Природа цвета и света

Свет и цвет являются результатом электромагнитных возмущений какого-либо тела, движущихся в пространстве волнообразно. Световые волны имеют различную длину. Длина волн очень мала и исчисляется миллимикронами или нанометрами (нм): 1 мм = 1 × 10–3 мк (микрона) = 1 × 10–6 мм. Миллимикрон равен одной миллионной доле миллиметра. Колебания с длиной волны, находящейся в пределах от 400 до 750 миллимикрон, воспринимаются зрительными нервами и вызывают ощущение света различных цветов. Волны длиной больше 750 миллимикрон представляют собой область инфракрасных лучей, а волны длиной меньше 400 миллимикрон – область ультрафиолетовых лучей, и те и другие человеческий глаз уловить не способен.

Дневной свет состоит из самых различных по длине волн. Если установить в темном помещении белый экран и пропустить через небольшое отверстие на него солнечный луч, то на экране получится яркое пятно белого цвета. Если же на пути солнечного луча поставить стеклянную призму, то на экране появится полоса, окрашенная в цвета радуги. Она носит название солнечного спектра, являющегося результатом разложения солнечного света на составные части. Следовательно, солнечный свет представляет собой смесь целого ряда лучей с различной длиной волн, создающих в своей совокупности впечатление белого цвета.

Световая волна каждого цвета имеет свою длину и частоту колебаний. Световые волны сами по себе не имеют цвета. Цвет возникает при восприятии нашими глазами и мозгом.

Цвет окружающих материальных предметов образуется от поглощения и отражения световых волн. Белый свет попадает на предмет, часть световых волн поглощается, часть отражается. Если поглотятся все волны, то мы увидим чёрный цвет. Если все волны отразятся, то увидим белый свет. Если отразится волны определенной длинны и частоты, то мы увидим соответствующий этой световой волне цвет:

Происхождение цвета от световых лучей образуют две основные природы цвета:

 Аддитивные цвета — цвета образованные исходящими световыми лучами. На основе аддитивной цветопередачи работают светофоры, телевидение, компьютеры, телефоны — везде где используется цветные световые лучи и эффекты на их основе.

 Субтрактивные цвета — цвета, образованные отражением света от материальных предметов.  Фактически, это всё материальное и вещественное, что нас окружает, как созданное природой, так и созданное человеком. У данной природы цвета есть еще одно название — пигментный цвет, а вещества влияющие и изменяющие цвет называются — пигменты.

Помимо способа образования цвета у двух цветовых природ есть существенные отличия — это основные цвета и способ образование дополнительных цветов. Рассмотрим подробнее как это происходит.

Основные цвета

Видимый глазом солнечный спектр состоит из семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Невидимый инфракрасный цвет, имеющий волны большей длины, чем красный, располагается за ним, а невидимый ультрафиолетовый, имеющий волны короче фиолетового, располагается за фиолетовым. Каждый основной цвет спектра постепенно через многочисленные оттенки переходит в рядом лежащий.

Основные цвета и дополнительные цвета в аддитивной и субтрактивной цветопередаче

Известный нам спектр содержит основные и дополнительные цвета.  И здесь возникает существенная разница между аддитивными и субтрактивными цветами:

 Основные аддитивные цвета — зелёный, синий, красный. Если совместить аддитивные цвета, то образуется белый цвет, в местах отсутствия цветовых лучей образуется чёрный цвет. Дополнительные цвета образуются при совмещении лучей трёх основных. На примере видно, при совмещении красного и зелёного аддитивного цвета образуется жёлтый цвет, при совмещении красного и синего — пурпурный, при совмещении основных трёх цветов — белый. :

Основные субтрактивные цвета — жёлтый, синий, красный. Если смешать основные субтрактивные цвета, то образуется чёрный цвет. Дополнительные цвета образуются при смешении пигментов основных цветов. На примере, при совмещении красного и жёлтого субтрактивного цвета образуется оранжевый цвет, при совмещении красного и синего — фиолетовый, при совмещении основных трёх цветов — чёрный:

