Одновременный цветовой контраст

Эффект одновременного цветового контраста возникает при взаимодействии двух хроматических цветов или при сопоставлении ахроматического и хроматического цвета. Это более сложное явление, чем световой контраст, так как изменения по цветовому тону сопровождаются одновременными изменениями по светлоте и насыщенности, причем последние могут быть более заметными, чем собственно цветовой контраст. Яркая желтая на фоне темного ультрамарина в большей мере вызывает явление светового контраста, чем цветового, а ярко-красный тон на коричневом фоне представляется нам более насыщенным, то есть эффект контраста выразится более всего в насыщенности. Если требуется определить действие контраста по цветовому тону, то необходимо, чтобы контрастирующие тона были приблизительно равными по светлоте и насыщенности. Тогда будет нетрудно заметить, что сопоставление различных цветов вызывает в них различные дополнительные оттенки и качества. Если говорить только об изменении цветового тона, то следует указать на тенденцию цветов в контрасте более отдалиться друг от друга в их положении по цветовому кругу. Например, желтый на оранжевом фоне будет более бледным, чуть-чуть зеленоватым, оранжевый на желтом фоне будет более оранжевым и иметь небольшой красноватый оттенок. Но это лишь общая закономерность, отмечаемая многими исследователями, проводившими опыты. На практике в зависимости от конкретных условий наблюдения и состояния глаза она может изменяться и проявляться с разной степенью заметности.

Несколько особого рода явление представляет контраст взаимодополнительных цветов. При их сопоставлении не возникает в восприятии новых оттенков, а происходит лишь взаимное повышение насыщенности и яркости (светлоты), пока они занимают сравнительно большую площадь в поле зрения. При рассматривании их с более далекой дистанции вступает в силу уже другая закономерность, а именно — действует закон аддитивного оптического смешения, и составляющие цвета воспринимаются все более и более тусклыми, вся комбинация в целом выглядит серым пятном.

Рисунок 15-Контраст по цветовому тону

Рисунок 16-Контраст взаимодополнительных цветов. Взаимное повышение насыщенности

Если рассматривать эффективность действия контраста, учитывая положение контрастирующих цветов в цветовом круге, то можно сделать следующий вывод: цвета, находящиеся на концах диаметра (взаимодополнительные), не вызывают в восприятии изменений по цветовому тону; цвета, расположенные по кругу близко друг к другу (в пределах малых интервалов), слабо контрастируют по цветовому тону. Наиболее заметно выявляют контраст по цветовому тону цвета, располагающиеся в пределах средних интервалов.

Изменение цветового тона вследствие действия контраста, согласно экспериментам Б. М. Теплова, зависит от следующих условий:

1. От разницы светлот индуктирующего и реагирующего полей. Хроматический контраст наиболее эффективен при приблизительном равенстве светлот контрастирующих цветов, при этом в том случае, когда реагирующее поле несколько светлее индуктирующего.

2. От насыщенности индуктирующего и реагирующего полей.

3. От «температуры» цветового тона индуктирующего поля. Все холодные цвета дают более сильный контраст, нежели теплые.

4. От размеров индуктирующего и реагирующего полей или от расстояния до точки наблюдения. До определенного предела величина контраста увеличивается пропорционально расстоянию, после которого начинают уже действовать законы оптического смешения.

Эффективность контраста находится в обратной зависимости от яркости освещения контрастирующих цветных плоскостей. Сильное освещение уничтожает действие контраста — слабое, наоборот, повышает. Однако при восприятии всякой пары или группы цветовых пятен наш глаз не остается неподвижным. Это приводит к тому, что действие контраста наиболее эффективным бывает очень короткий, в некоторых случаях мгновенный промежуток времени и затем ослабевает, изменяя реагирующий цвет не в сторону дополнительного, а в сторону индуктирующего. Гельмгольц называл это процесс «подравниванием», объясняя его действием последующих образов, а также утомляемостью органа зрения

Контраст по насыщенности

Чтобы наблюдать контраст по насыщенности, нужно взять два цветовых пятна, одинаковых по светлоте и по цветовому тону и разных по насыщенности. В случае с накрашенными поверхностями выполнить эти условия можно лишь весьма приблизительно, ибо практически невозможно, изменяя насыщенность, получить одинаковую светлоту и цветовой тон. Менее насыщенные цвета, как светлые, так и темные, дают больший эффект контраста, чем насыщенные. Контраст по насыщенности также особенно заметен при сопоставлении ахроматических цветов с хроматическими. При этом на черном или темно-сером фоне какой-либо цвет понижает свою насыщенность и, наоборот, на белом или светло-сером повышает.

