ДонНТУ

Магистры ДонНТУ

Скрыпник Артём Валерьевич Факультет:  Геотехнологии и управление производством Специальность:  Разработка полезных месторождений

     «Цвет — это жизнь, и мир без красок представляется нам мертвым. Цвета являются изначальным понятиями, детьми первородного бесцветного света и его противоположности — бесцветной тьмы»

     И. Иттен

     Цветная фотография появилась позже черно-белой и развивалась на ее основе В прикладной области за последние десятилетия цветное изображение так и вовсе полностью вытеснило черно-белое.

     «Цвет» используют не только для решения прикладных задач, но и в искусстве. Художественная ценность цвета сомнений не вызывает, хотя часто провоцирует разного рода дискуссии. Действительно, сильное удешевление технологий цветной печати сделало цветное изображение массовым и более доступным, чем черно-белое. Этим немедленно воспользовались эстеты и обвинили цветную фотографию в том, что она куда дальше отстоит от настоящего искусства, чем фотография черно-белая. В качестве основного аргумента называлась излишняя документальность, схожесть с реальностью (полезная, может быть, фотожурналистам - новостникам, но ненужная художникам) и как следствие - меньшая абстрактность цветного изображения.

     Доводы эстетов о том, что «массовый - значит, менее художественный» не выдерживают критики: ведь как не каждый владелец шариковой ручки и листа бумаги становится писателем, так и не каждый снимающий цвет занимается искусством. А вот рассуждения о большей абстрактности черно-белого изображения очень интересны. В искусстве действительно присутствует и должен присутствовать элемент абстрактности. Благодаря ему произведение искусства отличается от осязаемой реальности, выводит нас из пределов материального мира в реальность художественную. Скульптуру отличает неподвижность образа, живопись и фотографию - двухмерность изобразительной плоскости, балет - отсутствие голоса и демонстративная выразительность пластики, музыку - упорядоченность звуковых сочетаний. Лишая фотоизображение цвета, мы сразу переносим его в реальность воображаемую, где действуют иные, «искусственные» правила игры, дающие художнику, казалось бы, большую свободу.

     Фотограф работает только с формой и светом - «рисует светом». Это подтверждает наличие высокого художественного потенциала у черно-белой фотографии, однако не умаляет художественной ценности цветной.

     Фотография, в отличие от живописи, - совсем другое искусство. Для фотографа на первом месте стоит не столько умение создать форму и наполнить ее содержанием, сколько увидеть ее, «вырезать» из окружающей действительности. А фотограф, снимающий в цвете, должен знать чуть больше, чем если он работает в черно-белой технике, со светами и тенями. Он должен представлять, что такое цвет, как он соотносится с формой, как цвета взаимодействуют между собой и как они воздействуют на зрителя. Но прежде всего он должен видеть мир красочным, чувствовать цвет. Именно чувствовать, не осмысливать логически.

     Цвет по-разному участвует в фотографической композиции: встраивается в сюжет или вырастает над ним, становится самым главным выразительным элементом снимка. Интересными бывают и бессюжетные цветные фотоснимки: например, архитектурные зарисовки, запечатлевшие куски стен зданий, окна, двери, решетки. Они часто лишены сюжета как такового и представляют собой «геометрическую» композицию из разноцветных форм. Однако одна форма окрашена в синий, другая - в красный, и бывает, таким чудесным образом вдруг эти цветные пятна разместятся в кадре, что получается красиво, фотография волнует и впечатляет. Однако случайное, необдуманное использование цвета не только делает снимки банальными, но и способно полностью разрушить композицию. Можно привести немало примеров, когда интересный черно-белый снимок, будучи переведенный в цвет, терял всю свою привлекательность.

     О цвете написана не одна сотня книг, и, конечно, в одной или даже нескольких статьях рассказать обо всем необходимом для фотографа невозможно. Однако приоткрыть завесу таинственности над, пожалуй, одним из самых волшебных превращений - превращении света в цвет - мы попытаемся.

     СВЕТ И ЦВЕТ В ПРИРОДЕ

     Большинство непрозрачных предметов, которые мы видим как окрашенные, сами не испускают свет: они отражают падающие на них световые лучи, причем это отражение является избирательным. Например, поверхность предмета может поглощать красные и зеленые лучи и отражать синие. В этом случае мы будем видеть предмет синим. Разумеется, в исходном излучении должна присутствовать синяя составляющая - в противном случае поверхности нечего будет отражать, и предмет покажется нам черным. Если же объект одинаково отражает свет всех видимых излучений, то он воспринимается как неокрашенный (белый, серый или черный). Сказанное выше можно отнести и к большинству прозрачных предметов. Если предмет сам не испускает свет, то ясно, что спектральный состав отраженного света будет всегда зависеть от спектрального состава падающего излучения. Это свойство света используется в фотографии.

