"Естественная" система характеристики цвета

Все цвета, встречающиеся в природе, делятся на ахроматические и хроматические. К первым относятся белый, черный и серые – промежуточные. В спектрах источников их нет. Все тела, имеющие ахроматический цвет, в разной степени количественно отражают свет. Они обладают различным коэффициентом отражения, но качественно одинаково не избирательно отражают свет во всем спектре. Наибольшим коэффициентом отражения обладает окись магния (96 %), наименьшим – черный бархат (0,3 %). Глаз человека способен различать около 300 ахроматических цветов от белого до черного.

Хроматическими цветами являются все цвета, имеющие тот или иной цветовой оттенок. К ним, например, относятся все спектральные цвета, но не только они. Необходимо выбрать более точные критерии для обозначения хроматических и ахроматических цветов, чем качественные названия: красный, синий, серый, желтый и т. д. Хотя существуют и такие качественные классификации, например, классификация Манселля. Однако больший интерес представляют системы количественных характеристик цвета.

Профессионалы, работающие с цветом, используют 4, а то и 5 характеристик цвета и света: цветовой тон, воспринимаемая чистота, светлота, «яркость» цвета, а также «воспринимаемая яркость», относящаяся к освещению. Однако мы рассмотрим более простые, относящиеся к изолированным цветам, системы количественной характеристики цвета.

Представим, что из спектра излучения мощной лампы выделен монохроматический (спектральный) зеленый свет с длиной волны 530 нм и направлен на белый экран. На этот же экран направим пучок белого света. В этом случае экран будет окрашен в зеленый цвет, но другой, более белесый. По мере добавления белого цвет экрана будет изменяться к все более белесым оттенкам. Мы получаем множество цветов одного тона, но различных по степени их разбавления белым светом.

Спектральные цвета являются чистыми цветами, их чистота цвета (обозначается P_e) равна 100 %. Цветовой тон λ_d – другая характеристика цвета спектральных цветов, равная его длине волны λ. Третьей характеристикой цвета в данной системе является количественная характеристика – яркость цвета В, определяемая количеством энергии, излучаемой в единицу времени с единицы поверхности, перпендикулярной направлению наблюдателя. Среди спектральных цветов нет так называемых пурпурных цветов: малиновых, сиреневых, вишневых, розовых. Чистые цвета данных цветовых тонов можно получить смешиванием в разных пропорциях крайних цветов спектра – красного и фиолетового.

Все остальные цвета в этой системе получают смешиванием чистых цветов с белым светом в разных пропорциях. При этом доля в смеси чистого спектрального или пурпурного цвета в процентах характеризует чистоту полученного цвета, а длина волны чистого спектрального, из которого получен данный цвет, называется доминирующей длиной волны λ_d и характеризует цветовой тон. Предположим, что нам пришлось смешать 40 единиц светового поток Ф спектрального света с цветовым тоном λ_d =530 нм и 60 единиц светового потока белого света. Следовательно, суммарный световой поток будет составлять 100 единиц, чистота цвета Р е=40 %, цветовой тон остался равным 530 нм. Две эти характеристики определяют качество цвета или цветность стимула. Для полного описания цвета добавляют количественную характеристику – яркость В. Так, коричневый цвет, который отсутствует в числе спектральных, определяется яркостью. При разной яркости стимул данной цветности может являться глубоко оранжевым, интенсивным коричневым или глубоким коричневым. Бордовый и розовый также являются цветами одной цветности, но разных яркостей. Одинаково качество цвета (P_e + λ_d) у всех ахроматических цветов.

Два цвета тождественны, если:

λ_d1 = λ_d2; P_e1 = P_e2; B₁ = B₂.

Наш глаз при самых благоприятных условиях способен различить между собой около 200 спектральных и пурпурных цветов. Каждый из них, разбавленный белым, способен дать еще множество цветов с разной чистотой цвета. Глаз способен различить разное количество цветовых оттенков от спектрального до белого в зависимости от длины волны спектрального «разбеливаемого». Так, глаз различает всего около 4-х оттенков от желтого до белого, но около 25-ти от красного до белого. Наименьшее воспринимаемое глазом различие в цвете носит название порога цветоразличения. Различают цветоразличение по цветовому тону (между чистыми цветами) и по чистоте (между разбеливаемыми цветами). Число порогов цветоразличения характеризует насыщенность данного цвета. Чем больше порогов цветоразличения имеется для данного цвета, тем более насыщенным он является. Наиболее насыщенные цвета по чистоте – красный и синий, наименее – желтый.

Оценка цветов по цветности и яркости наряду с наглядностью и простотой имеет ряд недостатков. Возникают проблемы с цветовой характеристикой пурпурных цветов, которых нет в спектре. Нельзя сразу сказать, что получится при смешивании двух цветов, какие характеристики будет иметь результирующий цвет. Трудно также графически представить взаимное расположение существующих цветов.