Набор основных цветов или основных цветов (см. различия в написании ) состоит из красителей или цветных огней , которые можно смешивать в разных количествах для получения гаммы цветов . Это основной метод, используемый для создания восприятия широкого диапазона цветов , например, в электронных дисплеях, цветной печати и картинах. Восприятия, связанные с заданной комбинацией основных цветов, можно предсказать с помощью соответствующей модели смешивания (например, аддитивной , субтрактивной ), которая отражает физику взаимодействия света с физическими носителями и, в конечном счете, с сетчаткой . Наиболее распространенными моделями смешивания цветов являются аддитивные основные цвета (красный, зеленый, синий) и субтрактивные основные цвета (голубой, пурпурный, желтый). Красный, желтый и синий также обычно преподаются как основные цвета, несмотря на некоторую критику из-за отсутствия у них научной основы.
Основные цвета также могут быть концептуальными (не обязательно реальными), либо как аддитивные математические элементы цветового пространства , либо как неприводимые феноменологические категории в таких областях, как психология и философия . Основные цвета цветового пространства точно определены и эмпирически укоренены в экспериментах по психофизической колориметрии , которые являются основополагающими для понимания цветового зрения . Основные цвета некоторых цветовых пространств являются полными (то есть все видимые цвета описываются в терминах их основных цветов, взвешенных неотрицательными коэффициентами первичной интенсивности), но обязательно воображаемыми [1] (то есть не существует правдоподобного способа, которым эти основные цвета могли бы быть представлены физически или восприняты). Феноменологические описания основных цветов, такие как психологические основные цвета, использовались в качестве концептуальной основы для практических приложений цвета, хотя они не являются количественным описанием сами по себе.
Наборы основных цветов цветового пространства, как правило, произвольны , в том смысле, что не существует единого набора основных цветов, который можно было бы считать каноническим. Основные пигменты или источники света выбираются для конкретного применения на основе субъективных предпочтений, а также практических факторов, таких как стоимость, стабильность, доступность и т. д.
Концепция основных цветов имеет долгую и сложную историю. Выбор основных цветов менялся с течением времени в различных областях, изучающих цвет. Описания основных цветов берут начало в таких областях, как философия, история искусств, системы порядка цветов и научные работы, связанные с физикой света и восприятием цвета.
В учебных материалах по искусству в качестве основных цветов обычно используют красный, желтый и синий, иногда предполагая, что они могут смешивать все цвета. Однако ни один набор реальных красителей или источников света не может смешивать все возможные цвета. В других областях три основных цвета обычно красный, зеленый и синий, которые более тесно связаны с чувствительностью пигментов фоторецепторов в колбочках . [2] [3]
Цветовая модель — это абстрактная модель, предназначенная для описания поведения цветов, особенно при смешивании цветов . Большинство цветовых моделей определяются взаимодействием нескольких основных цветов. Поскольку большинство людей являются трихроматическими , цветовые модели, которые хотят воспроизвести значимую часть перцептивной гаммы человека, должны использовать по крайней мере три основных цвета. [4] Например, допускается использование более трех основных цветов для увеличения размера гаммы цветового пространства, но всю перцептивную гамму человека можно воспроизвести всего с тремя основными цветами (хотя и воображаемыми, как в цветовом пространстве CIE XYZ ).
Некоторые люди (и большинство млекопитающих [5] ) являются дихроматами , что соответствует определенным формам цветовой слепоты , при которой цветовое зрение опосредовано только двумя типами цветовых рецепторов. Дихроматам требуется только два основных цвета для воспроизведения всей их гаммы, и их участие в экспериментах по сопоставлению цветов имело важное значение для определения основ колбочек, что привело ко всем современным цветовым пространствам. [6] Несмотря на то, что большинство позвоночных являются тетрахроматами [7] и , следовательно, требуют четырех основных цветов для воспроизведения всей их гаммы, существует только один научный отчет о функциональном человеческом тетрахромате , для которого трихроматические цветовые модели недостаточны. [8]
Восприятие, вызванное несколькими источниками света, совместно стимулирующими одну и ту же область сетчатки, является аддитивным , т. е. предсказывается посредством суммирования спектральных распределений мощности (интенсивности каждой длины волны) отдельных источников света, предполагая контекст сопоставления цветов. [9] : 17–22 Например, фиолетовый прожектор на темном фоне может быть сопоставлен с совпадающими синими и красными прожекторами, которые оба тусклее, чем фиолетовый прожектор. Если интенсивность фиолетового прожектора удвоить, ее можно будет сопоставить, удвоив интенсивности как красного, так и синего прожекторов, которые соответствовали исходному фиолетовому. Принципы аддитивного смешивания цветов воплощены в законах Грассмана . [10] Аддитивное смешивание иногда описывают как «аддитивное сопоставление цветов» [11] , чтобы подчеркнуть тот факт, что прогнозы, основанные на аддитивности, применяются только при условии сопоставления цветов. Аддитивность основана на предположениях о контексте сопоставления цветов, например, на том, что сопоставление находится в фовеальном поле зрения, при соответствующей яркости и т. д. [12]
Аддитивное смешивание совпадающих точечных источников света применялось в экспериментах, используемых для получения цветового пространства CIE 1931 (см. раздел основных цветов цветового пространства). Исходные монохроматические основные цвета с длинами волн 435,8 нм ( фиолетовый ), 546,1 нм ( зеленый ) и 700 нм (красный) использовались в этом приложении из-за удобства, которое они предоставляли экспериментальной работе. [13]
