Способы смешения цветов и цветовые модели. Аддитивный и субтрактивный синтез цвета

При смешении хроматических пигментов и красок цветовой тон образуется несколько иначе. В смеси каждый пигмент или краска, выполняя роль своеобразного светофильтра, «убирает» определенную часть спектра падающего света. Такое смешение вычитанием называется субтрактивным.

Рисунок – Субтрактивное смешение цветов

При смешении пигментов и красок желательно исходить из трех основных цветов, позволяющих смешением получать все остальные цветовые тона. Первичными цветами при смешении пигментов и красок являются желтый, красный и синий. Смешение этих трех цветов дает черный цвет, а попарное смешение другие промежуточные цвета.

Для получения ярких цветов при смешении двух пигментов необходимо, чтобы в них не содержался оттенок третьего основного цветового тона, который мог бы привести к примеси серого.

Субтрактивный принцип используется в фотографии и полиграфии. Этот процесс синтеза компенсирует недостатки аддитивного метода. В отличие от последнего, субтракция начинается с белого (как если бы свет исходил от бумаги, освещенной белым светом), и затем, путем вычитания красного, зеленого и синего цветов из белого света, получается конкретный оттенок цвета, серый и черный цвет. Черный цвет возникает при наложении красок цветов, противоположных красному, зеленому и синему – голубого, пурпурного и желтого, соответственно. Цвета получаются вычитанием света, падающего на бумагу (которая отражает красный, зеленый и синий в одинаковой пропорции). Желтая краска поглощает синий свет, пурпурная – зеленый, а голубая – красный. Пары этих красок, смешанные в равной пропорции, создают дополнительные цвета, которые одновременно являются основными в аддитивном синтезе, с их помощью воспроизводится весь спектр видимых цветов.

Вычитание цветов – столь же возможная операция, как и сложение. Однако, если операция сложения цветов всегда реально выполнима, то вычитание возможно только в том случае, если имеет место взаимное перекрывание спектров пропускания или отражения.

На рисунке представлены спектры пропускания синего (1) и желтого (2) светофильтров.

Рисунок - Субтрактивное смешение синего (1) и желтого (2) светофильтров

Белый свет от источника, пройдя через синий светофильтр, будет иметь спектр, соответствующий спектру пропускания этого светофильтра. Правая часть спектра срежется, и через желтый светофильтр пройдет только свет, соответствующий заштрихованному участку. Этот свет будет иметь максимум на спектре, соответствующей длине волны 550 нм. Таким образом, в результате субтрактивного смешения синего и желтого цветов получится зеленый.

Используя явление субтрактивного смешения, получают смешанные пигменты путем механического смешения или соосаждения желтых и синих пигментов (смеси фталоцианина меди или железной лазури с желтыми кронами).

Как и в аддитивном , в субтрактивном синтезе новый цвет может быть образован меньшим или большим, чем три, числом основных красок. На практике для субтрактивного синтеза часто используют большее число красок. Например, к трем цветным добавляют четвертую - черную.

Цветовой синтез, при котором разные цвета на запечатанных поверхностях образуются изменением относительной площади закрашенных растровых элементов, называется автотипным (растровым) синтезом (смешанный аддитивно-субтрактивный синтез цвета).

Даже вполне опытные дизайнеры постоянно сталкиваются с проблемой отличия между цветами изображения на мониторе компьютера и на бумаге.

Нередко приходится долго и нудно разъяснять недоверчивому заказчику почему один и тот же цвет выглядит по-разному на сайте и на визитке.

Иногда никакие разъяснения не помогают. Клиент продолжает тыкать пальцем в экран компьютера, требуя, чтобы везде был «вооооот такой» цвет…

Скажу вам заранее, что добиться стопроцентного соответствия цветов экрана и полиграфии практически нереально, но можно здорово сократить эти расхождения, заранее зная все ограничения, возникающие при печати и, таким образом, прогнозируя результат.

Для того, чтобы понять причину этого несоответствия надо знать, как и каким образом мы воспринимаем цвета

Почему, например, белый лист мы видим именно белым? Что на это влияет?

Дело в том, что одни предметы и их цвета — излучают свет, а другие его отражают .

Излучаемый свет — это свет, который исходит из какого-либо активного источника: лампочки, экрана монитора, телевизора.

Отражаемый свет — это свет, который «отскакивает» от поверхности объекта, отражается от него.

Белый лист мы видим белым именно потому, что он отражает все цвета, и ни одного не поглощает. Например, если его осветить зелёным или синим светом, то он приобретет цвет соответствующего освещения.

