Физика и химия цвета

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекции

«Физика и химия цвета»

Лекция 1. Цветоведение - основа колористики

Цель:

· ознакомление с предметом изучения;

· ознакомление с историей цветоведения для формирования целостной системы знаний о цвете.

Колористика - наука о цвете, включающая знания о природе цвета, основных, составных и дополнительных цветах, основных характеристиках цвета, цветовых контрастах, смешении цветов, колорите, цветовой гармонии, цветовом языке и цветовой культуре. Она опирается на физические основы цвета, психофизиологический фундамент его восприятия и одновременно учитывает представление общества о культуре цвета. В другом значении колористика мыслится как цветовая среда, или полихромия формирующих ее объектов, которые удовлетворяют ее эстетически и утилитарно. Такое понимание позволяет говорить о колористике города, здания, интерьера, отдельного произведения чаще всего как о результатах профессионального подхода архитектора, художника или дизайнера в отличие от спонтанно возникающего цветового окружения.

Основная соствляющая колористики - цветоведение. Цветоведение - это наука о природе цвета, его основных свойствах и характеристиках, а также о закономерностях восприятия.

Перед тем, как начать изучение физических, психологических, эстетических и других аспектов цветоведения, необходимо рассмотреть развитие науки о цвете в историческом контексте.

Наука о цвете возникла, скорее всего, в те времена, когда человек «увидел» цвет и стал пользоваться краской, когда появились названия цветов и были замечены их свойства. Именно в доисторическую эпоху вырабатываются основные понятия человека о цвете и возникают главные традиции применения цвета во всех видах деятельности. Шаг за шагом человек старался овладеть тайнами цвета, хотя в древности цвет еще не выделяли из цельной синкретично воспринимаемой картины мира. Но уже тогда возник и широко использовался определенный цветовой язык. Единственно возможным на той стадии методом познания была «редупликация» действительности или ее воспроизведение в чувственно доступных образах - в вещах, рисунках, изваяниях, пантомиме, музыкальных звуках и, наконец, речи. Одним словом, отношение первобытного человека к цвету можно назвать «мифологизмом». В красной краске человек узнавал кровь, огонь, тепло, солнце. (Изображение красного отпечатка руки перед входом в жилище отпугивал демонов). Белая краска - эквивалент дневного света; молока и семени как животворного начала; модель воды, признак верхних, потусторонних сфер. (За белым цветом закрепляется образ блага, преумножения и святости). Черный цвет в представлении первобытных людей воспроизводил мрак, темноту ночи и могилы, распад и смерть, а стало быть, зло. В этом сказывается свойство мифологического мышления: связывая «все во всем» (по выражению А. Ф. Лосева), оно не оставляет в мире места ничему случайному, малозначащему, ничтожному. В фольклоре, быту, культовых обрядах «консервируются» древние традиции, передаваемые от поколения к поколению. Цвет являлся средством коммуникации не только между людьми, но и посредником между человеком и богами. Религиозные и магические обряды - самая широкая сфера, где использовался цвет. Основная палитра красок, применявшаяся в магических целях - красный, белый, черный.

Культура первых цивилизованных государств унаследовала многое от своих доисторических предков. Наиболее развитые и последовательные учения о цвете были созданы в Древнем Египте, Китае, Индии. В странах Древнего Востока существовала своя цветовая символика. Она, в свою очередь, повлияла на цветовую культуру Европы и Азии. Овладение цветом обретало новые формы.

В эпоху античности цвет становится предметом размышления философов и впервые рассматривается как категория эстетики. В основу учения о свете в Древней Греции легли два положения: утверждение о тождестве зрения и цвета и телесность цвета [2, с. 282]. Большинство античных ученых, занимавшихся проблемами цвета и света, а также процессов зрения, истолковывали его как вид материи, как некоторое тело, способное «истекать» от предметов, подобно воздуху или воде, и, попадая в глаз человека, вызывать в нем зрительные ощущения. Такую теорию выдвигал Платон, который предполагал, что свет исходит не только от внешних источников, но и изливается из глаз человека.

«Цвета несутся к зрению истечением», - учил Эмпидокл, Демокрит считал, что цвета состоят из атомов, Лукреций утверждал, что все сущее состоит из мельчайших частичек «первоначал», и из них складываются не только материальные тела, но и запахи, цвета и звуки. Особое место в античном цветоведении занимает теория Аристотеля. Древнегреческий философ Аристотель пытался объяснить происхождение цвета и разные цветовые явления, считая, что причиной возникновения цветов является смешение цвета с темнотой. Ему уже тогда было известно явление цветовой индукции, одновременный и последовательный контраст. Он описывает, как возникает все это при наблюдении радуги: «Это явление наблюдается и в красильном деле, ибо при тканях, когда работают над разными красками, некоторые краски, располагаясь рядом друг с другом, являются каждый раз другими, как пурпур на белой и на черной шерсти. Кроме того, все различно при той или иной степени яркости; вот почему занимающиеся тканьем разными цветами рассказывают, как часто они ошибаются, особенно когда работают при фонарях» [25, с. 54]. Аристотель вплотную приблизился к волновой теории света. Античные философы предвосхитили будущие открытия в области цветоведения.

В средние века познание цвета происходит в русле метафизических религиозных учений. В начале VII в. в странах Ближнего и Среднего Востока распространилась новая религия - ислам, охватившая чуть ли не треть населения Европейско-Азиатского материка. Главная книга ислама Коран содержит не только догматы веры, но и начала философии, этики, эстетики. Об эстетическом идеале народов Ближнего Востока и их цветовых предпочтениях свидетельствуют многочисленные описания рая - загробной обители праведников, главной прелестью которого являются четыре темно-зеленых сада, орошаемых двумя источниками. Метафорой райского сада является многоцветный ковер. Ковровость - универсальная и вездесущая категория мусульманского искусства, а цветистость и узорчатость - основной признак ковровости [25, с. 67]. И сказки «Тысячи и одной ночи» и персидская поэзия подтверждают представления мусульман о символике и эстетике цвета. В средние века наука на Востоке далеко опередила западную, не служившая религии, как в Европе. Ученому Абу Али ибн-ал-Хайсаму из Басры (965 - 1038), известному в Европе под именем Альхазена, принадлежит капитальный труд «Сокровище оптики», в которой он впервые в истории дает анатомическое описание глаза и исследует получение изображения в нем. Оптические исследования Альхазена в XIII в. были освоены, прокомментированы и изданы в Европе в XVI в., составив будущую основу для последующего развития оптики.