Небольшие красные, зеленые и синие элементы (с контролируемой яркостью) в электронных дисплеях смешиваются аддитивно с соответствующего расстояния просмотра для синтеза убедительных цветных изображений. Этот конкретный тип аддитивного смешивания описывается как партитивное смешивание . [9] : 21–22 Красный, зеленый и синий свет являются популярными основными цветами для партитивного смешивания, поскольку основные цвета с этими оттенками обеспечивают большой цветовой треугольник ( гамму ). [14]
Точные цвета, выбранные для аддитивных основных цветов, являются компромиссом между доступной технологией (включая такие соображения, как стоимость и энергопотребление) и потребностью в большой гамме цветности. Например, в 1953 году NTSC определил основные цвета, которые были репрезентативными для люминофоров, доступных в ту эпоху для цветных ЭЛТ . На протяжении десятилетий давление рынка на более яркие цвета привело к тому, что ЭЛТ использовали основные цвета, которые значительно отклонялись от первоначального стандарта. [15] В настоящее время основные цвета ITU-R BT.709-5 являются типичными для телевидения высокой четкости . [16]
Модель субтрактивного смешивания цветов предсказывает результирующее спектральное распределение мощности света, отфильтрованного через наложенные частично поглощающие материалы, обычно в контексте нижележащей отражающей поверхности, такой как белая бумага. [9] : 22–23 [17] Каждый слой частично поглощает некоторые длины волн света от освещения, пропуская другие, что приводит к цветному внешнему виду. Результирующее спектральное распределение мощности предсказывается произведением длины волны на длину волны спектрального отражения освещения и произведением спектральных отражений всех слоев. [18] Перекрывающиеся слои чернил при печати смешиваются субтрактивно над отражающей белой бумагой, в то время как отраженный свет смешивается раздельным образом для создания цветных изображений. [9] : 30–33 [19] Важно отметить, что в отличие от аддитивной смеси цвет смеси не очень хорошо предсказывается цветами отдельных красителей или чернил. Типичное количество чернил в таком процессе печати составляет 3 (CMY) или 4 ( CMYK ), но может обычно варьироваться до 6 (например, Pantone hexachrome ). В целом, использование меньшего количества чернил в качестве основных приводит к более экономичной печати, но использование большего количества может привести к лучшей цветопередаче. [20]
Голубой (C), пурпурный (M) и желтый (Y) являются хорошими хроматическими субтрактивными основными цветами, поскольку фильтры с этими цветами могут быть наложены друг на друга, чтобы получить удивительно большую гамму цветности. [21] Черные (K) чернила (из более старой « ключевой пластины ») также используются в системах CMYK для дополнения чернил или красителей C, M и Y: это более эффективно с точки зрения времени и затрат и с меньшей вероятностью приведет к появлению видимых дефектов. [22] До того, как названия цветов голубой и пурпурный стали общепринятыми, эти основные цвета часто назывались синим и красным соответственно, и их точный цвет со временем изменился с доступом к новым пигментам и технологиям. [23] Такие организации, как Fogra, [24] European Color Initiative и SWOP, публикуют колориметрические стандарты CMYK для полиграфической промышленности. [25]
Теоретики цвета с семнадцатого века, а также многие художники и дизайнеры с того времени, считали красный, желтый и синий основными цветами (см. историю ниже). Эта система RYB в «традиционной теории цвета» часто используется для упорядочивания и сравнения цветов, а иногда предлагается как система смешивания пигментов для получения широкого спектра или «всех» цветов. [27] О'Коннор описывает роль основных цветов RYB в традиционной теории цвета: [28]
Краеугольный камень традиционной теории цвета, концептуальная цветовая модель RYB, подкрепляет идею о том, что создание исчерпывающей гаммы цветовых нюансов происходит посредством смешивания красного, желтого и синего пигментов, особенно при применении в сочетании с белым и черным пигментным цветом. В литературе, посвященной традиционной теории цвета и цвету RYB, красный, желтый и синий часто называются основными цветами и представляют собой образцовые оттенки, а не конкретные оттенки, которые являются более чистыми, уникальными или фирменными вариантами этих оттенков.
Традиционная теория цвета основана на опыте с пигментами, а не на науке о свете. В 1920 году Сноу и Фрёлих объяснили: [29]
Для производителей красителей не имеет значения, что, как говорит физик, красный свет и зеленый свет в смеси дают желтый свет, когда они экспериментально обнаруживают, что красный пигмент и зеленый пигмент в смеси дают серый цвет. Неважно, что может продемонстрировать спектроскоп относительно комбинации желтых лучей света и синих лучей света, факт остается фактом: желтый пигмент, смешанный с синим пигментом, дает зеленый пигмент.
Широкое распространение преподавания RYB в качестве основных цветов в высших художественных учебных заведениях в двадцатом веке объясняется влиянием Баухауса , где Иоганнес Иттен развивал свои идеи о цвете во время своего пребывания там в 1920-х годах, и его книги о цвете [30] [31], опубликованной в 1961 году. [26]
Обсуждая цветовой дизайн для Интернета, Джейсон Бирд пишет: [32]
Причина, по которой многие цифровые художники до сих пор держат под рукой красно-желто-синий цветовой круг, заключается в том, что цветовые схемы и концепции традиционной теории цвета основаны на этой модели. ... Хотя я в основном проектирую для Интернета — среды, отображаемой в RGB — я все равно использую красный, желтый и синий в качестве основы для своего выбора цветов. Я считаю, что цветовые сочетания, созданные с использованием красного, желто-синего цветового круга, более эстетичны, и что хороший дизайн — это эстетика.
