Лекции по предмету "Цветоведение"

Цветоведение – важная отрасль  науки, определяющая, измеряющая, обозначающая и сочетающая цвета.

Цветные рисунки были найдены в  пещерах относящиеся ко времени  последнего ледникового периода 15000 летней давности. Первыми кто писал  о теории цвета были греки  в 450 лет до н.э. Демокрит сформулировал следующий тезис: «Восприятие имеют сладость, горечь, тепло и холод, а так же цвет в действительности атомы и пустота». Демокрит различал 4 первичные цвета: белый, черный, красный и бледно желто-зеленый. Считают, что остальные цвета являются их смесью, так синий, по Демокриту, происходит от смеси черного с желто-зеленым. Аристотель полагал, что цвет скрыто существует во всех телах и становится явным под действием света. В к.XVII в. Ньютон  высказал предположение, что  цвета в некотором  смысле уже  присутствуют в  самом белом цвете. В настоящее время мы с уверенностью знаем, что цвет является  ощущением производимом в глазе и мозге светом различных длин волн и интенсивности или различными энергиями фотонов, на которые  реагирует глаз. Современная наука определяет цвет как  ощущение возникающее в органе зрения человека при воздействие на него света.

В цветоведение принято рассматривать  свет как  электромагнитное волновое движение. Характеристиками световой волны является: λ - длина волны или расстояние, на которое распространяется колебания за время  одного периода, С – скорость распространения и ν – частота или число колебаний за единицу времени. Диапазон длин волн оптического излучения заключен между величинами 380-760 нм. К оптическому излучению примыкают невидимые электромагнитные  излучаемые так же  примыкаемые к световым, это ультрафиолет от 380 – 10 нм и инфракрас от 760нм – 0,01 см.

В оптической области каждой длине  волны соответствует ощущение какого-либо цвета:

760-620нм    -    красный

620-585нм    -    оранжевый

585-575нм    -    желтый

575-550нм    -    желто-зеленый

550-510нм    -    зеленый

510-480нм    -    голубой

480-450нм    -    синий

450-380нм    -    фиолетовый

Скорость распространения всех видов  электромагнитных колебаний равно ~ 300000 км/ч. В спектре белого солнечного света различают 7 основных цветов. Глаз среднего наблюдателя способен различить в спектре белого света около 120 цветов. Это непрерывный спектр характерный для всех тел накаливания, т.е. таких источников света, у которых энергия теплового излучения  преобладают над  световой.  В спектре идеально белого  света лучи всех длин волн несут одинаковую энергию. Для удобства обозначения  цветов принято делить спектр оптического  излучения на 3 области: длинно-волновую 760-600 нм, средне-волновую 600-500 нм и коротко-волновую 500-380 нм. Такое деление оправдано качественными различиями входящие между цветами в различные области спектра.

Все известные цвета  подразделяются на хроматические и ахроматические. Ахроматическими называют белый, черный и все серые цвета. В их спектры входят лучи всех длин волн в равной степени. На практике это равенство незначительно нарушается. В спектрах  хроматических цветов всегда имеется преобладание какой-либо длины волны, т.е. максимальное. К хроматическим относятся  все спектральные, а так же многие другие цвета.

Для однозначного определения или  спецификации цвета часто используют систему психофизических характеристик. К ним относятся:

1.Цветовой тон – качество цвета, в отношение которого этот цвет можно  прировнять к одному из цветов  спектральных или пурпурные (красный + фиолетовый). Цветовой тон – качество цвета позволяющее ему дать название, измеряется длиной волны преобладающего в спектре данного цвета излучения. Ахроматические цвета не имеют светового тона.

2.Светлота – степень отличия данного цвета от черного, измеряемая числом порогов – n. Порог различения или разностный порог – это относительная величина изменения раздражителя, необходимая для изменения ощущения. Количественное определение светлоты сложный процесс, и в связи  с этим  в практике  колометрии  заменяется  другой  характерной относительной яркостью. Относительна яркость – отношение величины потока  отраженного от данной поверхности к величине потока  падающего на него, измеряется коэффициентом отражения – ρ.

3.Насыщенность – степень отличия хроматического цвета от равного по светлоте  ахроматического, измеряемая числом  порога различения от данного цвета до ахроматического. В следствие большой трудоемкостью она заменяется другой чистотой или колориметрической  насыщенностью.  

4.Чистота цвета Р – доля  чистого спектрального в общей яркости данного цвета.