Рисунок 17-Контраст ахроматического (черного) с хроматическими тонами. Особенно заметно выражается в изменении светлоты

Рисунок 18-Пограничный контраст создает эффект рельефности

Контраст по насыщенности также особенно заметен при сопоставлении ахроматических цветов с хроматическими. При этом на черном или темно-сером фоне какой-либо цвет понижает свою насыщенность и, наоборот, на белом или светло-сером повышает.

Цветовая индукция.

Это изменение цвета под воздействием другого цвета. Существует два вида индукции: отрицательное и положительное влияние. Еще выделяют одновременную и последовательную индукцию.

Одновременная: два цвета, попадающие в поле зрения изменяют свои характеристики. Последовательная: изменение цветовых ощущений в результате предшествующего воздействия на глаз другого цветового раздрожителя.

Основные закономерности отрицательной цветовой индукции: хроматические пятна на фонах изменяют свой цветовой тон в направлении противоположному цвету фона. На меру индукционного окрашивания влияют:

1) расстояние между пятнами: чем меньше - тем больше контраст;

2) четкость контура: четкий контур увеличивает яркостной контраст и уменьшает хроматический;

3) отношение яркости цветовых пятен: чем ближе значение яркости пятен, тем сильнее хроматическая индукция, и наоборот;

4) отношение площадей пятен: чем больше площадь одного пятна относительно площади другого, тем сильнее его индукуинное окрашивание;

5) насыщенность пятна: чем выше насыщенность цвета, тем больше его индукуионное влияние;

6) время наблюдения: лучше всего индукция воспринимается при беглом взгляде;

7) область сетчатки, фиксирующая цветовые пятна.

2.7 Влияние цвета на физиологию человека

Различают три вида воздействия цвета на человека: физическое, оптическое и эмоциональное.

При физическом воздействии речь идет о воздействии цвета на физиологию человека. Объективное воздействие цвета подтверждено экспериментальным путем и зависит от количества цвета, качества цвета, время воздействия, особенностей нервной системы, возраста, пола и других факторов. Непосредственным физиологическим действием на весь организм человека объясняются явления, вызываемые красным и синим цветами, в особенности при максимальной их насыщенности. Красный цвет возбуждает нервную систему, вызывает учащение дыхания и пульса и активизирует работу мускульной системы. Синий цвет оказывает тормозящее действие на нервную систему. Красный, желтый , оранжевые цвета являются цветами экстраверсии, т.е. импульса, обращенного наружу. Группа синего, фиолетового, зеленого напротив для пассивной интроверсии и импульсов обращенных внутрь.

Оранжевый и красный цвета, возбуждая попутно со зрительным и слуховой центр мозга, что вызывает кажущееся увеличение громкости шумов. Не лишено основания, что эти активные цвета часто называют "кричащими". Зеленый и синий, успокаивающие цвета, ослабляют возбуждение слухового центра, т.е. как бы ослабляют или компенсируют громкость шумов.
Основные цвета имеют следующие характеристики (таблица 2)

Таблица 2. Воздействие цветов на физиологию человека

Желто-коричневый цвет кажется сухим, зеленовато-синий - влажным, розовый - слащавым, красный - теплым, оранжевый - кричащим, фиолетовый - тяжелым, желтый - легким. Это действие цвета нельзя объяснить ассоциациями. Оно вызвано синестезией, т.е. возбуждением одного органа чувств при раздражении другого. Ниже приводится основные характеристики кажущегося воздействия цветов.

