Свет или цвет: Свет и цвет: основы основ / Хабр

Содержание

Свет и цвет: основы основ / Хабр


Мы часто говорим о таком понятии как свет, источниках освещения, цвете изображений и объектов, но не совсем хорошо себе представляем, что такое свет и что такое цвет. Пора разобраться с этими вопросами и перейти от представления к понимаю.

Мы окружены

Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

От света к цвету и обратно

Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.

Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).

Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет).

Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.

Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет.

Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.

Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения

Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.

Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения

Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

Цветовой тон (hue)

– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.

Яркость (Brightness)

– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».

Светлость (Lightness)

– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.

Насыщенность (Saturation)

– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.

Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).

Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.

Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop

Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность.

Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета.
У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.
На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.
Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.

Цвет объектов

Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.

Что такое свет, цвет и спектральные цвета

Как всякая волна, свет излучается и поглощается физическими телами. Свет излучается нагретыми или иначе находящимися в возбужденном состоянии телами и веществами.

Как физическое явление, Свет изучается в физике, в разделе оптика. Причем Свет это не одиночная волна с определенными характеристиками, а поток волн, разной длины и частоты.

Из школьного курса физики мы знаем, что как всякие другие волны, свет может быть разложен на составляющие его волны при помощи дифракционной решетки (дифракция) или при помощи призмы (дисперсия). После такого разложения мы получаем спектр волн разной длины, при этом большой участок этого спектра будет невидим человеческим глазом.

Дифракционный и дисперсионный спектры имеют некоторые различия.

Дифракция, это явление отклонения от прямолинейного направления движения волны при прохождении ее через препятствия (щель, отверстие, стержень), размер которого соизмеримы с длиной волны. В случае дифракции, мы получаем картинку, имеющую несколько максимумов, не растянутую ни в какой из областей спектра (нормальный дифракционный спектр).

Нормальный дифракционный спектр равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн.

Дисперсия это физическое явление, связанное с распространением волн разной длины с разной скоростью в данном веществе. Коэффициент, полученный в результате таких опытов, называют коэффициентом преломления среды.

Дисперсионный спектр сильно сжат в области волн имеющих большую длину, и сильно растянут в области волн имеющих меньшую длину волны. Дисперсионный спектр располагается в порядке убывания длин волн.

Видимая часть спектра называется оптическим диапазоном спектра.

Цвет и спектральные цвета

Что такое цвет? Физика дает следующий ответ на этот вопрос: Цвет, это качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения, и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. [1.1]

Индивидуальное восприятие цвета определяется его спектральным составом, а также цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света и не светящимися объектами. [1.1]

В непрерывном световом спектре, в котором одни цвета плавно переходят в другие так, что определить точно границы каждого цвета и связь его с определенной длиной волны сложно принято различать следующие цвета в зависимости от длины волны [3.1]:

№ п/п Название цвета
Длина волны (нм)
От До
1 Фиолетовый 380 440
2 Синий 440 480
3 Голубой 480 510
4 Зеленый 510 550
5 Желто-зеленый 550 575
6 Желтый 575 585
7 Оранжевый 585 620
8 Красный 620 780

Диапазон волн от 0 нм до 380 нм, принято считать невидимым и называть ультрафиолетовой областью оптического излучения.

Диапазон волн от 780 нм до 1 мм, принято считать невидимым и называть инфракрасной областью оптического излучения.

Непрерывный оптический спектр

На рисунке 1 приведен главный максимум дифракционного цветового спектра.

Органы зрения живых существ воспринимают свет, отраженный от физических объектов и предметов. Цвет предмета, воспринимаемый органами зрения будет соответствовать длинам волн, отражаемых данными объектами. На пример, листва нам кажется зеленой по тому, что зеленую составляющую спектра лист отражает, а все другие составляющие, наоборот, поглощает. Или другой пример: апельсин оранжевый, по тому, что именно оранжевая составляющая светового спектра отражается апельсином.

Чувствительность органов зрения живых существ не постоянна в зоне видимого светового спектра. Для человека, на пример, на основании данных [3.2] чувствительность органов зрения приведена на Рисунке 2.

Спектральная чувствительность палочкового зрения (рисунок 2, кривая 2 — глаз адаптирован к ночным яркостям) характеризует работу глаза при столь малом количестве света, что его не хватает даже для частичного возбуждения колбочек. Кривая относительной спектральной чувствительности глаза имеет максимум на длине волны в 507 нм.

Для глаза, адаптированного к дневным яркостям V(λ) (рисунок 2, кривая 1), на длинах волн 510 нм и 610 нм характерно двукратное снижение чувствительности. Если же глаз адаптирован к ночным яркостям V’(λ) (рисунок 2, кривая 2), то снижение чувствительности в два раза наблюдается на длинах волн 455 нм. и 550 нм.

Рисунок 2. Относительная спектральная чувствительность глаза человека

Максимумы на кривых 1 и 2 на рисунке 2, равные единице, относительны. Дело в том, что палочковый аппарат ночного зрения человека намного чувствительнее, и для восприятия предельно малого светового сигнала (например, едва видимой точки на темном фоне) палочкам необходима примерно в пятьсот раз меньшая мощность, чем колбочкам. При этом палочки, действующие при периферическом (боковом) зрении, не позволяют определить цвета точки, в то время как колбочки, фиксирующие точку при прямом зрении, дают возможность увидеть и ее цвет [3.3].

Кроме этого, чувствительность человеческого глаза неодинакова к разным цветовым компонентам света. Чувствительность максимальна при 555 нм (желто-зеленый свет) и сводится к минимуму при более длинных (красный свет) и коротких (синий свет) длинах волн. Чувствительность человеческого глаза к воздействию красного излучения (650 нм) составляет всего 10% от максимальной чувствительности. Иными словами, чтобы добиться ощущения той же яркости, что и у желто-зеленого света, интенсивность красного света должна быть в десять раз больше [4.1].

Если соединить видимые красный и синий диапазон спектра, то мы получим цветовой круг Рисунок 3. Цветовой круг это способ представления непрерывности цветовых переходов в видимой части спектра. Сектора круга окрашены в различные цветовые тона, размещенные в порядке расположения спектральных цветов, причем пурпурный цвет связывает крайние красный и фиолетовый цвета.

Рисунок 3. Цветовой круг и триады цветов, дающие при смешивании белый цвет.

Цветовой круг впервые был предложен Исааком Ньютоном в 1704 году. Цветовой круг имеет большое значение для понимания законов смешивания спектральных цветов. Так на пример, вершины треугольника, вписанного в цветовой круг, однозначно указывают на триады цветов, которые при смешивании дадут белый цвет.

Рисунок 4. Цветовое поле видимого спектра.

В общем случае, оттенки цветов получаемые при смешивании простых спектральных цветов представлены на Рисунке 4.

Не спектральные цвета и смешивание цвета

Для восприятия цвета очень важно такое явление, как метамерия, особенности глаза и психики. [1.2]. Метамерия, это свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета. Иначе метамерией можно назвать восприятие двух окрашенных образцов одинаково окрашенными под одним источником освещения, но различно окрашенными под другим источником освещения. Это можно объяснить разными спектральными характеристиками источников освещения и разными наполняющими цветами в красочных покрытиях рассматриваемых образцов.

Физиологически метамерия зрения основана на строении периферического отдела зрительного анализатора биологического объекта. В соответствии с теорией происхождения видов, предки человека получили органы зрения от рыб. Эта гипотеза получила в настоящее время, как множество подтверждений, так и не меньшее число опровержений.

У человека, как и у карпа, роль периферического отдела зрительного анализатора выполняет сетчатка, в которой за восприятие цвета отвечают особые клетки, называемые колбочками.

В общем случае, можно создать такие условия, при которых пучок оранжевого спектрального цвета, пучок оранжевого не спектрального цвета (полученный смешением желтого и красного спектральных цветов) и пучок пурпурного не спектрального цвета (полученный смешением синего и красного спектральных цветов) могут восприниматься зрительным анализатором наблюдателя, как пучки одинакового цвета.

Однако если пропустить эти три пучка через дисперсионную призму, то мы получим:

Для оранжевого спектрального цвета: одну полоску, соответствующую длине волны первичного светового пучка.

Для оранжевого не спектрального цвета (полученного смешением желтого и красного спектральных цветов): две полоски, соответствующие длинам волн составляющих желтого и красного спектральных цветов первичного светового пучка.

Для пурпурного не спектрального цвета (полученного смешением синего и красного спектральных цветов): две полоски, соответствующие длинам волн составляющих синего и красного спектральных цветов первичного светового пучка.

В общем случае, результирующие цвета получаемые при смешивании цветов иллюстрирует Рисунок 5.

Рисунок 5. Результирующие цвета, получаемые при смешивании спектральных цветов

Данное наблюдение представляется мне важным при создании цвета красителя для окрашивания насадки.

Теории восприятия цвета

На сегодняшний день, существуют несколько теорий восприятия цвета. Пожалуй, самой распространенной из них является Трехкомпонентная теория, предложенная тремя авторами: М.В. Ломоносовым, Т. Юнгом и Г. Гельмгольцем. Согласно этой теории, в органе зрения человека существуют три цветоощущающих аппарата: красный, зеленый и синий. Каждый из них возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины волны излучения. Затем возбуждения суммируются аналогично тому, как это происходит при суммируемом смешении цветов. Суммарное возбуждение ощущается человеком как тот или иной цвет. В своей работе «Цветовое зрение» авторы Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич отмечают: «…Трехкомпонентная теория хорошо объясняет важнейшие закономерности цветового зрения: адаптацию, индукцию, цветовую слепоту, спектральную чувствительность глаза, зависимость цвета от яркости и другие, Однако, следует заметить, что в наше время известны факты, свидетельствующие о более сложной картине функционирования органа зрения…» [2.1].

Другой, очень распространенной и имеющей множество подтверждений, теорией является теория оппонентных цветов Э. Геринга. Геринг выдвинул предположение, что в колбочках сетчатки могут существовать три вида гипотетических веществ: бело-черные, красно-зеленые и желто-синие. Световой поток влечет их разрушение (одни световые лучи) с образованием белого, красного или желтого цветов или синтез (другие световые лучи) чорного, зеленого или синего цвета. Геринг предполагал, что имеются четыре основных цвета красный, желтый, зеленый и синий, и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов зелено-красного механизма и желто-синего механизма. Постулировался также третий оппонентный механизм для ахроматически дополнительных цветов белого и черного. Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары «оппонентными цветами». Из его теории следует, что не может быть таких цветов, как зеленовато-красный и синевато-желтый. Таким образом, теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов. Например, если такой нейрон возбуждается под действием зеленого светового стимула, то красный стимул должен вызывать его торможение. Предложенные Герингом оппонентные механизмы получили частичное подтверждение после того, как научились регистрировать активность нервных клеток, непосредственно связанных с рецепторами. Так, у некоторых позвоночных, обладающих цветовым зрением, были обнаружены красно-зеленые и желто-синие горизонтальные клетки. У клеток красно-зеленого канала мембранный потенциал покоя изменяется и клетка гиперполяризуется, если на ее рецептивное поле падает свет спектра 400-600 нм, и деполяризуется при подаче стимула с длиной волны больше 600 нм. Клетки желто-синего канала гиперполяризуются при действии света с длиной волны меньше 530 нм и деполяризуются в интервале 530-620 нм.

Множество проводимых исследований подтвердили предположения этих двух теорий, так например колбочки у приматов существуют всего трех типов: воспринимающие цвет в фиолетово-синей, зелено-жёлтой, в желто-красной частях спектра. Каждый вид колбочек интегрирует поступающую лучистую энергию в довольно широком диапазоне длин волн, и диапазоны чувствительности трех видов колбочек перекрываются, различаясь лишь диаграммой величины чувствительности.

Человеческое зрение, таким образом, является трёхстимульным анализатором, то есть спектральные характеристики цвета выражаются всего в трех значениях. Если сравниваемые потоки излучения с разным спектральным составом производят на колбочки одинаковое действие, цвета воспринимаются как одинаковые.

В животном мире известны четырёх- и даже пятистимульные цветовые анализаторы, так что цвета, воспринимаемые человеком одинаковыми, животным могут казаться разными так, хищные птицы видят следы грызунов на тропинках к норам исключительно благодаря ультрафиолетовой люминисценции компонентов их мочи.

Характеристика органов зрения карпа

Как уже говорилось выше, в соответствии с теорией происхождения видов, предок человека унаследовал органы зрения от низших позвоночных, или от рыб, что вызывает большое сомнение у некоторых, уважаемых в научных кругах, авторов [5]:

«…Если принять как факт, что цветовое зрение мы унаследовали от низших позвоночных (рыб), что доказывается анатомическим, физиологическим, химическим и структурным сходством строения сетчатки, то эволюцию цветового зрения следует изучать не на приматах, а начиная с рыб. Тогда рассуждения об эволюции цветового зрения от протонопии до тритонопии (С.В.Кравков) нельзя признать обоснованной. Ведь уже у карпа имеются все три типа колбочек и даже детекторов оппонентного типа, хотя и находятся эти детекторные клетки еще в самой сетчатке, а не в латеральном коленчатом теле, как у приматов и человека (Пэдхем Ч., Сондерс Ж., 1978). Хотя карп обладает повышенной чувствительностью в красно-оранжевой, а не зелено-желтой области спектра, диапазоны частот реагирования рецепторов карпа и человека почти не различаются по ширине.

Таким образом, эволюция цветового анализатора шла параллельно с развитием анатомических и функциональных отделов центральной нервной системы (промежуточного, среднего мозга, коры), по „вертикали“, а не в сторону дифференциации цветочувствительных клеток периферического отдела анализатора (колбочек сетчатки), по горизонтали. Сохранение (даже небольшое расширение) диапазона чувствительности при усовершенствовании структуры цветового анализатора в ходе наземной эволюции высших позвоночных свидетельствует, что цвет играл существенную роль в их жизнедеятельности. Но только у той биологической линии, которая привела к возникновению человека. О центральном значении цветоразличения для человека свидетельствует хотя бы тот факт, что все 6,5 миллиона колбочек как у карпа, так и у человека, располагаются в фовеа-центральной зрительной ямке, области максимально четкого зрения …».