Теплые и холодные цвета

В левой половине спектра – от красного до половины зеленого – находятся так называемые теплые цвета, а в правой половине – от середины зеленого до фиолетового – холодные цвета. Теплота цветов возрастает от середины спектра по направлению к красному, холодность их – по направлению к фиолетовому. Зеленый цвет, приближающийся к желтому, имеет теплый оттенок, а приближающийся к голубому – холодный оттенок. Подразделение цветов на теплые и холодные основано на том, что красным, оранжевым и желтым можно изобразить солнечный свет, огонь и т. д., голубым, синим, фиолетовым – тени, сумерки, лед, воду и т. п.

Ахроматические и хроматические цвета

Хроматические цвета — это все цвета спектра и образованные от них цветовые оттенки. На примере цвета расположены по способу их образования. Треугольник внутри образован основными цветами: красный, жёлтый, синий. Далее, к треугольнику основных цветов примыкают три треугольника из дополнительных цветов входящих в спектр образованных сочетанием основных цветов: зелёный — от синего с жёлтым, оранжевый — от красного и жёлтого, фиолетовый — от красного и синего. Внешнее кольцо образовано из сочетания основных цветов, дополнительных цветов  и образованных от их смешения промежуточных цветов.

Ахроматические цвета - Цвета, не имеющие цветового тона и отличающиеся друг от друга только по светлоте (белые, серые, черные), называются ахроматическими; все остальные цвета отличаются не только по светлоте, но и по цветности, они называются хроматическими.

Цвет имеет три основных свойства: светлоту (светосилу), цветовой тон (цвет) и насыщенность (интенсивность, чистоту, яркость).

Светлота цвета

Светлота цвета определяется количеством отраженного света. Ахроматические цвета – белый, серый, черный – обладают различной светлотой. То же относится к цветам хроматическим: если сравнить их между собой, то будет видно, что одни из них светлее, другие темнее.

При смешении какой-нибудь краски с белым или черным она приобретает более светлый или более темный цвет того же цветового тона.

Насыщенность

Если же смешать краску с равным ей по светлоте серым, то можно получить тона от более чистых до более черных в зависимости от количества введенного серого. Степень отличия хроматического цвета от равного ему по светлоте ахроматического называется насыщенностью.

Все разнообразие цветов мы ощущаем потому, что разные тела отражают только те или иные световые лучи, которые мы воспринимаем глазами в виде лучей разного цвета. Поэтому свет является физическим явлением, и ощущение цвета, которое возникает при раздражении зрительного цвета, – явление физиологическое.

Отражение и поглощение

Тела прозрачные не задерживают лучи и пропускают их сквозь себя, тела непрозрачные их отражают. Поэтому различная окраска предметов обусловливается тем, что они имеют различную способность поглощать и отражать те или иные лучи солнечного света.

Впечатление зрительного цвета возникает тогда, когда предмет отражает зеленый луч, а все прочие поглощает. Черный цвет является результатом полного поглощения всех лучей. При частичном поглощении и частичном отражении лучей телом оно кажется серым. Если лучей поглощается больше, чем отражается телом, то его серый цвет воспринимается более темным, при обратной ситуации – светлее.

Дополнительные цвета

Ощущение белого цвета возникает при полном отражении или же оптическом смешении всех лучей спектра. Белый цвет получается также в результате отражения и смешения не всех, а только двух определенных лучей. Два цвета спектра, вызывающих при оптическом смешении впечатление белого цвета, называют дополнительными цветами. Дополнительным цветом к красному является голубовато-зеленый, к оранжевому – голубой, к желтому – синий, к желто-зеленому – фиолетовый.

Краски не отражают полностью луч какого-либо определенного цвета и целиком не поглощают при этом все остальные, поэтому по чистоте и насыщенности цветов они не могут сравниться с цветами солнечного спектра. Поэтому при смешении красок с красками их дополнительных цветов белого цвета получить нельзя, а при смешении красок всех цветов образуется смесь грязного, почти черного цвета.