     СПЕКТР БЕЛОГО СВЕТА

     В 1672 году английский ученый Исаак Ньютон открыл явление дисперсии света и с помощью прозрачной призмы разложил белый свет на ряд спектральных цветов. В полученной «цветной полоске» присутствовали все цвета, за исключением пурпурных. Они плавно переходили из одного в другой, начиная от коротковолновых (сине-фиолетовых) и заканчивая длинноволновыми (красными). Одним из примеров спектрального разложения белого света служит радуга, которую каждый из нас видел не один десяток раз. В ньютоновском спектре содержатся семь основных цветов, отвечающих семи монохроматическим излучениям с определенными длинами волн: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный (см. табл. 1). Кроме них в спектре присутствует и масса промежуточных цветов. Позже ученые установили, что глаз среднестатистического человека способен различать около 160-180 оттенков.

     Если с помощью призмы вновь соединить все спектральные цвета, то получится белый цвет. Если разделить спектр на две (не обязательно равные) части и каждую из этих частей объединить, то получим два новых цвета, не обязательно из числа семи основных, но в сумме опять дающих белый цвет. Кстати, любые два цвета, которые при оптическом смешении дают белый цвет, называются дополнительными (рис 1). Дополнительные цвета не обязаны быть монохроматическими.

Рис. 1. Разложение белого света в спектр. Показаны семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Если выделить из спектра, например, красный цвет, а оставшиеся оптически сложить с помощью собирающей системы, то получившийся зелено-голубой цвет будет дополнительным к красному. При последующем оптическом сложении красный и зелено-голубой вновь дадут белый цвет.

Рис 2 - Закат

     ЧЕЛОВЕЧЕСКОЕ ЗРЕНИЕ

     Устройство фотоаппарата имеет много общего со строением человеческого глаза. Аналогом фотопленки или матрицы является сетчатка, аналогом объектива - хрусталик. Правда, на этом сходство заканчивается. В отличие от фотокамеры, формирование зрительного образа у человека полностью субъективно, так как задействует кору головного мозга. На этой стадии уже в полной мере работают механизмы цветовой адаптации, приводящие к неодинаковости (с точки зрения колориметрии) цветовых оценок у разных людей.

     На трех первичных цветах, своего рода цветовом базисе, и основана трехкомпонентная теория цветового зрения. Основной ее постулат таков: любой цвет может быть представлен как результат смешения красного, зеленого и синего световых потоков. Интересно, что человек не способен распознавать, из каких составляющих состоит излучение, вызывающее определенный цвет. Иными словами, в смешанном цвете мы не способны увидеть отдельные его составляющие (тогда как человеческое ухо - куда более сложный прибор, способный проводить спектральный анализ звука и выделять его тоновые составляющие). Излучение, в котором, например, смешаны монохроматическии зеленый и монохроматический синий даст такое же ощущение, как и монохроматический голубой. При этом сознание человека не ассоциирует голубой с результатом сложения зеленого и синего световых потоков, даже если именно так он и был получен. Это свойство зрения, называемое метамерией цвета, лежит в основе процесса синтеза цвета, где любой произвольно заданный цвет получается с помощью ограниченного набора исходных (базисных) излучений. На нем основано большинство цветовых моделей, используемых в живописи, фотографии, телевидении и полиграфии.

     СУБЪЕКТИВНОЕ, ОБЪЕКТИВНОЕ...

     Существует довольно точная наука о цвете - колориметрия. В ней определяются понятия цветового пространства и цветового базиса, вводится своеобразная характеристика «качества» цвета, называемая цветностью, задаются правила смешения цветов и т.д. Однако несмотря на подобную формализацию, колориметрия не в состоянии полностью абстрагироваться от субъективных факторов, связанных не столько с физической, сколько с физиологической природой цвета. Очевидно, что излучение определенного спектрального состава(объективное физическое явление) вызывает в сознании человека ощущение определенного цвета (субъективное явление). Иными словами, цвет появляется лишь в органах зрения человека, не существует без него и, следовательно, не является объективной физической величиной. И все же для его описания применим ряд формальных характеристик, основными из которых являются три: цветовой тон, насыщенность и светлота.

     Цветовой тон можно считать основным качественным признаком цвета. Именно благодаря цветовому тону мы отличаем цвета друг от друга. Как уже говорилось, обычный человек способен различать более 150 цветовых тонов. Все цвета, имеющие цветовой тон, называются хроматическими. Не имеют цветового тона белый, черный и различные оттенки серого цвета - такие цвета называют ахроматическими. Несмотря на то, что в быту белый цвет ассоциируется с чистотой, с физической точки зрения он самый «грязный», смешанный.