А вот если вы возьмете лист синей бумаги и осветите его белым светом, лист так и будет выглядеть синим, потому что он поглощает все цвета, кроме синего.

Зная эти нехитрые принципы, мы можем назвать два способа синтеза цвета:

Аддитивные цвета (от англ. add — добавлять)

В этой модели мы образуем белый цвет, заполняя черное пространство разными смешанными цветами т.е. идем от чёрного к белому. За основу здесь берется полное отсутствие света (темнота, черный монитор компьютера, экран телевизора и т.д)

Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и использует, таким образом, систему цветов RGB.

Эти цвета всегда выглядят ярче, насыщеннее и контрастнее цветов печати.

Система RGB адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настроены на красный, зеленый и синий цвета.

Субстрактивные цвета (от англ. substract- вычитать)

В этой модели мы получаем любой цвет, вычитая другие цвета из общего луча отражаемого света, т.е. здесь происходит обратный процесс: от белого цвета к черному. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом, например, от листа бумаги.

Такой способ цветообразования действует при работе с физическими пигментными красками, в живописи или в полиграфии . За точку отсчета здесь берется белый лист бумаги. Чем больше красок мы смешиваем на листе, тем темнее полученный результат.

В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный и желтый цвета (CMY) - противоположные красному, зеленому и синему. Когда эти цвета смешиваются на белой бумаге в равной пропорции, получается черный цвет. Точнее, предполагается, что должен получиться черный цвет.

В действительности типографские краски поглощают свет не полностью и поэтому комбинация трех основных цветов выглядит темно-коричневой. Чтобы это исправить в полиграфии добавляют немного черной краски. Систему цветов, основанную на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аббревиатурой CMYK.

2. СМЕШЕНИЕ ЦВЕТОВ.

Смешение цветов - это краткий и не совсем точный термин для названия сложного процесса образования цвета различных тел. Во всех областях практики, связанной с воспроизведением цвета, необходимо уметь точно или приблизительно рассчитывать результаты взаимодействия различно окрашенных световых потоков, результаты смешения красок, пред­видеть цвет того или иного тела, освещенного заданным источником света. Для этого нужно разбираться в физической сущности образования цве­тов.

Различают два принципиально разных процесса смешения цветов: слагательный и вычитательный.

2.1. АДДИТИВНОЕ (СЛАГАТЕЛЬНОЕ) СМЕШЕНИЕ.

Физическая сущность слагательного, или аддитивного, смешения цве­тов - суммирование световых потоков различными способами.

Способы слагательного смешения:

1. Пространственное - совмещение в одном пространстве различно ок­рашенных световых лучей. Световые потоки различных цветов объединяются до того, как они достигнут человеческого глаза. Так как световые лучи складываются, энергия комбинированного луча равна сумме энергий исходных лучей (эффект наблюдается по происходящему увеличению воспринимаемой яркости, когда одно световое пятно налагается на другое). Примеры: декоративное освещение: цирковое, театральное; подсветка архитектуры и объектов дизайна.

2. Оптическое - образование суммарного цвета в органе зрения, тогда как в пространстве слагаемые цвета разделены. Это происходит в том случае, когда глаз воспринимает множество различных цветов, но по размеру меньших, чем рецепторные первичные клетки, воспринимающие лучи. Разрешения отдельных цветов не происходит, а имеет место разновидность смешения площадей сетчатки глаза. При оптическом смешении двух цветов различной светлоты видимый цвет имеет среднюю светлоту. Белая поверхность планшета, покрытая мелким рисунком, будет восприниматься с определенного расстояния как поверхность серого цвета. Примером может слу­жить живопись мелкими штрихами или точками (пуантиллистическая), пестроткань, кроны деревьев на большом расстоянии.

3. Временное особый вид оптического смещения. Оно проявляется, когда быстрая последовательность вспышек света чередующихся цветов попадает на одну площадь сетчатки глаза и изменение настолько быстро, что зрительный процесс отстает от него. Его можно наблю­дать на приборе для смешения цветов Максвелла (вертушке). Если укрепить на вертушке диски разных цветов и привести ее во вращение со скоростью, не меньшей 2000 об/мин, цвета дисков станут неразличимы в отдель­ности и образуют некоторый суммарный цвет. Если диск разделить на два сектора – желтый и красный, то восприниматься будет оранжевый цвет средней светлоты (между светлотой желтого и светлотой красного).