В течение почти тысячи лет после падения Древнего Рима наука о свете и цвете в средневековой Европе переживает «богословский» этап. Свет и цвет не рассматривается как оптические явления. Они становятся философской категорией, превращаясь в «световую метафизику».

В наше время средневековые учения, представляющие большой интерес и для эстетической науки, становятся предметом все более пристального внимания. Суть отношения средневековья к свету можно выразить несколькими словами: свет - это благо, истина, разум, добро, мудрость, жизнь; иными словами, свет - это бог [25, с. 79]. Видимый или «тварный» свет - это отблеск невидимого высшего, трансцендентного света, божественного, «нетварного». Этот невидимый свет постигается только верой и доступен для созерцания только светоносной душе. Все светлое, сияющее и блестящее - прекрасно. Прекрасен и цвет как материальное воплощение света. Он является символом, знаком божественности, святости, власти и, наоборот, зла и тьмы. Поэтому цвет прекрасен в своем символическом значении как слово божие. В связи с этим цветовая символика подчиняется строгой иерархии. «Главные» и «божественные» цвета: белый, золотой, пурпурный, красный, синий, а также - желтый (он замещает и изображает золото). Такие цвета, как серый и коричневый, и другие смешанные и малонасыщенные цвета, ученые богословы как будто не замечают, а живописцы стараются не применять.

В трудах средневековых ученых Фомы Аквинского, Августина Блаженного, Ченнино Ченнини, как и во всей культуре средневековья, отношении к цвету построено на противопоставлениях и контрастах. Основы цветовой средневековой символики - это, во-первых, культурно-историческая традиция (в основном, ближневосточная и античная), во-вторых - цветовые ассоциации, возникающие из жизненного опыта, а также физиологическое и психологическое воздействие цвета.

Европейский Ренессанс снимает приобретенный во времена средневековья мистический покров с проблемы изучения цвета. Ренессансная наука вобрала в себя все, что было добыто предшествующими веками: учение материалистов Древней Греции, мистику Платона и неоплатоников, средневековую символику цвета, оптику Альхазена и пр. [25, с. 88]. Общая картина учения о цвете в период Ренессанса пестра и эклектична, что соответствует общему характеру науки того времени.

Альберти и Леонардо да Винчи смотрят на мир глазами ученых-экспериментаторов, открывают законы взаимодействия цвета и света, зрительного восприятия, цветовой индукции, предлагают новое толкование цветовой эстетики и настаивают на необходимость изучения наук художниками. Их интересы в области цвета можно подразделить на две группы вопросов [25, с. 89].

Первая группа: цветовые феномены в природе и живописи, взаимодействие цвета и света (влияние освещения на цвет, цветовые рефлексы), окраска предметов и природных явлений (воздушная перспектива, радуга, цвет деревьев, неба, гор, человеческого тела и т.п.), взаимодействие цветов (индукция, контрасты), некоторые закономерности зрительного восприятия (адаптация, краевой контраст).

Вторая группа: вопросы цветовой эстетики применительно к живописи (какие цвета следует считать прекрасными и как достичь красоты цвета в картинах); а также классификация цветов и их место и роль в живописи.

Леонардо да Винчи в своем «Трактате о живописи» дает такие сведения о цвете, которые имеют практическое значение для художников, по сей день. Он образовал цветоряд из шести цветов и привязал их к природным стихиям: белый - свет, желтый - земля, зеленый - вода, синий - воздух, красный - огонь, черный - тьма. Для каждого отдельного цвета были найдены гармонирующие цвета и продуманы устойчивые цветовые аккорды, например, с зеленым гармонически согласуются пурпурный, красный, бледно-фиолетовый. Леонардо да Винчи определил гармонически контрастные цвета: белый - черный, синий - желтый, красный - зеленый. (В XIX-XX вв. идею шестицветного ряда по-своему интерпретировали и развивали Э. Делакруа, Ф. Рунге, А. Шопенгауэр, У. Адаме, В. Ван Гог, В. Кандинский и другие). В период Ренессанса фактически зарождалась современная наука о цвете.

В XVII в. основным методом науки становятся рационализм и механицизм. Исследователю необходимо подразделить предмет исследования на части и занести данные в таблицу. Великий век естествознания делал открытия и в оптике. Галилей изобрел телескоп, опыты Джованни Баттисты де ля Порта с «камерой обскурой» показали, что изображение объектов действительности можно получать не только в глазу. Свет отделили от зрения.

В 1666 г. Исаак Ньютон впервые с помощью трехгранной призмы разложил белый солнечный свет на цветовой спектр (в переводе с латинского - видение), состоящий из семи простых цветов. Явление разложения света на простые цвета назвали дисперсией. Дисперсия света, наконец-то, смогла объяснить образование таких природных явления как радуга, круги вокруг солнца и луны во время мороза, образование ложных солнц. Они объясняются тем, что на сферических каплях или кристаллах льда происходит разложение света в виде цветных дуг [2, с. 284-285].

Эксперимент с преломлением луча света через призму и выделение семи цветов спектра освободил цвета от конкретной символической привязки. Каждый из семи цветов становится самостоятельным элементом гармонической системы; в зависимости от условий цвет может вызывать то или иное состояние и иметь эмоциональную характеристику.

Ньютон создал объективную физическую основу систематики цвета. Он показал, что спектр - это «естественная» шкала цветов, а спектральные цвета, наиболее четко различаемые глазом, можно принять за основные, что цвета предметов зависят от их способности отражать, поглощать и пропускать те или иные лучи [25, с. 105].

