Аддитивный и субтрактивный синтез цвета. Цветовые модели
Процесс получения различных цветов с помощью нескольких основных (первичных) излучений или красок называется цветовым синтезом. Существует два принципиально различных метода цветового синтеза: аддитивный и субтрактивный синтезы.
Ваддитивном синтезе смешиваются первичные излучения. В качестве первичных могут быть использованы два, три и более различных по цвету излучений, но наиболее распространен трехцветныйаддитивный синтез . Первичные цвета и создающие их излучения называются основными. Основные излучения аддитивного синтеза - синие, зеленые и красные, т.е. излучения трех основных зон спектра.Аддитивный синтез цвета - воспроизведение цвета в результате оптического смешения излучений базовых цветов (красного, зелёного и синего - R, G, B). Используется в мониторах издательских систем при создании цветных изображений на экране, а также на экране телевизора.
Последовательное смешение или образование различных цветов при быстрой смене излучений вне глаза, например, на диске типа волчка или на экране цветного телевизора. При быстром вращении окрашенного в разные цвета диска цвета суммируются вследствие рассмотренных выше явлений инерционности зрения.
Пространственное смешение - это разновидность аддитивного способа.Пространственное смешение основано на том, что глаз не различает очень близко расположенные друг к другу мелкие разноцветные участки, а воспринимает их слитно, как одно целое. Если эти мелкие участки имеют различную окраску, то мы видим только их обобщенный цвет - цвет аддитивной смеси.
Если ряд очень мелких разноцветных пятнышек, лежащих близко одно от другого, рассматривать на достаточно большом удалении, то эти пятнышки в отдельности зрительно не различаются. Вместо разноцветных мелких пятнышек мы видим одинаковые по цвету участки. Например, отдельные песчинки на берегу мы различаем лишь на близком расстоянии. Листы бумаги, слегка покрытые угольной пылью, на удалении мы видим серыми, не различая на них отдельных пылинок и просвечивающую между ними бумагу.
Смешение
цветов
мелких разноокрашенных
участков с образованием единого для
них цвета происходит по правиламаддитивного синтеза
, т. е.
оптическим смешением излучений. Это
объясняется тем, что при взгляде на
какой- либо предмет его изображение
непрерывно перемещается по сетчатке
глаза. Если отдельные цветные элементы
малы в сравнении с непрерывными
колебаниями глаза, то на одни и те же
рецепторы попадают последовательные
излучения от рядом расположенных
разноцветных элементов. Пространственное
смешение разноцветных мелких окрашенных
участков имеет место присинтезе
цвета
на оттисках высокой и офсетной
(плоской) печати, на картинах живописи,
особенно, направление "пуантилизм".
(Французские художники изобрели в
живописи подобный автотипному синтезу
художественный прием, назвав его
пуантилизмом. Он был изобретен для
создания ярких и чистых цветов на
полотне. Суть приема состоит в нанесении
на холст четких раздельных мазков (в
виде точек или мелких прямоугольников)
чистых красок в расчете на их оптическое
смешение в глазу зрителя, в отличие от
механического смешения красок на
палитре. Изобрел пуантилизм французский
живописец Жорж Сёра на основе теории
дополнительных цветов. Было замечено,
что оптическое смешение трех чистых
основных цветов (красный, синий, желтый)
и пар дополнительных цветов (красный -
зеленый, синий - оранжевый, желтый -
фиолетовый) дает значительно большую
яркость, чем механическая смесь красок.
Пуантилистическая техника помогла
создать яркие, контрастные по колориту
пейзажи П. Синьяку и тонко передающие
нюансы цвета полотна Ж. Сёра, а также
повысить декоративность картин многим
их последователям, например итальянскому
живописцу Дж. Балла.)