     Даже если цвет состоит из излучения сложного спектрального состава (не является монохроматическим), ему всегда можно подобрать монохроматический спектральный цвет так, что они будут одинаково восприниматься нашим зрением. Сказанное означает, что субъективному понятию «цветовой тон» можно всегда сопоставить объективное физическое понятие «длина волны». Но не стоит забывать, что любое определение цвета как физической величины справедливо для ситуаций, когда однозначность человеческих ощущений достигается лишь при одинаковых, стандартных условиях освещения (интенсивность, спектральный состав излучения и др.) и при адекватном учете такого свойства зрения, как цветовая адаптация, о котором мы подробно поговорим во второй части статьи.

     Насыщенность - вторая качественная характеристика. В ней уже проявляется некоторая относительность цветового восприятия. Возьмем чистый спектральный цвет, скажем, красный, и добавим к нему (оптически) белый цвет разной интенсивности. Полученные сочетания будут иметь то же цветовой тон, но, тем не менее, окажутся различными. Мерой различия их в данном случае и выступает насыщенность. Чем больше интенсивность прибавляемого белого цвета, тем дальше от исходного (монохроматического) красного окажутся полученные смеси. Исходный цвет окажется все более и более «разбавленным», теряя свою чистоту. Максимально насыщенными оказываются сами монохроматические цвета, минимально насыщенными - белые. В некотором смысле насыщенность есть субъективное ощущение чистоты цвета, а сама чистота (как длина волны по отношению к цветовому тону) является объективным количественным выражением насыщенности. В пределах одного цветового тона человек способен различать около 25 градаций по насыщенности.

     Светлота является еще более субъективной величиной, хотя в основе ее лежит весьма объективное понятие физической (и фотометрический) яркости. Если яркость света можно измерить с помощью физических приборов (мы не раз писали об этом на страницах нашего журнала в статьях, посвященных экспонометрии), то светлота имеет смысл только как относительное понятие. Наше зрение способно лишь определять уровень светлоты одного предмета по отношению к другому. Если мы будем рассматривать одноцветный предмет на темном фоне, то понятие светлоты вообще станет бессмысленным - в этом случае можно говорить только о фотометрической яркости объекта.

     Светлота - единственная характеристика цвета, присущая как хроматическим, так и ахроматическим цветам. Интересно, что светлота сама зависит от цветового тона и насыщенности. Например, синие цвета всегда кажутся менее светлыми, чем красные, а те, в свою очередь, менее светлыми, чем желтые. С увеличением насыщенности уменьшается светлота, поэтому насыщенный зеленый всегда воспринимается как темно-зеленый, насыщенный красный - как темно-красный, насыщенный синий - как темно-синий. Количество градаций по светлоте, которое способен различать обычный человек, также зависит от освещенности. Так, при низкой освещенности человек различает около 20 ступеней светлоты, при высокой - более 60.

     Живописцы, фотографы и искусствоведы используют ряд терминов, не определяемых «классической» колориметрией. Это понятия «теплых» и «холодных» тонов, «симультанного контраста», цветового равновесия. О них мы будем разговаривать позже, а пока вернемся к трем основным цветам (синему, зеленому, красному) и посмотрим, как с их помощью строятся цветовые модели, используемые в фотографии, полиграфии и на телевидении.

     СИНТЕЗ ЦВЕТА. АДДИТИВНАЯ И СУБТРАКТИВНАЯ МОДЕЛИ

     Мы уже говорили о том, что в колориметрии любой цвет может быть представлен в виде оптической комбинации трех базовых составляющих - синей, зеленой и красной. Данные три цвета называются основными, а модель синтеза, где каждый цвет получается в результате оптического смешения базовых (не обязательно монохроматических цветов), - аддитивной. В качестве основных цветов можно взять и другую тройку (двойку или четверку) цветов, обладающих свойством дополнительности, то есть дающих при оптическом смешении белый цвет. Просто в соответствии с трехкомпонентной теорией человеческого зрения именно эти три цвета удобно взять в качестве основных. Если смешать в равной пропорции только два цвета из описанной тройки, то мы получим либо один из недостающих цветов спектра, либо пурпурный цвет. Например, при сложении зеленого и синего получим голубой цвет, при сложении красного и зеленого - желтый. Заметим, что ахроматический белый получается при смешении этих цветов в равной (фотометрической) пропорции (см. табл. 2). Смешивая цвета в неравной пропорции, мы получаем все многообразие промежуточных цветов.