Таблица 3. Основные характеристики кажущегося воздействия цветов

Оптическое воздействие цвета. К этому воздействию относятся иллюзии или оптические явления, вызываемые цветом и изменяющие внешний вид предметов. Рассматривая оптические явления цвета, все цвета можно условно разделить на две группы: красные и синий, т.к. в основном цвета по своим оптическим свойствам будут тяготеть к какой-нибудь из этих групп. Исключение составляет зеленый цвет. Светлые цвета, например белый или желтый создают эффект иррадации, они как бы распространяются на расположенные рядом с ними более темные цвета и уменьшают окрашенные в эти цвета поверхности. Для примера, если через щель дощатой стены проникает луч света, то щель кажется шире, чем в действительности. Когда солнце светит сквозь ветви деревьев, ветви эти кажутся более тонкими, чем обычно (Рисунок 19)

Рисунок 19 - Влияние белого света на толщину вертикальных черных полос

Это явление играют существенную роль при конструировании шрифтов. В то время, как, например, буквы E и F сохраняют свою полную высоту, высота таких букв как O и G, несколько уменьшаются, еще больше уменьшаются из-за острых окончаний буквы A и V. Эти буквы кажутся ниже общей высоты строки. Чтобы они казались одинаковой высоты с остальными буквами строки, их уже при разметке выносят несколько вверх или вниз за приделы строки. Эффектом иррадации объясняется и различное впечатление от поверхностей, покрытых поперечными или продольными полосками. Поле на рис.2а кажется более низким, чем поле на рис.2в, так как белый цвет окружающий поля проникает наверху и внизу между полосками и визуально уменьшает высоту поля.

2а 2в

Рисунок 20 – Эффект иррадации

Таблица 4. Кажущиеся характеристики цветов

Желтый цвет зрительно как бы приподнимает поверхность. Она кажется к тому же более обширной из за эффекта иррадации. Красный цвет приближается к нам, голубой, наоборот удаляется. Плоскости, окрашенные в темно-синий, фиолетовый и черный цвета, зрительно уменьшаются и устремляются книзу. Зеленый цвет - наиболее спокойный из всех цветов.
Так же нужно отметить центробежное движение желтого цвета и центростремительное синего. Если сделать два круга равной величины и заполнить один желтым, а другой синим (рис. 21), то уже после короткой концентрации на них становиться заметным, что желтое лучеиспускает, приобретает движение из центра и почти осязаемо, приближается к человеку. Синее же развивает центростремительное движение (подобно стягивающей себя в свой домик улитке) и удаляется от человека. Первый круг колет глаза, во втором глаз утопает.

Это воздействие увеличивается, если к нему добавить различие в светлоте и темноте, т.е. воздействие желтого увеличится при добавлении к нему белого цвета, синего - при утемнении его черным.

Рисунок 21 – Воздействие синего и желтого цветов на восприятие пространства человеком

При психологическом воздействии цвета речь идет о чувствах переживаниях, которые мы можем испытывать под влиянием того или иного цвета. Это влияние очень тесно связанно с оптическими свойствами цвета.

Абсолютно зеленое есть самый спокойный цвет. Он никуда не движется и не имеет ни призвука ни радости, ни печали. Это постоянное отсутствие движения благотворно действует на утомленных людей, но может и прискучить со временем. При введении в зеленый цвет желтого цвета он оживляется, становится более активным. При добавлении синего, наоборот, начинает звучать иначе, он делается более серьезным, вдумчивым.

С другой стороны, желтый цвет беспокоит человека, колет его, возбуждает. Сравненное с состоянием человеческой души, его можно было бы употребить как красочное выражение безумия, слепого бешенства (желтый цвет Достоевского).

Синее же склонно к углублению. Чем глубже, темнее становится синий цвет тем больше он зовет человека к бесконечному, будит в нем голод к чистоте и сверхчувственному. Очень темное синее дает элемент покоя. Доведенный до приделов черного синий цвет получает призвук печали. Становясь более светлым синий приобретает равнодушный характер и становится человеку далеким и безразличным, как голубое небо. И становясь светлее все более беззвучный, пока не дойдет до беззвучного покоя - станет белым.