В субтрактивном синтезе новый цвет получают наложением одного на другой красочных слоев - желтого, пурпурного и голубого. Синие, зеленые и красные излучения поглощаются этими красками (т.е. последовательно вычитаются из белого света). Поэтомуцвет окрашенного участка определяется теми излучениями, которые проходят через все три слоя и попадают в глаз наблюдателя. Желтая, пурпурная и голубая краски - основные (первичные) длясубтрактивного синтеза . Субтрактивный синтез цвета - получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого. Такой синтез наблюдается при освещении белым светом цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть, отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя. Этот синтез используется при смешении окрашенных сред, например, красок вне машины, для получения нужных цветов или оттенков на оттиске при печати дополнительной краской, при наложении слоев разных красок на оттиске в глубокой печати, а также при наложении разнокрасочных растровых элементов на оттиске в высокой и плоской печати.
Само название цветового синтеза указывает на принцип образования различных цветов. Слово "аддитивный " - слагательный.Субтрактивный способ - вычитательный. При аддитивном синтезе цвета меняются от изменения соотношения интенсивности основных излучений, а при субтрактивном синтезе - от толщины слоев или концентрации в них красящих веществ. Поэтому помимо понятия о первичных цветах и красках для характеристики синтеза вводят понятие о количестве первичных излучений или красок. Эти величины, которые характеризуют количества первичных излучений или основных красок, называют аддитивными или субтрактивными координатами цвета.
Аддитивные координаты цвета указывают на относительные мощности смешиваемых (слагаемых) излучений при аддитивном синтезе.Субтрактивные координаты цвета указывают на относительные количества желтой, пурпурной и голубой красок, которыми воспроизводятся все другие цвета на оттиске.
Как и в аддитивном , всубтрактивном синтезе новый цвет может быть образован меньшим или большим, чем три, числом основных красок. На практике длясубтрактивного синтеза часто используют большее число красок. Например, к трем цветным добавляют четвертую - черную.
В цветных репродукциях, изготовленных способом высокой и плоской печати, образование цветов происходит путем изменения относительной площади мелких, не видимых невооруженным глазом растровых элементов, закрашенных желтой, пурпурной и голубой красками.
Цветовой синтез, при котором разные цвета на запечатанных поверхностях образуются изменением относительной площади закрашенных растровых элементов, называется автотипным (растровым)синтезом .
Автотипный синтез может быть однокрасочным, когда печать ведется с одной растровой печатной формы и на бумагу переносится только одна краска. Черно-белые иллюстрации, изготовленные способами высокой и плоской печати, - это однокрасочные изображения, полученные автотипным синтезом. Для изготовления цветных иллюстраций применяется иногда двухкрасочный автотипный синтез (дуплекс). Чаще применяется трехкрасочный и четырехкрасочный синтез. Наиболее распространенчетырехкрасочный автотипный синтез , когда, помимо трех основных однокрасочных изображений, на бумагу наносится еще черно-белое изображение. В некоторых случаях печать ведется и большим числом красок. (В последнее время после 1995 г. практическое применение находит технология Hi - Fi.) Однако в основе всех видов автотипного синтеза лежит принцип смешения излучений, отраженных от мелких разноокрашенных участков. Поэтому для выяснения закономерности автотипного синтеза необходимо рассматривать процесс наложения красок с трех растровых изображений. При трехкрасочном автотипном синтезе на бумагу последовательно накладываются слои желтой, пурпурной и голубой красок. Допустим, что первой печатается желтая краска. При нанесении пурпурной краски на бумаге запечатываются не только неокрашенные, но и уже окрашенные первой краской участки. Таким образом, на единице площади, ограниченной рядом расположенными линиями растровой решетки, получаются не только желтые и пурпурные однокрасочные участки, но также и двухкрасочные, полученные вследствие перекрывания некоторых из разноокрашенных растровых элементов. В рассмотренном примере двухкрасочные участки в результате наложения на желтый слой пурпурной краски имеют красныйцвет . При наложении третьего растрового изображения голубая краска ложится на желтые, пурпурные и красные участки, в результате образуются новые двухкрасочные участки синего и зеленого цвета, а также трехкрасочные черного цвета. Таким образом, цвета двухкрасочных и трехкрасочных участков образуютсясубтрактивным синтезом . Краски дляавтотипного синтеза выбирают с тем расчетом, чтобы цвета при автотипном синтезе получались не только насыщенными, но и достаточно светлыми, яркими.