Конечно, представление о том, что все цвета можно смешать из основных цветов RYB, неверно, как и в любой системе реальных основных цветов. [33] Например, если синий пигмент — это глубокий берлинский синий , то мутный ненасыщенный зеленый может быть лучшим, что можно получить путем смешивания с желтым. [34] Чтобы добиться большей гаммы цветов путем смешивания, синие и красные пигменты, используемые в иллюстративных материалах, таких как Color Mixing Guide на изображении, часто ближе к павлиньему синему ( сине-зеленому или голубому ) и кармину (или малиновому или пурпурному ) соответственно. [34] [35] [36] Печатники традиционно использовали чернила таких цветов, известных как «процессный синий» и «процессный красный», до того, как современная наука о цвете и полиграфическая промышленность сошлись на технологических цветах (и их названиях) голубом и пурпурном [34] [36] (это не означает, что RYB — это то же самое, что CMY, или что он является точно субтрактивным, но существует ряд способов концептуализации традиционного RYB как субтрактивной системы в рамках современной науки о цвете).
Компания Faber-Castell выделяет следующие три цвета: «Кадмий желтый» (номер 107) для желтого, «Фталево-синий» (номер 110) для синего и «Темно-алый красный» (номер 219) для красного, как наиболее близкие к основным цветам для своей линейки цветных карандашей Art & Graphic. «Кадмий желтый» (номер 107) для желтого, «Фталево-синий» (номер 110) для синего и «Бледно-гераниевое озеро» (номер 121) для красного представлены в качестве основных цветов в ее базовом наборе акварельных маркеров «Albrecht Dürer» из 5 цветов.
Первое известное использование красного, желтого и синего в качестве «простых» или «основных» цветов Халкидием , около 300 г. н. э., возможно, было основано на искусстве смешивания красок. [38]
Известно, что смешивание пигментов с целью создания реалистичных картин с разнообразными цветовыми гаммами практиковалось по крайней мере со времен Древней Греции (см. раздел «История»). Идентичность набора минимальных пигментов для смешивания разнообразных гамм долгое время была предметом спекуляций теоретиков, чьи утверждения менялись с течением времени, например, белый, черный, тот или иной красный и «sil» Плиния, который мог быть желтым или синим; белый, черный, красный, желтый и синий Роберта Бойля; и вариации с большим или меньшим количеством «основных» цветов или пигментов. Некоторые писатели и художники находили эти схемы трудно согласующимися с реальной практикой живописи. [39] : 29–38 Тем не менее, давно известно, что ограниченных палитр, состоящих из небольшого набора пигментов, достаточно для смешивания разнообразной гаммы цветов. [40] [41] [42] [43] [44]
Набор пигментов, доступных для смешивания различных цветовых гамм (в различных средах, таких как масло , акварель , акрил , гуашь и пастель ), велик и менялся на протяжении всей истории. [45] [46] Не существует единого мнения о конкретном наборе пигментов, которые считаются основными цветами — выбор пигментов полностью зависит от субъективных предпочтений художника относительно предмета и стиля искусства, а также материальных соображений, таких как светостойкость и поведение при смешивании. [47] Художники использовали для своих работ множество ограниченных палитр. [48] [49]
Цвет света (т. е. спектральное распределение мощности), отраженного от освещенных поверхностей, покрытых смесями красок, не очень хорошо аппроксимируется моделью субтрактивного или аддитивного смешивания. [50] Прогнозы цвета, которые включают эффекты рассеивания света частицами пигмента и толщиной слоя краски, требуют подходов, основанных на уравнениях Кубелки–Мунка , [51] но даже такие подходы не могут точно предсказать цвет смесей красок из-за присущих им ограничений. [52] Художники обычно полагаются на опыт смешивания и «рецепты» [53] [54] для смешивания желаемых цветов из небольшого начального набора основных цветов и не используют математическое моделирование.
МакЭвой объясняет, почему художники часто выбирали палитру, более близкую к RYB, чем к CMY: [55]
Потому что «оптимальные» пигменты на практике дают неудовлетворительные смеси; потому что альтернативные варианты менее гранулярны, более прозрачны и смешивают более темные оттенки; и потому что визуальные предпочтения требовали относительно насыщенных смесей от желтого до красного, полученных за счет относительно тусклых зеленых и фиолетовых смесей. Художники отбросили «теорию», чтобы получить наилучшие цветовые смеси на практике.
Цветовое пространство — это подмножество цветовой модели , где основные цвета определены либо напрямую как фотометрические спектры, либо косвенно как функция других цветовых пространств. Например, sRGB и Adobe RGB — это цветовые пространства, основанные на цветовой модели RGB . Однако зеленый основной цвет Adobe RGB более насыщен, чем эквивалент в sRGB, и, следовательно, обеспечивает большую гамму . [63] В противном случае выбор цветового пространства во многом произволен и зависит от полезности для конкретного приложения. [1]
Основные цвета цветового пространства получены из канонических колориметрических экспериментов, которые представляют собой стандартизированную модель наблюдателя (т. е. набор функций сопоставления цветов ), принятых стандартами Commission Internationale de l'Eclairage (CIE). Сокращенный отчет о основных цветах цветового пространства в этом разделе основан на описаниях в Colorimetry - Understanding The CIE System . [64]
Стандартный наблюдатель CIE 1931 года получен из экспериментов, в которых участники наблюдают фовеолярное вторичное двудольное поле с темным окружением. Половина поля освещается монохроматическим тестовым стимулом (в диапазоне от 380 нм до 780 нм), а другая половина — это соответствующий стимул, освещенный тремя совпадающими монохроматическими первичными источниками света: 700 нм для красного (R), 546,1 нм для зеленого (G) и 435,8 нм для синего (B). [64] : 29 Эти основные цвета соответствуют цветовому пространству CIE RGB . Интенсивность основных источников света может регулироваться участником-наблюдателем до тех пор, пока соответствующий стимул не будет соответствовать тестовому стимулу, как предсказывают законы аддитивного смешивания Грассмана. Различные стандартные наблюдатели из других экспериментов по сопоставлению цветов были получены с 1931 года. Изменения в экспериментах включают выбор основных источников света, поля зрения, количества участников и т. д. [65], но представленная ниже презентация является репрезентативной для этих результатов.