Часто белый цвет определяется как "некраска". Он есть как бы символ мира где исчезают все краски, все материальные свойства. Поэтому и действует белый цвет на нашу психику как молчание. Но это молчание как бы не мертвое, а наоборот полное возможностей.
Черный цвет, наоборот, воздействует как нечто без возможностей, как мертвое пятно, как молчание без будущего.

Равновесии белого и черного рождает серое, естественно серый цвет не может дать ни движения, ни звука. Серое - беззвучно и бездвижно, но эта неподвижность другого характера чем у зеленого цвета, рожденного двумя активными цветами - желтым и синим. Поэтому серый цвет - это безутешная неподвижность.

Красный цвет, мы воспринимаем как характерно теплый цвет, воздействует внутренне как жизненный, живой, беспокойный цвет не имеющий, однако, легкомыслия желтого. В отличие от желтого красный цвет как бы пылает внутри себя. Но идеально красный цвет очень сильно меняет своё влияние при изменении цвета. При добавлении в красный цвет черного возникает тупое, жесткое, не способное к движению коричневое. В более холодном оттенке красного пропадает активность пламени. Становясь оранжевым красное приобретает лучеиспускание желтого, но постоянно сохраняет серьезность.

Фиолетовый цвет - это как бы охлажденный красный, поэтому он звучит несколько болезненно, как нечто погашенное и печальное.

Основные принципы формирования цветовой среды:

· Цвет как фактор зрительного комфорта: для обеспечения оптимальных условий функционирования органа зрения следует придерживаться следующей системы отношения яркостей. Нижняя зона помещения относительно темная Р ( коэффициент светлоты) = 0,4-0,3. Средняя зона светлее (Р=0,5-0,7). Верхняя зона - самая светлая (Р=0,8-0,9).
если в помещении рассматриваются какие-либо объекты, необходимо обеспечить условия для их наилучшего восприятия (светлое на темном, темное на светлом, или на контрастном фоне)
если глаз вынужден долго фиксировать какой-либо объект, следует дать ему возможность отдохнуть на контрастирующем цветовом пятне полный ахроматизм также утомителен для глаза как чрезмерная перенасыщенность цвета (пестрота) физиологически оптимальными цветами являются средневолновые ( от Желтого до Голубого).

· Цвет как эстетический фактор (нравится - не нравится).

· Цвет как средство выявления формы и организации пространства. Зрительные искажения величин предметов с помощью цвета: если взять три одинаковых по размерам квадрата, один из которых будет окрашен в ахроматический цвет, второй - в один хроматический, третий - многоцветный, то самым большим будет казаться ахроматический, хроматический - чуть поменьше, а самым маленьким будет казаться многоцветный. Иллюзия оценки веса предмета: светлый предмет легче темного, холодный легче теплого, самые тяжелые - темные, малонасыщенные и теплые, самые легкие - светлые, малонасыщенные и холодные. Эффект приближения и удаления: насыщенный цвет воспринимается более близко расположенным чем малонасыщенный. Теплы цвета (Желтый, Оранжевый, Красный, Пурпурный) выступающие. Холодные (Голубой, Синий, Фиолетовый) - отступающие. Зеленый по отношению к холодным будет выступать, хотя и считается нейтральным. В группе выступающих цветов заметнее выступают цвета светлее фона. В группе отступающих цветов эффект удаления усиливается по мере затемнения цвета в сравнении с фоном.

· Цвет как средство информации:
Красный - запрет, опасность, остановка.
Зеленый - разрешение, пуск, безопасность.
Желтый - предупреждение.
Синий - нейтрализующий (для указателей и ориентирующих знаков)
Оранжевый - предупреждает об опасности.
Желтый+Черный - отпугивающая окраска.

Лекция 3. Трехкомпонентная теория цвета. Измерение цвета

· Зарождение и развитие трехкомпонентной теории цвета

· Математические законы цветовых измерений

· Сложение (смешение) цветов

· Цветовые пространства и колориметрические системы

· Системы RGB, XYZ.

·

3.1 Основы трехкомпонентной теории смешения цветов. Принципы оптического аддитивного и субтрактивного смешения цветов, их особенности

Научные теории о цветовосприятии и смешении цветов.