И. Ньютон выдвинул корпускулярную теорию, по которой свет состоит из маленьких частиц (корпускул), которые испускаются во всех направлениях по прямым линиям. Им же была разработана эстетическая теория о связи цвета и музыки (семь цветов спектра и семь нот музыкальной октавы). Таким образом, И. Ньютоном был заложен «физический» фундамент цветоведения.

В дальнейшем французский ученый Роже де Пиль исследует проблему цветовой гармонии. Он различает виды контраста - яркостный и хроматический и рассматривает искусство контрастных сопоставлений как фундамент колористики, изучает психологическое воздействие цвета, цветовые ассоциации, наводит порядок в цветовой терминологии и утверждает, что свободная техника живописи не мешает рисунку. В трудах Роже де Пиля нашла свое выражения идеология барокко. Его теория адресована художникам и почитателям изобразительного искусства.

Достижения XVIII в. в области света и цвета скромны, бурное развитие оптики приостановилось. Наступило время наблюдений и постепенного накопления новых фактов о цвете и свете, но именно в этот период возникают две новые самостоятельные и полноправные ветви науки о цвете - физиологическая оптика и учение о психологическом воздействии цвета [25, с. 112].

Возникает фотометрия - наука об измерении света; много делается в области усовершенствования оптических приборов.

Великий русский ученый М. В. Ломоносов (1711-1765) предложил гипотезу о трехкомпонентности цветового зрения, не утратившую ценность и в наши дни. Он обратил внимание на то, что наш глаз имеет три цветоощущающих приемника и всегда требует их совместной деятельности - для наших глаз необходим цветовой баланс. Труд М. В. Ломоносова «Слово о происхождении света» - яркий пример синтеза науки и искусства, повлиявший на разработки многих европейских ученых,

Учение Ньютона побудило немецкого поэта и философа И. В. Гёте приняться за исследование цвета. Гёте в «Труде о природе цвета» не задается вопросом о физической сущности света, он отстаивает идею единства и неделимости света, который для него имеет духовную и божественную сущность. Основная научная ценность труда - в учении о контрастных явлениях. Ученый утверждает, что глазу человека необходима постоянная смена впечатлений. Помимо этого Гёте описывает световую и цветовую адаптацию, процессы затухания цветовых образов, аномалии цветового зрения и выстраивает цветовую систему - 6 ступенчатый цветовой круг.

Одновременно с Гёте в области цветоведения работал ученый и живописец Филипп Отто Рунге. Он предложил принцип систематизации на основе трехмерного цветового тела - цветового шара. Цветовой шар Рунге послужил поводом для изобретения последующих цветовых систем.

В XIX в. наука о свете и цвете переживает период интенсивного развития. Она становится точной, базируется на фактах и экспериментах, пользуется математическим аппаратом и достижениями смежных наук. В настоящее время большинство отраслей науки и техники пользуются достижениями физики XIX в.

В области физики света и цвета в этот период произошла подлинная революция. Была доказана волновая природа света, и все известные световые явления получили объяснение с этой точки зрения [25, с. 129]. Во второй половине века была создана электромагнитная теория света, которая используется наукой и практикой по сей день. Были открыты и исследованы невидимые световые лучи: ультрафиолетовые, инфракрасные, лучи Рентгена; новая отрасль оптики - спектральный анализ, позволившая осуществлять исследования самых далеких небесных тел; разработана теория оптических приборов, изобретена фотография, усовершенствована фотометрия. Русский физик П. П. Лебедев исследовал световое давление, шотландец Д. К. Максвелл - слагательное смешение цвета при помощи изобретенного им прибора (вертушки), англичанин Джон Дальтон - явление «цветовой слепоты» и аномалии цветового зрения, чех Пуркинье - восприятие цвета в зависимости от угла зрения и адаптации глаза. Прикладным цветоведением занимался Мишель Шеврёль, он приспособил систему цветов к промышленным нуждам, создав цветовой атлас.

Собрал и подытожил все знания о цвете как физическом и оптическом явлении, приведя их в стройную систему, исправил вековые заблуждения в вопросах о цвете крупный специалист в области физиологической оптики немецкий ученый Герман Гельмгольц. Он разработал основу строгой научной систематизации цвета и нашел способ измерения цвета путем числового выражения трех его характеристик: цветового тона, насыщенности и светлоты.

Наука о цвете активно внедряется в изобразительное искусство. Французский живописец, представитель течения романтизма, Э. Делакруа одним из первых облегчил решение колористических задач при помощи цветового круга и треугольника. У Делакруа учились последующие поколения французских живописцев. Романтики искали в жизни духовное начало, ощущая цвет подробно музыке: цвет звучит, а звук окрашен. Живописцы этого направления (в противовес академическому) считали цвет важнейшим средством живописи, носителем основной идеи произведения, выразителем душевного состояния художника.

В семидесятые годы XIX в. наступил триумф точной науки о цвете. Импрессионисты и постимпрессионисты использовали эффекты оптического смешения цветов и разделяли сложные цвета на составляющие простые. Творчество Винсента Ван Гога, русских «передвижников» во главе с И. Н. Крамским - яркий пример цветовой гармонии и совершенство колорита.

Вильгельм Шеллинг - идеолог романтизма и немецкий философ, противник романтического течения Гегель на базе философии света независимо друг от друга строили учение о свете как основе живописи. Учение о цвете Гегеля, где он объясняет происхождение цветов, утверждает принципы колорита и цветовой гармонии, является частью сочинения «Эстетика», которая оказала большое влияние на дальнейшее развитие эстетической мысли и художественной культуры. Если говорить о вкладе философов XIX века в учение о цвете, то можно упомянуть и Артура Шопенгауэра (1788-1860), вдохновленного трудом Гёте. Учение Шопенгауэра о цвете оказало большое влияние на художественную практику модернизма.