Таким образом, автотипный синтез цвета - это воспроизведение цвета в полиграфии на оттисках высокой и плоской печати. При автотипном синтезе цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами). Растровые элементы отдельных печатных красок на оттиске имеют одинаковую светлоту, но различные размеры, частоты и формы, а также разный характер наложения (смешанный аддитивно-субтрактивный синтез цвета).
- цвета луча света, падающего на предмет;
- цвета (цветов), который предмет отражает или поглощает.
Когда складываются красный и зеленый цвета и отражаются белым экраном, то это создает такой же эффект для глаза, как желтый свет. Точно так же зеленый и синий цвета в сложении дают голубой цвет, красный и синий - пурпурный. Другие цвета образуются изменением соотношений интенсивности смешивающихся основных цветов.
В цветном телевидении цвета также образуются сочетанием основных цветов с различной интенсивностью. Фосфоресцирующие ячейки возбуждаются электронами и излучают красный, зеленый или синий свет. Экран покрыт множеством групп из трех фосфоресцирующих ячеек. Каждая отдельная группа может быть активизирована тремя пучками электронов и дать красный, зеленый или синий цвет.
Активизируя пары трех ячеек в группе, можно получить желтый, голубой или пурпурный. Для получения белого света активизируются все три цвета в равных пропорциях. Черный цвет получается, когда не излучается никакого света, т. е. когда пучки электронов удерживаются и не активизируют фосфоресцирующие ячейки на экране. Все другие цвета образуются активизацией красного, зеленого и синего цветов в различных пропорциях.
Вычитание цвета
Если поверхность материала поглощает все цвета (длины волн), попадающие на нее, то она будет выглядеть черной. Если поверхность поглощает все цвета в равных пропорциях, но часть света отражает, то она покажется серой при белом свете. Если же поверхность поглощает цвета в разных пропорциях, то она выглядит цветной. Любая поверхность, которая отражает все цвета, кажется белой. Для цветных рисунков в газетах и журналах печатники используют поглощение цвета. Они печатают три варианта одного рисунка красками различных цветов: желтого, голубого и пурпурного.
Желтый отражает красный и зеленый, а поглощает синий, голубой отражает зеленый и синий, а поглощает красный, пурпурный отражает красный и синий, а поглощает зеленый. Для усиления контрастности обычно добавляется другой рисунок черной краской. Когда все рисунки печатаются один поверх другого на одном листе белой бумаги, то получается полноцветный рисунок. Ясно, что для получения белого цвета не используется никакой краски: белая бумага отражает все цвета. Красный цвет получается из желтой и пурпурной красок, которые вместе поглощают зеленый и синий цвета, а отражают красный.
Зеленый получается из желтой и голубой красок, которые вместе поглощают красный и синий цвета, отражая только зеленый. Синий цвет отражается от голубой и пурпурной красок, которые вместе поглощают красный и зеленый.
Черный получается там, где все три краски взаимонакладываются, потому что желтый, голубой и пурпурный цвета поглотят красный, зеленый и синий. Никакой не отражается, и эта часть выглядит черной. Другие цвета, такие, как розовый, оранжевый, коричневый, бордовый и др., могут быть получены изменением пропорций всех трех красок, в результате чего создаются оттенки. Это пример образования цветных рисунков вычитанием в прямой противоположности сложению цветных лучей света .
Почему красная книга выглядит красной, а зеленый фильтр выглядит зеленым при белом свете? Будут ли эта книга и этот фильтр выглядеть соответственно красной и зеленым при освещении синим светом? Цвет предмета зависит от:
На рисунке книга выглядит красной, потому что красный цвет отражается обложкой этой книги, в то время как все другие цвета, содержащиеся в белом свете, поглощаются. Зеленый фильтр выглядит зеленым, потому что он поглощает все цвета, кроме зеленого, который пропускается этим фильтром. Когда применяется синий свет вместо белого, то книга и фильтр выглядят черными, потому что они оба поглощают синий свет. Поскольку никакого цвета, кроме синего, не присутствует в синем свете, то никакого света не отражается от книги или от фильтра.