Сопоставление проводилось среди многих участников пошагово в диапазоне длин волн тестового стимула (от 380 нм до 780 нм), чтобы в конечном итоге получить функции сопоставления цветов: , и которые представляют относительную интенсивность красного, зеленого и синего света для сопоставления каждой длины волны ( ). Эти функции подразумевают, что единицы тестового стимула с любым распределением спектральной мощности, , могут быть сопоставлены единицами [R] , [G] и [B] каждого основного цвета, где: [64] : 28
Каждый интегральный член в приведенном выше уравнении известен как трехцветное значение и измеряет количество в принятых единицах. Ни один набор реальных первичных источников света не может соответствовать другому монохроматическому свету при аддитивном смешивании, поэтому по крайней мере одна из функций сопоставления цветов отрицательна для каждой длины волны. Отрицательное трехцветное значение соответствует тому, что этот первичный источник добавляется к тестовому стимулу вместо совпадающего стимула для достижения соответствия.
Отрицательные трехцветные значения затрудняли некоторые типы вычислений, поэтому CIE предложила новые функции сопоставления цветов , и определяемые следующим линейным преобразованием : [64] : 30
Эти новые функции сопоставления цветов соответствуют воображаемым первичным источникам света X, Y и Z ( цветовое пространство CIE XYZ ). Все цвета можно сопоставить, найдя величины [X] , [Y] и [Z] аналогично [R] , [G] и [B], как определено в уравнении 1. Функции , , и основаны на спецификациях, что они должны быть неотрицательными для всех длин волн, быть равными фотометрической яркости и для равноэнергетического (т. е. равномерного распределения спектральной мощности) тестового стимула. [64] : 30
Выводы используют функции сопоставления цветов вместе с данными из других экспериментов, чтобы в конечном итоге получить основные колбочки : , и . Эти функции соответствуют кривым отклика для трех типов цветовых фоторецепторов, обнаруженных в сетчатке человека: длинноволновые (L), средневолновые (M) и коротковолновые (S) колбочки . Три основных колбочки связаны с исходными функциями сопоставления цветов следующим линейным преобразованием (специфичным для поля 10°): [64] : 227
Цветовое пространство LMS состоит из трех основных источников света (L, M и S), которые стимулируют только L-, M- и S-колбочки соответственно. Реальный основной источник, который стимулирует только M-колбочку, невозможен, и поэтому эти основные источники являются воображаемыми. Цветовое пространство LMS имеет важное физиологическое значение, поскольку эти три фоторецептора опосредуют трихроматическое цветовое зрение у людей.
Оба цветовых пространства XYZ и LMS являются полными , поскольку все цвета в гамме стандартного наблюдателя содержатся в их цветовых пространствах. Полные цветовые пространства должны иметь мнимые основные цвета, но цветовые пространства с мнимыми основными цветами не обязательно являются полными (например, цветовое пространство ProPhoto RGB ).
Цветовые пространства, используемые в воспроизведении цвета, должны использовать реальные основные цвета, которые могут быть воспроизведены практическими источниками, либо светом в аддитивных моделях, либо пигментами в субтрактивных моделях. Большинство цветовых пространств RGB имеют реальные основные цвета, хотя некоторые поддерживают воображаемые основные цвета. Например, все основные цвета sRGB попадают в гамму человеческого восприятия и поэтому могут быть легко представлены практическими источниками света, включая ЭЛТ и светодиодные дисплеи, поэтому sRGB по-прежнему является цветовым пространством выбора для цифровых дисплеев.
Цвет в цветовом пространстве определяется как комбинация его основных цветов, где каждый основной цвет должен давать неотрицательный вклад. Любое цветовое пространство, основанное на конечном числе реальных основных цветов, является неполным , поскольку оно не может воспроизвести каждый цвет в пределах гаммы стандартного наблюдателя.
Практические цветовые пространства, такие как sRGB [66] и scRGB [67], обычно (по крайней мере частично) определяются в терминах линейных преобразований из CIE XYZ, а управление цветом часто использует CIE XYZ в качестве средней точки для преобразований между двумя другими цветовыми пространствами.