В XX в. наука еще более разветвляется, специализируется и дифференцируется. Происходят крупные открытия в области цвета. Величайшим достижением является разработка в 1905-1923 гг. квантовой теории света (М. Планк и А. Энштейн), согласно которой световое излучение происходит не непрерывно, а порциями - «квантами», которые впоследствии были названы фотонами. Физиками XX в. была создана новая наука о свете - квантовая электродинамика. Огромным достижением было открытие индуцированного излучения веществ. На ее основе создаются лазерная техника и голография. Практически заново была создана колометрия - наука об измерении цвета.

Во второй половине XX в. оптические методы исследования проникают во все области науки от медицины до искусствознания, от геологии до астрофизики. Большое развитие получила прикладная наука о цвете: физиология, психология, эргономика. И сегодня никого уже не удивляет, что цветовое изображение преобразовано в цифровое обозначение (конец XX в.).

Научная система цветов активно используется живописцами и искусствоведами. В сложном и противоречивом искусстве XX в. четко выделяются течения, связанные с передовым научным мировоззрением: кубизм, футуризм, абстракционизм, оп-арт. Но и реалистическое искусство уже не может игнорировать феномен цвета и света. Мыслящий художник находит в оптике источник новых идей.

Весомый вклад в науку о цвете внесен искусствознанием. Особенно творческий подход к проблемам света, цвета и колорита можно встретить в работах А. Ф. Лосева, М. В. Алпатова, Б. Р. Виппера и других искусствоведов. О проблемах света, цвета и колорита писали художники XX столетия: А. Матисс, П. Пикассо, К. С. Малевич, В. В. Кандинский, М. Ф. Ларионов, К. С. Петров-Водкин, И. Иттен, П. Клее и др.

Наука о цвете и природа цвета может изучаться с разных позиций. Исследование феномена цвета с разных точек зрения различными областями наук делает его трансдисциплинарным.

Физики исследуют энергию электромагнитных колебаний или сущность световых частиц, несущих свет, возможности цветового феномена, в особенности, разложение белого цвета при его призматическом рассеивании, проблемы корпусного цвета. Они изучают смешение цветного света, спектры различных элементов, частоту колебаний и длину различных цветовых волн [15, с. 14-15].

Химики изучают молекулярную конституцию цветных материалов или пигментов, проблемы их прочности и выцветания, растворители, связующие вещества и изготовление синтетических красителей [15, с. 14-15].

Физиологи изучают различные действия света и цвета на зрительный аппарат - глаза и мозг, их анатомические связи и функции. Изучение вопросов приспособления зрения к темноте и свету, хроматическое видение, феномен остаточных изображений также относится к области изучения цвета физиологией [15, с. 14-15].

Психологи интересуются проблемами влияния цветового излучения на человеческую психику. Символика цвета, его субъективное восприятие и различное к нему отношение, экспрессивно-цветовое воздействие являются важными, ключевыми темами психологии [15, с. 14-15].

Живописцы, дизайнеры, архитекторы не только познают эстетическую сторону воздействия цвета в практической деятельности, но и обладают знаниями в области психологии и физиологии цвета [15, с. 14-15].

Все, что окружает нас в реальном мире, имеет какой-либо цвет. Человек может видеть только то, что обладает цветом, все бесцветное - невидимо для нашего глаза. Явление цвета само по себе непросто, в нем содержится и объективное начало (свет) и субъективное (зрение).

Вопросы:

1. Дайте определение колористики, цветоведения.

2. С каких позиций изучается цвет представителями различных наук?

Лекция 2. Свет и цвет. Природа цвета и его физические основы

Цель:

· ознакомление с основными понятиями и определениями цветоведения;

· теоретическое ознакомление с основными характеристиками цвета для выполнения последующей практической работы.

Ежедневно человек сталкивается с множеством факторов внешней среды, воздействующих на него. Одним из таких факторов, оказывающих сильное влияние, является цвет. Известно, что цвет может быть виден человеком лишь при свете, в темноте мы не видим никаких цветов. Световые волны воспринимаются человеческим глазом. Мы видим предметы потому, что они отражают свет и потому, что наш глаз способен воспринять эти отраженные лучи. Лучи солнечного или электрического света - световые волны в зрительном аппарате человека преобразуется в ощущение. Это преобразование происходит в три этапа: физический, физиологический, психологический.

Физический - излучение света; физиологический - воздействие цвета на глаз и преобразование его в нервные импульсы, идущие в мозг человека; психологический - восприятие цвета.

Физический этап формирования зрительного восприятия заключается в преобразовании энергии видимого излучения различными средами в энергию измененного потока излучения и изучается физикой.

Видимое излучение называют светом. Свет - видимая часть электромагнитного спектра, это частный случай электромагнитного излучения. Физики шутят, что свет - самое темное место в физике. Свет имеет двойственную природу: при распространении он ведет себя как волна, а при поглощении и излучении - как поток частиц. Итак, свет принадлежит пространству, а цвет - предмету. Цвет - это ощущение, которое возникает в органе зрения человека при воздействии на него света [25, с. 167].

В цветоведении принято рассматривать свет как электромагнитное волновое движение. В области видимого излучения каждой длине волны соответствует ощущение какого-либо цвета.

В спектре белого солнечного света различают семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Глаз среднего наблюдателя способен различить в спектре белого света около 120 цветов. Для удобства обозначения цветов принято деление спектра оптического излучения на три зоны:

- длинноволновую - от красного до оранжевого;

- средневолновую - от оранжевого до голубого;

- коротковолновую - от голубого до фиолетового.

Это деление оправдывается качественными различиями между цветами, входящими в различные области спектра. Каждый цвет спектра характеризуется своей длиной волны (таблица 1), т.е. он может быть точно задан длиной волны или частотой колебаний. Самые короткие волны - фиолетовые, самые длинные - красные. Световые волны сами по себе не имеют цвета. Цвет возникает лишь при восприятии этих волн зрительным аппаратом человека.

Глаз способен воспринимать волны длиной от 400 до 700 нанометров (нанометр - одна миллиардная метра, единица измерения длины световых волн).

