитивная и субтрактивная модели смешивания. (Источник)
Аддитивное смешение цветов — метод синтеза цвета, основанный на сложении аддитивных цветов, то есть цветов непосредственно излучающих объектов. Метод основан на особенностях строения зрительного анализатора человека, в частности на таком явлении как метамерия.
Смешивая три основных цвета: красный, зелёный и синий — в определенном соотношении, можно воспроизвести большинство воспринимаемых человеком цветов. ( Источник)
Один из примеров использования аддитивного синтеза — компьютерный монитор, цветное изображение на котором основано на цветовом пространстве RGB и получается из красных, зеленых и синих точек.
Источник изображения
Формула получения цветов из 3-х основных в результате аддитивного смешивания:
Зелёный + Красный = Жёлтый
Зелёный + Синий = Голубой
Синий + Красный = Пурпурный
Синий + Красный + Зелёный = Белый
Нет света = Черный
В противоположность аддитивному смешению цветов существуют схемы субтрактивного синтеза. В этом случае цвет формируется за счет вычитания из отраженного от бумаги (или проходящего через прозрачный носитель) света определенных цветов. Самая распространенная модель субтрактивного синтеза — CMYK, широко применяющаяся в полиграфии.
Источник изображения
В отличие от аддитивной системы смешивания, где основными цветами являются красный, зеленый и синий, в системе субтрактивного смешивания основные цвета — голубой, пурпурный и желтый (или на английском cyan, magenta, yellow (CMY), к которой добавляется черный при печати для экономии цветных красителей, которые дороже черного, тогда система приобретает вид CMYK, где black обозначается заглавной буквой K).
В ходе субтрактивного процесса различные цветовые компоненты удаляются из света, отраженного белой бумагой. При удалении всех компонентов получается черный цвет.
Основные субтрактивные цвета — голубой, пурпурный и желтый. Каждый из них представляет две трети видимого спектра. Они могут быть получены путем удаления основного аддитивного цвета из белого света (например, с помощью фильтра) или путем наложения двух основных аддитивных цветов.
Печатные краски представляют собой полупрозрачные вещества, действующие как цветные фильтры. Какой цвет вы получите при нанесении на бумагу вещества, поглощающего синий свет?
Синий «вычитается» из белого света, в то время как другие компоненты (зеленый и красный) отражаются. Аддитивное сочетание этих двух составляющих дает желтый цвет: это именно тот цвет, который мы видим.
Другими словами, печатная краска удаляет одну треть (синий) белого света (состоящего из красного, зеленого и синего). Предположим, что две такие полупрозрачные краски наносятся одна поверх другой, например, желтый и голубой. Сначала эти краски фильтруют синий, а затем красную составляющую белого света. Остается зеленый цвет, который мы и наблюдаем.
При субтрактивном воспроизведении цвета нанесенные поверх друг друга голубой, пурпурный и желтый дают следующие дополнительные цвета:
Голубой + Желтый = Зеленый
Желтый + Пурпурный = Красный
Пурпурный + Голубой = Синий
Голубой + Пурпурный + Желтый = Черный
Нет цвета = Белый
Цветные изображения печатаются в четыре краски с помощью голубой, пурпурной, желтой и черной краски. Черная краска повышает резкость и контраст изображений.
Черный, получаемый путем субтрактивного сочетания голубого, пурпурного и желтого, никогда не становится абсолютно черным из-за природы пигментов, используемых в красках.
В классической офсетной печати размер растровых точек зависит от требуемого цветового тона. При надпечатке некоторые из точек, соответствующие отдельным цветам, прилегают друг к другу, другие — частично или полностью перекрываются. Если мы посмотрим на точки через увеличительное стекло, мы увидим цвета, которые — за исключением белого цвета бумаги — получаются в результате субтрактивного смешения цветов. Без увеличительного стекла при взгляде на изделие, полученное методом офсетной печати, с нормального расстояния наши глаза не смогут различить отдельные точки. В этом случае происходит аддитивное сочетание цветов.
Сочетание аддитивного и субтрактивного воспроизведения цвета называется автотипией. (Источник)
О системах RGB и CMYK будет отдельная глава попозже.
Метамерия — свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета. (Источник)
Главное правило применения видов смешиваний в цветотипировании:
1) Для оценки колорита человека, и впечатления от его одежды, мы применяем принципы аддитивного смешивания. Гармоничные цвета должны в сумме давать серый цвет. Для глаза этот суммарный серый цвет будет восприниматься как отсутстствие какой-то доминанты и раздражителя, ни один цвет не должен лидировать.