4. Бинокулярное смешение, которое мы наблюдаем, надев разноцвет­ные очки. После некоторой борьбы полей устанавливается общая окраска поля зрения для обоих глаз, причем цвет этой окраски равен сумме цветов двух стекол.

Основные правила слагательного смешения.

1. При смешении двух цветов, расположенных на хорде цветового круга, получается цвет промежуточного цветового тона. Например:

красный + зеленый =желтый

пурпурный + зелено-голубой = синий

красный + желтый = оранжевый

Чем ближе по кругу расположены смешиваемые цвета, тем больше насыщенность суммарного цвета.

2. При смешении цветов, противоположных в цветовом круге, по­лучается ахроматический цвет. Цвета, дающие в сумме ахроматический, называются взаимно-дополнительными.

Основные взаимно-дополнительные пары:

красный - зелено-голубой

оранжевый - голубой

желтый - синий

желто-зеленый - фиолетовый

зеленый - пурпурный

Из правил слагательного смешения следует, что все цвета круга мож­но получить из трех исходных. В практике так и поступают. Исходными цветами служат красный, зеленый и синий. Смешанные попарно в разных пропорциях, они дают все остальные спектральные цвета до­статочной насыщенности. Сумма трех исходных цветов, взятых в определен­ных яркостных соотношениях, составляет белый (ахроматический) цвет. Красный, зеленый и синий называются основными цветами (в колориметрии).

2.2. СУБТРАКТИВНОЕ (ВЫЧИТАТЕЛЬНОЕ) СМЕШЕНИЕ

Физическая сущность вычитательного, или субтрактивного, образования цвета заключается в вычитании из светового потока какой-либо его части путем поглощения.

Субтрактивный процесс имеет место лишь при взаимодействии света с материальным телом, например: при смешении красок; при на­ложении прозрачных красочных слоев (лессировка, глубокая печать); при всех видах отражения и пропускания света.

Всякое хроматическое тело (краска, фильтр и др.) отражает (или пропускает) лучи своего «собственного» цвета и поглощает цвет, допол­нительный к собственному.

Для получения всех цветов круга путем вычитательного смешения достаточно трех красок: красной, желтой и синей. Их называют основными красками в живописи. Основными субтрактивно-первичными цветами в полиграфии считаются: пурпурный, желтый, голубая.

Смешение этих трех красок в определенных пропорциях дает ахроматический (серый) цвет. Смешением основных красок попарно (красная с желтой, желтая с синей, синяя с красной) образуются промежуточные или составные цвета первой ступени, которые входят в состав цветового круга – оранжевые, зеленые, фиолетовые. Смешением составных цветов первой ступени можно получить большое разнообразие цветовых оттенков, имеющих место в цветовом теле, называемых составными цветами второй ступени.

Практика показывает, что смешением основных красок нельзя получить звонкие промежуточные цвета, смеси не могут заменить оранжевые, зеленые, пурпурные, фиолетовые краски.

Две краски, в результате смешения которых образуется серый цвет, называются взаимно дополнительными.

Субтрактивно-дополнительные пары:

Желтый – фиолетовый;

Красный – зеленый;

Синий – оранжевый.

Смешивая дополнительные цвета можно получить двухтональный ряд, в котором будет наблюдаться плавный переход от одного цвета к другому через ахроматический с уменьшением насыщенности. Таким образом, чтобы приглушить любой цвет, достаточно подмешать к нему немного дополнительного, то есть снизить его насыщенность.

3. ЦВЕТОПЕРЕДАЧА.

Характеристики цвета могут изменяться при их освещении различными источниками света. При свете ламп накаливания красные и оранжевые цвета становятся теплее и насыщеннее, яркость их повышается. Светлота теплых зеленых не изменяется. Зеленые, синие, голубые и фиолетовые цвета тускнеют, становятся сероватыми и более теплыми. Желтые цвета теряют насыщенность и светлеют. Неразличимы сочетания: светло-желтого с белым, холодного зеленого с голубым. При освещении люминисцентными лампами белого и холодно-белого света выигрывают голубые, синие и зеленые цвета, их насыщенность и яркость возрастают. Красные и оранжевые цвета могут быть сильно искажены фиолетовым налетом, они теряют насыщенность и становятся более холодными.

Таблица 1.

Зависимость видимого цвета от цвета освещения.

В практике часто используется цветовая подсветка объектов визуальной информации. Приведенная таблица наглядно показывает изменение видимого цвета в зависимости от цвета освещения.