Таблица 1. Соответствие диапазонов длин волн ощущениям цветов

Название цвета	Границы диапазонов в нм
красный	700-620
оранжевый	620-580
желтый	580-565
зелёный	565-510
голубой	510-480
синий	480-450
фиолетовый	450-400

С двух сторон от видимой части спектра находятся ультрафиолетовые и инфракрасные области, которые не воспринимаются человеческим глазом, но могут улавливаться специальным оборудованием. С помощью инфракрасного излучения работают камеры ночного видения, а ультрафиолетовое излучение хоть и невидимо человеческому глазу, но может нанести зрению значительный вред. Скорость распространения всех видов волн электромагнитных колебаний равна приближенно 300 000 км/с.

Световые волны попадают на сетчатку глаза, где воспринимаются светочувствительными рецепторами, передающими сигналы в мозг, и уже там складывается ощущение цвета. Это ощущение зависит от длины волн и интенсивности излучения. А все предметы, которые нас окружают, могут или излучать свет (цвет), или отражать или пропускать падающий на них свет частично или полностью.

Например, если трава зеленая, это значит, что из всего диапазона волн она отражает в основном волны зеленой части спектра, а остальные поглощает. Когда мы говорим «эта чашка красная», то мы на самом деле имеем в виду, что она поглощает все световые лучи, кроме красных. Чашка сама по себе не имеет никакого цвета, цвет создается при ее освещении [14, с. 18]. Таким образом, красная чашка отражает в основном волны красной части спектра. Если мы говорим, что какой-либо объект имеет какой-либо цвет, это значит, что на самом деле этот объект (или его поверхность) имеет свойство отражать волны определенной длины, и отраженный свет воспринимается как цвет предмета. Если предмет полностью задерживает падающий свет, он будет казаться нам черным, а если отражает все падающие лучи - белым. Правда, последнее утверждение будет верным лишь в том случае, если свет будет белым, неокрашенным. Если же свет приобретает какой-либо оттенок, то и отражающая поверхность будет иметь такой же оттенок. Это можно наблюдать на закате солнца, которое окрашивает все вокруг багряными тонами, или в сумеречный зимний вечер, когда снег кажется синим. Эксперимент с использованием окрашенного цвета довольно любопытно описывает И. Иттен в своей книге «Искусство цвета» [15, с. 83].

Каким образом зрительный аппарат распознает эти волны, до настоящего времени еще полностью не известно. Мы знаем только то, что различные цвета возникают в результате количественных различий светочувствительности.

В данном контексте логично было бы напомнить еще одно определение цвета. Цвет - это различное число колебаний световых волн данного источника света, воспринимаемых нашим глазом в виде определенных ощущений, которые мы называем цветовыми [9, с. 6].

Ощущение цвета создается при условии преобладания в цвете волн определенной длины. Но если интенсивность всех волн одинаковая, то цвет воспринимается как белый или серый. Не излучающий волн предмет воспринимается как черный. В связи с этим все зрительные ощущения цвета разделяются на две группы: хроматические и ахроматические.

Ахроматическими называют белый, черный цвета и все серые цвета. В их спектр входят лучи всех длин волн в равной степени. Если же возникает преобладание какой-то одной длины волны, то такой цвет становится хроматическим. К хроматическим цветам относятся все спектральные и другие природные цвета.

Для однозначности определения (спецификации) цвета часто используется система психофизических характеристик. К ним относятся следующие характеристики:

- цветовой тон,

- светлота;

- насыщенность.

Цветовой тон - качество цвета, позволяющее дать ему название (например, красный, синий и т.д.). Интересно, что нетренированный глаз при ярком дневном освещении различает до 180 цветовых тонов, а развитый человеческий глаз способен различать около 360 оттенков цвета. Ахроматические цвета не имеют цветового тона.

Светлота - это степень отличия данного цвета от черного. В спектральных цветах самым светлым является желтый цвет, самым темным - фиолетовый. В пределах одного цветового тона степень светлоты зависит от применения белого. Светлота - степень, присущая как хроматическим, так и ахроматическим цветам. Оттенки одного цвета различной светлоты называют монохромными.

Насыщенность - это степень отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического. Так, если чистый спектральный цвет, например красный, принять за 100%, то при смешении 70% красного и 30% белого насыщенность полученной смеси будет равна 70%. От насыщенности зависит степень восприятия цвета.

Наиболее насыщены цвета спектра, причем самый насыщенный из них фиолетовый, а менее всего насыщен желтый.

Ахроматические цвета можно назвать цветами нулевой насыщенности.

Натренированный человеческий глаз может различить около 25 оттенков цвета по насыщенности, от 65 оттенков - по светлоте при высокой освещенности и до 20 - при пониженной.

Собственные и несобственные качества цвета. Цвет, тон, светлота, насыщенность называют собственными качествами цвета. Собственные качества - это те качества, которые ему объективно присущи.

Несобственные качества цветам объективно не присущи, а возникают вследствие эмоциональной реакции при их восприятии. Мы говорим, что цвета бывают теплые и холодные, легкие и тяжелые, глухие и звонкие, выступающие и отступающие, мягкие и жесткие. Эти характеристики важны для художника, так как посредством их усиливается выразительность и эмоциональный настрой произведения [22, с. 59].

Изменение объемности изображения зависит от насыщенности цвета (рис. 1) Активно насыщенные цвета делают изображение более объемным, нежели цвета слабо насыщенные или затемненные. Разбел и затемнение не только снижают активность цвета, но и ослабляют цветовые контрасты между пятнами. Монохромное изображение, так же как и насыщенное, способно активно передать объем, приближенный к ахроматическому варианту [22, с. 59].

Систематика и классификация цветов

От древности до нашей эпохи проблема систематики цвета претерпевает большие изменения. Историю классификации цвета можно подразделить на два больших периода [25, с. 9].

Первый - с доисторических времен по XVI в., второй - от XVII в. до наших дней. До начала XVII в. классификация цвета строилась на основе культовой мифологии или некоторых частных рекомендаций.