2) Для анализа теплоты — холодности кожи и цветов и оттенков одежды важно знать, как получаются смешанные цвета (неспектральные), видеть вкрапления желтого или синего в чистых цветах, знать основные цветовые смеси, раскладывать любой цвет на компоненты, опираясь на знание стандартных чистых (спектральных) цветов и как они преобразуются под воздействием других цветов при субтрактивном смешивании (т.е. на ткани, на бумаге, на каком-то вещественном носителе).
Короче говоря, нужно развивать в себе способности к цветовому анализу и синтезу, разбирая цвета на составляющие и предполагая, как данный цвет будет воздействовать с другими цветами покровов и одежды человека. Пожалуй, синтез, как всегда, сложнее анализа, так как нужно учитывать многие воздействующие на цветовосприятие факторы (вспоминаем желтые гобелены Шеврёля!).
В следующей главе речь пойдет о цветовом круге, много цитат из Иттена и много текста для размышления.
Как просто научить ребенка цветосмешению и объяснить азы цветоведения
Вам понадобится обычный лист бумаги, краски любые художественные (акварель, гуашь или акрил), палитра, кисть одна средняя.
Рисуем такой вот круг.
Делим его на ячейки. Обратите внимание на расположение ячеек. Размер ячеек примерно одинаковый.
Из набора красок возьмите синий, красный и желтый цвета.
Начните свое объяснение с того, что это основные цвета и их смешать нельзя. Затем попросите закрасить ячейку, как показано на образце, желтым цветом.
Если ваш ребенок не имел дело с красками или мало рисовал, объясняйте одновременно, что кисточку надо мыть перед тем, как обмакнуть в банку с краской. Тогда краски будут чистыми и при смешении всегда будут получаться яркие цвета.
Дальше попросите закрасить ячейку с красным цветом.
Затем смешиваем желтый и красный цвета на палитре и закрашиваем соседнюю ячейку, добавляем в этот же цвет больше желтого и закрашиваем ячейку ближе к желтому цвету.
Так же поступаем с синим цветом, поочередно смешивая его сначала с желтым, а затем с красным цветами.
Пока закрашиваем ячейки, обязательно спрашиваем у малыша, как называются получившиеся цвета.
Когда круг закончен, обратите внимание крохи, сколько получилось разных цветов из всего трех — красного, синего и желтого.
Попросите назвать основные три цвета. После спросите, какой из трех основных самый светлый (ответ: желтый), а какой самый темный (синий). Расскажите, что цвета бывают холодными и теплыми. Какой самый холодный (синий), а какой самый теплый (желтый).
Так вы не только научите смешивать цвета, вы объясните ребенку сложные азы цветоведения. Не бойтесь говорить с ребенком о тепло-холодности цветов, дети хорошо впитывают и легко усваивают все новое. Закрывая половину круга, спросите его (ее), где самый холодный цвет из видимых, а где самый теплый цвет.
Этот круг обладает интересной и важной особенностью, которую можно использовать для грамотного сочетания цветов. Пары контрастных оттенков здесь всегда находятся напротив друг друга. Красный — напротив зеленого. Синий — напротив оранжевого. Фиолетовый — напротив желтого.
Вот такой простой урок может вместить так много нужной и полезной информации. Берем на заметку!
1.9 Закономерности смешения цветов
Смешение цветов — одна из самых главных проблем теории и практики начального этапа постижения колористики. Установлены три основных закона оптического смешения цветов. Существуют три основных способа смешения цветов: механическое, пространственное и оптическое.
Первый закон: главной особенностью любого цветового круга является соотношение противолежащих (относительно центра круга) цветов, которое при их смешении дает ахроматический цвет. Такие цвета называются дополнительными. Взаимодополнительные цвета строго определенны: к красному малинового оттенка — зелено-голубой, к красному огненному — голубой, близкий к голубовато-зеленому, к желтому зеленого оттенка — пурпурно-фиолетовый, к желтому лимонному — синий ультрамариновый, к голубовато-синему — оранжево-желтый.
Видимые в естественных условиях цвета, как правило, являются результатом смешения спектральных цветов.
Механическое смешение цветов происходит тогда, когда мы смешиваем краски, например, на палитре, бумаге, холсте. Здесь следует четко различать, что цвет и краска ≈ это не одно и то же. Цвет имеет оптическую (физическую) природу, а краска — химическую.
Цветов в природе гораздо больше, чем красок в красочном наборе.
