Особенности восприятия цвета в разных условиях

В природе фактически нельзя встретить чистых цветов. К  примеру, даже если принять излучение солнца в полдень за эталон белого цвета, то и он на самом деле окажется не белым, а имеющим ту или иную окраску, возникающую вследствие изменения спектрального состава солнечного излучения в процессе его прохождения сквозь толщу земной атмосферы: молекулы воздуха, а также находящиеся в атмосфере частички пыли и воды взаимодействуют с потоком солнечного излучения, причем в зависимости от длины волны этот процесс происходит менее или более интенсивно. Поэтому в вечерние и утренние часы, когда солнце находится низко над горизонтом и солнечные лучи должны проходить большее расстояние в атмосфере, чем в полдень, солнечный свет кажется нам не белым, а желтоватым, а освещенные им предметы — окрашенными в различные оттенки желтого, оранжевого, розового и красного. Это происходит из-за того, что атмосфера поглощает коротковолновую (условно синюю) и свободно пропускает длинноволновую (условно красную) составляющую излучения солнца.

Таким образом, получается, что цвет предметов напрямую зависит от источника света, освещающего поверхность данного предмета. Точнее, световое излучение, отраженное от поверхности предмета либо прошедшее через нее и формирующее в зрительном аппарате ощущение цвета этого предмета, определяется, как свойствами самого предмета отражать либо поглощать свет в зависимости от длины волны, так и свойствами источника света, используемого для освещения этого предмета, изменять интенсивность излучения в зависимости от длины волны.

7. Различное видение цвета

Цвета могут появляться тремя способами:

• как "цвет источника света",
• как "цвет отраженного света"
• как "отфильтрованный цвет".

Все, что окружает нас и попадает в поле нашего зрения, либо излучает свет, либо его отражает (или пропускает, в случае прозрачных предметов). Цветов предметов, окружающих нас, зависит, во-первых, от их способности отражать или пропускать падающий на них световой поток и, во-вторых, от распределения светового потока в спектре освещающего их источника света. Если спектр излучаемой телом энергии совпадает (или перекрывается) со спектром видимого излучения, человек воспринимает его как светящийся предмет. Цвет этого тела зависит от спектрального состава излучения. Так, если в спектральном составе излучения преобладают волны от 600 до 700 нм (красная часть спектра), мы будем воспринимать его как красное светящееся тело - например, кусок раскаленного металла. Если в излученном свете присутствуют волны красной и зеленой части спектра, глазу этот свет будет казаться желтым. Если же тело излучает во всем видимом спектре, глаз воспримет его как белый светящийся предмет.

 
7.1 Цвет источника света

 
        Термин «цвет источника света» относится к свету, излучаемому объектами, такими как солнце или флуоресцентная лампа. Цвета, которые мы видим, определяются составляющими длин волн, содержащихся в свете от объекта.

7.2 Цвет отраженного света

 
         Если объект не является источником света, то его цвет мы видим при отражении света определенной длины волны от поверхности объекта. Цвета, которые мы видим, определяются совокупностью длин волн, отраженных от объекта и поглощенных им.

Для понимания  цветовосприятия отраженного цвета  мы должны отметить, что при попадании  излучения на некоторую поверхность  часть его может частично или  полностью поглотиться, в то время  как другая часть отражается. Совместное действие электромагнитных излучений во всей видимой части спектра вызывает ощущение белого света, а раздельное действие совокупности излучений, оставшихся после поглощения некоторых из них — окрашенного.

При этом мы видим  попавшую в наш глаз отраженную, то есть не поглощенную часть спектра. Поэтому краситель, воспринимаемый нами как оранжевый, в действительности поглотил все лучи, кроме дающих ощущение оранжевого цвета. А это означает, что отразившая поверхность является в действительности зеленовато-синей. В этом смысле любимые нами апельсины на самом деле цвета баклажанов, а баклажаны, наоборот, окрашены в веселые оранжевые тона (см. табл.).