В пору античной культуры наука начинает понемногу вытеснять мифологизм мышления и религию. Усложнение культуры и утрата единства способа мышления привели к усложнению проблемы классификации цвета. Цвета делятся в тот период на благородные и низкие, культурные и варварские, темные и яркие. Вводится деление на цвета архитектурной полихромии и цвета живописи.

В средневековой Европе отношение к цвету упрощается, т.к. появляется единое основание для этого отношения - христианская религия. Цвета разделяются на «божественные» и «богопротивные». Первые - почитаемые, вторые - второстепенные или вовсе презираемые (серый, коричневый). Тоже происходит и в странах Ближнего Востока, принявших ислам.

В эпоху Возрождения в Европе используют как античную, так и средневековую классификацию цветов. Леонардо да Винчи вводит «практически-живописную» систему цветов, исходя из минимальной палитры живописца.

С XVII в. начинается новый этап изучения цвета. Открытие И. Ньютона корпускулярной теории цвета закладывает «физический» фундамент цветоведения. Изучается цветовая гармония, виды контрастов, психологическое воздействие цвета, цветовые ассоциации, наводится порядок в цветовой терминологии, рассматривается искусство контрастных сопоставлений.

Полученный Ньютоном спектр содержал все спектральные цвета. Ученый соединил концы спектра в круг, соединив их пурпурным (неспектральным) цветом. Таким образом, был получен цветовой круг, который уже четвертое столетие признается всеми как первооснова цветоведения и символ гармонии [6, с. 25].

Восьмеричный цветовой круг, оказался очень удобным для технических и научных целей. Он делится на восемь частей двумя крестами - прямым и косым; площади всех секторов равны. Остается только расположить цвета по секторам в спектральном порядке - и схема готова. Главными осями симметрии в этом круге являются не вертикальная и горизонтальная, а оранжево-синяя и пурпурно-зеленая.

Первая ось - это диаметр, разделяющий круг на «теплую» и «холодную» половины, вторая (т.е. пурпурно-зеленый) делит круг на «активную» и «пассивную» половины (по терминологии Гёте). Как и следовало ожидать, простота схемы не всегда обеспечивает ее точность.

Принято выделять две группы цветовых кругов: физические (за основу взят цветовой круг Ньютона) и физиологические (за основу взят 6-ступенчатый цветовой круг Гёте).

В конце XVIII в. Гёте предложил новый способ классификации цветов - по физиологическому принципу [25, с. 10]. Построенный им цветовой круг состоит из трех пар контрастных цветов (рис. 4). Основой круга служит треугольник главных цветов, но это не цвета спектра, а самые употребляемые художниками краски - красная, синяя и желтая. Таким образом, в систематике цвета Гёте исходит отчасти из естественнонаучных наблюдений (явление цветовой индукции), отчасти из обобщения практических операций живописцев (смешение красок).

Д.К. Максвелл добавляет к восьмеричному кругу еще два цвета: желто-зеленый и зелено-голубой. Цвета, расположенные друг против друга в этом круге являются взаимодополняемыми. В круг входят: красный, оранжевый, желтый, желто-зеленый, зеленый, зелено-голубой, голубой, синий, фиолетовый, пурпурный.

Вслед за цветовыми кругами Ньютона и Гёте, появилось множество цветовых систем (моделей), как плоских - полосы, круги, треугольники, звезды и т.д., так и пространственных - шары, конусы, пирамиды, призмы и т.д. Для более точных и дифференцированных цветовых систем используются 24-ступенчатые круги (Оствальда, Рабкина), которые можно построить, разделив каждый сектор 8-ступенчатыйого круга на три части, соответствующие трем оттенкам каждого цвета. Затем из 24-ступенчатого круга можно таким же способом получить 72-ступенчатый. Такой круг был построен во Франции М. Шеврёлем в конце ХVIII в.

Благодаря трудам немецкого ученого И. Ламберта (цветовая пирамида) и немецкого живописца Ф. О. Рунге цветовая система приобрела третье измерение и вышла в пространство. Рунге построил «цветовой шар», по экватору которого располагались оптимально насыщенные цвета спектра, к полюсу по мередианам - цвета, изменяющиеся по светлоте. Белый и черный цвета находились в полюсах шара. Цвет образовал свою автономную, замкнутую шарообразную систему. Трехмерная цветовая модель Рунге послужила основой для всех последующих моделей [6. с. 27-28].

В XIX в. происходит уточнение основных цветов (Г. Гельмгольц). Появляются новые цветовые системы, учитывающие классификацию цветов в трехмерном пространстве: пространственное тело в виде двойного конуса (Оствальд, Рабкин), спиралевидная фигура (Манселл), многогранники со скругленными и острыми ребрами (Юстова, Кюпперс). В системах В. Ф. Оствальда и А. Манселла были приняты три основные характеристики цвета: насыщенность, светлота и цветовой тон. Обе системы обладают не только возможностью точной характеристики любого цвета, но и общими рекомендациями по составлению цветовых гармоний [6. с. 28].

В XX в. строятся различные цветовые круги, разрабатываются цветовые атласы. Многие из них стали национальными цветовыми стандартами. Так одна из самых известных цветовых таблиц Альберта А. Манселла (США) «Атлас цветовой системы», изданная в 1915 г. - наиболее распространенная система классификации цветов, используемая сегодня художниками и колористами всего мира. На основе его цветовой системы в США выпущен «Атлас цветов», включающий в себя 2000 оттенков.

Несмотря на высокую чувствительность глаза к цветовым различиям, он не способен без дополнительных физических инструментов дать точную количественную оценку основным параметрам цветных образцов. В этом случае на помощь приходит наука об измерении и количественном выражении цвета - колориметрия.

Существует множество современных колориметрических приборов. Это визуальные и фотоэлектрические колориметры, объективные компараторы цвета, спектрофотометры и пр. Все они необходимые помощники во многих областях человеческой деятельности: в космической и военной промышленности, в геологии и строительстве, в торговле и многих видах дизайна.