Три характеристики: цветовой тон; светлота или относительная яркость; насыщенность или чистота  цвета.

, В_λ – яркость чистого спектрального цвета, В_Σ – яркость белого цвет в смеси.

Самые чистые цвета спектральные, их чистота составляет 100%, однако насыщенность  спектральных цветов не одинаково. Желтый цвет наименее насыщенный, к краям спектра  насыщенность цветов повышается. Сочетание цветового тона и насыщенность называют цветностью. Ахроматические цвета цветности не имеют. В практике работы с пегминтированными материалами в частности с красками обычно говорят о чистоте красок, а не цвета, при этом  имеют в виду долю чистого пигмента данного цвета в красочной смеси. Чистот ахроматических цветов равна нулю так же как и насыщенность.

Величины λ, ρ, и Р составляют калоритмическую систему широко применяемую в практике. Простейшей системой, цветовое  многообразие которого упорядочено на основание  объективной закономерности является  8-ступеный цветовой круг.  В этом главное значение цветового круга. Он может быть  использован как инструмент  для  ориентировочного расчета  результатов  смешения цветов …….  Для определения интервалов между цветам и при подборе  сочетаний и т.д. 8-ступенчатый круг  послужил основой для разработки  известных пространственных систем цветов   и калоритмических атласов Оствальда, Рабкино и др.

Смешение цветов – краткий и насовсем  точный термин для названия сложного процесса  образования цвета различных тел. Во всех  областях  практики связано с воспроизведения цвета необходимо уметь точно или приблизительно рассчитывать результаты взаимодействий различно  окрашенных  световых потоков.  Результаты смешения красок, предвить цвет того или иного тела, освещенного заданным  источником света. Для этого необходимо  разбираться в физической сущности  образования цвета.

Различают 2  процесса смешения  цветов: слагательный или аддитивный и  вычитательный или субтрактивный.

Виды слагательного смешения:

1. пространственное – совмещение в одном  пространстве различно окрашенных световых лучей (декоративное, архитектурное, цирковое, театральное освещение).
2. оптическое – образование суммарного цвета в органе зрения тогда, как  в пространстве слагаемые цвета  разделены (может служить живопись мелкими штрихами или точками  кроны деревьев на большом расстоянии).
3. временное – особый вид оптического смешения, такое смешение можно наблюдать на приборе Максвелла для смешения цветов (вертушка). Если укрепить на вертушке диски разных  цветов и привести ее во вращение со скоростью не менее 2000об/мин цвета дисков станут неразличимы и образуют некоторый суммарный цвет.
4. бинокулярное -  смешение, которое  мы наблюдаем  надев разноцветные очки. После некоторой борьбы полей устанавливается общая окраска поля зрения для  обоих глаз и цвет этой окраски равен сумме цветов 2х стекол.

Основные правила слагательного  смешения:

• чем ближе по кругу расположены смешиваемые цвета, тем больше насыщенность суммарного цвета . при смешивании 2х цветов получают цвет  промежуточного  цветового тона (красный+зеленый=желтый).
• При смешивании цветов расположенных на противоположном концах одного диаметра получают ахроматический цвет. Цвета  дающие в сумме ахроматический называют взаимно  дополнительными.

Основные  взаимно дополнительные пары:

синий - желтый

желтый - зеленый

зеленый - пурпурный

оранжевый - голубой

красный – зелено-голубой

Из правил  слагательного смешения  следует, что все цвета круга можно получить из 3х исходных. Исходными цветами служат: красный, желтый и синий.

Физическая сущность слагательного  или аддитивного образования  цвета – это суммирование световых потоков  тем или иным субтрактивного образование цвета заключается в вычитании из светового потока какой-либо его части путем поглощения.

Субтрактивный процесс имеет чисто лишь при взаимодействии света с  материальным телом (при смешении красок при наложении прозрачных  красочных слоев (плесировка) при всех видов отражения и пропускания света.

Всякое хроматическое тело отражает или  пропускает лучи своего собственного цвета и  поглощает  цвет дополнительны  к собственному. Для получения  всех цветов круга путем  вычитательного смешения достаточно 3х красок (красный, желтый и синий), их называют основными  красками в живописи  каллиграфии и  промышленности.