Далее автор делает вывод [5]: «…Итак, мы видели, что для видов, значительно уступающих человеку в психическом развитии (растения, насекомые, рыбы, пресмыкающиеся, птицы), цвет не отделим от функций размножения, питания и выживания, т.е. от всего биологического цикла …».

Из сказанного становится ясным, что максимум цветового восприятия карпа обыкновенного лежит в красно-оранжевой области светового спектра, что находит свое подтверждение в большом количестве работ других авторов.

Автор считает, что диапазон чувствительности в области видимого спектра карпа обыкновенного и человека почти не различается по ширине, что противоречит данным некоторых других источников.

Автор подчеркивает подобность строения органов зрения карпа и человека не только качественно: «…колбочки как у карпа, так и у человека располагаются в фовеа-центральной зрительной ямке» но и количественно: «все 6,5 миллиона колбочек как у карпа, так и у человека…».

Кроме этого, автор считает функцию распознания цвета, в частности карпом, не отделимой от функций размножения, питания и выживания, то есть от всего биологического цикла. Это пожалуй самый ценный для нас вывод, для нас — рыбаков, осуществляющих ловлю этой умной рыбы, маскируя насадку под привлекающую ее, рыбу, пищу.

Справедливости ради, нужно отметить, что в результате биофизических исследований органов зрения рыб, пресноводных, пресмыкающихся, приматов, человека, были получены другие, очень интересные факты, способные поставить под сомнение приведенные выше заключения.

Так на пример, в своей статье «О зрении животных», опубликованной в электронном журнале «LiveJournal» некий Евгений [6], приводит интересные факты, касающиеся возможностей органов зрения различных животных, птиц, рыб, ссылаясь на результаты научных исследований, опубликованные в научных изданиях. Так на пример, относительно золотых рыбок, относящихся к карповидным, Евгений пишет: «… 14. Золотые рыбки — тетрахроматы и видят длины волн от 300 нм (и даже ниже) до примерно 730 нм — то есть весь человеческий диапазон, плюс хороший кусок ультрафиолета, плюс пограничную с инфракрасным область… ». Ссылаясь на статью известных биологов Shozo Yohoyama, Huan Zhang, Z. Bernhard Radlwimmer, Nathan S. Blow «Adaptive Evolution of Color Vision of the Commoran Coclacanth (Latimeria Chalumnae)» [6.1], опубликованную в 26 марта 1999 года в Ню-Йорке, и перепечатанную журналом «Evolution» в мае 1999 года, Евгений пишет: «…15. Латимерия (целакант) — древняя, долгое время считавшаяся вымершей рыба, обитающая на глубине около 200 м. Света там почти нет, а те его остатки, что все-таки туда просачиваются — исключительно синие. Тем не менее, она тоже обладает цветным зрением, с нашей точки зрения весьма уникальным. Латимерия — дихромат, но все богатство воспринимаемой ею гаммы укладывается, по нашим меркам, в почти неотличимые оттенки синего в узеньком диапазоне длин волн возле 480 нм. Максимумы цветового восприятия её рецепторов отстоят друг от друга всего на 7 нанометров: 478 и 485 нм. …». Относительно карпа обыкновенного, ссылаясь на статью [6.2] «The eyes of the common carp and Nile tilapia are sensitive to near-infrared» японских авторов Taro MATSUMOTO and Gunzo KAWAMURA, Евгений пишет: «…16. Обыкновенный карп может видеть в ближнем инфракрасном диапазоне (865 нм) — там же, где работают пульты управления телевизором и где рассеяние света в воде и воздухе существенно ниже».

Учитывая эти данные, мы можем усомниться в утверждении о равенстве ширины светового спектра воспринимаемого органами зрения карпа и человека.

Интересным представляется мнение А.М. Черноризова, высказанное им в его докторской диссертации на тему «Нейронные механизмы цветового зрения».

Проведя опыты на речном карпе, Carpio Cyprims L.; на 13 карпах in vivo (живых карпах) и более чем 200 карпах in vitro, и проанализировав другие, известные ему работы, автор пришел к заключению [7.1]: «…Исследование и моделирование процессов передачи информации о цвете в нейронных сетях зрительной системы является одной из главных задач психофизиологии цветовосприятия в рамках современной психофизиологии как науки о нейронных механизмах психических процессов и состояний. Адекватной экспериментальной моделью для этого является сетчатка глаза, которая по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминает мозг (Jasper, Raynauld, 1975; Хьюбел, 1990). На уровне нервных элементов сетчатки осуществляется переход от кодирования цвета цо принципам трехкомпонентной теории Ломоносова-Юнга-Гельмгольца (слой фоторецепторов) к кодированию цвета по принципам теории оппонентных цветов Геринга (слой горизонтальных и биполярных клеток). В сетчатке происходит формирование цветооппонентных („красно-зеленых“, RG-типа; „сине-желтых“, YB-типа) и ахроматических (нецветооппонентных „яркостных“, В-типа, и „темновых“, D-типа) нейронных систем, которые, по нашим данным, обладают разной функцией в процессе цветокодирования. …».

Далее автор отмечает [7.1]: «…В поведенческих опытах Wolf (1925) показано, что рыбы из одного с карпом семейства Cyprinidae могут различать до 20 различных цветов в диапазоне от 340 до 760 нм. При этом рыбы отличают пурпурный цвет (смесь синего и красного спектральных излучений) от любого другого цвета. Hamburger (1926) выявил существование дополнительных цветов для рыб {Phoxinus laevisAG, семейство Cyprinidae), а также способность отличать белый цвет от какого-либо спектрального цвета. Таким образом, всю гамму цветов для рыб, как и для человека, можно представить в виде замкнутой круговой диаграммы (круга Ньютона) (Herter, 1953). Herter (1953) констатировал явления одновременного и последовательного яркостного и цветового контрастов для цветового зрения рыб. Horio (1938) в опытах на карпах показал, что при различении зрительных стимулов рыбы чаще ориентируются на цвет, чем на форму. Способность рыб, в частности, карпа, правильно оценивать цвет предметов независимо от условий освещения (константность восприятия цвета) продемонстрирована в поведенческих и Электрофизиологических исследованиях (Oyama, Jitsumori, 1974; Диментман и др., 1975; Максимова и др., 1975; Crawford et.al., 1990). Наконец, цветовое зрение рыб, как и у человека, трихроматично. На это указывают данные микроспектрофотометрических, нейрофизиологических и поведенческих экспериментов (для обзора см.: Измайлов и др., 1989).

Имеются данные о наличии в сетчатке костистых рыб фоторецепторов с пиком чувствительности в ультрафиолетовой области спектра (Neumeyer, Arnold, 1989). Не ясна роль этих рецепторов в цветовом зрении рыб ввиду того, что оптическая система камерного глаза этих животных не пропускает ультрафиолетовые лучи. Однако, имеются данные о влиянии активности рецепторов этого типа в различение цветов в синей области спектра (400-480 нм) (Neumeyer, Arnold, 1989).

У рыб и амфибий хорошо развита система ретино-тектальных зрительных проекций, что обусловливает сложный характер обработки цветового сигнала уже на уровне нейрональных структур сетчатки. В этой ситуации сетчатка этих животных может служить моделью для изучения принципов цветокодирования, реализуемых у приматов центральными отделами зрительного анализатора. …»

Подводя итог проведенным исследованиям, автор замечает [7.1]: «…Достоверность результатов достигалась большим объемом выборки и использованием современных статистических методов многомерного анализа (метрическое многомерное шкалирование). Представленные в работе данные получены в более чем 500 опытах на 26 моллюсках, 40 лягушках, 13 карпах in vivo и более чем 200 карпах in vitro. На изолированной сетчатке карпа внутриклеточно исследованы спектральные реакции 538 горизонтальных клеток и 45 биполярных клеток. …».

Анализируя приведенные выше исследования, с высокой степенью достоверности, можем предположить следующее:

Сетчатки глаза карпа и человека очень похожи по функционированию и строению, и «…по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминают мозг…».

Имеются данные о наличии у рыб рецепторов, помогающих им различать цвета в области синего цвета, а также в значительном диапазоне инфракрасной зоны спектра.

Особое внимание нужно обратить на то, что максимальная активность нейронов мозга карпа зарегистрирована при раздражении его фоторецепторов пурпурным цветом, который является не спектральным цветом, а результатом суммирующего действия двух спектральных цветов: синего и красного.

Выводы

1. Сетчатки глаза карпа и человека очень похожи по функционированию и строению, а по сложности строения и возможностям интегральной обработки параметров зрительных образов напоминают мозг.

2. Диапазон чувствительности в области видимого спектра органов зрения карпа и человека значительно различается по ширине, что дает карпу возможность видеть объекты в синей части спектра и в невидимой области инфракрасного цвета, предположительно до длин волн около 865 нм. Это, в свою очередь, объясняет то, как карп может найти пищу в условиях практически полной темноты, например, ночью.

3. Максимум цветового восприятия карпа лежит в красно-оранжевой области светового спектра.

4. Максимальная активность нейронов мозга карпа зарегистрирована при раздражении его фоторецепторов пурпурным цветом, который является не спектральным цветом, а результатом суммирующего действия двух спектральных цветов: синего и красного.

5. Карп способен отличать белый спектральный цвет от какого-либо другого цвета.

6. Во время распознавания объекта, карп более склонен ориентироваться на цвет объекта, чем на его форму.

7. Функцию распознания цвета у карпа не отделима от функций размножения, питания и выживания, то есть от всего биологического цикла.

Заключение

Сделанные мною и приведенные выше, выводы, не претендуют на научную ценность и вполне могут быть ошибочными. Но в своих экспериментах с окрашиванием насадок я придерживаюсь следующих, изложенных мною ниже правил.

Мои насадки имеют преимущественно оранжевый спектральный цвет, оранжевый не спектральный цвет, пурпурный не спектральный цвет и белый не спектральный цвет. Они обязательно яркие и отчетливо выделяются на фоне окружающих предметов.

Насадки дают обильное, легко различимое облако мути имеющее тот же цвет, что и насадка.

В свои насадки я пытаюсь включать энзимы, способные поднять температуру поверхности насадки, по сравнению с температурой окружающей среды, хотя бы на один градус. Это позволяет выделить насадку на фоне окружающих ее объектов (заставляет насадку светиться изнутри) и делает ее более привлекательной и легко распознаваемой рецепторами инфракрасного зрения зрительного аппарата рыбы.

Литература:

1. Википедия. Свободная энциклопедия.

1.1. Цвет: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B2%D0%B5%D1%82

1.2. Метамерия: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0 %D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F_(%D1%86%D0%B2%D0%B5%D1%82)

2. Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич, «Цветовое зрение», 2004 — 2008 годы.

2.1. Трех компонентная теория восприятия цвета. http://www.mironovacolor.org/theory/color_vision/

3. А. Прядко «Система световых величин» http://rus.625-net.ru/625/2004/03/light.htm

3.1. Цвет и длина волны.

3.2. Чувствительность органов зрения человека.

3.3. Максимумы ночного и дневного зрения.

4. «Освещение теплиц. Освещение и люди.» http://www.lighting.philips.com/ru_ru/trends/light/lightandhumans.php?main=ru_ru&parent=ru_r…

5. П.В. Яньшин, «Семантика цветового образа. К вопросу о „биологической целесообразности“ цветового зрения», Провинциальная ментальность России в прошлом, настоящем и будущем. Материалы III международной конференции по исторической психологии российского сознания. Ежегодник Российского психологического общества. Т. 3, вып. 2. Самара, СамГПУ, 1999. С. 200-217.

5.1. Взято по адресу: http://colormind.narod.ru/_private/YanshinOnColorSemantics.htm

6. Евгений, «О зрении животных», «LiveJournal» http://eugenebo.livejournal.com/45235.html

6.1. http://www.life.illinois.edu/ib/426/handouts/Yokoyama%20celacanth%20PNAS99.pdf

6.2. http://www3.interscience.wiley.com/journal/118658551/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0 7. Черноризов Александр Михайлович. Нейронные механизмы цветового зрения : Дис. … д-ра психол. наук : 19.00.02 : Москва, 1999 227 c. РГБ ОД, 71:99-19/41-8

7.1. http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/124401.html

Автор: Саваченко Григорий

Статья с сайта http://www.sportfishing.ua

Свет и цвет. Свет и освещение

Свет и цвет

Белый свет состоит из смеси излучений с длинами волн от 440 до 700 нм. Это по крайней мере стандартное объяснение. На самом деле белого света как такового не существует; просто человеческий глаз, реагируя на излучения с длинами волн в пределах указанного диапазона, приписывает этой смеси, входящей в состав солнечного света, нейтральный баланс. Существуют излучения с большими и меньшими длинами волн, однако наш глаз их не видит, а распределение излучений с разными длинами волн внутри «белого» света не является абсолютно пропорциональным.

Теория цвета как предмет имеет дело с восприятием, психологическими понятиями, эстетикой ит. п. Для целей освещения эту сторону цвета можно не принимать во внимание; на нее решающим образом воздействует характер объекта съемки и цели фотографирования, поэтому ее невозможно выразить количественно. С другой стороны, существует техническая точность цветопередачи. Белый свет, или средний дневной свет, может иметь измеряемое «цветовое содержание». Все другие «виды» света, длительные или мгновенные, можно подобрать или сравнить с этим эталоном. Шкала, используемая для измерения такого «цветового содержания» света, называется шкалой Кельвина. Она базируется на цвете излучения, испускаемого абсолютно черным телом при различных температурах. Если такое гипотетическое тело нагревать, оно вначале начнет светиться тёмно-красным светом, затем оранжево-красным, через оранжевый и желтый цвет до белого, а затем сине-белым и голубым. Единицей измерения на этой шкале является кельвин, а интервал измерений составляет от0 до 20 000 Ки выше.