В живописи различными красками, в зависимости от их сочетаний, можно передать один и тот же цвет и, наоборот, одной краской — разные цвета.
Интересных эффектов можно достигнуть, если добавить немного черной краски к каждому цвету.
Иногда механическим смешением красок можно достигнуть результатов, похожих на оптическое смешение цветов, но, как правило, они не совпадают.
Яркий пример — смешение всех красок на палитре дает не белый цвет, как в оптическом смешении, а грязно-серый, бурый, коричневый или черный.
Второй закон имеет наибольшее практическое значение и говорит о том, что смешение цветов, лежащих по цветовому кругу близко друг к другу, дает ощущение нового цвета, лежащего между смешиваемыми цветами. Так, например, смесь красного с желтым дает оранжевый, желтого с синим — зеленый. Из второго закона вытекает тот факт, что путем смешения трех основных цветов (красного, желтого и синего) в разных пропорциях можно получить любой цветовой тон — «слагательный» оптический эффект. То есть, цвет получается путем сложения света (при синтезе цветного света и цветных поверхностей)
Третий закон состоит в том, что одинаковые цвета дают одинаковые смеси. Этот эффект возникает при фильтровании света и при смешении пигментов, так называемого вычитания света.. Имеются в виду также и те случаи, когда смешиваются цвета одинаковые по цветовому тону, но разные по насыщенности, а также хроматические цвета с ахроматическими — «вычитательный» оптический эффект.
Таким образом, различают два принципиально разных процесса смешения цветов: слагательный и вычитательный, которые дают различные результаты. (Рисунки 1.21, 1.22).
Поверхности, покрытые мелкими мазками разного цвета, на некотором расстоянии воспринимаются как имеющие промежуточный цвет. Примером такого оптического смешения цвета, иначе называемого «пространственным», могут служить мазки чистого красного и синего цветов, которые издали кажутся фиолетовыми. При оптическом смешении двух цветов разной светлоты видимый цвет будет иметь среднюю светлоту. Например, белая поверхность, покрытая мелким рисунком, воспринимается с определенного расстояния как поверхность серого цвета.
Пространственное смешение цвета — совмещение в одном пространстве различно окрашенных световых лучей. Пространственное смешение цветов на основании цветного мазка широко применяли старые мастера. Используют этот прием и современные художники. При пространственном смешении цветов живопись получает особую выразительность, легкость, воздушность. Поверхность, покрытая разноцветными мазочками, кажется мерцающей, более полно передающей световоздушную среду.
Пространственное смешение цветов получается, если посмотреть на некотором расстоянии на небольшие, касающиеся друг друга цветовые пятна. Эти пятна сольются в одно сплошное пятно, которое будет иметь цвет, полученный от смешения цветов мелких участков.
Рисунок 1.21 – Получение цветов на основе сложения — аддитивное смешение цветов
Слияние цветов на расстоянии объясняется светорассеянием, особенностями строения глаза человека и происходит по правилам оптического смешения.
Закономерности пространственного смешения цветов важно учитывать художнику при создании любой картины, поскольку она будет рассматриваться обязательно с некоторого расстояния. Особенно необходимо помнить о получении возможных эффектов смешения цветов в пространстве при выполнении значительных по своим размерам живописных произведений, рассчитанных на восприятие с большого расстояния.
Это свойство цвета прекрасно использовали в своем творчестве художники-импрессионисты, особенно те, которые применяли технику раздельного мазка и писали мелкими цветными пятнами, что даже дало название целому направлению в живописи — пуантилизму (от французского слова «пуант» — точка).
При рассматривании картины с определенного расстояния мелкие разноцветные мазки зрительно сливаются и вызывают ощущение единого цвета.
Интересный эксперимент по разложению цвета на составляющие провел художник Джакомо Балла. Не только цвет, но и движение он разложил на составляющие его фазы, используя принцип последовательного фиксирования движения, как при выполнении моментальной фотографии. В результате этого родилась удивительная картина «Девочка, выбежавшая на балкон», которая только при рассмотрении издали на основе пространственно-оптического смешения цветов раскрывает замысел автора.
На пространственном смешении цветов основано получение изображений различных цветовых оттенков в полиграфии при печати с растровых форм. При рассматривании с определенного расстояния участков, образованных мелкими разноокрашенными точками, вы не различаете их цвета, а видите цвет пространственно-смешанным.
Оптическое — образование суммарного цвета в органе зрения, тогда как в пространстве слагаемые цвета разделены. Примеры: живопись мелкими штрихами или точками, пестроткань, офсетная печать.