Характеристики цвета могут  изменяться  при освещении  различными источниками света.  Так при  свете  лампы  накаливания цвета   длинно-волновой области цвета становятся   теплее и насыщеннее, яркость их превышается. Напротив коротко-волновые цвета, особенно синий и голубой, тускнеют и, становятся  сероватыми и менее холодными. Не выгодно изменяются мало насыщенные холодные цвета. Желтый так же  несколько теряют  насыщенность и светлеют, но это изменения связано с  законами восприятия цвета органами зрения. Если в лабораторных условиях сравнить выкраски желтого цвета освещенные дневным светом и цвет лампы накаливания., то станет очевидно, что желтый подчинятся  общему правилу – становится более  теплым и насыщенным. При свете  люминесцентных ламп белого цвета выигрывают коротко-волновые цвета и холодные зеленые, их насыщенность и яркость возрастает, а длинно-волновые теряют насыщенность и покрываются фиолетовым оттенком.

Основные категории  и проблемы учения о цвете.

Систематика и классификация  цветов

Проблема систематики  цвета  от  древности до настоящего времени  претерпевают очень большие изменения. Историческую классификацию цвета можно  подразделить на 2 больших периода: доисторические времена по XVIв. и от XVII в. – до наших дней.

Первобытные и нынешние  примитивные народы отождествляют цвета с наиболее ценными для них веществами и жизненно важными по их понятиям стихиями: кровь, молоко, огонь, земля. Очевидно, что им соответствует  красный, белый и черные цвета. Именно это триада надолго сохраняет значение основной.  Первый период древности  когда основным источником материального блага стало земледелие и скотоводство, а к главным богам относили Солнце и Небо, поклонялись Земле и  произрастающим растениям  и к высшее указанной триаде присоединили желтый у греков и китайцев, зеленый цвет у всех народов и синий у китайцев и египтян. У древних народов вопрос о классификации цветов решался  в теной связи  с вопросом об устройстве  космоса, мира Богов и людей.

По античной культуре, когда наука  начинает вытеснять религию и  общественные отношения становятся все более сложными  появляется   другие основания классификации цветов и их  сочетаний. Цвета делят на  благородные и  низкие, культурные и варварские, темные и яркие, вводятся деления на цвета  архитектурной палихромии и цвета живописи.  Как видно усложнение культуры  и утрата единства  способа мышления  в древнем обществе привили к  усложнению проблемы классификации цветов. В средневековой Европе  этот вопрос  упрощается так как появляется единое основание для его решения – христианская религия в связи с чем  цвета подразделяются на божественные   богопротивные. Так же обстоит дело  в странах ближнего Востока принявшие ислам. В эпоху Возрождения в Европе  пользуются  как античную так и средневековую классификацию цвета. Кроме того  Леонарда да Винчи вводит живописную систему цветов исходя из  минимальной палитры живописца. Таким образом до начала XVII классификация цветов строилась на основе культовой мифологии подкрепленной эстетическими оценками цвета. В XVIII Ньютон вводит естественно научную (физическую) основу классификации цветов, а именно спектр белого цвета, в котором выделяются 7  спектральных  цветов и дополнительный 8 пурпурный, образованный смешением крайних цветов спектра. На основе спектра был получен световой  круг оказавшийся очень удобной системой для технический и научных целях. Феномен цвета обрел физическую сущность и утратил непосредственную связь с  космосом. В результате  воссоединения цвета с космосом стало нуждаться в философской рефлексии. Распавшиеся связи следует  восстанавливать путем построения  объединяющих теорий. Дин из таких способов воссоединения цвета с  остальным миром  предложил Ньютон в своей теории цветомузыке. В к.XVIII был предложен новый способ классификации цветов  по физиологическому принципу, построенный Гете цветовой круг  состоит из 3х контрастных цветов. Основой круга служит треугольник главных цветов. Но эти цвета  не спектральные, а самые широко используемые художником краски – красного, синего и желтых цветов. В систематики Гете исходит от части из естественно научных наблюдений, от части из обобщения  практической  операций  живописца (смешения красок).

Благодаря трудам Филиппа Отто Рунге  цветовая система приобрела  третье измерение и выла  в пространство. Немецкий художник построил цветовой шар, в котором соединились спектральные и ахроматические цвета разбеленные, зачерненные и ломанные. Цвет образовал свою автономную и замкнутую вселенную, самоценный мир красок  такой же шарообразный, как Солнц и Земля. Фактически систематизация цветов Рунге явилось  последние проявление мифологизма теории цвета.