Большинство цветовых пространств в контексте сопоставления цветов (те, которые определяются их отношением к CIE XYZ) наследуют его трехмерность. Однако более сложные модели внешнего вида цвета , такие как CIECAM02, требуют дополнительных измерений для описания цветов, появляющихся при различных условиях просмотра. [68]
Процесс оппонента был предложен Эвальдом Герингом , в котором он описал четыре уникальных оттенка (позже названных психологическими основными в некоторых контекстах): красный, зеленый, желтый и синий. [70] Для Геринга уникальные оттенки казались чистыми цветами, в то время как все остальные были «психологическими смесями» двух из них. Более того, эти цвета были организованы в «оппонентные» пары, красный против зеленого и желтый против синего, так что смешивание могло происходить между парами (например, желтовато-зеленый или желтовато-красный), но не внутри пары (т. е. красновато-зеленый нельзя себе представить). Ахроматический оппонентный процесс вдоль черного и белого также является частью объяснения Герингом восприятия цвета. Геринг утверждал, что мы не знаем, почему эти цветовые отношения были истинными, но знаем, что они были. [71] Хотя существует множество доказательств оппонентного процесса в форме нейронных механизмов, [72] в настоящее время нет четкого сопоставления психологических основных цветов с нейронными коррелятами . [73]
Психологические основные цвета были применены Ричардом С. Хантером в качестве основных цветов для цветового пространства Hunter L,a,b, что привело к созданию CIELAB . [74] Система естественных цветов также напрямую вдохновлена психологическими основными цветами. [75]
Философские сочинения Древней Греции описывали понятия основных цветов, но их может быть трудно интерпретировать в терминах современной науки о цвете. Теофраст (ок. 371–287 до н. э.) описал позицию Демокрита , что основными цветами были белый, черный, красный и зеленый. [76] : 4 В классической Греции Эмпедокл определял белый, черный, красный и (в зависимости от интерпретации) либо желтый, либо зеленый как основные цвета. [76] : 8 Аристотель описал понятие, в котором белый и черный можно смешивать в разных соотношениях, чтобы получить хроматические цвета; [76] : 12 эта идея оказала значительное влияние на западное мышление о цвете. Представление Франсуа д'Агилона о пяти основных цветах (белый, желтый, красный, синий, черный) было сформировано под влиянием идеи Аристотеля о том, что хроматические цвета состоят из черного и белого. [76] : 87 Философ 20-го века Людвиг Витгенштейн исследовал идеи, связанные с цветом, используя красный, зеленый, синий и желтый в качестве основных цветов. [77] [78]
Исаак Ньютон использовал термин «основной цвет» для описания цветных спектральных компонентов солнечного света. [80] [81] Ряд теоретиков цвета не согласились с работой Ньютона. Дэвид Брюстер отстаивал идею о том, что красный, желтый и синий свет можно объединить в любой спектральный оттенок в конце 1840-х годов. [82] [83] Томас Янг предложил красный, зеленый и фиолетовый в качестве трех основных цветов, в то время как Джеймс Клерк Максвелл выступал за изменение фиолетового на синий. [84] Герман фон Гельмгольц предложил «слегка пурпурно-красный, растительно-зеленый, слегка желтоватый и ультрамариново-синий» как трио. [85] Ньютон, Янг, Максвелл и Гельмгольц внесли выдающийся вклад в «современную науку о цвете» [86] : 1–39 , которая в конечном итоге описала восприятие цвета с точки зрения трех типов ретинальных фоторецепторов.
В книге Джона Гейджа «The Fortunes Of Apelles» дается краткое изложение истории основных цветов [39] как пигментов в живописи и описывается эволюция этой идеи как сложная. Гейдж начинает с описания рассказа Плиния Старшего о выдающихся греческих художниках, которые использовали четыре основных цвета. [87] Плиний различал пигменты (т. е. вещества) от их видимых цветов: белый из Милоса ( ex albis ), красный из Синопа ( ex rubris ), аттический желтый ( sil ) и атраментум ( ex nigris ). Sil исторически путали с синим пигментом между 16 и 17 веками, что привело к утверждениям о том, что белый, черный, красный и синий являются наименьшим количеством цветов, необходимых для живописи. Томас Бардуэлл , портретист из Норвича 18 века, скептически относился к практической значимости рассказа Плиния. [88]
Роберт Бойль , ирландский химик, ввел термин «основной цвет» в английский язык в 1664 году и утверждал, что существует пять основных цветов (белый, черный, красный, желтый и синий). [40] [89] Немецкий художник Иоахим фон Зандрарт в конечном итоге предложил убрать белый и черный из основных цветов и что для того, чтобы нарисовать «все творение», нужны только красный, желтый, синий и зеленый. [39] : 36
Красный, желтый и синий как основные цвета стали популярным понятием в XVIII и XIX веках. Якоб Кристоф Леблон , гравер, был первым, кто использовал отдельные пластины для каждого цвета в гравюре меццо-тинто : желтый, красный и синий, а также черный для добавления оттенков и контраста. Леблон использовал примитивный в 1725 году для описания красного, желтого и синего в очень похожем смысле, в каком Бойль использовал основной . [86] : 6 Мозес Харрис , энтомолог и гравер, также описывает красный, желтый и синий как «примитивные» цвета в 1766 году. [90] Леонор Мериме описал красный, желтый и синий в своей книге о живописи (первоначально опубликованной на французском языке в 1830 году) как три простых/примитивных цвета, которые могут создать «великое разнообразие» тонов и цветов, встречающихся в природе. [91] Джордж Филд , химик, использовал слово «первичный» для описания красного, желтого и синего в 1835 году. [92] Мишель Эжен Шеврёль , также химик, обсуждал красный, желтый и синий как «первичные» цвета в 1839 году. [93] [94]
Исторические перспективы [96] систем порядка цвета [97] («каталоги» цвета), предложенные в XVIII и XIX веках, описывают их как использующие красный, желтый и синий пигменты в качестве основных хроматических цветов. Тобиас Майер (немецкий математик, физик и астроном) описал треугольную бипирамиду с красным, желтым и синим в трех вершинах в одной плоскости, белым в верхней вершине и черным и нижней вершине в публичной лекции в 1758 году. [76] : 115 Между белой и черной вершинами внутри треугольной бипирамиды находится 11 плоскостей цветов. Майер, по-видимому, не различал цветной свет и краситель, хотя он использовал киноварь, аурипигмент (королевский желтый) и Bergblau ( лазурит ) в частично полных раскрасках плоскостей в своем теле. [98] : 79 Иоганн Генрих Ламберт (швейцарский математик, физик и астроном) предложил треугольную пирамиду с гуммигутом , кармином и берлинской синью в качестве основных цветов и только белым в верхней вершине (поскольку Ламберт мог создать смесь, которая была достаточно черной с этими пигментами). [76] : 123 Работа Ламберта по этой системе была опубликована в 1772 году. [95] Филипп Отто Рунге (немецкий художник-романтик) твердо верил в теорию красного, желтого и синего как основных цветов [98] : 87 (опять же без различия светлого цвета и красителя). Его цветовая сфера была окончательно описана в эссе под названием Farben-Kugel [98] (цветовой шар), опубликованном Гете в 1810 году. [98] : 84 Его сферическая модель цветов равномерно распределяла красный, желтый и синий по длине с оранжевым, зеленым и фиолетовым между ними, а белый и черный — на противоположных полюсах. [98] : 85
Многочисленные авторы учили, что красный, желтый и синий (RYB) являются основными цветами в учебных материалах по искусству, по крайней мере, с 19-го века, следуя идеям, изложенным выше в таблице более ранних веков. [99] [100] [101]
Широкий спектр современных образовательных источников также описывает основные цвета RYB. Эти источники варьируются от детских книг [102] и производителей художественных материалов [103] до живописи [104] и цветовых путеводителей. [105] Материалы по обучению искусству часто предполагают, что основные цвета RYB можно смешивать для создания всех других цветов. [106] [107]
Альберт Манселл , американский художник (и создатель цветовой системы Манселла ), в своей книге «Обозначение цвета », впервые опубликованной в 1905 году, назвал понятие основных цветов RYB «вредом», «широко распространенной ошибкой» и недооцененным. [108]
Идеи Иттена о первичных цветах RYB подверглись критике за игнорирование современной науки о цвете [76] : 282 с демонстрациями того, что некоторые из утверждений Иттена о смешивании первичных цветов RYB невозможны. [109]
Цветовое зрение основано на реакциях трех классов колбочек сетчатки, каждый из которых имеет широкополосную чувствительность, но максимальную чувствительность на разных длинах волн. Следствием этого является то, что цветовоспроизведение является трихроматическим — использование трех основных цветов позволяет воспроизводить широкий спектр цветов.
