"Живопись с основами цветоведения"

Хочу поделиться очень интересным материалом по основам цветоведения и колористики А.П. Рац. КУРС ЛЕКЦИЙ

Л е к ц и я 1 Физические факторы, создающие феномен восприятия цвета. Влияние различных источников света и световоздушной среды на восприятие цвета Современная наука объясняет феномен восприятия цвета способностью человеческого сознания перерабатывать в цветовые ощущения воздействие на зрительный аппарат потоков лучистой энергии, испускаемой различными источниками. От источника лучистая энергия распространяется во всех направлениях в виде потока особых частиц — фотонов, имеющих различную энергию, обусловленную различной частотой колебаний. Потоки фотонов с различной частотой колебаний имеют и различную длину электромагнитных волн, при этом частота колебаний и длина волны находятся в обратно пропорциональной зависимости. В узком диапазоне с длиной волн от 380 до 760 нм эти излучения воспринимаются зрительным аппаратом как видимый свет различной окрашенности, а смешение всех этих излучений (полный спектр) воспринимается как белый свет. Таким образом, в природе не существует собственно цвета как физического явления, а существуют свойства материальных объектов, вызывающие осознанные зрительные ощущения. В физиологии и психологии цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитных излучений оптического диапазона, определяемая на основании осознанного зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. Первым ученым, определившим видимый свет как физический фактор восприятия всех цветов, был Исаак Ньютон. В 1676 году он, пропустив лучи света сквозь узкую щель, направил их на трехгранную стеклянную призму, разложил таким образом общий поток света на составляющие потоки с различной длиной волны и получил на экране цветовой спектр. Затем с помощью линзы он снова собрал цветные лучи в общий поток и опять получил белый свет (рис. 1.1). Тела, испускающие достаточно мощные потоки лучистой энергии, являются самосветящимися, т.е. источниками света. Окрашенность света определенного источника зависит от того, какие электромагнитные излучения видимого диапазона испускает данное тело, от относительной интенсивности различных излучений и от общей интенсивности светового потока. В то же время на окрашенность светового потока очень сильно влияет состояние оптической среды, сквозь которую проходит свет. Источники света делятся на естественные и искусственные. Строго говоря, освещенность Земли определяется одним естественным источником света — Солнцем, спектральный состав излучений которого определяет восприятие цвета. Свет других звезд слишком слаб, а Луна светит отраженным солнечным светом. В земных условиях наблюдения, однако, как разные естественные источники света определяют Солнце, Луну и небосвод, экранированный облаками, рассеивающими солнечный 5 свет, так как эти три типа освещения имеют различный характер, окрашенность и интенсивность, что является самым существенным для определенного эмоционального восприятия в изобразительном искусстве и архитектурном проектировании. Рис. 1.1. Опыт Ньютона и цветовой спектр Интенсивность светового потока измеряется в люменах (сокращенно лм или lm), а освещенность в люксах (сокращенно лк или lx, 1лк = 1 лм/1м2). Солнечный свет имеет наивысшую силу и интенсивность потока и максимально широкий спектр видимых излучений, которые при смешении в общем потоке дают яркий белый свет. Однако, проходя сквозь плотные слои атмосферы, солнечный свет в некоторой степени теряет коротковолновую часть видимых излучений, имеющую в целом синий цвет (она рассеивается в атмосфере, поэтому мы видим чистое небо синего цвета), а солнечный свет, дошедший до поверхности Земли, содержит меньше коротковолновых излучений и приобретает желтоватую окрашенность. Лунный свет — это свет Солнца, отраженный поверхностью Луны. Отраженный свет всегда значительно слабее, чем свет от самого источника, так как он частично поглощается и частично рассеивается. Физические измерения показывают, что освещенность поверхности лунным светом в 800 тыс. раз слабее освещенности солнечным светом. В результате способности человеческого глаза к адаптации в нашем восприятии солнечного и лунного света нет ощущения такой огромной разницы, однако лунный свет все равно воспринимается чрезвычайно слабым по сравнению с солнечным светом. Спектральный состав лунного света изменяется относительно солнечного, коротковолновые излучения также частично рассеиваются в атмосфере, поэтому лунный свет имеет свою характерную окрашенность. 