Обычно диапазон цветовых температур простирается от 1800 К (свет керосиновой лампы, пламени или свечи) до 20 000 К (интенсивно синее небо в полярных широтах). Излучение всех источников содержит в определенных количествах все цвета спектра — от фиолетового до красного1. «Центральным» цветом в интервале длин волн 400-700 нм является зеленый, и именно он меньше всего зависит от изменений цветовой температуры. Изменения цветовой температуры являются результатом «сдвигов» в относительных количествах излучений в сине-фиолетовой или оранжево-красной областях спектра.

Студийный снимок, для которого цвета подобраны очень гармонично (желтые и зеленые) и переданы очень удачно даже в черно-белом варианте снимка благодаря широкой гамме тонов. Ричард Брэдбери (студия А1).

Большинство современных цветных фотопленок сбалансировано для цветовой температуры 5600 К. Это значение является компромиссным между европейским (4800 К) и американским (6000 К) стандартизированными значениями для среднего дневного света. На пленке, сбалансированной для 6000 К, цветопередача при дневном свете в Англии окажется относительно теплой; а на пленке, сбалансированной для 5000 К, цветопередача при дневном свете в Америке будет слишком холодной. Эти стандарты дневного света являются просто согласованными значениями и не означают, конечно, что дневной свет в США более голубой, чем дневной свет в Великобритании.

Среднее значение цветовой температуры полуденного солнца равно 5000 К, и оно принято в качестве балансного значения для многих профессиональных обращаемых фотопленок. Цветовая температура ламп накаливания 3200 К, и поэтому профессиональные пленки для съемки при освещении лампами накаливания сбалансированы именно для этого значения. Некоторые из таких пленок имеют несколько иной баланс, например 3100 К («Агфа») или 3400 К («Кодахром», тип А — пленка, сбалансированная для цветовой температуры перекальных фотоламп и теперь устаревшая). Фотопленки, сбалансированные для цветовой температуры ламп накаливания, относятся к типу В, а пленки, сбалансированные для дневного света, — к типу D. В общем случае искусственный свет относят к типу А, так как пленки типа А ныне прекращенного выпуска имели это обозначение.

Физика цвета. Всю жизнь мы окружены невероятным… | by Mary Sabell | DesignSpot

Что такое свет и цвет

Поскольку цвет — это способность объектов отражать или излучать световые волны отдельной части спектра, начнем с определения того, что же такое свет.

С древних времен люди пытались понять природу света. Так, например, древнегреческий философ Пифагор сформулировал теорию света, в которой утверждал, что непосредственно из глаз испускаются прямолинейные лучи видимого света, которые, попадая на объект и ощупывая его, дают людям возможность видеть. Согласно Эмпедоклу, богиня любви Афродита поместила в наши глаза четыре элемента — огонь, воду, воздух и землю. Именно свет внутреннего огня, считал философ, помогает людям видеть объекты материального мира. Платон же предполагал, что существуют две формы света — внутренняя (огонь в глазах) и внешняя (свет внешнего мира) — и их смешение дает людям зрение.

По мере изобретения и развития различных оптических приборов представления о свете развивались и трансформировались. Так в конце XVII века возникли две основные теории света — корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса.

Согласно корпускулярной теории, свет представлялся в виде потока частиц (корпускул), излучаемых светящимся объектом. Ньютон считал, что движение световых частиц подчинено законам механики, то есть, например, отражение света понималось как отражение упругого мячика от поверхности. Преломление света ученый объяснял изменением скорости световых частиц при переходе между разными средами.

В волновой теории, в отличие от корпускулярной, свет рассматривался как волновой процесс, подобно механическим волнам. В основе теории лежит принцип Гюйгенса, по которому каждая точка, до которой доходит световая волна, становится центром вторичных волн. Теория Гюйгенса позволила объяснить такие световые явления, как отражение и преломление.

Таким образом, весь XVIII век стал веком борьбы двух теорий света. В первой трети XIX века, однако, корпускулярная теория Ньютона была отвергнута и восторжествовала волновая теория.

Важным открытием XIX века стала выдвинутая английским ученым Максвеллом электромагнитная теория света. Исследования привели его к выводу, что в природе должны существовать электромагнитные волны, скорость которых достигает скорости света в безвоздушном пространстве. Ученый считал, что световые волны имеют ту же природу, что и волны, возникающие вокруг провода с переменным электрическим током, и отличаются друг от друга лишь длиной.

В 1900 году Макс Планк выдвинул новую квантовую теорию света, согласно которой, свет является потоком определенных и неделимых порций энергии (кванты, фотоны). Развитая Эйнштейном, квантовая теория смогла объяснить не только фотоэлектрический эффект, но и закономерности химического действия света и ряд других явлений.

В настоящее время в науке преобладает корпускулярно-волновой дуализм, то есть свету приписывается двойственная природа. Так при распространении света проявляются его волновые свойства, в то время как при его испускании и поглощении — квантовые.

Но как из света получается цвет? В 1676 году Исаак Ньютон с помощью трёхгранной призмы разложил белый солнечный свет на цветовой спектр, который содержал все цвета кроме пурпурного. Ученый проводил свой опыт следующим образом: белый солнечный свет проходил сквозь узкую щель и пропускался через призму, после чего направлялся на экран, где возникало изображение спектра. Непрерывная цветная полоса начиналась с красного и через оранжевый, желтый, зеленый и синий заканчивалась фиолетовым. Если же это изображение пропускалось через собирающую линзу, то на выходе вновь получался белый свет. Таким образом, Ньютон открыл, что белый свет — это комбинация всех цветов.

Любопытным было и следующее наблюдение: если из цветового спектра убрать один из цветов, например, зеленый, а остальные пропустить через собирающую линзу, то полученный в итоге цвет окажется красным — дополнительным к удаленному цвету.

По сути, каждый цвет создается электромагнитными волнами определенной длины. Человеческий глаз способен видеть цвета с длиной волны в диапазоне от 400 до 700 миллимикрон, где наименьшая длина волны соответствует фиолетовому цвету, а наибольшая — красному. Поскольку каждый цвет спектра характеризуется своей длиной волны, то он может быть точно задан длиной волны или частотой колебаний. Сами по себе световые волны бесцветны, цвет возникает лишь при восприятии волн человеческим глазом и мозгом. Однако механизм, по которому мы распознаем эти волны, до сих пор неизвестен.

Что касается цвета предметов, то он возникает, фактически, в процессе поглощения световых волн. То есть, если мы видим, что предмет зеленого цвета, по сути, это означает, что молекулярный состав его поверхности таков, что он поглощает все волны, кроме зеленых. Сами по себе предметы не имеют никакого цвета и обретают его лишь при освещении.

Свет и цвет. Как появляются цвета?

Сегодня ты узнаешь не только, что такое свет и цвет, но и как получаются цвета.

Свет – это самый быстродвижущийся вид энергии. Солнечный свет устремляется к Земле через космос в виде световых волн. Мы видим вещи, когда свет, отражаясь от них, попадает в наши глаза.

Свет кажется нам бесцветным, но на самом деле он состоит из смеси различных цветов. Разные предметы поглощают цвета по-разному. Например, банан отражает желтый цвет и поглощает остальные цвета, поэтому и выглядит желтым.

Свет отражается от любой гладкой поверхности – воды или полированного стола – как от зеркала. А если пропустить солнечный луч через трехгранный кусок стекла (т.е. призму), то свет распадется на отдельные цвета, как радуга. Именно так и можно увидеть из каких цветов состоит обычный луч света.

Радуга состоит из семи цветовых полос. Полоска цветов радуги называется спектром.  Солнечный свет, проходя через дождевые капельки, расщепляется на несколько цветов – так образуется радуга. Начиная с ее наружной дуги (сверху вниз) цвета радуги идут всегда в одном, никогда не меняющемся, порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Обычно свет распространяется по прямой. Линзы (изогнутые кусочки стекла) изменяют направление движения лучей света и помогают хорошо видеть людям. Поэтому люди с плохим зрением носят очки. Стекла в очках выполняют роль линз.

Выпуклая линза в увеличительном стекле тоже искривляет путь света, заставляя предметы выглядеть крупнее. Меняя расстояние между линзой и рассматриваемым предметом, можно подобрать нужное увеличение.

Домашний эксперимент – Цветная карусель. Вот как можно смешать цвета радуги. Раздели картонный диск (круг из картона) на семь равных секторов. Раскрась их в виде семи цветов радуги. Проколи диск в центре, насади его на острие карандаша и раскрути как юлу. Когда он будет крутиться, ты увидишь, что все цвета сольются в серовато-белый.

Светится цветом или светом? — Говорим и пишем правильно — ЖЖ


Светится цветом или светом? 27 янв, 2011 @ 23:41

Индикатор светится мягким голубым цветом/светом… Какой вариант правилен?

светятся светом
From:vinoda
Date:Январь, 27, 2011 20:54 (UTC)
(Link)
Ну да… Вроде бы так, но слышится как масло масляное… Да и кнопка индикатора ведь окрашена голубым цветом.
Кнопка индикатора окрашена голубой краской. Или краской голубого цвета. Или сама кнопка голубая (всё опошлят!) голубого цвета.
«Светиться светом» — ничуть не хуже, чем «играть в игру» :).
А какой выход? Может, чтоб избежать плеоназма, написать: светилась запахом? Будет то же, что «светилась цветом». На деле можно проще — написать: светилась голубым (и точка). Или «светилась голубая кнопка». Или, как часто делают начинающие писатели: испускала голубое сияние. 🙂
представьте «фонарь светит жёлтым цветом».

странно звучит, да? а ведь цвет и правда жёлтый..

Индикатор излучает мягкий голубой свет
From:vinoda
Date:Январь, 27, 2011 21:58 (UTC)
(Link)
Да нет — «излучает», как-то слишком по-научному, а «распространяет» еще хуже — звучит, как канцеляризм.
О! Напишите «пульсирует мягким голубым светом»… Блин, штамп получается. :)а цвет у света голубой =)))
From:ebobr
Date:Январь, 28, 2011 05:27 (UTC)
(Link)
«Индикатор светится мягким голубым».
From:kinos
Date:Январь, 28, 2011 09:48 (UTC)
(Link)
Свет — то, что излучается.
Цвет — то, что отражается при попадании света.
(Природоведение, 3 класс))
Двойка по физике.
From:kinos
Date:Январь, 28, 2011 13:56 (UTC)
(Link)
У меня 3 класса. Физику не проходили. Русский — был.
Не только. Цвет света тоже.

Цвет и сочетание цвета. Часть 1. Как мы видим цвет и как образуются цветовые оттенки


Цвет как физическая материя — не существует. Есть электромагнитные волны — свет, который мы видим, а мозг преобразует его в информацию: объекты, формы, цвет.

Свет образует разную природу цвета, которая по-разному воспринимается и воздействует на человека. О том, как это происходит вообще и как используется в интерьерном дизайне, разберемся в цикле статей, посвященных цветам и цветовым сочетаниям. В первой статье речь пойдет о физике и природе цвета: как люди воспринимают цвет, какие бывают цвета, как и почему они изменяются.

 

Свет — видимое электромагнитное излучение. Естественный свет — белый или по-другому солнечный свет преобразуется в цвет. Как это происходит мы  изучали в школьном курсе физики на опыте с прозрачной призмой, помните:

Луч света проходит через призму и разбивается на спектр

 

Белый луч света проходит через призму и разбивается на цветные световые волны — спектр: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.

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

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

Все цвета спектра кроме оранжевого поглощаются. Оранжевый отражается и мы видим оранжевый цвет

 

Природа цвета

Происхождение цвета от световых лучей образуют две основные природы цвета:

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

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

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

 

Основные цвета и дополнительные цвета в аддитивной и субтрактивной цветопередаче

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

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

Пример цветовой модели RGB. Совмещение зелёного и красного образуют жёлтый цвет. Три основных цвета: зелёный, синий, красный — образуют белый цвет.

 

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

Совмещение трёх основных цветов: синего, красного, жёлтого образуют чёрный цвет. Совмещение жёлтого и синего — зелёный.

 

Как учитывается разница между аддитивным и субтрактивным цветом в интерьерном дизайне

Понимание разницы между аддитивной и субтрактивной цветопередачей в дизайне важна из-за разницы восприятия человеком цвета. Визуализация интерьеров, макеты и вся компьютерная графика создается на основе аддитивной цветопередачи, а воплощается в жизнь уже в субтрактивной. По-простому, всегда есть разница в цветовом восприятии между графическим макетом и реальностью. Цветовая комбинация может красиво смотреться на картинке дисплея, и по-другому будет в реальном интерьере, может быть и  наоборот.

Также, в восприятии реального цвета будет наблюдаться разница при естественном солнечном и искусственном освещении.

Как бы разработчики программ не старались, но создавать графику с идеальной цветопередачей, учитывающей все тонкости, пока невозможно. К тому же, восприятие цвета у каждого человека индивидуальное. Знание о аддитивной цветопередаче пригодятся только для понимания некоторых визуальных эффектов образованных искусственным освещением.

Поскольку мы рассказываем о интерьерном дизайне, где имеем дело с цветом материальных предметов и окружающей обстановки, то будем говорить только о субтрактивной цветопередаче. Под составом цвета подразумеваем материальные компоненты, когда смешение всех красок предполагает чёрный цвет, а для осветления нам нужен белый пигмент или белые краски.

 От этой строчки и далее под словом ЦВЕТ подразумеваем только цвет субтрактивный.