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )Известно, что законы Грассмана не совсем верны в сопоставлении цветов человеком. Симметрию можно поставить под сомнение с помощью формул цветового различия, таких как CIE94,3, которые асимметричны между партиями и стандартами. Транзитивность можно считать нарушенной, если мы будем считать термин сопоставление цветов тем, что два цвета находятся в пределах едва заметного различия друг от друга. В этом случае сложение двух подпороговых различий может привести к объединенному различию, которое выше порогового. Пропорциональность и аддитивность также могут быть нарушены. Помимо трех типов колбочек, которые возвещают о трихроматии зрения при высокой (фотопической) интенсивности света, четвертый тип фоторецепторов (палочки) способствует зрению при низкой (мезопической и скотопической) интенсивности света и вдали от центра зрения (фовеа). При очень высокой интенсивности света неотбеленные фотопигменты истощаются и в совокупности изменяют свой спектр действия. При еще более высокой интенсивности света молекула фотопигмента может поглощать несколько фотонов, но реагировать так, как будто она поглощает только один фотон. Все эти эффекты нарушают законы Грассмана, но успешное применение этих законов, например, в фотографии и телевидении, заставило нас поверить, что эти компромиссы не являются серьезными.
Первая из резолюций, предложенных на встрече 1931 г., определила функции сопоставления цветов вскоре принятого стандартного наблюдателя в терминах спектральных основных цветов Гилда, сосредоточенных на длинах волн 435,8, 546,1 и 700 нм. Гилд подошел к проблеме с точки зрения инженера по стандартизации. По его мнению, принятые основные цвета должны были быть воспроизводимыми с точностью национальной стандартизирующей лаборатории. Первые две длины волн были линиями возбуждения ртути, а последняя из названных длин волн находилась в месте в системе человеческого зрения, где оттенок спектрального света не менялся с длиной волны. Было обосновано, что небольшая неточность в воспроизведении длины волны этого спектрального основного цвета в визуальном колориметре не приведет к какой-либо ошибке.
Если теперь мы определим основные цвета в терминах трех цветов, которые вместе в различных соотношениях создают самую большую гамму цветов в комплексе глаз-мозг, то, как было показано выше, основными цветами являются красный, зеленый и синий.
В 1953 году NTSC определил набор основных цветов, которые были репрезентативными для люминофоров, используемых в цветных ЭЛТ той эпохи. Но люминофоры менялись с годами, в первую очередь в ответ на давление рынка на более яркие приемники, и ко времени появления первого видеомагнитофона основные цвета, которые использовались, сильно отличались от тех, что "в книгах". Поэтому, хотя вы можете видеть, что основные цветности NTSC задокументированы, сегодня они бесполезны.
другой стороны, если вы отражаете свет от цветной поверхности или помещаете цветной фильтр перед источником света, то некоторые длины волн, присутствующие в свете, могут частично или полностью поглощаться цветной поверхностью или фильтром. Если мы характеризуем свет как SPD, а поглощение поверхностью или фильтром характеризуем с помощью спектра отражательной способности или пропускаемости соответственно, то есть процента света, отраженного или переданного на каждой длине волны, то SPD исходящего света можно вычислить путем умножения двух спектров. Это умножение (ошибочно) называется субтрактивным смешиванием.
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )Оптимальными основными цветами субтрактивной цветовой системы являются голубой, пурпурный и желтый. Использование основных цветов субтрактивной системы голубого, пурпурного и желтого позволяет воспроизводить удивительно большую, хотя и ограниченную, гамму цветов.
Печать черным цветом путем наложения голубых, желтых и пурпурных чернил в офсетной печати имеет три основные проблемы. Во-первых, цветные чернила дороги. Замена цветных чернил черными чернилами, которые в основном состоят из углерода, имеет экономический смысл. Во-вторых, печать тремя слоями чернил приводит к тому, что отпечатанная бумага становится довольно влажной. Если три чернила можно заменить одним, чернила будут высыхать быстрее, печатная машина может работать быстрее, а работа будет менее затратной. В-третьих, если черный цвет печатается путем объединения трех чернил, а механические допуски приводят к тому, что три чернила печатаются немного не в приводке, то черные края будут страдать от цветных оттенков. Зрение наиболее требовательно к пространственной детализации в черно-белых областях. Печать черным цветом одним чернилом сводит к минимуму видимость ошибок приводки.