6 Интенсивность солнечного света, прошедшего через экран облаков также уменьшается, так как свет частично отражается и поглощается облаками. Рассеянный солнечный свет, смешанный с рассеянным светом атмосферы, становится опять белым, теряет хроматическую окрашенность, дает меньшую освещенность и не создает четкой выраженности освещенных и теневых участков поверхности. Поэтому при таком освещении яснее становится характер собственного цвета поверхности несамосветящихся объектов, так называемый локальный цвет. К искусственным источникам света относятся, во-первых, пламя огня, которое до открытия электричества использовалось для освещения в ночное время в виде свечей, факелов, ламп и фонарей с фитилем; во-вторых, электрические лампы различных типов, используемые в наше время. Пламя огня почти не содержит коротковолновой синей части спектра, поэтому оно имеет характерный оранжевый цвет. При освещении таким светом почти не воспринимаются холодные голубые, синие и фиолетовые тона, остальные цвета воспринимаются сильно искаженными, сдвинутыми по оттенку в сторону оранжевого. Электрические лампы различаются по принципу действия и, соответственно, по световой отдаче, яркости, спектру излучения и цветопередаче. До сих пор используемые лампы накаливания имеют в спектре мало фиолетового и синего излучения, поэтому у них характерный желтый свет, синий и фиолетовый цвета при таком освещении выглядят менее насыщенными, а красный, оранжевый и желтый — более насыщенными. Широко распространенные люминесцентные лампы имеют спектральный состав излучения, более близкий к естественному свету. По типу их можно разделить на лампы дневного (ЛД), белого (ЛБ) и теплого белого света (ЛТБ). Возможно комбинированное использование различных люминесцентных ламп для создания освещения, близкого по восприятию к естественному. Ниже приводится таблица характеристик цветопередачи люминесцентными лампами различных типов и лампами накаливания (табл. 1.1). Цвета несамосветящихся тел, образующие в основном цветовую среду, зависят прежде всего от избирательной абсорбции вещества, из которого состоит тело, или вещества, покрывающего поверхность тела. При этом цвет непрозрачного тела зависит от того, какая часть спектра видимого света поглощается и какая часть отражается его поверхностью, а цвет прозрачного тела зависит от того, какая часть спектра поглощается и какая часть пропускается телом. Например, красная поверхность отражает в основном красные лучи, в меньшей степени оранжевые и желтые, а все остальные поглощает. Прозрачное зеленое тело поглощает красные лучи и пропускает зеленые. Поэтому, если сквозь зеленое стекло посмотреть на предмет красного цвета, его оттенок будет восприниматься значительно менее насыщенным (краснокоричневым). Белым будет выглядеть тело, приблизительно в равной степени отражающее бóльшую часть общего потока видимых излучений (более 80 %); черным — в равной степени поглощающее почти весь световой поток (98 %). Вместе с серыми тонами, имеющими различную светлоту в зависимости от того, больше или меньше света данное тело неизбирательно отражает и, соответственно, поглощает, черный и белый цвета образуют группу так называемых «ахроматических 7 цветов» (название парадоксально, так как «ахроматический» переводится как бесцветный). Все цвета спектра и все оттенки этих цветов образуют группу «хроматических цветов». Таблица 1.1 Оценка цвета при освещении окрашенных поверхностей искусственными источниками света

П р и м е ч а н и я. 1. ++ («хорошо») — цвет, каким он должен быть при естественном освещении в северной части небосвода. 2. + («удовлетворительно») — то же, но цвет менее живой и яркий. 3. – («тусклый») — бледный цвет. 8 В общем виде распределение светового потока при взаимодействии с какимлибо телом или оптической средой можно охарактеризовать коэффициентами отражения (р), поглощения (а) и пропускания (r), которые определяются отношением отраженного (Fр), поглощенного (Fa) и пропущенного (Fr) светового потока к падающему световому потоку (F): Р = F р / F; а = Fа /F; r = Fr /F. Поскольку F = Fp + Fa + Fr, сумма коэффициентов всегда равна 1: р + а + r = 1. Относительная яркость или светлота разноокрашенных тел и различных оптических сред как раз и зависит от неодинаковых значений этих коэффициентов. Например, неодинаковое значение коэффициентов имеют различные строительные и отделочные материалы и различные цвета окраски ограждающих поверхностей. Увеличение коэффициента отражения и, следовательно, уменьшение коэффициентов поглощения и пропускания способствуют увеличению общей освещенности помещения при той же мощности источников света (табл. 1.2). Таблица 1.2 Отражающая способность поверхности некоторых отделочных материалов и некоторых цветов в %