 

Хроматические и ахроматические цвета

 Хроматические цвета — это все цвета спектра и образованные от них цветовые оттенки. На примере цвета расположены по способу их образования:

 

Треугольник внутри образован основными цветами: красный, жёлтый, синий. Далее, к треугольнику основных цветов примыкают три треугольника из дополнительных цветов входящих в спектр образованных сочетанием основных цветов: зелёный — от синего с жёлтым, оранжевый — от красного и жёлтого, фиолетовый — от красного и синего. Внешнее кольцо образовано из сочетания основных цветов, дополнительных цветов  и образованных от их смешения промежуточных цветов.

 Ахроматические цвета — это белый, чёрный и серый производный от смешения чёрного и белого цвета:

 

При сочетании хроматических и ахроматических цветов образуются множество других цветовых оттенков.

Тёплые и холодные цвета и оттенки

Холодный цвет в основных хроматических цветах он один — синий. Также, к холодному цвету относится чистый белый.

Тёплые цвета — это жёлтый и красный. Их в свою очередь, можно разделить на горячий – это красный цвет. И тёплый — желтый. Самым горячим из дополнительных цветов считается красно-оранжевый.

Осветление любого цвета, добавлением белого, создаёт визуальный эффект прохлады и ослабляет тёплые цвета:

Горячий красный цвет становится прохладным при добавлении белого.

 

 

Добавление синего цвета в тёплые цвета делает оттенки прохладнее, равно как и наоборот.

Например, чистый синий цвет — холодный, бирюзовый цвет состоящий из синего с добавлением жёлтого  теплеет:

 

Синий цвет с добавлением жёлтого теплеет и образует бирюзовый.

 

Хотя, из той же физики мы помним, что, чем белее пламя тем он горячее и получается, что в реальности, белый горячее чем красный. Но, в цветовом восприятии это работает по-другому: красный — горячий, жёлтый — тёплый, белый —холодный.

 

Осветлённые, затемнённые цвета и оттенки

Если к основным и дополнительным цветам и их производным добавлять белый или черный цвет, то мы получим дополнительные цветовые вариации.

 Осветление — добавляя белый цвет мы получаем осветлённые оттенки и как уже упоминалось, создаем визуальный эффект охлаждения для тёплых оттенков. Получаемые цветовые вариации могут существенно отличатся от стартового цвета. Так, например, от фиолетового получим близкий к лиловому:

 

Сильно осветлённый фиолетовый цвет ближе к лиловому и мало похож спектральный фиолетовый.

 

 Затемнение — добавляя чёрный цвет, получаем дополнительные вариативности. Если наблюдать как изменяются основные цвета при затемнении, то создается впечатление мрачности, когда мы видим как яркие цвета чернеют:

Тёмный зелёный цвет при затемнении становиться мрачным.

 

На сочетании затемнённых и осветлённых хроматических цветов основывается вариант цветового сочетание — контраст света и тени. Это сочетание одно из самых распространённых в живописи и его можно успешно применять в интерьерном дизайне. Подробнее об гармоничных цветовых сочетаниях в расскажем в следующей статье.

 

Пастельные оттенки

Пастельные оттенки получают при добавлении к хроматическим цветам одновременно белый и черный цвет:

Образование пастельного зелёного цвета.

Пастельного цвета можно осветлять или затемнять для получения нужного оттенка.

Пастельные оттенки, одни из самых популярных в интерьерном дизайне, потому что они визуально приятные, сглаженные, спокойные. Но если с ними переборщить, то можно получить тоскливый, однообразный интерьер. А чтобы этого не получилось нужно следовать правилам гармоничных цветовых сочетаний, об этом, также в следующей статье.

 

Расскажем о способах гармоничного сочетания цветов. Покажем примеры как это работает в интерьерном дизайне.

Следующая статья опубликована:

Сочетание цветов в интерьере. Часть 2. Правила гармоничных сочетаний

 

Подписывайтесь на уведомления о новых публикациях по электронной почте, или в социальных сетях:
Добавляйтесь в наши группы в социальных сетях:
Если статья была полезна, поделитесь информацией с друзьями:

Значение света и цвета

Знаете ли вы, что на космическом телескопе Хаббл нет цветных камер? Его чувствительные электронные детекторы подсчитывают каждый луч света, попадающий в камеру, но не регистрируют напрямую цвет света. Хаббл использует специальные фильтры, пропускающие только определенный диапазон цветов. После того, как нежелательный свет отфильтрован, оставшийся свет записывается. В результате каждое изображение, которое Хаббл отправляет на Землю, является черно-белым.

Окно из цветного стекла пропускает свет только определенного цвета — оно отфильтровывает другие цвета спектра. Фильтры Хаббла работают точно так же, пропуская свет только определенного цвета.

Ученые Хаббла и обработчики изображений создают прекрасные цветные изображения Хаббла, добавляя индивидуальный цвет к каждому отдельному черно-белому отфильтрованному изображению. Эти одноцветные изображения затем объединяются, чтобы получить окончательное изображение. Цвета на изображениях Хаббла не всегда такие, какие мы бы увидели, если бы смогли посетить отображаемые объекты на космическом корабле.Мы используем цвет как инструмент, будь то для улучшения деталей объекта или для визуализации того, что обычно никогда не было видно человеческому глазу.

Color in Hubble используется для выделения интересных особенностей изучаемого небесного объекта. Создание цветных изображений из исходных черно-белых изображений — это искусство и наука в равной степени.

Свет от астрономических объектов имеет широкий диапазон цветов, каждый из которых соответствует определенному виду электромагнитной волны. Некоторые из них, такие как белый свет звезд, представляют собой видимый свет, состоящий из отдельных цветов радуги, например, когда свет проходит через призму.Хаббл может обнаруживать все видимые длины волн света, а также некоторые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, которые не видны человеческим глазам.

Астрономические объекты часто выглядят по-разному в этих световых волнах с разной длиной волны. Многие фильтры Хаббла позволяют ему записывать изображения с разными длинами волн, в том числе в цветах, которые ваши глаза не видят. Поскольку камеры могут обнаруживать свет за пределами видимого светового спектра, использование фильтров позволяет ученым изучать «невидимые» особенности объектов — те, которые видны только в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн.

Многие полноцветные изображения Хаббла представляют собой комбинации трех отдельных экспозиций — по одной в красном, зеленом и синем свете. Красный, зеленый и синий — основные цвета света. При смешивании этих трех цветов можно воссоздать практически любой цвет света, видимый человеческим глазом. Вот как телевизоры, компьютерные мониторы и видеокамеры воссоздают цвета, чтобы показать изображение.

Противостояние Марса 2018
Это изображение Марса было создано из трех различных черно-белых изображений, на которых записаны красный, зеленый и синий свет, отраженные от планеты.Эти фильтры и присвоенные им цвета были выбраны таким образом, чтобы они соответствовали реальным цветам Марса. Неудивительно, что самое яркое черно-белое изображение красной планеты получено через красный фильтр, потому что Марс имеет ярко-красный цвет в видимом свете. Однако обратите внимание, что северная ледяная шапка на этих черно-белых изображениях одинаково ярка в красном, зеленом и синем свете, потому что ее фактический цвет — белый. Когда красный, зеленый и синий свет сочетаются в равной мере, они дают белый свет, обратную призму или эффект радуги.ПРОЧИТАЙТЕ БОЛЬШЕ> Крабовидная туманность
Это мозаичное изображение Крабовидной туманности, сделанное телескопом Хаббл, было получено на основе 24 отдельных снимков Широкоугольной и планетарной камеры 2 (WFPC2), сделанных в октябре 1999, январе 2000 и декабре 2000 года. изображение является репрезентативным, показывая различные элементы, которые были выброшены во время взрыва. ПОДРОБНЕЕ> Туманность Пузырь
По мере того, как поверхность оболочки туманности Пузырь расширяется наружу, разные газы излучают разные цвета: достаточно облученный кислород излучает синий свет в пузыре возле звезды, а комбинированный свет водорода и азот образуют столбы желтого цвета.Камера Хаббла с широким полем зрения 3 (WFC3) в феврале 2016 года запечатлела туманность в видимом свете с беспрецедентной четкостью. Цвета — синий для кислорода, зеленый для водорода и красный для азота — помогают астрономам понять геометрию и динамику этой сложной системы. УЗНАТЬ БОЛЬШЕ>

Молекулярные выражения: наука, оптика и вы: свет и цвет


Свет и цвет

Свет — сложное явление, которое классически объясняется простой моделью, основанной на лучах и волновых фронтах.В разделе «Свет и цвет» журнала Molecular Expressions Science, Optics & You исследуются многие аспекты видимого света, начиная с введения в электромагнитное излучение и кончая восприятием цвета и характеристиками линз. Каждый раздел, описанный ниже, представляет собой независимый трактат, посвященный ограниченному аспекту света и цвета.

Электромагнитное излучение — Свет, который может восприниматься невооруженным глазом, является лишь небольшой частью более крупного семейства волновой энергии, известного как электромагнитное излучение .Этот термин происходит от характерных электрических и магнитных свойств, общих для всех форм электромагнитного излучения, которое включает в себя все, от высокочастотных гамма-лучей через рентгеновские лучи, ультрафиолетовый свет, инфракрасное излучение и микроволны до очень низкочастотных радиоволн.

Частота и длина волны света — Поскольку энергия фотонов зависит от энергии электронов источника, очень высокочастотное электромагнитное излучение, такое как гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовый свет, обладает очень короткими длинами волн и, следовательно, много энергии.С другой стороны, низкочастотное излучение, такое как видимое, инфракрасное, микроволновое и радиоволны, имеет большую длину волны, но, соответственно, более низкие частоты и энергию.

Источники видимого света — В повседневной жизни большинство людей сталкивается с небольшим количеством видимых источников света. Например, когда вы выходите на улицу, подавляющее большинство видимого света исходит от солнца, которое также излучает многие другие частоты излучения, не попадающие в видимый диапазон.Однако внутри видимый свет в основном исходит от искусственных источников, чаще всего от флуоресцентных или вольфрамовых устройств.

Отражение света — Отражение света и других форм электромагнитного излучения происходит, когда волны сталкиваются с границей, которая не поглощает энергию излучения, а вместо этого отражает волны от своей поверхности. В таких случаях входящая световая волна называется падающей волной , а волна, которая отражается от поверхности, называется отраженной волной .

Refraction of Light Refraction , или отклонение света, происходит, когда свет проходит из одной среды в другую среду с другим показателем преломления . Преломление — важная характеристика линз, позволяющая им фокусировать луч света в одной точке, а также отвечает за множество знакомых явлений, таких как кажущееся искажение объектов, частично погруженных в воду.

Дифракция света — Классически свет считается движущимся по прямым линиям, но на самом деле световые волны имеют тенденцию огибать близлежащие препятствия и при этом распространяться.Это явление известно как дифракция и возникает, когда световая волна проходит через угол, отверстие или щель, размер которых приблизительно равен длине волны этого света или даже меньше.

Поляризация света — Естественный солнечный свет и большинство форм искусственного освещения пропускают световые волны, векторы электрического поля которых одинаково колеблются во всех плоскостях, перпендикулярных направлению распространения. Однако, когда их векторы электрического поля ограничиваются одной плоскостью за счет фильтрации, тогда свет имеет поляризацию и относительно направления распространения.

Интерференция — Когда масляная пленка, плавающая над водным пространством, отражает свет, кажется, что волшебным образом появляется круговорот цветов. Тем не менее, хотя многие люди видели такое зрелище, немногие понимают, что причина этого странного явления — интерференция между световыми волнами. Простой мыльный пузырь — еще один распространенный пример интерференции, отражающий множество красивых цветов при освещении естественными или искусственными источниками света.

Оптическое двулучепреломление — Когда свет входит в оптическую ось анизотропных кристаллов , он действует аналогично его взаимодействию с изотропными кристаллами, проходя через них с единственной скоростью.Однако, когда свет попадает на неэквивалентную ось, он преломляется на два луча, каждый из которых поляризован, так что они движутся с разными скоростями и их направления колебаний ориентированы под прямым углом друг к другу. Это явление называется « double » или « bi », refraction и наблюдается в большей или меньшей степени во всех анизотропных кристаллах.

Цветовая температура — Концепция цветовой температуры основана на соотношении между температурой теоретического стандартизированного материала, называемого излучателем черного тела , и распределением энергии его излучаемого света, когда излучатель подвергается все более высокой температуре. .Это особенно важно в области фотографии, где эмульсии пленки должны быть тщательно сбалансированы для точной передачи цвета с использованием различных источников света.

Основные цвета — Красный, зеленый и синий цвета классически считаются основными цветами , поскольку они являются фундаментальными для человеческого зрения. Все остальные цвета видимого спектра света можно получить, правильно добавляя различные комбинации этих трех цветов. Более того, добавление равных количеств красного, зеленого и синего света дает белый свет, и, следовательно, эти цвета также часто описываются как первичные дополнительные цветов.

Фильтрация света — Большинство естественных и искусственных источников света излучают широкий диапазон длин волн, которые покрывают весь видимый световой спектр. Однако часто желательно производить свет с ограниченным спектром длин волн. Этого можно легко добиться за счет использования специализированных фильтров, которые пропускают волны некоторых длин и выборочно поглощают или отражают нежелательные длины волн.

Человеческое зрение и цветовое восприятие — Человеческое зрение — это сложный процесс, который еще не полностью понят, несмотря на сотни лет изучения и исследований.Сложный физический процесс визуализации чего-либо включает почти одновременное взаимодействие глаз и мозга через сеть нейронов, рецепторов и других специализированных клеток.

Введение в линзы — термин линза применяется к куску стекла или прозрачного пластика, обычно круглой формы, который имеет две поверхности, отшлифованные и отполированные особым образом, разработанным для обеспечения либо схождения, либо расхождения свет.Двумя наиболее распространенными типами линз являются вогнутые линзы и выпуклые линзы .