Оптическое смешение цветов основано на волновой природе света. Его можно получить при очень быстром вращении круга, сектора которого окрашены в необходимые цвета.
Вспомните, как вы вращали в детстве волчок и с удивлением наблюдали за волшебными превращениями цвета. Легко изготовить специальный волчок для опытов по оптическому смешению цветов и провести серию экспериментов.
Можно убедиться, что призма разлагает белый луч света на составные части — цвета спектра, а волчок смешивает эти цвета снова в белый цвет.
Основные цвета в оптическом смешении — красный, зеленый и синий.
Основные цвета при механическом смешении цветов — красный, синий и желтый.
Дополнительные цвета (два хроматических цвета) при оптическом смешении дают ахроматический цвет (серый).
Вспомните, как вы были в театре или цирке и радовались тому праздничному настроению, которое создает цветное освещение. Если внимательно проследить за тремя лучами прожекторов: красным, синим и зеленым, то можно заметить, что в результате оптического смешения этих лучей получится белый цвет.
Можно провести и такой эксперимент по получению многокрасочного изображения путем оптического смешения цветов: взять три проектора, поставить на них цветные фильтры (красный, синий, зеленый) и, одновременно перекрещивая эти лучи, получить на белом экране почти все цвета, примерно так же, как в цирке. Участки экрана, освещенные одновременно синим и зеленым цветами, будут голубыми. При сложении синего и красного излучений на экране получается пурпурный цвет, а при сложении зеленого и красного совершенно неожиданно образуется желтый цвет. Складывая все три цветных луча, получаем белый цвет. Если в проекторы установить черно-белые слайды, то можно попытаться их сделать цветными с помощью цветных лучей. Не проделав такого опыта, трудно поверить, что многообразия цветовых оттенков можно достигнуть смешением трех лучей: синего, зеленого и красного.
Конечно, существуют и более сложные приборы для оптического смешения цветов, например телевизор. Каждый день, включая цветной телевизор, вы получаете на экране изображение со многими оттенками цвета, а основано оно на смешении красного, зеленого и синего излучений.
Между результатами оптического и механического смешения красок существует некоторое различие, обусловленное физической природой красок.
Красочная смесь состоит из отдельных частиц пигмента и связующего вещества, которые воздействуют на прохождение света сквозь красочный слой. Свет, попадая на слой смеси красок (например, желтой и синей), частично отражается на его поверхности, а частично поглощается внутри красочного слоя. Так, через частицы желтой и зеленой красок пройдут лучи желтого спектра, а через частицы синей краски — синего. Другие же лучи спектра: красные, оранжевые, желтые — будут поглощены синими частицами, а фиолетовые, синие, голубые лучи — желтыми.
Лучше представить различие в результатах оптического и механического смешения цветов и красок поможет еще один пример: на вращающемся диске желтое и синее стекла дадут серую смесь ахроматического цвета, в то время как механическое смешение тех же цветов даст зеленую краску.
Временное — смешение цветов при быстрой смене их в поле зрения. Это можно наблюдать при помощи «вертушки» Максвелла. Если укрепить на вертушке диски разных цветов и привести их во вращение со скоростью 2000 оборотов в минуту, цвета дисков станут неразличимы в отдельности и образуют некий суммарный цвет.
Оптическое (или слагательное) наложение синих и желтых стекол дает зеленый цвет, схожий по результатам с лессировкой прозрачной синей по желтой краске. Однако в красочной смеси зеленого цвета будут некоторые потери насыщенности цвета, вызванные названными выше причинами — поглощением некоторых спектральных лучей частицами красок при прохождении света через их красочный слой. Этот процесс называется вычитанием цветов.
Рисунок 1.22 – Получение цветов на основе вычитания — субтрактивное смешение цвета
Основные цвета при слагательном (аддитивном) смешении: красный, зеленый и синий. Из них можно получить все цвета круга.
Человеческий глаз не способен реагировать по-разному на все сочетания световых лучей, которые попадают на его поверхность, поскольку в сетчатке глаза есть только три вида колбочек-клеток, воспринимающих цвет. Например, при относительно слабом освещении человек видит желтый цвет, если в глаз попадает небольшая часть лучей из желтой области спектра. Но точно так же глаз реагирует и на определенные смеси красных и зеленых лучей. Белый солнечный свет состоит из всех лучей спектра, однако хороший белый свет можно получить также при смешении лучей только двух длин волн — из красной и сине-зеленой частей спектра.