     Важно, что синтезированный аддитивным способом цвет зависит только от цвета исходных световых потоков, но не зависит от их спектрального состава. Благодаря этому исходные световые потоки - синий, зеленый, красный - можно получить из белого массой способов. Чаще всего используют зональные цветные светофильтры, каждый из которых пропускает излучение одного из трех основных цветов и задерживает два других. Из этого следует, что при наложении уже двух зональных светофильтров свет будет практически полностью поглощен, поэтому при аддитивном синтезе цветные фильтры не должны перекрываться, а результирующие потоки должны смешиваться уже в человеческом глазу. Подобная модель реализуется в цветном телевидении, в электронно-лучевых трубках компьютерных мониторов, а при печати - в случае использования растрового метода.

     В большинстве книг, посвященных цвету и предназначенных в частности для художников и дизайнеров, под дополнительными цветами подразумевают именно двойку цветов, получаемых так, как описано выше, в разделе «Спектр белого света». Еще раз опишем эту процедуру. Первый цвет удаляется из спектра, после чего остальные оптически смешиваются и результирующий (второй) цвет определяется как дополнительный. Действительно, требование дополнительности формально удовлетворяется, ибо первый и второй цвета при сложении дадут белый. В качестве примера часто приводят эксперимент с удалением из спектра красного цвета. Оставшиеся цвета при сложении дают зеленый цвет, определяемый в цветове-дении как дополнительный к красному. Можно привести примеры других пар: синий-оранжевый или желтый - фиолетовый. У придирчивого читателя наверняка возникнет вопрос: нет ли здесь некоторой путаницы? Ведь чуть выше, при описании аддитивного синтеза, мы упоминали тройку основных цветов (красный, синий, зеленый), которые при смешении дают белый, а сейчас говорим о том, что достаточно смешать красный и зеленый, чтобы получить ахроматический белый. Получается, что синий здесь лишний? Детальное обсуждение этого мнимого парадокса мы отложим. Пока лишь скажем, что в данном примере цвет, который является дополнительным к монохроматическому красному, не является монохроматическим зеленым, хотя и имеет выраженный зеленый цветовой тон. А пары дополнительных цветов синий-оранжевый или желтый-фиолетовый и вовсе требуют некоторого уточнения. Так, под синим здесь следует понимать скорее сине-фиолетовый, а под желтым - желто-оранжевый.

Рис. 3. Шестисегментный цветовой круг. Для более наглядной иллюстрации аддитивной и субтрактивной моделей цветового синтеза в него вписан треугольник, вершины которого окрашены в три «аддитивных» цвета (красный, синий и зелёный), а стороны – в три «субтрактивных» (пурпурный, голубой и жёлтый). При сложении цветов любых двух вершин (аддитивный спектр) получим цвет стороны, соединяющей эти вершины, а при сложении цветов любых двух сторон (субтрактивный синтез) – цвет их общей вершины. Оптическое смешение любых трёх основных цветов даст белый чвет.

     Перейдем теперь к субтрактивному синтезу. Если взять красную краску, а потом сверху наложить зеленую, то, конечно, никакого желтого цвета не получится. Более того, мы получим почти черный цвет. Дело в том, что при наложении цветов аддитивная модель неприменима. В живописи и полиграфии используют совсем другую - субтрак-тивную - модель, основанную на вычитании из белого цвета отдельных его составляющих. Многим наверняка знакома другая тройка цветов - желтый, пурпурный и голубой, - которые являются базовыми именно в субтрактивной модели. Откуда берутся именно эти цвета? Очень просто. Представим себе три фильтра, которые, в отличие от описанных выше зональных, задерживают излучение одного из первичных цветов (синего, зеленого или красного) и пропускают два остальных. Можно сказать, что эти фильтры вычитают из белого цвета одну из трех его составляющих. Разумно предположить, что эти субтрактивные фильтры (иногда их называют красителями) воспринимаются человеческим зрением окрашенными в какой-то из хроматических цветов. Так вот, цвета этих фильтров оказываются соответственно желтым, пурпурным и голубым. С известными оговорками можно сказать, что субтрактивные фильтры имеют цвет, дополнительный к вычитаемому (см. табл. 3). Комбинируя эти светофильтры, можно при одинаковой оптической плотности получить все основные спектральные цвета, а меняя плотность (или концентрацию красителей) - все многообразие промежуточных цветов. Важно и то, что в субтрактивной модели результирующий цвет не зависит от порядка расположения красителей. Как и в случае аддитивного синтеза, оптическое (независимое) сложение трех хроматических излучений - желтого, пурпурного и голубого - даст белый цвет, а последовательное их наложение - черный.

     Ну вот, пожалуй, и все.

При создании страницы использовались материалы Журнала: "Фото техника&видеокамеры" №21(31)'2008/09

© ДонНТУ, 2008, Скрыпник А.В.