В качестве введения в цветовой дизайн давайте разработаем цветовой круг из 12 основных цветов — желтого, красного и синего. Как мы знаем, человек с нормальным зрением может определить красный, который не является ни синим, ни желтоватым; желтый, который не является ни зеленоватым, ни красноватым; и синий, который не является ни зеленоватым, ни красноватым. При изучении каждого цвета важно рассматривать его на нейтрально-сером фоне.
Распространенное заблуждение заключается в том, что можно определить три основных цвета, которые могут создать любой цвет путем смешивания. К сожалению, диапазон воспроизводимых цветов (или гамма) для трихроматической аддитивной (или субтрактивной) системы ограничен и всегда меньше, чем гамма всех возможных цветов в мире. Однако гамма меньше или больше в зависимости от выбора основных цветов. С практической точки зрения, для аддитивного смешивания цветов наибольшая гамма достигается, когда основными цветами являются красный, зеленый и синий.
В то время как берлинская синяя и малиновый лак доступны в трехцветной работе, прерывистый желтый, такой как голландский розовый, недоступен, если только не пожертвовать зелеными и пурпурными оттенками, чтобы получить черный цвет. Поэтому была добавлена четвертая печать слабым черным или серым, и трехцветный процесс стал четырехцветным. В то же время павлиний синий был в значительной степени заменен берлинской синей. ... Хотя технологический желтый можно считать лимонно-желтым, технологическим красным, карминовым лаком, трехцветным технологическим синим, берлинской синей и четырехцветным технологическим синим, павлиний синий, на практике встречается много вариаций; ... Яркие красные можно смешивать из технологической красной и киновари, хромовые зеленые — из технологической синей и технологической желтой, а полезные пурпурные — из технологической красной и рефлексной синей.
называемый чистый «первичный красный пигмент» (точнее «маджента»), напечатанный на белой бумаге, поглощает зеленый свет (его дополнительный), а чистый «синий первичный пигмент», который по сути является сильным голубым или павлиньим синим, поглощает яркий оранжево-красный свет (его дополнительный).
основано на том факте, что большинство цветов можно аппроксимировать смесью основных цветов — красного, желтого и синего. Однако в технологических цветах красный ближе к пурпурному, чем к киновари, синий довольно бледный и зеленоватый, и только желтый — яркий, чистый оттенок, который мы обычно считаем основным цветом.
Эксперт не может беспокоиться о бесполезных пигментах. Он выбирает несколько действительно необходимых и отбрасывает остальные как бесполезный хлам. Выдающийся шведский художник Цорн использует только два цвета — киноварь и желтую охру; два других его пигмента — черный и белый, являющиеся отрицанием цвета. С этой палитрой, простой до бедности, он тем не менее находит возможным рисовать огромное разнообразие пейзажей и фигурных сюжетов.
Но я думаю, что меня легко простят (хотя я не совсем обойду это стороной), если я ограничусь лишь кратким упоминанием некоторых из их практик по этому вопросу; и это лишь в той мере, в какой это позволит мне заметить вам, что существует лишь несколько простых и основных цветов (если я могу их так назвать), из различных композиций которых все остальные являются как бы результатом. Ибо хотя художники могут подражать оттенкам (хотя не всегда великолепию) тех почти бесчисленных различных цветов, которые встречаются в произведениях природы и искусства, я еще не обнаружил, что для демонстрации этого странного разнообразия им нужно использовать что-то большее, чем белый, черный, красный, синий и желтый; Эти пять, по-разному составленные и (если можно так выразиться) разложенные, достаточны для того, чтобы показать такое разнообразие и такое количество цветов, которые совершенно незнакомы палитре художников, что их трудно себе представить.
Художникам хорошо известно, что приблизительные представления всех цветов можно получить, используя очень мало пигментов. Достаточно трех пигментов или цветных порошков: красного, желтого и синего; например, малиновый лак, гуммигут и берлинская лазурь. Красный и желтый, смешанные в различных пропорциях, дадут различные оттенки оранжевого и оранжево-желтого; синий и желтый дадут большое разнообразие зеленых; красный и синий все пурпурные и фиолетовые оттенки. Были случаи, когда художники-акварелисты использовали только эти три пигмента, добавляя сажу для их затемнения и получения коричневых и серых оттенков.
Это правда, что Цорн использует только очень ограниченную палитру, особенно когда он рисует в помещении, когда он считает, что черного, белого, красного и желтого должно быть достаточно для всех обычных целей, за исключением случаев, когда присутствует очень определенный цвет, как, например, светло-голубой или позитивный зеленый на драпировке.
Студийная и школьная практика все еще придерживаются дискредитированной теории, утверждая, что, если она не может описать наши цветовые ощущения, ее все же можно назвать практически верной для пигментов, потому что красного, желтого и синего пигментов достаточно для имитации большинства естественных цветов.
Для молодого студента не может быть лучшего способа приступить к изучению акварели, чем строго исключить все цвета, кроме двух, из своей палитры. Это лучший и самый надежный путь к изучению полного цвета. Цвета должны быть холодными и теплыми; кобальтовый синий и теплая сиена — или берлинская лазурь и жженая сиена — это две комбинации, которые поддаются большому разнообразию обработки.
В разделе 2 рассматриваются некоторые существенные различия в аддитивном и субтрактивном смешивании цветов и обсуждается необходимость в различных теориях смешивания для пигментированных материалов.
Подводя итог, можно сказать, что тот факт, что модель KM, по-видимому, работает так хорошо, можно считать довольно удивительным, учитывая количество основных допущений модели, нарушенных акварелью. Мы подозреваем, что, хотя результаты модели, вероятно, не очень точны физически, они, по крайней мере, дают очень правдоподобные физические приближения, которые кажутся вполне адекватными для многих приложений.
