Что такое цвет в изображении
Что такое цвет в изображении
Когда мы рассматриваем цвет, мы неизменно возвращаемся к объяснению, впервые данному сэром Исааком Ньютоном в 1666 г. Цвет это часть электромагнитного спектра и он всегда был таким. Для того, чтобы увидеть цвет, нужен иметь свет.
Когда свет светит на объекте, некоторые цвета отражаются от объекта, а другие поглощаются им. Наши глаза видят только те цвета, которые отражены.
Что такое цвет
Чтобы понять, какой цвет, рассмотрим, как Ньютон изучал концепцию. Он брал узкий луч солнечного света, и направлял его на стеклянную призму, помещённую в тёмной комнате.
Далее свет попадал на белый экран, где свет был разбит на цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. До этого уже было известно, что пройденный свет покажет цвета радуги, но эксперимент Ньютона показал, что является цветом и как каждый цвет изогнут под определенными углами.
Весь спектр цветов, проходящий через вторую призму, изменил все видимые цвета обратно на белый свет.
Теперь, зная что такое цвет, мы можем определить, что является источником цвета. Любой объект, принимая свет, часть света поглощает, а остальные части отражает. И от того, какой цвет поглощается а какой отражается, мы получаем видимый цвет объекта.
Таким образом, мы не можем рассматривать «что такое цвет» без учета трех других факторов:
Интересные факты про цвет
Цветовое колесо является лучшим представлением всех цветов
Художники и дизайнеры регулярно используют цветовые колёса в качестве инструмента для точного смешивания, определения и уверенного подбора цветов. Цветные колёса располагаются в форме круга в порядке представления цветов в цветовом спектре.
Художники, в отличие от принтеров, обычно устанавливают свои цветные колёса от основных цветов: Красного, синего и желтого. Исаак Ньютон изобрел первое цветовое колесо в 1666 году, и с тех пор художники изучали и проектировали другие колёса на основе концепции Ньютона. Большинство колёс имеют в общей сложности 12 основных делений, но некоторые имеют 24.
Существует три различных типа цветов
Существует три различных типа цветов: Первичный, вторичный и третичный. Основные цвета — красный, желтый и синий.
Вторичные цвета — зеленый, оранжевый и фиолетовый. А третичные цвета — жёлто-оранжевый, красно-оранжевый, красно-фиолетовый, сине-фиолетовый, сине-зеленый и желто-зеленый. Это 12 цветов, которые обычно отображаются на цветном колесе.
Основные цвета — самые базовые цвета
Основные цвета называются базовыми, так как они не могут быть созданы путем смешивания других оттенков. Поскольку люди являются трихроматическими, и поэтому, основные цвета — желтый, красный и синий – являются фундаментальными для человеческого зрения. Основные цвета являются строительными блоками всех остальных цветов.
Вторичные цвета создаются путем сочетания двух основных цветов
Вторичные цвета создаются равным смешением двух основных цветов. Например, желтый и красный создают оранжевый, красный и синий — фиолетовый, а синий и желтый — зеленый. На цветном колесе вторичные цвета расположены между двумя основными цветами.
Третичные цвета также называются промежуточными
При совместном смешивании вторичных и первичных цветов получается так называемый третичный или промежуточный цвет. На цветовом кольце третичные цвета находятся между первичным и вторичным.
Примеры третичных цветов — желто-оранжевый, красно-фиолетовый, сине-фиолетовый, сине-зеленый и желто-зеленый.
Цвета расположенные рядом друг с другом на цветовом кольце, называются аналогичными цветами
Аналогичные цвета находятся настолько близко друг к другу, что часто используются совместно. При использовании аналогичных цветов художники убедились, что они имеют достаточный контраст, часто выбирая один доминирующий цвет, второй поддерживающий цвет и третий цвет, который выступает в качестве акцента.
Монохроматические цвета — это просто разнообразие одного цвета
Монохроматическая цветовая схема использует вариации одного оттенка для создания чистого, элегантного и одноцветного произведения искусства. Использование этого типа цветовой схемы создаст единое общее настроение и может быть визуально привлекательным.
Нейтральные цвета также известны как пастельные цвета
Нейтральные цвета не отображаются на цветном кольце. Их можно создать, смешивая два дополнительных цвета или сочетая чистый цвет с белым, черным или серым. Чистые нейтральные цвета включают черный, белый и все оттенки серого, а почти нейтральные — коричневые, темные цвета.
Взаимодополняющие цвета становятся более живыми при объединении
Дополнительные цвета — это два оттенка, расположенные на противоположных сторонах цветового круга. Например, дополнительный цвет красного — зеленый, а дополнительный цвет синего — оранжевый.