Для современных цветовых систем, существующих на сегодняшний момент: MKO (CIE), TGL, NCS, RGB, CMYK и пр., основным элементом для является атлас цветов. Это важнейший инструмент, вносящий порядок в изготовление красящих составов. В различных отраслях промышленности широко используется система цветовых оттенков RAL. Впервые стандарт RAL был представлен в 1927 году Немецким Институтом Гарантий Качества и Сертификации (Райх Аусшлюс фюр Лифербедингунген, или сокращенно RAL) по просьбе производителей лакокрасочной продукции. Институт установил стандарт на цветовое пространство, разделив его на диапазоны и обозначив каждый цвет цифровым индексом. С тех пор компания RAL постоянно разрабатывает и добавляет новые образцы цветов, в соответствии с потребностями растущего рынка. На сегодняшний день таблица цвета RAL - самая популярная и старейшая система цветовых оттенков в мире, используемая российскими и зарубежными компаниями для единого обозначения цвета.

Существуют также различные колерные книжки, каталоги, опорные шкалы цветов, цветовые веера, цветовые библии (библиотеки), которые помогают выбирать необходимые цвета и создавать гармонические цветовые сочетания для различных областей человеческой деятельности [6, с. 23-29]. Цвет в науке и технике превратился в цифровую систему.

Вопросы:

1. Что такое цветовой круг?

2. Охарактеризуйте другие цветовые модели и системы

3. В чем разница между хроматическими и ахроматическими цветами?

4. Дайте определение «цвета»

5. Что подразумевают под несобственными качествами цвета?

6. Охарактеризуйте несобственные качества цвета

Лекция 3. Виды смешения цветов. Типы цветовых контрастов

Цель:

· ознакомление с аддитивным и субтрактивным смешением цветов

· теоретическое ознакомление с понятием контраста, его типами для выполнения последующей практической работы.

Цветовые модели (системы) используются в различных практических областях человеческой деятельности. Они построены на двух совершенно разных принципах смешения цветов. Смешение (синтез) цветов - это процесс образования цвета различных тел. В профессиональной деятельности дизайнера необходимо уметь рассчитывать результаты взаимодействия различно окрашенных световых потоков, результаты смешения красок, предвидеть цвета тканей, освещенных заданным источником света.

При восприятии окружающего мира мы не ощущаем пестроты, оценивая цвета предметов, благодаря постоянному смешению цветов. Это происходит, благодаря тем же процессам (принципам) смешения цветов - слагательному и вычитательному.

Слагательным (аддитивным) синтезом цвета называется процесс, в котором образование цветов происходит в результате смешения двух или нескольких цветовых поток [2, с. 314].

Различают несколько видов слагательного смешения.

Пространственное - совмещение в одном пространстве по-разному окрашенных световых лучей. Например, декоративное освещение витрин магазинов, кафе, архитектурных объектов, выставок, театральных и цирковых спектаклей, шоу и световая реклама.

Оптическое - образование суммарного цвета в органе зрения, тогда как в пространстве слагаемые цвета разделены. Примером может служить живопись мелкими штрихами и точками (пуантилистическая), пестрая ткань, кроны деревьев, рассматриваемые на расстоянии.

Временное - особый вид оптического смешения. Его наблюдают на «вертушке», специальном приборе для смешения цветов Максвелла. При вращении дисков разных цветов, укрепленных на «вертушке», со скоростью 2000 об/мин, цвета дисков становятся неразличимы в отдельности и образуют некоторый суммарный цвет.

Бинокулярное. Мы наблюдаем его при надевании разноцветных очков. Цвет окраски цветового поля для обоих глаз равен сумме цветов двух стекол.

Существую правила слагательного смешения.

При смешении двух цветов, расположенных на хорде 10-ступенчатого цветового круга, получается цвет промежуточного цветового тона. Например:

красный + зеленый = желтый;

пурпурный + зелено-голубой = синий;

красный + желтый = оранжевый.

При смешении цветов, противоположных в 10-ступенчатом круге, получается ахроматический цвет.

Цвета, дающие в сумме ахроматический цвет, называются взаимно-дополнительными. Основные взаимно-дополнительные пары:

- красный - зелено-голубой;

- оранжевый - голубой;

- желтый - синий;

- желто-зеленый - фиолетовый;

- зеленый - пурпурный.

Из правил слагательного смешения следует, что все цвета круга можно получить из трех исходных, называемых основными. Основные цвета при слагательном смешении цвета: красный, зеленый и синий. При их смешении должен получиться белый цвет. Наглядной моделью такого принципа смешения цветов является такой цветовой круг, где основные цвета расположены по вершинам равностороннего треугольника [15, с. 33, рис. 3].

Основные цвета - это такие цвета, которые невозможно получить при смешении каких либо красок. Сумма исходных цветов составляет ахроматический цвет. Физическая сущность слагательного смешения цветов - суммирование цветового потока тем или иным способом.

Вычитательное (субтрактивное) смешение заключается в поглощении какой-то части светового потока в процессе образования цвета. Такое явление происходит при смешивании красок на палитре художника или при накладывании на картинную плоскость нескольких прозрачных красочных слоев (техника лессировки). Всякая краска при вычитательном смешении как бы «оставляет» свой собственный цвет и в большей или меньшей степени «съедает» другой. При вычитательном смешении также существуют основные цвета: красный, синий, желтый. Равномерное смешение этих цветов дает серый цвет. При смешении максимальных значений всех трех компонентов основных цветов должен получиться черный цвет. Наглядной моделью вычитательного смешения является цветовой круг Гёте. Эта модель - основа полиграфии. Основные цвета (синий, красный, желтый) составляет полиграфическую триаду.

Цвета, которые можно получить в вычитательном синтезе от смешения основных красок, условно называют составными, или производными цветами. Это оранжевый, зеленый и фиолетовый.

Физическая сущность вычитательного смешения цвета заключается в вычитании из светового потока какой-либо его части путем поглощения.

В нашем курсе для введения в систему цветового конструирования удобно использовать 12-ступенчатый цветовой круг, в котором основные цвета располагаются по вершинам равностороннего треугольника.