9 Таким образом, восприятие цвета несамосветящихся тел зависит от взаимодействия физических свойств материала или покрытия наблюдаемого объекта и условий освещения. В этом легко убедиться, проанализировав восприятие цвета поверхности однотонно окрашенного предмета на свету и в тени или цветного стекла при пропускании сквозь него света бóльшей или меньшей яркости. Фактически в первом и во втором случаях мы увидим два различных цвета или, как минимум, различные оттенки одного цвета. Итак, физическими факторами, влияющими на восприятие цвета несамосветящихся тел, являются: 1) физико-химические свойства поверхности или материала (локальный цвет, фактура, текстура, структура); 2) спектральный состав падающего на тело света, зависящий от типа источника света и от физических свойств оптической среды; 3) освещенность, на которую влияют: – интенсивность светового потока (прямо пропорционально); – состояние оптической среды; – угол падения световых лучей; – для искусственного освещения — расстояние от источника света до поверхности наблюдаемого объекта (обратно пропорционально квадрату расстояния); 4) дистанция от точки наблюдения до наблюдаемого объекта. Кроме физических факторов на восприятие цвета влияют психологические факторы, о которых будет подробно сказано в соответствующих лекциях. Несмотря на то, что один и тот же определенный цвет источника света и несамосветящегося тела, например, красный, имеет одинаковое название, воспринимается он в этих двух случаях различно, даже при относительно одинаковом спектральном составе и интенсивности излучаемого и отражаемого светового потока. На Земле основной оптической средой, веществом, заполняющим пространство, сквозь которое проходит свет, благодаря чему мы наблюдаем все видимые объекты, являются плотные слои атмосферы, то есть воздух. Отсюда и термин для обозначения земной оптической среды — световоздушная среда. Наличие на Земле атмосферы создает уникальные условия визуального восприятия окружающего мира, в том числе и восприятия цвета. Воздух является относительно проходящего сквозь него света так называемой «мутной» средой, причем мутящими частицами являются молекулы воздуха, которые не отражают, а рассеивают лучи света. Обычный воздух рассеивает только коротковолновую часть видимых излучений, поэтому (как уже было сказано) мы видим небо синим. Облака, туман, которые содержат во взвешенном состоянии более крупные частицы влаги, рассеивают и длинноволновые излучения, поэтому в свете, прошедшем сквозь густые облака или в тумане, смешиваются все излучения, и он опять становится белым — ахроматическим. Менее плотные «мутные» среды в проходящем свете кажутся желтоватыми или красноватыми, а в отраженном — голубоватыми. Красивые оранжевые и красные зори объясняются тем, что лучи солнца, 10 стоящего низко над горизонтом, проходят сквозь самые плотные нижние слои атмосферы, в которых взвешенные частички пыли рассеивают все лучи, кроме самых длинноволновых красных и оранжевых. Рис. 1.2. Изменение цвета поверхности при разном освещении (на примере картин Клода Моне из цикла Руанский собор) Рис. 1.3. Цвет предметный, плоскостной, пространственный. Изменение цветов всех планов в пейзаже при разном освещении (на примере картин Клода Моне из серии Церковь в Варанжевиле) 11 Рассеиванием в воздухе лучей отраженного света объясняется и явление так называемой световоздушной и цветовой перспективы, выражающейся в ослаблении контрастов на дальних планах и в голубоватом тоне слабо освещенных далеких частей пейзажа. Таким образом, в зависимости от дистанции наблюдения и условий освещения одни и те же цвета на одной и той же поверхности будут восприниматься по-разному (рис. 1.2). Фактура поверхности также влияет на восприятие цвета, так как различные фактуры, например, пористая или гладкая глянцевая, по-разному отражают свет. Однако сама фактура поверхности может быть различима только с близкого расстояния. Это разнообразие условий восприятия позволяет говорить о различии оттенков цвета в зависимости от условий наблюдения и фактуры поверхности носителя цвета, то есть о пространственно-поверхностных качествах наблюдаемых цветов. Условно можно разделить цвет предметов, наблюдаемых в окружающем пространстве, на поверхностный, плоскостной и пространственный (рис. 1.3). Поверхностный цвет — цвет переднего плана, наименее изменяемый под воздействием световоздушной среды и воспринимаемый в единстве с фактурой поверхности предмета. Плоскостный цвет — цвет поверхности предмета, находящегося на таком расстоянии, что особенности фактуры и структуры уже не различаются глазом, цвета отдельных участков также не различаются и в восприятии сливаются в один результирующий цвет. Объемные формы предметов при этом зрительно становятся плоскими (например, силуэт дерева, наблюдаемого издалека). На этой особенности восприятия основана военная маскировка и искусство создания декораций в театре и кино. Пространственный цвет — обобщенный цвет больших форм дальнего плана, трансформированный световоздушной средой (горы, лесной массив, силуэты отдельных зданий большого размера или обобщенный силуэт городской застройки, наблюдаемые с большого расстояния). Пространственным называется также цвет разнообразных сред: неба, облаков, тумана, воды