Картина или изображение, в основе которой лежат дополнительные цвета создают контрастное изображение. Эта цветовая палитра привлечет к себе самое пристальное внимание и очень приятна для глаз.
Можно определить дополнительные цвета без цветного колеса
Один из самых простых способов определить дополнительный цвет цвета — это смотреть на этот цвет в течение 30 секунд, а затем сразу же рассмотреть белый лист бумаги. Цвет, который вы увидите на белой бумаге, будет дополнительным цветом этого цвета. Попробуйте начать с флага выше в течение 30 секунд. Если вы сразу же посмотрите на белую поверхность, то увидите красный, белый и синий.
Доминантный цвет может изменить весь внешний вид изображения
При изменении доминирующего цвета в картине вы измените весь его внешний вид. Пропорция цвета влияет на то, как кто-то смотрит картину. Например, все три квадрата, указанные выше, состоят из одних и тех же цветов, но каждый из них имеет свой доминирующий цвет, делая их уникальными.
Цветовое колесо художника отличается от цветового колеса принтера
Цветовое колесо принтера работает по той же концепции, что и стандартное цветовое колесо, за исключением основных цветов. Вместо красного, желтого и синего цвета колесико принтера использует пурпурный, голубой и желтый цвета, которые используются для печати изображений. Это приводит к различным вторичным и третичным цветам.
Насыщенность и значение представляют собой два различных измерения цветовых свойств
Насыщенность — это мера интенсивности цвета. Значение — это мера яркости цвета. Насыщенные цвета выглядят более яркими и насыщенными, а цвета низкой насыщенности выглядят тусклыми и серыми.
Насыщенность — это не вопрос, насколько светлым или темным является цвет; насыщенность определяет, насколько бледным или сильным является цвет. Чем ярче цвет, тем выше его значение.
Аддитивные и субтрактивные цветные системы представляют собой два способа смешивания цветов
Художник обычно использует субтрактивную цветовую систему при покраске, а фотограф обычно использует аддитивную систему при создании цифровых медиа на компьютере. Обе системы цвета являются способами смешения цветов.
При использовании системы аддитивных цветов цвет изменяется путем добавления различных оттенков. При использовании субтрактивной системы цвета изменяется, исходя из того, какой оттенок вы вычтите или отнимаете.
Например, если вы хотите, чтобы цвет покраснел, с помощью системы аддитивных цветов вы просто добавляете в цвет больше красного. При использовании субтрактивной цветовой системы остальные оттенки вычитаются (или поглощаются), пока не останется красный цвет.
Если все три основных цвета системы аддитивных цветов (красный, зеленый и синий) смешиваются одинаково, цвет будет белым. Если все три основных цвета для субтрактивного (желтый, пурпурный и голубой) смешиваются одинаково, цвет будет черным.
Цвет — это форма невербального общения
По психологии цвета, различные оттенки могут заставить людей почувствовать определенные чувства. Например, красный цвет часто интерпретируется, как любовь, энергию и страсть. Различные оттенки и оттенки красного также могут передать определенные эмоции.
Например, светло-красный цвет имеет иное значение, чем темно-красный. Многие художники и фотографы используют это для придания определенного чувства в своем произведении.
Прохладные цвета успокаивают
Прохладные цвета ассоциируются с успокаивающими чувствами. Это голубые, зеленные и фиолетовые цвета, которые напоминают людям небо. На фотография и картинах прохладные цвета визуально отдаляют объекты.
Теплые цвета заряжают энергией
К теплым цветам относятся: красный, оранжевый, желтый и комбинация всех трех. Эти цвета делают вещи на картинах, смотрящимися ближе.
Цвета могут быть оптическими иллюзиями
Цвета могут играть с вашим разумом. Например, цвет выглядит по-разному в зависимости от цвета, к которому он относится. На изображении выше пурпурные квадраты могут казаться двумя разными цветами, но они фактически одни и те же.
Когда квадрат находится на красном фоне (теплый цвет), он выглядит темнее, чем на зеленом фоне (прохладный цвет). Восприятие цвета может измениться, если два цвета одного и того же оттенка находятся рядом друг с другом, но различаются по размеру, форме или расстоянию.
Существует различие между активными и пассивными цветами
Активные цвета, а также более яркие цвета, имеют тенденцию возбуждать и ум, и тело, и могут быть источниками энергии и творчества. Пассивные цвета, а также более нейтральные и приглушенные цвета, имеют тенденцию к усилению ментального фокуса и успокаивающему эффекту.
На цветовом колесе активными цветами являются теплые цвета и стимулируют зрителя больше, чем пассивные цвета. Пассивные цвета, которые являются прохладными цветами, более визуально отступают, что означает, что они появляются дальше рядом с более активными цветами.
Свет и цвет: основы основ
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).
– 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.
– 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».
– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.
– 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.