16-12-2012, 21:26

Описание

ОПЫТ 36. СМЕШЕНИЕ ЦВЕТОВ ВЫЧИТАНИЕМ

Оборудование : фонарь или проектор, цветной целлофан, фильтры из стекла или пластика, акварельные краски

Естественный белый цвет содержит все цвета радужного спектра. Секторы круга, показанного на рис. 36.1,

Рис. 36.1. Цвета, расположенные на круге друг против друга, являются дополнительными: будучи совмещены (при условии правильного выбора длины волны каждого цвета), они дают белый цвет. Любая пара цветов, не являющихся дополнительными, дает цвет, указанный между ними; зеленый и оранжевый в -смеси дадут желтый, зеленый и фиолетовый - синий, красный и желтый - оранжевый и так далее. Смесь любых соседних цветов даст цвет, промежуточный между ними; так, синий и зеленый дадут вместе сине-зеленый. Оттенок зависит от количества каждого из смешиваемых цветов. Некоторые сочетания по три дадут белый цвет; таких сочетаний немало - их называют первичными.

включают основные цвета, из которых комбинируется белый свет. Можно начать с белого и вычитать из него отдельные цвета, так что остающийся будет зависеть от вычитаемого.

Вычитание с помощью фильтров . Нужен такой фонарь, который дает резкий, узкий и, главное, равномерный пучок света. По-видимому, надо применить щиток с круглым отверстием в центре диаметром 6 миллиметров, а чтобы получить равномерную яркость, возможно, придется поставить перед фонарем лист тонкой бумаги или пластика. Для наших целей пригоден любой проектор: с помощью системы линз - конденсора - он дает четкое пятно света на экране. В центре плотного картона размером с диапозитив пробейте отверстие и поставьте этот картон в рамку для кадра (рис. 36.2)

Рис. 36 2. При смешении цветов вычитанием берут за основу белый цвет и затем с помощью фильтров отнимают у него определенные цвета.

Вы получите как раз нужное пятно света.

В качестве вычитающих фильтров можно использовать цветной целлофан, пластик, стекло. Лучше всего - желатиновые фильтры , которые хорошо известны фотолюбителям. Они вам пригодятся и в следующем опыте. Надо подобрать фильтры для всех основных цветов спектра.

Сфокусируйте свет на белом или сером экране. Выберите фильтр, проверьте его на свет, запомните цвет фильтра. Как вы думаете, какие цвета он пропустит? Только цвет, подобный его собственному. Все остальные он вычтет из белого света. Проверьте это.

Экспериментируйте с различными сочетаниями фильтров. Можно получить даже черное пятно. Что вы скажете о фильтрах, которые дают такое пятно? Почему глаз перестает видеть цвет? Дело в том, что один фильтр вычел часть цветов, а другой отнял у белого света остальные.

Мы, конечно, все очень упростили. Многие фильтры вычитают по нескольку цветов; другие вычитают цвета противоположных краев спектра. Но в основном каждый фильтр отнимает у света все цвета, кроме своего собственного.

Вычитание красками . Возьмите шесть карт-эталонов: красную, синюю, желтую, зеленую, белую и черную. На листе белой бумаги ставьте маленькие цветные пятнышки акварельными красками (соответствующими цветным эталонам): один цвет, поверх него другой, потом третий и так далее. Пробуйте разные комбинации красок и наносите их в разной последовательности. Попробуйте все сочетания основных красок и различный порядок их наложения.

Попытайтесь правильно предсказать цвет, который получится от смешения вначале двух, затем трех и четырех красок. Дело в том, что, когда вы наносите первую краску, из белого света, отражаемого бумагой, вычитаются определенные, составляющие его цвета, затем отнимаются другие цвета и так далее. Вычитание цветов происходит из-за того, что вещество краски - ее пигмент - взаимодействует со светом. Отраженный от краски свет сильно отличается от падающего на нее света.

Замечайте, что происходит, когда вы смешиваете три цвета. Можете вы получить черный цвет смешением красок? Какие оттенки возникают помимо тех, что были в основных красках? Что происходит, если к смешанным краскам добавить белую или черную? А почему при этом темнеет или светлеет пятно?

Экспонат для выставки

Для показа смешения цветов вычитанием можно использовать окрашенную воду. В несколько пробирок или бутылок налейте воду, окрашенную в один из основных цветов. Смешивая воду из разных бутылок в различных пропорциях, вы получите такие же эффекты, как с красками или фильтрами. Проектор с фильтрами- также прекрасный экспонат.