 Идеально белая поверхность отражает все падающие лучи, ничего не поглощая Серая поверхность равномерно поглощает световые волны разной длины. Отраженный от нее свет не меняет свой спектральный состав, изменяется только интенсивность излучения. Черные поверхности, существующие в природе, практически полностью поглощают падающий на них свет. Идеальная черная поверхность не отражает свет вообще. Подобные поверхности, отражающие и поглощающие различные цветовые лучи в равной мере, называются ахроматическими (по-русски - бесцветными). Когда мы говорим, что поверхность имеет зеленый цвет (при освещении белым светом), то это означает, что из всей совокупности лучей, составляющих белый свет, данная поверхность отражает преимущественно зеленые лучи.

Все остальные  поверхности по-разному отражают свет с разной длиной волны. Так, красные  поверхности поглощают световые волны, лежащие в зеленой и  синей областях спектра, отражая  только волны красной области. Именно поэтому при освещении красного предмета зеленым или синим светом, он выглядит почти черным. Если же мы осветим красный предмет красным светом, он, наоборот, резко выделится на фоне остальных окружающих его предметов другого цвета.

     Кроме того, есть предметы, которые пропускают свет (стекло, вода). Прозрачная среда (стекло, жидкость), представляющаяся нам окрашенной в зеленый цвет (при освещении белым светом), пропускает из всей совокупности лучей преимущественно зеленые лучи.  Соответственно, отраженные или пропущенные лучи воздействуют на наши глаза и у нас создается ощущение зеленого цвета.

7.3 «Отфильтрованный» цвет

Термин «отфильтрованный» относится  к цвету, который мы видим после  прохождения света через объект. Цвет объекта определяется совокупностью  длин волн, отраженных от него и поглощенных им. Примером является свет автомобильных фар.

8. Влияние различных причин на восприятие цвета

8.1 Различные источники света

  
        Среди многообразия светового излучения, которое в состоянии воспринимать человеческий глаз, особо выделяют излучение, собственно излучаемое тем или иным самосветящимся источником, таким как солнце, лампа накаливания, фотографическая лампа-вспышка и т.д. Характеристики света от источников, таких как солнце, флюорисцентные лампы или лампы накаливания отличаются. Одно и тоже яблоко будет иметь различные оттенки под воздействием света от каждого из этих источников.

Всем известно, что окраска комнаты  и находящихся в ней предметов  воспринимается нами по-разному при  дневном (естественном) и вечернем (искусственном) освещении, осуществляемом лампами накаливания. Причины этого – различное распределение светового потока в спектрах дневного света и лампы накаливания, наличие в спектре дневного света всех видимых излучений почти в равном количестве и почти полное отсутствие синих и фиолетовых лучей в спектре лампы накаливания.

Наиболее правильное представление  о цвете поверхности возникает  при солнечном освещении в  полдень, когда солнечный свет содержит видимые волны всех длин, распределенные равномерно.

Свет лампы накаливания содержит волны всех длин, но преобладают  желтые и красные. При освещении  поверхностей источниками света  с непрерывными спектрами видны  все цвета и искажения сводятся к изменению яркостей. В свете лампы накаливания красный цвет становится ярче зеленого. При свете ламп накаливания снижается чувствительность глаза к теплым лучам; при свете ламп дневного спектра снижается чувствительность к синему и фиолетовому цветам, красные цвета становятся более сочными, а оранжевые краснеют. При этом и красные, и оранжевые цвета становятся более светлыми. Голубые цвета зеленеют, а синие и фиолетовые несколько краснеют, приобретая при этом пурпурный оттенок, а значит – темнеют.

Линейчатый спектр газосветных  ламп делает невидимыми некоторые цвета или сильно искажает их. Натриевая лампа излучает только желтый свет, ртутная — фиолетовый, синий, зеленый, желтый. Поэтому в свете натриевой лампы все цвета, кроме желтого, кажутся серыми, в свете ртутных ламп усиливается звучание синих и зеленых цветов, красные же и оранжевые кажутся черными и темно-серыми.