Light and Color Java Tutorials — Сложные концепции физики света и науки об оптике намного легче понять с помощью интерактивных руководств, демонстрирующих различные аспекты задействованных принципов. Эти обучающие апплеты Java исследуют широкий спектр концепций в области света, цвета и оптики.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.

Шеннон Х. Нивс , Брайан О. Флинн , Кирилл И. Чуруканов и Майкл У. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильного магнитного поля, 1800 Ист. Пол Дирак, доктор, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.


НАЗАД В НАУКУ, ОПТИКУ И ВЫ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1998-2021, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт обслуживается командой

по графике и веб-программированию
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 13:18
Количество обращений с 10 марта 2003 г .: 194324
Посетите сайты наших партнеров в сфере образования:

Введение в свет, цвет и цветовое пространство (Введение)

Введение в свет, цвет и цветовое пространство

Ключевые слова: свет, цвет, цветовое пространство, основной цвет, вторичные цвета, спектральное распределение мощности, SPD, источник света, D65, солнце , Индекс цветопередачи, CRI, кривая спектральной отражательной способности, цветовая температура, черное тело, гамма, CIE, XYZ, RGB, sRGB, ACES, функции согласования цветов стандартного наблюдателя CIE, диаграмма Макбета.

Введение

Несмотря на простоту и распространенность понятия цвета, на самом деле он представляет собой сложную проблему. Это не только то, что можно описать с научной точки зрения, и в этом случае у нас может быть только объективный и рациональный взгляд на этот вопрос. Цвета также являются результатом процесса, в котором задействовано зрение, одна из сенсорных систем, с помощью которых мы воспринимаем окружающий мир и взаимодействуем с ним. Таким образом, это также очень субъективный вопрос с психологическим (значение цветов) и физиологическим (как наш мозг обрабатывает цвета) компонентом (вы когда-нибудь спорили с другим человеком о цвете объекта?).Вы также, вероятно, были обмануты некоторыми хорошо известными оптическими иллюзиями, которые являются еще одним примером влияния разума на то, как мы воспринимаем формы и цвета. Мы не будем вдаваться в подробности и будем придерживаться того, как мы можем представлять, хранить и отображать цвета в мире компьютеров, однако это просто означает, что тема намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Изучение цвета обычно называют наукой о цвете , которое включает в себя все элементы, которые мы упомянули выше: как мозг обрабатывает визуальные стимулы в то, что мы воспринимаем как цвета, использование цветов с точки зрения художника и изучение электромагнитных волн, ответственных за свет в том виде, в каком он существует в физическом мире.Работа с цветами в области цифровых дисплеев, которая также является отдельной наукой (которую иногда называют управление цветом ).

Свет

Все начинается со света. Прежде чем мы сможем рассмотреть цвета, нам сначала нужно понять свет и то, как свет взаимодействует с материей. Свет распространяется в пространстве как электромагнитных волн , но также может быть описан как поток частиц, которые Эйнштейн назвал фотонами (поэтому мы говорим, что свет имеет двойную природу волна-частица).Однако в этом уроке мы будем рассматривать свет только в его волновой форме. Как мы знаем, периодическая волна определяется ее частотой (количество повторений цикла в единицу времени) или ее длиной волны (которая является обратной частотой), которая представляет собой расстояние, на котором повторяется форма волны. Цвет света можно рассматривать как эквивалент концепции высоты звука. Оба основаны на длине волны или частоте сигнала, распространяющегося в пространстве (посмотрите урок о взаимодействии света и материи, чтобы узнать больше о длине волны и частоте света).{-9} \) метр). Любые волны с длиной волны ниже 380 нм или выше 740 нм не воспринимаются человеческим глазом. На следующем изображении показан полный спектр цветов, из которых состоит спектр видимого света (каждый цвет, который вы видите, имеет длину волны в диапазоне примерно от 380 нм до 780 нм):

Рисунок 2: деревянный манекен, освещенный зеленым, красным и синим светом. Три цвета смешиваются на белом фоне.

Большинство людей также знакомы с экспериментом Ньютона, который заключается в использовании призмы для разложения белого света на цветную радугу (рисунок 1b).Этот эксперимент показывает, что белый свет состоит из всех видимых цветов из видимого спектра света, смешанных в некоторых пропорциях. Эксперимент с призмой можно провести и наоборот. Если мы возьмем все цвета видимого света и сложим их в одинаковых пропорциях, то мы сможем воссоздать белый свет (рис. 2). Белого света как такового не существует. Белый свет — это результат того, что источник света, солнце или экран вашего компьютера создают смесь цветов света из видимого спектра.Если вы посмотрите на экран своего компьютера или телевизора через увеличительное стекло, вы увидите крошечные точки, вероятно, красный , зеленый и синий , и, смешивая эти цвета в различных количествах, можно получить большой диапазон цветов.

Пуантилизм — это техника рисования, с помощью которой можно получить ощущение цвета, помещая маленькие точки чистых цветов рядом в организованные узоры, а не используя более традиционный способ смешивания цветов на палитре.На расстоянии цветные точки сливаются в один цвет. Экраны работают очень похоже. Каждый пиксель сцены состоит из трех небольших компонентов, излучающих красный, зеленый и синий свет. Изменяя количество испускаемого красного, зеленого и синего света, мы можем создать все цвета, которые нам нужны. На расстоянии эти три отдельных элемента неотличимы, и каждый свет смешивается друг с другом, образуя единый световой цвет. В следующей главе будет представлена ​​дополнительная информация о том, как на самом деле работают экраны.

Человеческий глаз

Рис. 3: колбочки, отвечающие за трихоматическое зрение, сосредоточены по направлению к центру сетчатки. Жезлы чувствительны к свету, но не способствуют восприятию цветов. Они распространяются по направлению к внешнему краю сетчатки.

Прежде чем мы подробнее рассмотрим, что такое цвета, и особенно лучше поймем, что мы называем белым, полезно понять, как работает система зрения человека и как она реагирует на световые стимулы.Задняя часть глаза (сетчатка) покрыта светочувствительными рецепторами, которые мы называем клетками. Глаза оснащены двумя типами фоторецепторов: конусообразными ячейками и стержневыми ячейками . Конусные клетки отвечают за наше цветовое зрение (или трехцветное зрение ) и в основном сосредоточены в направлении центра сетчатки. Клетки-палочки, расположенные ближе к внешнему краю сетчатки, более чувствительны к меньшему количеству света, чем клетки колбочек.Нам нужно очень мало света, чтобы начать различать формы, но в условиях низкой освещенности вы могли заметить, что мы плохо воспринимаем цвета. В таких условиях низкой освещенности клеточные стержни по-прежнему чувствительны к свету, но не могут воспроизводить цвета, тогда как колбочковые клетки, отвечающие за цветовое зрение, не имеют достаточного количества света для фактической стимуляции. Конусные ячейки бывают трех типов, и каждый тип чувствителен к определенному диапазону видимого спектра. И неудивительно, что каждый тип чувствителен приблизительно к красному, зеленому и синему свету, которые являются тремя цветами, используемыми в компьютерных дисплеях для воссоздания всех цветов из спектра (и белого, когда эти три цвета смешиваются вместе в равных количествах).По этой причине мы говорим, что клетки колбочек отвечают за наше цветовое зрение или трехцветное цветовое зрение (потому что наша система использует три основных цвета для различения промежуточных цветов.

Основные цвета: аддитивные и субтрактивные цвета

На самом деле есть два возможных ответа на определение основных цветов в зависимости от того, пришел ли вы из компьютерного мира или из художественной школы. В мире компьютеров и осветителей основными цветами являются красный, зеленый и синий.В мире художников правильный ответ — желтый, пурпурный и голубой. Два ответа верны, но зависят от того, считаете ли вы цвета аддитивными или вычитающими. Давайте объясним. Ранее в этой главе мы упоминали, что белый свет может быть получен путем суммирования вклада цветных огней. Если вы проведете этот эксперимент с двумя световыми цветами, вы можете получить желтый из зеленого и красного, голубой из зеленого и синего и фиолетовый из красного и синего. Обратите внимание, как эти цвета накладываются друг на друга в видимом спектре.Например, желтый находится между зеленым и красным цветами. Что мы можем сказать из этого наблюдения, так это то, что вклад света составляет добавок . Если у вас есть свет определенного цвета и вы добавляете еще один свет другого цвета, он даст третий цвет из видимого спектра. Некоторые цвета из спектра отличаются от других в том смысле, что, когда мы складываем их (по крайней мере, все вместе), они производят белый свет, поэтому мы называем их основными цветами .Это красный, зеленый и синий цвета. Добавление только двух из этих цветов друг к другу даст желтый, голубой или пурпурный, но сложение их всех вместе (красный + зеленый + синий) дает белый цвет (рисунок 5).

Рис. 4: желтая краска кажется желтой под белым светом (который состоит из синего, зеленого и красного света), потому что синий свет поглощается слоем краски, а красный и зеленый свет отражаются обратно в сцену.

Рис. 5: когда цвета считаются аддитивными, основными цветами являются красный, зеленый и синий.Когда цвета субтрактивные, основными цветами являются желто-пурпурный и голубой.

Другой способ создания цвета — это, например, не свет, а краска. Ощущение цвета на картине возникает не от света, испускаемого холстом, а от света, испускаемого другим источником света (солнце, лампочка), отражающимся от холста. Когда белый свет падает на поверхность холста, часть этого света поглощается слоем краски, а часть отражается обратно в сцену.Например, желтая краска кажется желтой под белым светом, потому что она поглощает синий свет белого света и отражает обратно красный и зеленый свет, которые вместе дают желтый свет (рис. 4). Обратите внимание, что желтая краска, подсвеченная синим светом, будет казаться черной. Если вы удалите зеленый свет из белого света, у вас останутся красный и синий, которые в сумме дадут пурпурный. А если убрать красный из белого света, получится голубой, что является результатом сложения зеленого и синего. Три цвета, которые мы получаем, вычитая один из основных цветов из белого света, — это желтый, пурпурный и голубой; они называются вторичными цветами, если вы используете аддитивную модель, и основным цветом, если вы используете субтрактивную модель.В субтрактивной модели, если вы смешаете желтую краску с пурпурной краской, вы получите красный цвет. Если желтый цвет является результатом белого света минус синий свет, а пурпурный — результат белого света минус зеленый, то смешивание желтого и пурпурного означает, что вы получите белый свет минус синий и зеленый. Единственный цвет, который остается от всего спектра, — красный (рис. 5). Та же самая логика может быть использована для поиска других цветов, которые мы получаем, смешивая желтый и голубой (зеленый) и голубой с пурпурным (синий). В случае модели субтрактивного цвета красный, зеленый и синий называются вторичными цветами.

Легкость красок

Рисунок 6: график функции светимости. Функция достигает пика около 555 нм.

Человеческий глаз воспринимает одни цвета как более яркие, чем другие. Он не одинаково чувствителен ко всем длинам волн видимого спектра. Как правило, вы будете воспринимать синие цвета как самые тусклые, в то время как зеленые обычно воспринимаются как самые яркие, а красные цвета находятся где-то между синим и зеленым. Точнее, цвета в диапазоне от 555 до 560 нанометров (от зеленого к желтому) воспринимаются человеческим глазом как самые яркие из всех цветов видимого спектра.Термин яркость , тон или значение (например, в цветовой модели HSV, о которой вы можете найти дополнительную информацию в разделе 2D) цвета можно использовать, если вам нужно указать, насколько ярким он воспринимается. человеческим глазом. Обратите внимание, что понятие яркости цвета субъективно и основано на том, как наши глаза настроены на реакцию на световые цвета определенных частот (чувствительность человеческого глаза к свету). Избегайте использования в этом контексте термина «яркость», который используется в фотометрии (фотометрия — это наука об измерении света с точки зрения его яркости, воспринимаемой человеческим глазом.Мы узнаем больше о фотометрии в следующих главах и уроках по штриховке). Мы узнаем о фотометрии и яркости на уроке взаимодействия света и вещества. Следующее изображение похоже на изображение спектра, которое мы показали выше, но цвета были взвешены, чтобы отразить то, как человеческий глаз воспринимает одни цвета из спектра как более яркие, чем другие.

Насколько яркие эти цвета кажутся человеческому глазу, можно описать с помощью функции, которая называется функцией яркости (рисунок 4).Он описывает среднюю зрительную чувствительность человеческого глаза к свету разной длины волны. Функция яркости не одинакова при слабом освещении (скотопическое зрение) и при хорошем освещении (фотопическое зрение). В условиях низкой освещенности стержневые клетки, ответственные за скотопическое зрение, более чувствительны к длине волны света около 500 нм и нечувствительны к длинам волн более примерно 640 нм.

Спектральное распределение мощности

Рисунок 7: спектр лампы накаливания (вверху) и компактной люминесцентной лампы (внизу)

Рисунок 8: спектр Солнца.

Возможно, вы знали или замечали, что лампы, которые мы обычно встречаем вокруг нас, редко бывают белыми. Фактически, лампы каждого типа не могут воспроизводить все цвета видимого спектра в равной степени. Люминесцентные лампы производят большинство светлых цветов в равном количестве, но демонстрируют некоторые всплески в некоторых узких полосах спектра. Лампы накаливания (лампы, которые обычно использовались до появления люминесцентных ламп), как правило, излучают все цвета света, но с возрастающей интенсивностью по мере того, как мы движемся слева направо от спектра.Каждый источник света обычно характеризуется диапазоном и интенсивностью цветов, которые он производит на каждой длине волны в видимом спектре. Это можно рассматривать как сигнатуру света и называется его спектром или спектральным распределением мощности (SPD) . Спектры света обычно сильно отличаются друг от друга и обычно могут указывать на то, как сделана лампа (например, какой газ она содержит). Он представлен в виде кривой, которая указывает интенсивность, с которой каждый конкретный источник света излучает каждый световой цвет из видимого спектра (кривая является функцией длины волны света).В верхней части рисунка 7 показан спектр типичной лампы накаливания. Обратите внимание, что он излучает в основном красный и инфракрасный свет (источники света могут излучать свет за пределами видимого спектра), но мы обычно воспринимаем эти огни как слегка желтые, потому что глаз менее чувствителен к красному свету (а также потому, что излучается очень мало синего света. ). Второй график на рисунке 7 показывает спектр компактного люминесцентного света, который содержит два газа, ртуть и люминофор. Очень интенсивные резкие всплески от ртути и относительно слабый гладкий фон от люминофора.