Книга будет выглядеть красной при освещении белым, красным, желтым и пурпурным светом, потому что все они содержат красный свет. Точно так же, как призма может быть использована для разложения белого света на семь цветов, она может быть применена и для показа того, что желтый свет состоит из красной, желтой и зеленой длин волн. Комбинации фильтра основного цвета и фильтра вторичного цвета могут быть также рассмотрены при помощи метода исследования.
Исследование. Исследовать спектр желтого света
Установите источник света, призму и белый экран, как показано на рисунке. Поместите перед щелью желтый фильтр, чтобы на экране получился спектр желтого света. Этот желтый фильтр может быть заменен голубым и пурпурным фильтрами для исследования спектра цветов, содержащихся в этих вторичных цветах.
В предыдущей главе мы вплотную приблизились к основе основ цветопостроения, а именно - к понятию об основных и дополнительных цветах и видам смешивания. Понять эти правила очень важно, пожалуй, это один из самых важных моментов в понимании природы цвета, цветовой гармонии и как на практике анализировать цвет на предмет его определения в палитру того или иного цветотипа. Потому как все остальные тонкости и секреты работы с цветом легко выводятся из знания этих основ. Хотелось бы, чтобы читатель отнёсся к изучению этой темы особенно внимательно и добился бы понимания того, что такое цветовой круг и каким образом два вида смешивания цветов дают нам весь ранг многообразных цветов и их оттенков, и как на практике применять аддитивное смешивание для анализа цветотипа человека, а субтрактивное - для подбора цветов и оттенков одежды и прочего.
Основные цвета — цвета, смешивая которые можно получить все остальные цвета и оттенки.
Появление концепции основных цветов связано с необходимостью воспроизводить цвета, для которых в палитре художника не было точного цветового эквивалента. Развитие техники цветовоспроизведения требовало минимизации числа таких цветов, в связи с чем были разработаны концептуально взаимодополняющие методы получения смешанных цветов: смешивание цветных лучей (от источников света, имеющих определённый спектральный состав), и смешивание красок (отражающих свет, и имеющих свои характерные спектры отражения).
Смешивание цветов зависит от цветовой модели. Существуют аддитивная и субтрактивная модели смешивания . ()
Аддитивное смешение цветов — метод синтеза цвета, основанный на сложении аддитивных цветов, то есть цветов непосредственно излучающих объектов. Метод основан на особенностях строения зрительного анализатора человека, в частности на таком явлении как метамерия.
Смешивая три основных цвета: красный, зелёный и синий — в определенном соотношении, можно воспроизвести большинство воспринимаемых человеком цветов. ()
Один из примеров использования аддитивного синтеза — компьютерный монитор, цветное изображение на котором основано на цветовом пространстве RGB и получается из красных, зеленых и синих точек.
Формула получения цветов из 3-х основных в результате аддитивного смешивания:
Зелёный + Красный = Жёлтый
Зелёный + Синий = Голубой
Синий + Красный = Пурпурный
Синий + Красный + Зелёный = Белый
Нет света = Черный
В противоположность аддитивному смешению цветов существуют схемы субтрактивного синтеза . В этом случае цвет формируется за счет вычитания из отраженного от бумаги (или проходящего через прозрачный носитель) света определенных цветов. Самая распространенная модель субтрактивного синтеза — CMYK, широко применяющаяся в полиграфии.
В отличие от аддитивной системы смешивания, где основными цветами являются красный, зеленый и синий, в системе субтрактивного смешивания основные цвета - голубой, пурпурный и желтый (или на английском cyan, magenta, yellow (CMY), к которой добавляется черный при печати для экономии цветных красителей, которые дороже черного, тогда система приобретает вид CMYK, где black обозначается заглавной буквой K).
