Полная версия

Главная arrow Товароведение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Цвет в интерьере и мебели

Основы цветоведения

В природе нет ни одного бесцветного предмета. Окружающий мир предстает перед человеком в безграничном многообразии цветов, вызывая у него различные состояния и эмоции. Наука о цвете сложна уже потому, что цвет характеризуется объективным (свет) и субъективным (его восприятие человеком посредством органов зрения) началами. Она опирается на данные оптики, физиологии, психологии и других наук, а как средство искусства - на данные эстетики, теории искусства, этнографии и др.

Современная наука определяет, что цвет - это ощущение, возникающее в органе зрения человека в результате физиологического воздействия на сетчатку глаза световых волн (электромагнитного излучения).

Видимые электромагнитные излучения с длиной волны 400-700 нм человеческим глазом воспринимаются как свет и различаются между собой спектральным составом (рис. 10.1). Участки спектра не имеют четких границ, так как переход от одного цвета к другому происходит постепенно.

Спектральное разложение белого цвета

Рис. 10.1. Спектральное разложение белого цвета

Восприятие поверхностей как цветных зависит от их способности к отражению световых лучей. По этому признаку окрашенные поверхности подразделяются на две группы: ахроматические и хроматические. К ахроматическим относятся поверхности белого, черного и всех серых цветов, являющихся промежуточными. В спектры этих цветов волны всех длин входят в равной степени. При дневном освещении ахроматические поверхности (снега, гипса, черного бархата, разбавленной в воде туши и др.) дают неизбирательное отражение света. Спектральные коэффициенты отражения монохроматических, т. е. одноцветных излучений видимой части спектра, для таких поверхностей практически равны между собой. Ахроматические поверхности не имеют цветового тона и характеризуются лишь светлотой.

Светлота - степень отличия данного цвета от черного, измеряемая числом порогов различения п. Разностный порог является относительной величиной раздражителя, необходимой для изменения ощущения. Количественное определение числа порогов различения сложно, поэтому для характеристики светлоты принят другой показатель - относительная яркость.

Относительная яркость - отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее, оценивается коэффициентом отражения р. Чем больше значение р. тем более светлой кажется поверхность.

Коэффициент отражения определяет соотношение световых потоков, но не показывает их распределения в пространстве. Отраженный световой поток зависит от интенсивности источника освещения и свойств поверхности. Он фиксируется глазом человека, вызывает световое раздражение и определяет яркость поверхности. За единицу яркости принята кандела на квадратный метр

(кд/м2), характеризующая яркость светящейся поверхности площадью 1 м2 при силе света 1 кд.

Понятия яркости и светлоты необходимо различать, так как они отражают разные явления. Свет, действуя на глаз, раздражает сетчатку, раздражение передается зрительным нервам, а затем в мозг, вызывая ощущение света. Светлота определяет интенсивность светового ощущения. Однако измерить светлоту непосредственно невозможно, так как она относится к разряду психологических явлений. Яркость же определяет интенсивность светового раздражения, ее можно измерить прибором. Таким образом, светлота есть мера ощущения яркости.

Яркость поверхности (Я) находится в прямой зависимости от освещенности Е (лк) и коэффициента яркости га:

Коэффициент яркости есть отношение яркости Ва освещенной поверхности в данном направлении к яркости Ви^ идеально рассеивающей свет поверхности, находящейся в тех же условиях:

В природе поверхностей, идеально рассеивающих свет, не существует. Наибольшие коэффициенты яркости имеют поверхности углекислого магния а = 0,96 - 0.99) и сернокислого бария а =0,95 - 0,97), используемые в качестве эталонов. Наименьший коэффициент яркости у черного бархата: га = 0,03.

В спектрах хроматических цветов всегда преобладают волны какой-либо одной длины. Человек воспринимает в основном отраженный свет. Восприятие поверхностей как цветных обусловлено избирательным отражением и поглощением ими световых лучей. Такие поверхности называются хроматическими, или цветными. Например, красная поверхность хорошо отражает красные лучи, хуже - оранжевые и желтые, а остальные почти полностью поглощает, т. е. цвет поверхности зависит от того, какие монохроматические лучи она в основном отражает. А это - те лучи, длина волны которых является преобладающей в спектре. Хроматические поверхности характеризуются цветовым тоном, насыщенностью и светлотой. Эти характеристики являются свойствами зрительного ощущения.

  • 1. Цветовой тон определяется длиной волны Я, определяющей цветовой фон. Глаз чувствителен к относительно небольшому диапазону электромагнитных волн - в пределах от 400 до 700 нм, что соответствует видимой части спектра от фиолетового до красного. Уменьшение и увеличение длины волны в области ультрафиолетовых и инфракрасных излучений лежит за пределами нашего восприятия.
  • 2. Насыщенность цвета - степень отличия хроматического цвета от ахроматического при равной их светлоте. Так как этот показатель измерить трудно, характеристика насыщенности заменяется другой - чистотой цвета.

Это степень разбавленности чистого хроматического цвета белым. Чистота цвета выражается объективным показателем - яркостью. Самыми чистыми цветами являются спектральные, для них Р=100 %. Однако насыщенность их неодинаковая. Красный и синий воспринимаются более насыщенными, чем, например, желтый.

Краски характеризуются своей чистотой. Под чистотой красок понимают отсутствие в том или ином цвете примесей других цветов или их оттенков. У ахроматических цветов чистота, как и насыщенность, равна нулю.