Солнце имеет спектр, который представляет особый интерес, потому что наша звезда излучает свет, который мы считаем эталоном для естественного освещения. Спектр Солнца варьируется по поверхности Земли. Солнечный свет и излучение отличаются от полюсов, например, на экваторе, а также зависят от высоты. Однако в целом спектр Солнца похож на кривую, показанную на рисунке 8.

Рис. 9: сравнение SPD D65 со спектром солнца в типичный полдень.

Поскольку спектр солнца может изменяться в зависимости от множества факторов (включая загрязнение), Международная комиссия по освещению определила стандарт под названием D65 для представления того, что считается средним спектром солнца в средних условиях: это соответствует тому, как обычно выглядит спектр солнечного света на полуденном солнце где-нибудь в Западной / Северной Европе (рис. 9). Этот D65, который также называют источником дневного света , не является спектром, который мы можем точно воспроизвести с помощью источника света, а скорее эталоном, с которым мы можем сравнивать спектр существующих источников света.Если спектр этих источников света приближается к спектру D65 (они производят спектр и цвет света, близкие к среднему полуденному солнцу), то они могут быть обозначены как источники дневного света или D65 (и создают ощущение естественный свет). Мы узнаем об этих стандартах позже в этом уроке и в расширенном разделе.

Концепция SPD не ограничивается источниками света и может также использоваться для определения цвета объектов, однако для объектов мы говорим о кривой спектрального отражения .Есть важное различие между источниками света и предметами. В случае источников света SPD определяют цвет света, а также его интенсивность. Далее мы узнаем, как вычислить интенсивность света по его SPD. В случае объектов кривая спектральной отражательной способности представляет только долю света, отраженного поверхностью объекта, по сравнению с количеством белого света, освещающего объект. Объекты не излучают свет, они только отражают свет, создаваемый источниками света, и они не могут отражать больше света, чем получают, поэтому для объектов спектральные кривые отражения выражаются в процентах от отражения.На рисунке 10 показана спектральная кривая отражения трех объектов: масла, помидора и салата. Сливочное масло (A) отражает в основном зеленый и красный свет, которые вместе дают желтоватый цвет. Помидор (B) отражает в основном красный свет, а салат (C) отражает в основном зеленый свет. Дополнительную информацию о SPD и кривых спектрального отражения см. В уроке о взаимодействии света и вещества.

Рисунок 10: кривая спектральной отражательной способности масла (A), томата (B) и салата (C).

Наконец, стоит упомянуть, что Международная комиссия по освещению также определила другой полезный стандарт, который называется индексом цветопередачи (CRI или индекс цветопередачи), который в некотором роде связан со стандартным источником света D65.Он определяет способность источника света воспроизводить цвет объекта, видимого под эталонным источником света (которым в данном случае является солнце). Он определен CIE (Commission Internationale de l’Eclairage на французском языке) как:

.

Цветопередача : Влияние источника света на внешний вид объектов по цвету путем сознательного или подсознательного сравнения с их цветопередачей при использовании эталонного источника света.

Это определение настаивает на том, что сравнение цветов — это субъективное упражнение, как мы упоминали во введении.CRI очень похож на концепцию сравнения светового спектра лампы, например, солнечного (D65). Однако преимуществом теста является простота проведения (требуется только проверка на глаз и, следовательно, не требуется использование спектрофотометра).

Позже в этом уроке мы увидим, что, хотя оценка и требует больших затрат, средство 3D-рендеринга может использовать спектральную характеристику источников света для вычисления их вклада в сцену, а не упрощенную и более распространенную модель RGB.Использование спектрального представления цвета в рендерере может быть полезно для имитации реального освещения (например, для архитектурного рендеринга). Рендерер Maxwell использует этот подход.

Термин цветовая температура иногда используется для обозначения цвета. Точно так же мы также иногда говорим о цвете, что он холодный, если он синий, и теплый, если он больше похож на желтый. Эта терминология исходит из того факта, что когда объект нагревается до определенной температуры, он излучает видимый свет, и цвет этого света зависит от температуры объекта.Это явление называется излучением черного тела и объясняется в уроке «Черное тело» в продвинутом разделе (расплавленная лава является примером черного тела. Солнце тоже является черным телом, и его температура составляет около 5700K).

Что такое белый?

Рис. 11: источник света E характеризуется постоянным SPD в видимой области спектра.

Белый не производится, как мы упоминали ранее, светом с уникальной длиной волны. Он соответствует цвету, который мы воспринимаем, когда все три типа цветочувствительных колбочек наших глаз стимулируются светом в более или менее равной степени.Поскольку белый свет состоит из всех цветов видимого спектра, смешанных в равном количестве, SPD этого света представляет собой прямую линию (рисунок 11). Источники света с постоянным SPD на самом деле не существуют в реальном мире, но, поскольку может быть полезно иметь такое SPD в качестве теоретического эталона, CIE предоставляет стандарт равноэнергетического спектра, называемый источником света E . Этот источник света определяется как имеющий равную спектральную освещенность на единицу интервала длин волн (другими словами, он имеет постоянное SPD внутри видимого спектра).Источник света E не считается черным телом и поэтому не имеет цветовой температуры.

Сила света

Рис. 12: источник света, соответствующий верхней кривой, производит в два раза больше мощности, чем источник света, обозначенный нижней кривой, но два источника имеют одинаковое SPD.

В этой главе мы уже упоминали, что SPD можно использовать для описания мощности и цветности источников света.Если бы мы измеряли SPD источника света для разных уровней яркости (интенсивность света можно регулировать с помощью переключателя диммера), распределение цветов в видимом спектре (спектральное распределение) для этого света осталось бы таким же. Что на самом деле изменится, так это амплитуда каждого цвета видимого спектра, излучаемого светом. Кривые на рисунке 12 представляют SPD двух источников света. Форма кривых одинакова (спектральное распределение этих двух SPD одинаково), поэтому цвет или цветность двух источников света также одинаковы.Однако амплитуда верхней кривой в два раза больше, чем амплитуда нижней кривой, таким образом, источник света, соответствующий верхней кривой, производит вдвое большую мощность, чем источник света, определяемый нижней кривой. Таким образом, спектральное распределение мощности источника света не только определяет его цвет, но и определяет его мощность. Вы можете узнать, как можно вычислить мощность источника света по его спектральному распределению мощности, в следующей главе, уроке о взаимодействии света и материи и уроке по черному телу (в расширенном разделе).

Что дальше

В следующей главе мы узнаем, как мы можем представить цвет в программе, используя спектры или просто смешивая аддитивные основные цвета (красный, зеленый и синий), которые мы знаем как цветовую модель RGB.

Важность цвета в освещении

Искусственное освещение — универсальный инструмент, который можно использовать для преобразования пространства. Его можно использовать в общественных местах для повышения производительности и проведения богослужений или в частных учреждениях в качестве функциональных или декоративных световых решений.Опрос профессионалов в области освещения пришел к выводу, что цвет является критически важным фактором во всех применениях освещения и, как правило, более важен, чем световая эффективность. Почему это? Подобно тому, как физический цвет влияет на психологию, цвет освещения также оказывает физиологическое влияние на людей.

Хотя многие люди признают, что цвет в нашей повседневной жизни, например, краска для стен и декор, оказывает психологическое влияние на наше настроение, некоторые могут не осознавать, насколько цвет освещения влияет на наше здоровье.Предсказуемые модели естественного света сыграли важную роль в регулировании внутренних циркадных ритмов. Своевременное воздействие экологических циклов света и темноты помогает регулировать все, от экспрессии генов и функций клеток до секреции гормонов и поведения во сне. Однако искусственный свет создает нерегулируемое воздействие, которое может нарушить работу этих систем.

Аберрантный свет, как и электронный свет, является почти постоянным вторжением в нашу жизнь. Уровень света и продолжительность воздействия могут влиять на организм разными способами, включая стимуляцию циркадной системы и подавление выведения мелатонина.Хотя весь свет влияет на нас, длины волн цветного освещения могут по-разному влиять на наши психологические и физиологические системы. Как заведующий производством или производственный директор, важно, чтобы вы понимали важность цвета в освещении и проявляли инициативу в управлении тем, как люди подвергаются воздействию вашего освещения.

Illuminated Integration специализируется на разработке и установке сборок AVL. Наш опыт в интеграции индивидуальных проектов освещения для театральных, жилых, архитектурных и наружных применений дал нам постоянные возможности обнаруживать, как включить желаемую конфигурацию освещения таким образом, чтобы правильно управлять экспозицией цветного света.Мы считаем, что любой клиент, который рассматривает новую конструкцию освещения, должен расширить свои знания о свойствах цветного света, его влиянии на физиологию человека и способах его ответственной интеграции в обозначенное пространство.

Свяжитесь с нами с вопросами

Определение цвета применительно к освещению

Тем, кто планирует установить новую конструкцию освещения, следует ознакомиться с соответствующей цветовой терминологией:

  • Люмен, Ватт и Кельвин: Люмен — это измерение яркости света, а ватт — это измерение потребления энергии.Эффективность измеряется в люменах на ватт. Кельвин — это единица термодинамической температуры, используемая для отображения коррелированной цветовой температуры.
  • Смешивание цветов: Смешивание цветов в свете может быть аддитивным или вычитающим. Световые волны отдельных длин обрабатываются через колбочки внутри глаза. Когда в глаз попадают волны нескольких длин, они обрабатываются посредством аддитивного смешивания. Затем конусы объединяют, например, основные цвета синего и желтого, образуя зеленый цвет. При субтрактивном смешивании цветов цветные фильтры пропускают только менее интенсивные длины волн их собственных основных цветов, уменьшая выходную мощность источника.
  • Хроматические и ахроматические цвета: Белый, серый и черный не обладают насыщенностью или оттенком и считаются ахроматическими цветами. Три атрибута цвета — оттенок, насыщенность и легкость — присутствуют в цветах, характеризуемых как хроматические.
  • Основные, дополнительные и дополнительные цвета: Основные цвета — это цвета, которые не могут быть получены из другого цвета, а второстепенные цвета представляют собой смесь двух основных цветов. Дополнительные цвета — это два цвета, которые в сочетании дают черный или белый свет.
  • Изменение цвета: Изменение цвета происходит, когда на окрашенную поверхность попадает свет другого цвета. В зависимости от цвета поверхности он будет выборочно фильтровать световые волны одной длины и отражать другие.
  • Взаимодействие цвета: Длины волн цвета взаимодействуют с окружающими цветами путем увеличения или уменьшения. В зависимости от контраста или присутствия дополнительных цветов наши глаза будут воспринимать эти цвета по-разному.
  • Индекс цветопередачи: CRI измеряет цветовые характеристики источника света, описывая способность источника реалистично отображать цвета объекта по сравнению со способностью источника естественного света делать то же самое.
  • Коррелированная цветовая температура: CCT описывает цветовой выход источника света, измеренный в Кельвинах. Что касается светодиодных ламп, хотя лампа может светиться тем же цветом, что и черный корпус, нагретый до 5000K, сама лампа будет воспроизводить тот же цвет, не достигая этой температуры.

Изучение этих терминов — эффективный способ начать понимать, как работает ваша система освещения и как она будет взаимодействовать с цветами поверхностей, фона и других элементов, присутствующих в вашем пространстве.Три других термина, о которых вы также должны знать, включают негативные эффекты на сетчатку, возникающие в результате чрезмерной ассимиляции световой энергии:

  • Интенсивность Усталость: Когда уровень света остается постоянным в течение длительных периодов времени, сетчатка может утомляться. Внезапное увеличение интенсивности света может вызвать нарушение зрения.
  • Усталость цвета: Сетчатка также может испытывать усталость, когда интенсивные контрастные цвета сменяют друг друга, в результате чего одни колбочки внутри глаза становятся более чувствительными, чем другие.
  • Остаточное изображение: Остаточное изображение также может появиться, особенно в случаях, когда наступила цветовая усталость. Глаз все еще воспринимает это изображение, иногда как дополнительный цвет, даже если источник сейчас отсутствует.

При проектировании системы освещения важно учитывать, как использование цветного освещения повлияет на тех, кто находится под ним в течение различных периодов времени. Понимание не только того, какой цвет они видят, но и того, как цветочувствительные глазные колбочки будут обрабатывать этот свет, имеет решающее значение для удовлетворения потребностей в наблюдении.Обладая этими знаниями, вы сможете перейти к открытию того, как эти типы цветного света влияют на психологию тех, кто его видит.

Как цветное освещение влияет на восприятие и настроение

Цвет в освещении может преображать. У каждого цвета света есть длина волны, которая влияет на нашу психологию и физиологию. Во многих отношениях правильное освещение может дать людям ряд преимуществ. Было показано, что в рабочих зонах, где естественное освещение недоступно, синий или более холодный свет повышает внимательность сотрудников и снижает нагрузку на глаза.Теплые и средние светлые тона, такие как желтый, также используются для создания уютных, интимных или расслабляющих пространств. Кроме того, красный свет улучшает память и внимание к деталям.