Лампы дневного спектра имеют линейчатый спектр и некоторые из них испускают  лучи почти всех длин в более или  менее равномерном количестве. Такие  лампы дают верную цветопередачу, подобную той, которая бывает при солнечном освещении.

Глаз человека убирает любую постоянную примесь цвета, компенсируясь к условиям освещения. Так, лампы накаливания имеют желтый оттенок; зимний дневной свет - синий, но интенсивность этих оттенков гасится глазом. Здесь срабатывают как физиологические, так и психологические механизмы.

Дело в том, что в нашей памяти заложены характеристики так называемых "известных цветов": бумаги, кожи человека, листвы и так  далее. И мозг компенсирует цветовую вуаль, пересчитывая значения всех цветов, используя "известные" в качестве эталона. При этом в основном идет ориентация на нейтральные, ахроматические предметы. Так, если лист бумаги при комнатном освещении имеет желтый цвет, но мы точно знаем, что бумага белая, то мозг автоматически вычтет нужную долю желтизны для получения правильного восприятия. Компенсация эта не стопроцентна - мы все же видим бумагу желтоватой, - но весьма велика. Естественно, если глаз убирает из спектра желтую примесь, это отражается и на цвете остальных объектов. Поэтому условия освещения играют такую важную роль в точной работе с цветом.

8.2 Цвет нагретых тел

Поскольку источники  света играют очень важную роль при  определении цвета предметов  и материалов, была разработана специальная  система их классификации, в основе которой положено понятие цветовой температуры.

Как известно, если нагревать металлический  предмет до высокой температуры, он начнет испускать световое излучение. Чем выше температура накала, тем  более интенсивным будет это  свечение. При этом, в зависимости от температуры накала, будет также меняться и его цвет. Вначале оно будет темно-красным, затем красным, затем оранжевым, затем белым. Как оказывается, это явление свойственно не только металлу, но наблюдается при нагревании многих твердых тел с высокой температурой плавления. Именно на его использовании построены электрические лампы накаливания: по тонкой вольфрамовой проволоке пропускается электрический ток, в результате чего проволока нагревается и испускает свет. Причем цвет свечения предмета может быть довольно точно оценен в зависимости от температуры нагрева вольфрама: при нагревании до температуры в несколько сотен градусов он имеет красноватый оттенок, при нагревании до температуры 1000K — оранжевый, 2000K — желтый; свечение тела нагретого до нескольких тысяч градусов воспринимаются нами уже как белое. Свет солнца также обусловлен излучением, возникающим в результате реакций протекающих на его поверхности, нагретой до температуры около 6500K. Поверхность некоторых звезд имеет температуру свыше 10000K и потому цветность их излучения является голубой. По мере изменения температуры соответствующим образом изменяется и спектральный состав излучения. Каждому цвету соответствует его цветовая температура.

800 К - начало темно-красного свечения  раскаленных тел  
2000 К - свет пламени свечи,  
2360 К - лампа накаливания вакуумная, 
2800-2854 К - газонаполненные лампы накаливания с вольфрамовой спиралью,  
3200-3250 К - типичные киносъемочные лампы, 
5500 К - дневной свет, прямой солнечный, 
6500 К - стандартный источник дневного белого света, он близок к среднедневному солнечному свету,  
7500 К - дневной свет, с большой долей рассеянного от неба,  
100000 К - цвет источника с "бесконечной температурой" 

8.3 Различная ориентация  

Краска на автомобиле, например, из различных положений кажется темнее или светлее. Эта тенденция особенно заметна для цветов с прозрачным или металлическим эффектом.

Сказанное означает, что для правильного сравнения цветов очень важно смотреть на них из одного и того же положения (под одним и тем же углом). Кроме того, цвета могут восприниматься различным образом в зависимости от угла освещения.