Законы вычитательного смешения цветов

1. Для каждого хроматического цвета существует другой хроматический цвет, который при смешении с первым дает ахроматический цвет. В 12-ступенчатом круге они лежат напротив друг друга, на концах одного диаметра. Такими взаимно-дополнительными парами являются:

- желтый - фиолетовый;

- желто-оранжевый - сине-фиолетовый;

- оранжевый - синий;

- красно-оранжевый - сине-зеленый;

- красный - зеленый;

- красно-фиолетовый (пурпурный) - желто-зеленый.

2. Ахроматический цвет получается при смешении дополнительных цветов в определенной пропорции, в противном случае получается цветовой тон одного из смешиваемых цветов. Нового цветового тона в этом случае получиться не может.

3. Смешение двух недополнительных цветов всегда дает новый цветовой тон, лежащий в цветовом круге между цветовыми тонами смешиваемых цветов. Так, смешивая, красный с фиолетовым, получаем пурпурный и т.д.

Выразительность цветовых сочетаний - одно из первых явлений, которое оценивается зрителем при восприятии произведения искусства. Необходимо остановиться на этом важном для зрительного восприятия явлении. Речь идет о взаимовлиянии цветов друг на друга, то есть об изменении характеристики цвета под влиянием наблюдения другого цвета. Проще говоря, цветовая индукция - это взаимное влияние цветов.

Различают два принципиально разных вида индукции: отрицательную и положительную. При отрицательной индукции характеристики двух взаимно индуцирующих цветов изменяются в противоположном направлении. Например, если сопоставить темное и светлое пятно, то темное покажется еще темнее, а светлое - еще светлее, чем они есть на самом деле. При положительной индукции характеристики цветов сближаются, происходит их «подравнивание», нивелирование. Какая произойдет индукция - положительная или отрицательная - это зависит от меры различия характеристик цвета. Если различие заметно - глаз стремится еще увеличить его. Если же оно малозаметно - глаз уничтожает небольшую разницу. В этой закономерности проявляется стремление наших органов чувств к определенности, ясности [25, с. 174-176].

Цветовая индукция - причина многих явлений, которые объединены общим термином контрасты. В научной терминологии под контрастом подразумевают вообще всякое различие, но при этом вводят понятие меры. Например, между цветом писчей бумаги и чертежной - малый контраст, а между цветом угля и мела - большой. Существует и средний контраст. Контраст и индукция не одно и то же, т.к. контраст - мера индукции.

Различают последовательную индукцию и одновременную.

Последовательную индукцию можно увидеть на простом опыте: если некоторое время смотреть на зеленый квадрат, а потом закрыть глаза, то в глазах возникает красный квадрат. Эти опыты можно проводить со всеми цветами. Речь идет о взаимном влиянии цветов, то есть об изменении характеристики цвета под влиянием наблюдения другого цвета. Глаза требуют или порождают дополнительные цвета, это - естественная потребность достичь равновесия. О последовательном контрасте следует помнить при работе над динамичной композицией, либо над композицией, занимающей большую площадь.

Одновременную индукцию можно наблюдать во всякой композиции, где соприкасаются различные цвета.

Цветовое видение, возникающее с помощью зрения в сознании человека, обладает своим смыслом и содержанием. Но глаза и мозг приходят к четкому различению цвета с помощью сравнений и контрастов. Известно, что белый квадрат на черном фоне будет казаться более крупным, чем черный квадрат такой же величины на белом фоне. Светло-серый квадрат кажется темным на белом фоне, но тот же, светло-серый квадрат, на черном воспринимается светлым. Желтый квадрат на белом фоне кажется темнее, производя впечатления легкого тепла. На черном фоне он становится светлым и приобретает холодный, агрессивный характер.

В разнообразии контрастов заключено богатство цветового мира. Контраст света и цвета наиболее четко и ясно воспринимается на «переломе» формы, то есть на месте поворота формы предмета, а также на границах его соприкосновения с контрастным фоном.

В бытовой речи под понятием контраст подразумевается большое различие между качествами двух явлений, например: горячий - холодный, высокий - низкий и т.п. Контраст как сопоставление каких-либо крайних значений - одно из самых распространенных выразительных средств в искусстве. Например, живопись строится на соотношении и, следовательно, сопоставлении теплых и холодных тонов, графика - на сопоставлении темных и светлых, а архитектура - легких и тяжелых элементов конструкции, т.е. несущих и несомых. Сопоставление звука, имеющего определенную высоту и длительность, с паузами составляет структуру музыки, а борьба добра со злом - основу драматургии. Наше восприятие действительности вообще строится на сопоставлениях приятного и неприятного, простого и сложного, возвышенного и земного.

Контраст - один из важнейших формообразующих элементов. В сочетании со светотенью и линейной перспективой он создает ощущение пространственной глубины. Цветовая гармония, колорит и светотень в качестве одного из обязательных структурных элементов включают в себя тот или иной вид контраста. Редкое описание или искусствоведческий анализ изображения обходится без упоминания о контрастах. Но контраст, являясь формой сопоставления чего-либо, одновременно служит и средством гармонизации, потому что объединяет противоположности в единую систему, обозначая как бы ее крайние полюса.

Понятие контраста в изобразительном искусстве достаточно универсально, а потому наполняется конкретным содержанием в зависимости от контекста. Например, применительно только лишь к цветовому контрасту возможны следующие его разновидности:

- одновременный контраст;

- последовательный контраст;

- комплементарный контраст;

- оттеночный контраст;

- качественный контраст;

- количественный контраст;

- контраст по насыщенности;

- пограничный контраст.

Перечисленные разновидности цветовых контрастов являются следствием цветовой индукции.

Можно сказать, что контраст - это основное условие зрительного восприятия, потому что только наличие светлотной и цветовой разницы между разными участками предмета позволяет его увидеть.

Одновременный контраст хорошо наблюдается в том случае, когда два цветовых оттенка воспринимаются одновременно с нейтрально-серым. При этом серое поле, расположенное на одном из цветовых полей, приобретает оттенок другого цветового поля.

...