Каждый воспринятый глазом цвет может соответствовать огромному количеству сочетаний длин волн, более того, ограниченное число цветных световых лучей с данной длиной волны может дать при смешении в различных пропорциях почти любой цвет. Это факт первостепенной важности для полиграфистов и дизайнеров, так как на нем основаны практически все современные методы воспроизведения цвета на мониторе и бумаге.
Если спроецировать на белый экран в правильном соотношении лучи густого красного, синего и зеленого цвета, то в месте их совмещения получится белый цвет. Изменяя их относительную яркость, можно получить почти любой цвет. Например, коричневый получается от смешения тусклого зеленого луча с чуть более ярким красным и с малой примесью или даже без примеси синего. Если увеличить яркость всех трех лучей, то коричневый посветлеет и превратится в желто-красный.
При таком аддитивном смешении насыщенные красный, синий и зеленый цвета называют «основными». При смешении двух основных цветов получают «дополнительный». Например, если к красному добавлять в растущей пропорции зеленый, получаются очень насыщенные желто-красные, желтые, желто-зеленые и зеленые тона. Если к зеленому добавлять в растущей пропорции синий, это приведет к появлению глубоких сине-зеленых тонов. Смешение синего с разными количествами красного даст насыщенные оттенки пурпурного.
Сложение основных лучей спектра в том месте, где они пересекаются, дает новые цвета. Цвета, образованные смешением двух из трех основных цветов — красного, зеленого и синего, называются дополнительными и включают пурпурный, голубой и желтый, которые можно видеть на рисунке. При смешении всех трех основных лучей в одинаковой пропорции появляется белый свет.
Как объясняется в параграфе «Спектральный состав света», все объекты обязаны своим цветом вычитанию других спектральных лучей из падающего на них света. Таким образом, красная краска излучает преимущественно красный свет, потому что поглощает большую часть синих и зеленых лучей светового потока, и ей остается отражать красные лучи. Если смешать эту краску с другой, то каждая будет по-прежнему вычитать положенную долю лучей, и смесь отразит еще меньше света. Поэтому, когда смешивают красную краску с зеленой, красный красящий пигмент поглощает много зеленых и синих лучей, а зеленый пигмент тоже вычитает синие лучи и к тому же большую часть красных. В результате цвет получается темным, но это не серый цвет. Ведь цвет лучей, отражаемых несмешанными красной и зеленой красками, далеко не чистый. Он состоит из цветовых полос, которые частично пересекаются. Красная краска, возможно, отразит значительное количество желтых лучей, а зеленая — наверняка отразит много и желтых, и синих лучей. Итак, обе составляющие отразят какое-то количество желтых лучей и смесь приобретет темно-желтый цвет, то есть коричневый. Это называется смешением цветов путем вычитания.
Если смешать красную краску с желтой, очевидно, получится оранжевый цвет, поскольку обе составляющие активно отражают лучи только с такой длиной волны. Смешение желтой и синей красок обычно дает неяркий зеленый цвет, и то же происходит при совмещении желтого светофильтра с синим, хотя теоретически эти два цвета вычитают из светового потока основные цвета.
Сущность субтрактивного образования цвета заключается в вычитании из светового потока какой-либо его части путем поглощения.
Субтрактивный процесс имеет место при всяком взаимодействии света с материальным телом. Например: при смешении красок, наложении красочных слоев (лессировки, глубокая печать), при всех видах отражения и пропускания света. Основной закон вычитательного смешения: Всякое хроматическое тело отражает (или пропускает) лучи своего собственного цвета и поглощает цвет, дополнительный к собственному. Основные краски при вычитательном смешении — красная, желтая и синяя.
При смешении путем вычитания цвета всегда затемняются, так как подобная смесь обязательно содержит меньше света, чем любой из ее компонентов. Это явилось одной из причин, по которой импрессионисты писали точками и мазками ярких спектральных цветов, а не смешивали краски.
Необходимо, чтобы пересекающиеся красители, которые образуют цвета на бумаге, содержали красный, синий и зеленый — основные цвета, — но они не должны быть чересчур темными. Поэтому в полиграфии применяются голубой, пурпурный и желтый красители. Голубой поглощает красные лучи и пропускает синие и зеленые; пурпурный поглощает зеленые и пропускает красные и синие, а желтый поглощает синие и пропускает красные и зеленые. В том месте где пересекаются голубой и пурпурный, образуется синий и так далее. Желтый, голубой и пурпурный — это главные дополнительные цвета, поскольку каждый из них содержит равные доли двух основных лучей спектра и каждый в состоянии вычесть из светового потока третий основной цвет.