Воззрения древнего мира

Ещё древнегиптские изображения свидетельствуют о том, что в древности существовали мысли об «излучении» глазом особых «лучей», как бы «ощупывающих» окружающий, видимый мир.

Механизм цветового зрения по Эмпедоклу

В V столетии до нашей эры сицилианец Эмпедокл высказал первую гипотезу о механизме цветового зрения. Она заключается в следующем: любой предмет, в том числе и глаз человека, излучает некую «субстанцию»; истекая из глаза, эта субстанция встречается с истекающей из предмета, в результате чего появляется ощущение цвета. Белый цвет возникает в результате определённого соотношения «внутреннего» и «внешнего». По Эмпедоклу, основными цветами являются белый, чёрный, жёлтый и красный.

Гипотеза ощущения цвета. Демокрит

В том же V веке до нашей эры появилась и первая материалистическая гипотеза. Автором её был известный философ Демокрит. Он считал, что ощущение цвета порождается явлениями окружающего мира: это результат «вхождения» в нас образов, отражения вещей; цвет определяется порядком, формой и положением бесцветных атомов. Демокрит считал основными цветами чёрный, белый, красный и темно-зелёный.

Связь между цветом и светом. Леонардо да Винчи

Следующий шаг был сделан только на рубеже XVI столетия. Автором был философ, выдающийся инженер и великий художник Леонардо да Винчи. Он первым увидел связь между цветом и светом: «красота» цвета, считал он, зависит от освещения, «свет оживляет и дает истинное знание о качестве красок». Да Винчи первым ввёл понятие о цветовом контрасте, о восприятии двух красок, расположенных рядом, первым заметил, что восприятие белого цвета зависит от окружающих; первым обратил внимание на то, что рассеянный воздухом свет приобретает голубой оттенок. Основными цветами он считал белый, чёрный, жёлтый, зелёный, синий и красный.

Теория света и цвета Ньютона

Полтора столетия спустя, в 1672 году, увидел свет первый капитальный труд по теории цвета. Назывался он «Новая теория света и цвета» Ньютона. Пропустив солнечный свет через призму, Ньютон разложил его в спектр, получив радугу. Он первым показал, что белый цвет всегда сложен. Основной вывод ученого стал фундаментальным для науки о цвете: « … и цвета относятся к физике, и науку о них следует почитать математической, поскольку она излагается математическим рассуждением». Однако он не учитывал биофизического механизма восприятия цвета, и исходил из механистического предположения, что цвет является свойством света. В качестве основных цветов Ньютон впервые предложил использовать названия наиболее различающихся, по его мнению, цветов радуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, фиолетовый и индиго, Поиски гармонии (аналогично тонам звуковой гаммы) привели и в теории цвета к появлению числа «семь».

Гипотеза М. В. Ломоносова

Представление о биофизическом восприятии цвета в середине XVIII столетия впервые ввел М. В. Ломоносов. Это было его «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее, июля 1-го дня 1756 года говоренное». Основные положения гипотезы Ломоносова:

· количество основных цветов сведено к трем (красный, зелёный, жёлтый) — это то минимальное число цветов, которые в различной комбинации позволяют получить все цветовые тона (правда, не все воспринимаемые цвета);

· воздействие на глаз различно по характеру, но едино по своей природе («коловратное движение эфира»);

· необходимость и достаточность анализа трёх зон спектра.

Так в теориях цветового зрения появилось число «три». Гипотеза Ломоносова была первой, которая содержала все основные требования, предъявляемые к теории.

Теория Т. Юнга

В 1807 году, спустя пол столетия после Ломоносова, Томас Юнг предложил свою теорию цветового зрения. Он постулировал наличие в сетчатке глаза механизмов трёх типов, наиболее чувствительных к коротковолновому участку видимого спектра, к средневолновому участку и к длинноволновому участку. Эти три различных механизма должны были быть связаны с тремя главными цветами — красным, зелёным и фиолетовым. Он предположил, что глаз анализирует каждый цвет в отдельности и передаёт сигналы о нём в мозг по трём различным типам нервных волокон: один тип передаёт сигнал о наличии красного цвета, второй — зелёного, а третий — фиолетового. Этот вывод опирался исключительно на предположении, что, поскольку трёхкомпонентность цвета не имеет обоснования в теории света, то в таком случае это должно быть свойством самого глаза.