В ходе субтрактивного процесса различные цветовые компоненты удаляются из света, отраженного белой бумагой. При удалении всех компонентов получается черный цвет.
Основные субтрактивные цвета - голубой, пурпурный и желтый. Каждый из них представляет две трети видимого спектра. Они могут быть получены путем удаления основного аддитивного цвета из белого света (например, с помощью фильтра) или путем наложения двух основных аддитивных цветов.
Печатные краски представляют собой полупрозрачные вещества, действующие как цветные фильтры. Какой цвет вы получите при нанесении на бумагу вещества, поглощающего синий свет?
Синий "вычитается" из белого света, в то время как другие компоненты (зеленый и красный) отражаются. Аддитивное сочетание этих двух составляющих дает желтый цвет: это именно тот цвет, который мы видим.
Другими словами, печатная краска удаляет одну треть (синий) белого света (состоящего из красного, зеленого и синего). Предположим, что две такие полупрозрачные краски наносятся одна поверх другой, например, желтый и голубой. Сначала эти краски фильтруют синий, а затем красную составляющую белого света. Остается зеленый цвет, который мы и наблюдаем.
При субтрактивном воспроизведении цвета нанесенные поверх друг друга голубой, пурпурный и желтый дают следующие дополнительные цвета:
Голубой + Желтый = Зеленый
Желтый + Пурпурный = Красный
Пурпурный + Голубой = Синий
Голубой + Пурпурный + Желтый = Черный
Нет цвета = Белый
Цветные изображения печатаются в четыре краски с помощью голубой, пурпурной, желтой и черной краски. Черная краска повышает резкость и контраст изображений.
Черный, получаемый путем субтрактивного сочетания голубого, пурпурного и желтого, никогда не становится абсолютно черным из-за природы пигментов, используемых в красках.
В классической офсетной печати размер растровых точек зависит от требуемого цветового тона. При надпечатке некоторые из точек, соответствующие отдельным цветам, прилегают друг к другу, другие - частично или полностью перекрываются. Если мы посмотрим на точки через увеличительное стекло, мы увидим цвета, которые - за исключением белого цвета бумаги — получаются в результате субтрактивного смешения цветов. Без увеличительного стекла при взгляде на изделие, полученное методом офсетной печати, с нормального расстояния наши глаза не смогут различить отдельные точки. В этом случае происходит аддитивное сочетание цветов.
Сочетание аддитивного и субтрактивного воспроизведения цвета называется автотипией . ()
О системах RGB и CMYK будет отдельная глава попозже.
Метамерия — свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета. ()
Главное правило применения видов смешиваний в цветотипировании:
1) Для оценки колорита человека, и впечатления от его одежды, мы применяем принципы аддитивного смешивания. Гармоничные цвета должны в сумме давать серый цвет. Для глаза этот суммарный серый цвет будет восприниматься как отсутстствие какой-то доминанты и раздражителя, ни один цвет не должен лидировать.
2) Для анализа теплоты - холодности кожи и цветов и оттенков одежды важно знать, как получаются смешанные цвета (неспектральные), видеть вкрапления желтого или синего в чистых цветах, знать основные цветовые смеси, раскладывать любой цвет на компоненты, опираясь на знание стандартных чистых (спектральных) цветов и как они преобразуются под воздействием других цветов при субтрактивном смешивании (т.е. на ткани, на бумаге, на каком-то вещественном носителе).
Короче говоря, нужно развивать в себе способности к цветовому анализу и синтезу, разбирая цвета на составляющие и предполагая, как данный цвет будет воздействовать с другими цветами покровов и одежды человека. Пожалуй, синтез, как всегда, сложнее анализа, так как нужно учитывать многие воздействующие на цветовосприятие факторы (вспоминаем желтые гобелены Шеврёля!).
В следующей главе речь пойдет о цветовом круге, много цитат из Иттена и много текста для размышления.
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.