Общие цветовые интерпретации

За исключением тетрахроматов, у которых повышенная чувствительность к цвету, большинство людей будут воспринимать цвет как такой же, как у других людей. Проще говоря, два человека могут указать на небо и согласиться, что оно кажется голубым. Хотя сам цвет часто определяется объективно, человек может также воспринимать цвет с субъективным оттенком.Цвет заставляет нас реагировать эмоционально. Связь между цветом и эмоциями можно проследить за счет множества факторов, таких как культурные, личные и эволюционные влияния.

Нет «правильного» значения отдельных цветов. Однако каждый цвет может содержать набор обычно связанных интерпретаций:

  • Белый: Чистота, невинность, успокаивающий, чистый, нейтральный
  • Черный: Страх, сила, несчастье, смерть, враждебность
  • Коричневый: Надежный, полный, неприятный
  • Красный: Гнев, интенсивность, страсть, активность
  • Оранжевый: Волнующий, уникальный, тревожный, теплый
  • Желтый: Жизнерадостный, бодрящий, безмятежный
  • Зеленый: Свежий, натуральный, богатый, молодой
  • Синий: Классный, грустный, социальный, достойный
  • Фиолетовый: Меланхолия, гордость, царственность

Влияние света на циркадный ритм и физиологию

Свет также оказывает сильное влияние на циркадную физиологию человека.Циркадная система полагается на стандартные схемы воздействия света и темноты для сброса наших биологических часов. На эту систему влияет все, от интенсивности и продолжительности до длины волны и времени прохождения света. Даже цвет света может существенно повлиять на выравнивание внутренних часов.

Специализированные светочувствительные клетки сетчатки улавливают свет и посылают в мозг сигналы, регулирующие настроение. Например, синие длины волн влияют на циркадный ритм как положительно, так и отрицательно.В течение дня повышает бдительность и настроение. Однако ночью даже тускло-голубые волны нарушают секрецию мелатонина больше, чем волны любого другого цвета. Эти клетки сетчатки кажутся наименее чувствительными к красному свету.

Наряду с расстройствами настроения и поведением нарушения циркадной системы могут потенциально привести к другим негативным осложнениям для здоровья, включая развитие диабета, ожирения, гипертонии, сердечных аритмий и сердечно-сосудистых заболеваний.К сожалению, воздействие любого света в периоды, когда циркадный ритм естественным образом требует темноты — даже ограниченный свет от компьютерных мониторов, телевизоров и смартфонов — может оказывать негативное влияние на режим сна.

Важность цветовой температуры в источниках света

Цветовая температура — это описание теплоты или прохлады источников света ; такие цвета, как красный, оранжевый и желтый, психологически влияют на ощущение тепла людьми, а синий и зеленый заставляют людей чувствовать себя прохладно.Шкала теплоты и прохлады основана на коррелированной цветовой температуре (CCT). Мы измеряем коррелированную цветовую температуру в градусах Кельвина и полагаемся на теорию взаимосвязи между температурой объекта и цветом излучаемого света.

Чтобы понять цветовую температуру, вы должны сначала признать, что сравнительные измерения по Кельвину не являются показателями физических измерений температуры сравнительного или «черного тела» излучателя. Например, хотя цветовая температура солнца может быть измерена в пределах от 1800K до 5000K в течение дня, его фактическая температура намного выше.Это сравнение, однако, позволяет нам определить воспринимаемую коррелированную цветовую температуру солнца и использовать ее для измерения цветовой температуры других объектов.

Мы можем определить цветовую температуру источника света, сравнив цвет света, который он излучает, со сравнительным излучателем, который нагревается до уровня, излучающего тот же цвет света. Когда черное тело достигает желаемого цвета света, его можно рассчитать в Кельвинах по формуле K = ° C + 273. Эти измерения создают шкалу, в которой мы можем отображать градусы Кельвина по отношению к цветам естественного дневного света и традиционных источников. испускают.

Таблица

и таблица цветовой температуры

Некоторые примеры CCT, описывающие появление света, измеряемого в Кельвинах, включают:

Источник Температура
Пасмурное небо 7500 К
Дневной свет или люминесцентный свет 5000 К
Солнечный свет в полдень 4200-5500 К
Металлогалогенид 4200-5500 К
Лампа накаливания 2000–3000 К

Как используется индекс цветопередачи

Индекс цветопередачи — это единственная официально признанная на международном уровне система показателей цветопередачи.Он используется в качестве метрики по шкале от 1 до 100 и описывает, насколько точно источник света может передать «настоящий» цвет объекта. 100 — это максимальный рейтинг по индексу, который отображает рендеринг так, как если бы на него падал естественный источник света. Более низкий рендер по шкале отображает менее «естественный» рендер. Источники света ниже 50 по этой шкале считаются плохими или неестественными.

Таблица индекса цветопередачи

и таблица

Некоторые примеры по шкале индекса цветопередачи от 1 до 100 включают:

CRI Пример
100 Самое близкое к естественному освещению
85-90 Стандартный галогенид металла
55-65 Стандартный галогенид металла
52-65 Люминесцентный свет
22 Натрий высокого давления
0 Натрий низкого давления

IES TM-30-15: улучшенная точность цветопередачи по сравнению с индексом цветопередачи

Хотя индекс цветопередачи CIE использовался на протяжении десятилетий, многие группы признали, что CRI не может точно предоставлять результаты, которые полностью отражают то, как люди воспринимают цвет.По мере развития технологий и их интеграции в общество CRI не мог предоставить точную метрику, отражающую истинное визуальное восприятие. Был разработан и внедрен на международном уровне новый стандарт в надежде, что он сможет обеспечить точные измерения цветопередачи.

Метод IES для оценки цветопередачи источника света, известный как IES TM-30-15, пытается достичь следующих целей:

  • Предоставляет важную информацию о передаче определенных цветов.
  • Обеспечивает более точную оценку точности цветопередачи.
  • Обеспечивает вторичную оценку влияния цветового оформления объектов.

IES TM-30-15 имеет ряд преимуществ перед индексом цветопередачи, в том числе:

  • Обеспечение более строгих показателей выхода: CRI ограничен в измерениях выхода, в то время как TM-30-15 имеет десятки индексов для более точных измерений, включая индексы цветности на основе оттенка и верности.
  • Предлагает согласованное масштабирование от 0 до 100: Переменное масштабирование CRI имеет максимальный предел 100, но не имеет нижнего предела.
  • Более широкий эталонный переход: Ссылка CRI ограничена значением 5000K. Переход TM-30-15 смешан между 4500K и 5500K.
  • Включает экспоненциально больше образцов цвета: TM-30-15 имеет почти 100 образцов цвета с полным и равным охватом объема. Существует множество типов образцов насыщенных и реальных объектов, обладающих спектральной однородностью.CRI ограничен максимум 14 цветными образцами с ограниченным охватом объема, ограниченными образцами пигментов и нулевой спектральной однородностью.
  • Имеет современную систему нескольких связанных показателей и графиков: Выпущенная в 2015 году, эта система исправляет многие ошибки и ограничения, которые следовали за CRI в течение его существования.

Еще одно существенное преимущество использования TM-30-15 заключается в том, что его можно применять для светодиодов белого света. Хотя CRI использовался в течение полувека для сравнения HID-ламп с люминесцентными лампами, Международная комиссия по освещению не рекомендовала использовать свой индекс цветопередачи со светодиодами.Популярность светодиодного освещения продолжает расти из-за его энергоэффективности по сравнению со стандартными лампами накаливания, которые выделяют больше тепла, чем производят энергию. С развитием светодиодной технологии TM-30-15 может успешно применяться в этом контексте.

Индекс цветопередачи имеет два ключевых преимущества: простоту и понятность. Однако эти преимущества могут быть ослаблены из-за ограничений CRI, которые не могут точно адресовать или измерять рендеринг десятков цветов. Хотя TM-30-15 является новым и не используется в качестве стандартной системы измерения, его успешное применение для предоставления более подробной информации о характеристиках цветопередачи делает его универсальным ресурсом.

Illuminated Integration понимает важность цвета в освещении

Включение цветного освещения в вашу установку AVL может быть чрезвычайно полезным инструментом для создания впечатляющих впечатлений от вашей аудитории. К сожалению, когда этот вид освещения используется неправильно, он может иметь негативные психологические и физиологические последствия для тех, кто его подвергает. Как заведующий производством, владелец здания или директор по производству очень важно понимать, как правильно использовать освещение для достижения желаемых результатов, не создавая дискомфорта.Когда вы будете готовы создать новую конструкцию освещения, позвольте Illuminated Integration вам помочь.

Профессионалы во всей отрасли осознают, насколько критично правильное цветовое освещение для их работы, и доверяют разработку дизайна команде консультантов AVL компании Illuminated Integration. Мы создаем эксклюзивные проекты, адаптированные к пространственным требованиям вашего объекта и разносторонним потребностям вашего производства. Мы можем разработать и установить интегрированную конструкцию AVL для использования в театрах, домах, помещениях для собраний и экстерьерах зданий.Пусть Illuminated Integration поможет вам разработать и реализовать единственный в своем роде интегрированный дизайн освещения уже сегодня.

Свяжитесь с нами

Обновлено 02.02.2021

Наука о цвете и свете

Аддитивное смешение цветов, теория цвета Ньютона, субтрактивное смешение, приборы CMY… Художник по свету и технический менеджер из Лас-Вегаса Майкл Кассера исследует теорию цвета и света.

Я был ребенком семидесятых и восьмидесятых годов, поэтому я познакомился с теорией цвета благодаря популяризации цветного телевидения.Цветные телевизоры воспроизводят весь свой цветовой спектр с помощью трехцветной системы. В те времена, когда у телевизоров были трубчатые экраны, у трубок было три электронных пушки, которые стреляли электронами в субпиксели люминофора разного цвета, красный, зеленый и синий, плотно упакованные вместе, чтобы сформировать один цветной пиксель. Электроны возбуждают люминофор, заставляя его светиться.

Сегодня экраны изготавливаются из ЖК-дисплеев или светодиодных матриц, но этот метод все еще применяется. Каждый цветной ЖК-пиксель на современном телевизоре, мониторе компьютера или экране телефона состоит из трех субпикселей: красного, зеленого и синего.Новые цвета создаются путем изменения интенсивности каждого из этих субпикселей, что делает пиксель желаемого цвета.

Это называется аддитивным смешиванием цветов. Добавляя свет разных цветов вместе, мы можем создавать новые цвета. Цвета, создаваемые при добавлении нового света, отличаются от цветов при смешивании цветов пигмента или при фильтрации цветов из белого света с помощью геля. Смешивание пигментов или укладка гелей разного цвета называется субтрактивным смешиванием цветов.

Назад к теории цвета Ньютона

Чтобы понять разницу, давайте взглянем на теорию цвета Ньютона.

До появления теории цвета Исаака Ньютона в 1666 году люди верили, что солнечный свет или белый свет — это просто чистый свет, и к нему нужно что-то добавить, чтобы создать цвет.

Теория Ньютона возникла в результате экспериментов с призмами. Тот факт, что призмы создают много цветов при попадании на них белого света, был известен много лет. Ньютон был первым, кто проецировал эти цвета на большие расстояния. Фактически, он проецировал радугу цветов на 22 фута через свою камеру на противоположную стену.На этом расстоянии исходный круглый белый свет растянулся в пять раз больше в одном направлении и отобразил серию цветов в расширенном направлении. Из этого Ньютон пришел к выводу, что солнечный свет на самом деле состоит из множества разных цветов, и эти цвета преломляются или изгибаются в разной степени при прохождении через призму. Синий преломлялся больше, чем желтый, который преломлялся больше, чем красный.

Для дальнейшей проверки своих наблюдений он выделил свет одного цвета, излучаемый первой призмой, и пропустил его через вторую призму, чтобы увидеть, будет ли получен новый набор цветов, как считалось в то время.Цветной свет, исходящий из второй призмы, был того же цвета, что и входящий цвет. Это убедило Ньютона в том, что солнечный свет представляет собой смесь других цветов, которые преломляются в разной степени и могут быть разделены на непрерывный спектр цветов, и что непрозрачные объекты кажутся определенными цветами, потому что они отражают эти цвета и поглощают остальные. Другими словами, красная роза поглощает все другие цвета света, кроме красного, который она отражает, делая ее красной. То же самое и с гелем.

Гель поглощает цвет, которого нет, позволяя цвету проходить через него.

В отношении двух типов смешивания цветов следует обратить внимание на то, что основные цвета одного (например, красный, зеленый и синий при аддитивном смешивании) создают вторичные цвета другого (голубой, пурпурный и желтый при субтрактивном смешивании). ) наоборот.

Аддитив против вычитания

В мире освещения мы регулярно сталкиваемся с обоими видами смешения цветов. Например, в обычной установке (та, которая не имеет приспособлений для смешивания цветов, таких как движущиеся огни или светодиоды), огни окрашиваются гелем, а затем накладываются слоями и смешиваются на сцене для создания новых цветов.Это аддитивное смешение цветов. Обычно используется цветовая палитра в обычных светильниках — это смешивание янтарного света с синим. Так как янтарный — это вторичный цвет красного и зеленого (в нем немного больше красного, чем зеленого), в результате смешанный цвет на сцене представляет собой теплый белый свет. Теплота или прохладу этого образа освещения можно контролировать с помощью интенсивности света, который вы смешиваете. Крутой вид будет иметь синий свет с большей интенсивностью, чем янтарный, и это будет полезно для ночной сцены. И наоборот, поднятие янтаря выше, чем синего, создаст более теплый вид, который может быть ранним светом следующего утра.

С появлением движущихся источников света в мире освещения использование субтрактивного смешения стало гораздо более распространенным. Это связано с тем, что схемы смешения цветов большинства движков включают в себя начало с белого света и удаление цветов по оптическому пути.