При смешении красок недополнительных цветов получаются цвета промежуточные, например, смесь красного и желтого дает оранжевый цвет, желтого и зеленого – желто-зеленый, синего и красного – фиолетовый. В последнем случае фиолетовый цвет, если расположить цвета спектра не в виде прямой полосы, а в виде круга, займет место в спектре между красным и синим, соприкоснувшимися друг с другом.

Нужный цвет можно получить двояким способом: составлением смесей красок и путем наложения красок прозрачными слоями одну на другую.

Оптическое смешение красок

При наложении красок тонкими прозрачными слоями друг на друга – при лессировках – происходит оптическое смешение красок. Суть его заключается в следующем.

Если на белый грунт нанести прозрачный слой синей масляной краски, а сверху нанести еще слой прозрачной желтой краски, то свет, падая на верхний прозрачный слой, почти не отразится и пройдет через него дальше, причем внутри желтого красочного слоя произойдет поглощение некоторых лучей, и при соприкосновении с нижележащей краской синего цвета свет будет уже не белым, а желтым. Проникая дальше через слой синей прозрачной краски, свет, окрашенный в желтый цвет, также претерпевает поглощение некоторых лучей, в результате чего свет желтого и синего, т. е. зеленого цвета, доходит до белой непрозрачной краски грунта, отражается от нее и проходит обратно через слой синей, а затем желтой краски. В результате лучи света смешиваются и получается желтовато-зеленый цвет. Если бы слой желтой краски находился внизу, а синей – сверху, то получился бы синевато-зеленый цвет, так как к отраженному свету всегда примешивается некоторое количество лучей, отраженных от красочного слоя, наложенного сверху. Лессировками достигают большой чистоты и прозрачности красок; например, краплак, ультрамарин, нанесенные на белую поверхность прозрачным слоем, мало похожи на эти краски в смеси с белилами. Просвечивание одного цвета краски через другой дает эффекты, которые часто нельзя достичь простым смешением красок.

При механическом смешении красок свет частично отражается от поверхности красочного слоя, частично преломляясь, проходит в глубь слоя, и по мере проникновения света в красочную смесь световые лучи все больше поглощаются частицами пигментов красок, поэтому до грунта, особенно при кроющих красках, доходит лишь весьма незначительное количество света. Отражаются от красочного слоя только те лучи, которые не поглощаются смешанными красками.

Поэтому при выполнении своих творческих работ и решении колористических задач художники пользуются не только смесями красок, получаемых на палитре, но прибегают и к лессировкам, которые дают большую выразительность, чистоту, глубину и легкость цветовых тонов.

Цветовой контраст

Человеческий глаз воспринимает силу и цветовой состав света не только естественно, неосознанно, так, как они попадают в него извне. Глаз обладает способностью приспособляться к действующим на него свету и цвету не только целиком, но и отдельными частями своей сетчатой оболочки. Этой способностью глаза объясняется явление цветовых контрастов. Если пристально смотреть на окрашенную поверхность, а потом перевести взгляд на другую окрашенную поверхность, обладающую иной силой света, то это отразится на силе восприятия глазом цвета второй поверхности, а именно: если первая поверхность темнее второй, то эта последняя будет казаться светлей, чем она есть на самом деле. После сосредоточения взгляда на каком-либо цвете в глазу возникает впечатление так называемого последовательного контрастного цвета, очень близкого к дополнительному. При одновременном рассматривании двух поверхностей, окрашенных в разные цвета и поставленных рядом, получается в результате их взаимодействия одновременный цветовой контраст. Умелым пользованием цветовыми контрастами можно добиться большего усиления яркости и интенсивности красок.

Рефлексы

Рефлексы являются результатом отражения предметом цвета другого предмета, окрашенного в другой цвет, который изменяет естественный цвет первого и придает ему свой оттенок. Рефлекс может быть более или менее значительным, в зависимости от силы освещения, яркости цвета, его поверхности и близости или отдаленности предметов друг от друга.

Правильная передача рефлексов играет очень важную роль в живописи, особенно если работа выполняется на пленэре.