Теория Юнга — Гельмгольца

Ещё пол-столетия спустя (1853 г.) гипотезу Т. Юнга развил учёный Г. Гельмгольц, немецкий биолог и физик, который, впрочем, не упоминает известной работы Ломоносова «О происхождении света», хотя она была опубликована и кратко изложена на немецком языке.

Изучив работы Максвелла^[1][2] и Грассмана^[3] Гельмгольц развил теорию Юнга^[4][5]придал ей форму, известную теперь под названием теории цветового зрения Юнга-Гельмгольца.

Гельмгольц сделал вывод, что для получения цветов требуется 4 или более основных цветов. Позже он предположил достаточность всего трёх основных механизмов исходя из предположения о том, что они обладают спектральной чувствительностью в широком, частично перекрывающемся диапазоне. Согласно предположениям его гипотезы в сетчатке глаза человека должны быть три вида колбочек, максимум чувствительности которых приходится на красный, зелёный и синий участок спектра, то есть соответствуют трём «основным» цветам. Правда эта гипотеза не может объяснить ни механизм обработки сигналов, ни постоянство ощущения цвета (константность цвета) при изменении спектрального состава источника света. Кроме того, во-первых до сих пор так и не удалось обнаружить никаких различий между колбочковыми рецепторами сетчатки, а следовательно гипотеза была лишена анатомических доказательств. И во-вторых гипотезу трудно согласовать с существующими в действительности цветовыми ощущениями. Мы в состоянии различить по меньшей мере четыре качественно разных цветовых ощущения, а именно красного, жёлтого, зелёного и синего цветов (а с учётом белого — пять). Ни одно из этих цветоощущений, взятое в отдельности, не похоже на другое. Поэтому возникает вопрос: как могут пять психологически разных первичных цветов сочетаться с тремя физиологическими процессами? Всё эти моменты сторонники трёхкомпонентной гипотезы зрения относят к работе головного мозга.

Объединённая теория Юнга-Геринга

Объединённая теория Юнга-Геринга (Трихроматическая теория, или трицептивная теория) имела достаточно широкое распространение. Теория объясняет законы смешивания цветов, но она не может объяснить тот факт, что дихроматы, путающие красный с зеленым, видят желтый; а также объясненить послеобразы дополнительных цветов.

Теория Геринга

В 1870 году немецкий физиолог Эвальд Геринг сформулировал так называемую оппонентную гипотезу цветового зрения, известную также как теория обратного процесса. Он опирался не только на существование пяти психологических ощущений, а именно ощущение красного, жёлтого, зелёного, синего и белого цветов, но также и на тот факт, что они по-видимому, действуют в противоположных парах, одновременно дополняя и исключая друг друга. Геринг постулирует наличие трёх типов противоположных пар процессов реакции на чёрный и белый, жёлтый и синий, красный и зелёный цвета.

Теория Геринга выдвигает на первый план психологические аспекты цветового зрения. Модель Геринга хорошо объяснила например «отрицательные» последовательные образы, но оставались и вопросы. Во-первых: пять разных типов светоприёмников в глазу — многовато. К тому же, зачем жёлтый рецептор, если жёлтый цвет получается смешением сигналов «красного» и «зелёного»? Во-вторых, почему противоположные жёлтый и синий дают белый цвет, а противоположные красный и зелёный — жёлтый? В настоящий момент ни анатомических, ни физиологических доказательств этой гипотезы нет. ^[6]

Теория Геринга, развитая Гуревичем и Джеймсоном, известна также как оппонентная теория. В ней сохраняется три системы рецепторов: красно-зеленые, желто-голубые и черно-белые.^[7] Предполагается, что каждая система рецепторов функционирует, как антагонистическая пара. Как и в теории Юнга — Гельмгольца, считается, что каждый из рецепторов (или пар рецепторов) чувствителен к свету волн разной длины, но максимально чувствителен к волнам определенной длины.