Многие ученые, изучающие цвет, признавая, что сигналы цветового оппонента, наблюдаемые в пути к коре, не имеют никакого отношения к психологическим первичным цветам, тем не менее, считают само собой разумеющимся, что нейронное представление цветового оппонента, способное объяснить феноменально простое или унитарное качество психологических первичных цветов, должно существовать где-то в мозге — в области, которая напрямую отражается в феноменальном опыте, а не просто передает сигналы от глаза. Этот принцип долго поддерживался при отсутствии нейрофизиологических доказательств и продолжает поддерживаться, даже несмотря на то, что современные нейрофизиологические доказательства его не подтверждают.
L, a, b и CIE 1976 L*a*b* (CIELAB) — это цветовые шкалы, основанные на теории оппонентного цвета.
современной точки зрения наиболее специфической чертой теории д'Агилона является то, что эти три "благородных" оттенка сами были созданы из таинственного смешения белого и черного, или светлого и темного (верхние изогнутые линии на рисунке), так что светлый и темный были двумя "простыми" или основными цветами. "Составные" оттенки зеленого, оранжевого (золотого) и фиолетового (нижние изогнутые линии) были смешаны из "благородных" цветов триады. Диаграмма д'Агилона была перепечатана иезуитским ученым Афанасием Кирхером в его оптическом трактате Ars magna lucis et umbrae (Великое искусство света и тени, 1646). Оба источника были широко читаемы в 17 веке и сформировали объяснение смешения цветов, доминирующее в эпоху барокко.
Белизна и все серые цвета между белым и черным могут быть составлены из цветов, а белизна солнечного света составлена из всех основных цветов, смешанных в должной пропорции.
или основные цвета — красный, желтый, зеленый, синий и фиолетово-пурпурный, а также оранжевый, индико и неопределенное множество промежуточных градаций.
Шотландский физик Дэвид Брюстер (1781-1868) был особенно ярым противником, утверждая еще в 1840-х годах, что все спектральные оттенки можно объяснить красным, желтым и синим основными цветами света, которые Брюстер приравнивал к трем цветным фильтрам или кривым пропускания, которые могли воспроизводить весь спектр...
Эксперименты с пигментами не указывают, какие цвета следует считать первичными; но эксперименты с призматическим спектром показывают, что все цвета спектра, а следовательно, и все цвета в природе, эквивалентны смесям трех цветов самого спектра, а именно красного, зеленого (около линии E) и синего (около линии G). Было обнаружено, что желтый цвет является смесью красного и зеленого.
Именно четырьмя цветами Апеллес, Эхион, Меланфий и Никомах, эти самые прославленные художники, создавали свои бессмертные произведения; мелинумом для белого, аттическим силом для желтого, понтийским синописом для красного и атраментумом для черного; и все же одна их картина продавалась до сих пор за сокровища целых городов. Но в наши дни, когда пурпур используется даже для окраски стен, и когда Индия посылает нам ил своих рек и испорченную кровь своих драконов и слонов, не существует такой вещи, как картина высокого качества. Все, на самом деле, было превосходным в то время, когда ресурсы искусства были намного меньше, чем сейчас. Да, так оно и есть; и причина в том, как мы уже говорили, что именно материал, а не усилия гения, является теперь объектом исследования.
Как это было на самом деле, Время лишило нас возможности определить: Но если мы предположим эти четыре основных цвета в совершенстве, то, я думаю, больше не может быть сомнений, что из них можно было бы создать все различные цвета в природе. Что касается меня, я не могу поверить, что четыре главных цвета Древних могли смешаться до того удивительного Совершенства, которое мы видим в работах Тициана и Рубенса. И если у нас нет определенных Знаний об их Методе Колорирования, которые жили в прошлом веке, как мы должны понимать их, которые жили около двух тысяч лет назад?
Хотя художники обычно располагают на своих палитрах довольно много пигментов различных наименований, они, похоже, не всегда знают, что три простых цвета (желтый, красный и синий) могут, путем правильного сочетания, производить то большое разнообразие тонов и цветов, которое мы находим в природе. Объединенные попарно, эти три основных цвета рождают три других цвета, столь же отчетливых и ярких, как и их оригиналы; так, желтый, смешанный с красным, дает оранжевый; красный и синий — фиолетовый; а зеленый получается путем смешивания синего и желтого, и в зависимости от преобладания того или иного цвета в смеси оттенок будет склоняться в сторону этого цвета; и по мере того, как эти пропорции изменяются, мы постепенно переходим от одного цвета к другому, и с какой бы точки мы ни начали, мы возвращаемся к ней.
Основные цвета — это те, которые дают другие путем смешивания, но сами не могут быть получены путем композиции других цветов. Их всего три: желтый, красный и синий...
Что такое основные цвета? Основные цвета включают красный, синий и желтый. Основные цвета нельзя смешивать с другими цветами. Они являются источником всех других цветов.
, синий и желтый — основные цвета. Используя краски только этих трех цветов, художники могут смешивать их, чтобы создать все остальные цвета.
Большие расхождения красного, желтого и синего, которые были ложно преподаны как основные цвета, не могут быть настроены ребенком больше, чем музыкальный новичок может настроить свой инструмент. Каждый из этих оттенков имеет три переменных фактора (см. стр. 14, параграф 14), и необходимы научные тесты, чтобы измерить и соотнести их неравные степени оттенка, яркости и насыщенности.
Одной из наиболее типичных проблем является попытка воспроизвести цветовой круг Иттена, следуя его инструкциям. Студенты могут расстроиться, потому что просто невозможно достичь приемлемых результатов, используя «основные» цвета RYB. Рисунок 16 иллюстрирует, почему невозможно воспроизвести цветовой круг Иттена, следуя строго его инструкциям.