Двигатели с возможностью смешивания цветов используют систему смешивания голубого, пурпурного и желтого (CMY). Смешивание цветов в движущемся свете похоже на смешивание красок. Конечно, как только вы получите смешанный цвет, выходящий из света, вы вернетесь к аддитивному смешиванию на сцене.

В большинстве светодиодных осветительных приборов, как движущихся, так и иных, используется аддитивный метод смешивания цветов RGB в осветительном приборе. Однако есть некоторые светодиодные двигатели, которые создают белый свет и используют метод вычитания CMY для смешивания на оптическом пути.

Дорога к световой утопии

Со всеми вариантами смешивания цветов в светильнике можно подумать, что это утопия освещения, но есть загвоздка.

Это правда, что у дизайнера есть много вариантов с приспособлениями для смешивания цветов, но иногда невозможно получить идеальный цвет.

Производители гелей создают тысячи вариаций цвета, используя весь спектр видимого света. С другой стороны, при смешивании цветов, будь то RGB или CMY, отсутствуют небольшие участки цвета между тремя основными цветами, что приводит к потере нюансов. Например, сложно смешать насыщенный красный цвет в приборе CMY или создать действительно красивый янтарный цвет в приборе RGB, чтобы он не выглядел немного зеленым.

В осветительных приборах CMY производители компенсировали это, добавив цветные колеса с более сложными для создания цветами, такими как красный или конго.Для светильников RGB производители добавили четвертый цвет к светодиодной матрице, белый (называемый RGBW) или янтарный (RGBA), чтобы заполнить эти карманы отсутствующего цветового спектра.

ВАЖНОСТЬ ЦВЕТОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Наконец, мы должны обсудить цветовую температуру, потому что она влияет на цвет света, выходящего из прибора. Если вы посмотрите определение «цветовой температуры» на dictionary.com, вы найдете следующее:

существительное Оптика, фотография.
1. температура, определяемая как температура черного тела, при которой оно излучает свет с заданным спектральным распределением; используется для указания цвета источника света.

Это определение не совсем полезно. Что это за «черное тело»? Черное тело — теоретически идеальный излучатель и поглотитель энергии. Он получил свое название от того факта, что в холодное время года он черный. Представьте себе кусок металла, который в холодном состоянии кажется полностью черным. А теперь представьте, что кусок металла нагревается, как нить накаливания.По мере повышения температуры металл будет излучать свет, начиная с темно-янтарного диапазона, затем переходя в желтый, затем белый и синий цвета.

Более простое описание цветовой температуры — это метод описания цветовых характеристик света.

Цветовая температура обычно описывается в единицах от теплого (желтоватого) до холодного (голубоватого) и измеряется в градусах Кельвина. Горящая свеча имеет температуру по Кельвину около 1850 градусов (около 1577 градусов по Цельсию). Лампа Soft White — 2550K (2277C).Ксеноновая лампа с короткой дугой имеет температуру 6200K (5927C), а дневной свет в пасмурный день составляет около 6500K (6227C).

Поскольку светодиодные и люминесцентные светильники генерируют свет иначе, чем лампы накаливания, они не следуют форме спектра света черного тела и им присваивается коррелированная цветовая температура (CCT), основанная на человеческом восприятии цвета, излучаемого лампой. Однако о том, как работают светодиоды, мы поговорим в другой день.

Для светодизайнера знание и понимание того, что цветовые характеристики нефильтрованного «белого» света светильников будут различаться в зависимости от источника света, будет полезно при попытке подобрать цвета.Это может быть использовано в наших интересах при поиске тонкого контраста на сцене.

В следующий раз, когда вам понадобится вызвать определенный эмоциональный отклик, помните, что иногда искусство театра — это наука о цвете.

Перепечатано с любезного разрешения Майкла Кассеры и TheatreArtLife, платформы для профессионалов индустрии всех жанров развлечений, которые могут общаться и учиться друг у друга!

Как свет влияет на цвет | Sensational Color

Чтобы понять, как различные типы света влияют на цвет, вы должны немного знать, что такое свет, как он работает и его отношение к цвету.

Свет — одна из многих волн электромагнитного спектра. Другие волны в спектре включают ультрафиолет, радио, микроволны и рентгеновские лучи. Что отличает свет от других, так это то, что это единственный свет, который может обнаружить человеческий глаз.

Все цвета, которые мы видим, являются побочным продуктом спектрального света, поскольку он отражается от объекта или поглощается им. Объект, который отражает все световые лучи, будет казаться белым, который поглощает все световые лучи, черным.

Миллионы других цветов представляют собой комбинацию поглощенных и отраженных световых лучей.Например, трава поглощает все цвета, кроме тех, которые составляют ее зеленый цвет.

Влияние естественного света

Естественный свет может сильно различаться в зависимости от погоды, сезона, времени суток, положения солнца в небе, местоположения здания и помещения в здании . Понимание этих факторов поможет вам предвидеть, как естественный свет повлияет на цвета.

Свет, проникающий в комнату с севера, окрашивает стены прохладным голубоватым оттенком.Северный свет является непрямым и может сделать цвета более темными и менее насыщенными. Возможно, вы захотите компенсировать это, выбрав цвет краски, который будет немного светлее или немного более интенсивным. Более светлые оттенки и чистые, ясные оттенки, а не приглушенные или серые, часто лучше всего подходят для комнат с северной экспозицией.

Для комнат с южной экспозицией лучше всего подходят средние, тонированные, приглушенные или серые цвета. Цвета красок для комнат с восточной или западной экспозицией более теплые и менее приглушенные, чем для комнат с южной экспозицией.

Цвет северного сияния — самый рассеянный свет. Он остается относительно постоянным в течение дня, поэтому цвета вашей краски и тканей в комнате с северной экспозицией будут выглядеть одинаково в течение дня. Когда одна и та же краска и материалы находятся в комнате с восточной, западной или южной ориентацией, их внешний вид будет меняться с утра до вечера.

Помещения с южной ориентацией имеют красивый теплый свет, но он может быть слишком ярким или ярким.Чтобы решить эту проблему, используйте цвета приглушенные с небольшим количеством серого, чтобы поглощать часть света, делая комнату более комфортной.

Свет, исходящий от восточной или западной экспозиции, также теплый. Он имеет оттенок от желтого до оранжево-желтого или красно-оранжевого, который будет меняться в течение дня, когда солнце движется по небу. Утром свет становится более мягким и желтоватым, а ближе к вечеру становится более интенсивным, оранжевым или красноватым. Использование более теплых и менее приглушенных цветов поможет рисовать, даже когда солнце не светит.

Эффекты искусственного света

Искусственный свет дополняет естественный свет, поэтому при выборе цветов необходимо знать, как освещается комната. Тип искусственного освещения в помещении влияет на внешний вид цвета. Некоторые из наиболее распространенных источников — люминесцентные лампы и лампы накаливания, галогенные лампы и светодиодное освещение.

Галогенное освещение почти белого цвета и ближе всего к естественному свету в ясный день около полудня. Флуоресцентное освещение более голубоватое, хотя теперь некоторые люминесцентные лампы излучают световую полосу, близкую к дневному свету.Лампы накаливания имеют желтоватый свет.

Размышляя о том, как ваше освещение и цвета работают вместе, учтите, что теплый желтоватый свет может усилить теплые цвета и приглушить более холодные оттенки, в то время как холодный голубоватый свет делает наоборот. Например, лампы накаливания излучают теплое свечение, которое может усилить красный, оранжевый и желтый цвета; Холодный флуоресцентный свет лучше всего подходит для синего, фиолетового и зеленого цветов.

На величину и интенсивность цветов также влияет количество света.При более слабом освещении цвета кажутся более темными и менее интенсивными. По мере увеличения количества света значение становится светлее, а интенсивность увеличивается до тех пор, пока вы не достигнете своего фактического цвета. Просто имейте в виду, что слишком много света может сделать цвет менее насыщенным или размытым.

Хотя вы можете понять, как свет влияет на цвет, выбор цветов, которые будут работать в конкретной ситуации освещения, все же не является точной наукой. Лучший способ подобрать нужный цвет — это просмотреть большой образец краски или материала в помещении, где вы планируете их использовать, и рассмотреть его в реальных условиях освещения комнаты в разное время дня.

Всегда смотрите на образец в той же плоскости, в которой вы планируете его наносить. Например, рассматривайте краску для стен вертикально, а не ровно на полу или столе; осмотрите ковер или цвет коврового покрытия на полу. Вы можете увидеть, как на цвет влияет свет, падающий на него под прямым углом, и сделать идеальный выбор цвета.

Влияние цвета и интенсивности света на ваш разум и тело — Insights

Влияют ли неправильные представления о солнечном свете на ваш образ жизни? Если да, то, возможно, они начинаются с того, какого цвета, по вашему мнению, солнечный свет.Вопреки распространенному мнению, солнечный свет не желтый. Он синий. И именно яркий синий оттенок дневного света, а не желтый, помогает вам просыпаться и заниматься повседневными делами. Вот как.

Когда утром приходит синий солнечный свет, он вызывает резкое повышение кровяного давления и выработку кортизола, природного стероида. В то же время он говорит вашему телу прекратить выделять мелатонин, гормон, который помогает вам спать.

Синий свет работает в течение дня, улучшая способность сосредотачиваться, ускоряя реакцию и поднимая настроение.К тому времени, когда наступает закат, вы замедляетесь не только потому, что вы устали, но и потому, что этот бодрящий синий свет медленно угасает, становится теплее и теряет интенсивность.

Желтый, более теплый светлый цвет (2500K-2700K), с другой стороны, дает ощущение тепла и расслабления. Но это не потому, что желтый свет исходит от солнца. Моя теория заключается в том, что истоки этого рисунка восходят к нашим самым ранним предкам, которые для тепла и защиты от хищников обязательно зажигали огонь ночью.На протяжении сотен тысяч лет огонь был и в некоторых частях мира остается ночной необходимостью. Вот почему желтый свет может вызывать чувство тепла и расслабления по сравнению с холодным голубоватым светом.

Этот паттерн, который гармонично сосуществовал до тех пор, пока люди не начали искусственно освещать ночь, отвечал за правильное функционирование наших биологических часов или циркадного ритима. Ярче возбуждает; менее яркий успокаивает.Чрезмерное искусственное освещение ночного неба привело к созданию Движения за темное небо, стремления уменьшить световое загрязнение, которое включает законодательство, относящееся к 1950-м годам. «Преимущества уменьшения светового загрязнения включают увеличение количества звезд, видимых ночью, уменьшение воздействия электрического света на окружающую среду и улучшение самочувствия, здоровья и безопасности как людей, так и диких животных» [1]. роль темноты в жизни живых организмов называется скотобиологией.Прерывание ночной темноты искусственным светом оказывает влияние на большинство организмов; «Изменение их привычек сбора пищи и питания, спаривания и размножения, миграции (птицы и насекомые) и социального поведения».

Солнечный свет (с цветовой температурой около 6500 Кельвинов) также играет важную роль в регулировании многих биологических реакций человека. Например, исследования показывают, что наивысшее чувство настороженности проявляется примерно в час ночи. Если к тому времени вы не будете хорошо заняты своей работой, возможно, вы упустите возможность сделать свою работу лучше всего.Использование неправильной цветовой температуры света в офисе может вызвать чувство сна и расслабления, а не бдительность и продуктивность. Исследования также показывают, что мы испытываем максимальную эффективность сердечно-сосудистой системы и силу мышц около 17:00.

Если вы обнаружите, что ваше тело сильно не синхронизировано с циклом свет-темнота, подумайте, не сбивает ли ваше постоянное воздействие синего света ночью, в основном через электронику или холодный белый (4000K-6500K) светодиоды и люминесцентные лампы, ваши внутренние часы и нарушение режима сна.

Что это значит для того, как вы живете со светом?

Конечно, вы ничего не можете поделать, когда солнце встает или садится. Тем не менее, вы можете лучше приспособиться к этому циклу, проснувшись рано, чтобы воспользоваться бодрящими свойствами солнечного света, а затем позволить своему телу расслабиться естественным образом ночью.

Смотрите также

Современная система настройки цвета светодиодов позволяет пользователям контролировать цвет света в любое время после установки. Настройка цвета дает возможность настраивать освещение в соответствии с индивидуальными предпочтениями или потребностями конкретного приложения.Например, пользователь может настроить светодиодный светильник так, чтобы он следовал естественным курсом солнца с востока на запад в течение дня или выбрать одну из стандартных предустановок (например, рассвет, утро, полдень, полдень и вечер).

Вы также можете свести к минимуму воздействие синего света в ночное время, изменив тип освещения в определенных частях вашего дома. Подумайте об использовании теплого белого (2500K-2700K) светодиодного освещения в спальне или гостиной с более тусклым светом.

Дизайнеры по свету рекомендуют использовать эти более теплые тона в спальнях и гостиных в вечернее время, а более прохладный синий свет использовать в таких рабочих местах, как кухни и домашние офисы.

Обратите также внимание на экспертов по сну, которые советуют вам выключать компьютер, смартфон, планшет и видеоигры за пару часов до того, как вы захотите заснуть, поскольку электроника стала печально известна тем, что излучает бодрящий синий свет, который держит люди бодрствуют. Один из способов решения этой проблемы на устройствах Apple и Android — настройка «Ночная смена». «Ночная смена» заменяет резкий синий свет, который электроника излучает днем, на более теплый желтый свет, более благоприятный для сна.

Если ничего не помогает, найдите безопасное место, где можно разжечь небольшой костер. Затем погрейтесь в теплом желтом сиянии, которое он излучает, пока вы, наконец, не расслабитесь достаточно, чтобы заснуть!

Комментарии

Дэвид П. Хакими

Креативный директор и соучредитель Alcon Lighting Дэвид Хакими работает над достижением эффективности в освещении, предоставляя архитекторам, дизайнерам и инженерам по свету возможность добиться максимального идеального освещения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.