3. Относительная светлота цвета и его коэффициент отражения определяется отношением отраженного поверхностью светового потока ко всему падающему на него световому потоку. Коэффициент отражения различных цветовых поверхностей колеблется от 0 (абсолютно черное тело) до 100 % (абсолютно белое тело), а практически следующим образом: черный цвет - 4: темно-синий и темно-красный - 10; красный - 13; темно-серый - 15; зеленый - 16; красно-оранжевый - 23; ореховато-желтый - 25; бежевый - 38; голубой - 45; желто-зеленый - 48; желтый - 55; белый - 70-90 %.

Глаз человека отличается высокой чувствительностью и большим ее диапазоном. Максимальный лучистый поток, который способен выдержать глаз, в 1000 млрд раз превышает минимальный порог чувствительности. Свет попадает в глаз через зрачок и с помощью хрусталика фокусируется на сетчатке - внутренней светочувствительной поверхности глаза. Последний слой ее состоит из светочувствительных клеток - колбочек и палочек. Светочувствительное вещество палочек (родопсин) отличается максимальным светопоглощением, т. е. максимальной чувствительностью к излучению при длине световой волны Я = 510 нм, но оно не чувствительно к цветам. Светочувствительное вещество колбочек (йодопсин) состоит из красно-, зелено- и синеощущаюших приемников (КЗС-приемников). Каждая из этих групп имеет максимальную чувствительность соответственно в длинно-, средне- и коротковолновой зонах спектра.

Приспособление глаза к различной яркости называется адаптацией; она бывает световой и темновой.

Световая адаптация - это снижение чувствительности к свету при большой освещенности. Наибольшая яркость, при которой человеческий глаз не испытывает болезненных ощущений, составляет примерно 160x103 кд/м2. Оптимальная яркость для световой адаптации - (2-5)х103 кд/м2 (яркость ясного неба в полдень).

При световой адаптации функционирует только колбочковый аппарат зрения. В палочках распад родопсина идет интенсивно уже при малых яркостях. При яркости 0,1 кд/м2 (яркость белой поверхности при полнолунии равна примерно 0,07 кд/м2) распад происходит быстрее, чем восстановление, которое, как правило, идет медленно. Поэтому при яркости 1 кд/м2 паточки «ослеплены» и в зрительном восприятии не участвуют. Это так называемое дневное зрение.

Темновая адаптация - это повышение чувствительности глаза к свету при малой освещенности. В этом случае в зрении участвуют палочки, так как их минимальная чувствительность (пороговая) к яркости поверхности высокая - 10’7 кд/м2. При яркости от 10‘3 до 1 кд/м2 чувствительны и колбочки, и палочки, участвующие в процессе зрения вместе. Это так называемое сумеречное зрение.

Таким образом, цветовое зрение обеспечивается наличием в глазу трех групп колбочек. В зависимости от соотношения попадающих в глаз световых потоков мы ощущаем тот или иной цвет. Если в глаз попадает, например, только красный свет, на него реагируют колбочки, ощущающие красный цвет, и мы его видим. На зеленый цвет реагирует другая группа колбочек, на синий — третья. При равном возбуждении КЗС-приемников мы ощущаем ахроматический цвет, при неравном — какой-либо хроматический.

В практической работе, связанной с воспроизведением цветов, необходимо уметь рассчитывать результаты взаимодействия цветов и смешения красок, предвидеть цвет поверхности, освещенной заданным источником света.

Способы получения цветов подразделяются на два основных вида - слага- тельный и вычитательный.

При слагательном (аддитивном) способе излучения трех основных цветов, они тем или иным способом направляются на одно место сетчатки, и в результате создается ощущение того или иного цвета (рис. 10.2). Если сливаются два хроматических цвета, расположенных на хорде 10-ступенного цветового круга, получается промежуточный цвет (например, красный + желтый = оранжевый; красный + зеленый = желтый; зеленоголубой + пурпурный = синий). При смешении двух ахроматических цветов получается также ахроматический цвет, но другой яркости. Если смешиваются два чистых спектральных цвета, результирующий будет меньшей чистоты. Так, смешение зеленого цвета с синим дает голубой цвет. Чем ближе в круге расположены смешиваемые цвета, тем больше насыщенность результирующего цвета. Если смешиваются чистые цвета, результирующий цвет также получается чистым.

Сложение цветов

Рис. 10.2. Сложение цветов

Определенные пары хроматических цветов при смешении в соответствующих пропорциях образуют ахроматические цвета. Такие цвета называют взаимодополняющими или просто дополнительными. В 10-ступенном круге они расположены на противоположных концах диаметра. Перечислим основные дополнительные пары цветов: красный - зелено-голубой; оранжевый - голубой; желтый - синий; желто-зеленый - фиолетовый; зеленый - пурпурный.

При вычитательном (субтрактивном) способе получения цветов из белого света вычитается один или несколько спектральных цветов таким образом, чтобы оставшиеся дали необходимый цвет. Этот способ получения цвета имеет место лишь при взаимодействии света с материальным телом (при всех видах отражения и пропускания света, смешении или наложении красок). Например, требуется получить желтый цвет. На пути белого света ставится светофильтр, пропускающий красные и зеленые лучи и поглощающий синие. Для получения красного цвета из белого света необходимо «вычесть» зеленый и синий. Если два цвета являются дополнительными, то, «вычитая» из белого один из них, получим другой. Вычитательный способ образования цветов широко применяется при получении красок, в цветном кино, цветной фотографии. Для получения красок всех цветов таким способом достаточно трех - красной, желтой и синей. Они являются основными в промышленности, полиграфии, живописи.

Человеческий глаз способен различать огромное количество цветов и оттенков. Только по цветовому тону пороговых различий (т. е. минимальной разности длин волн, при которой цвета становятся различимыми) - 130. а вместе с пурпурными цветами - все 150. Кроме того, каждый цвет различается также по насыщенности и светлоте, и общее число возможных цветов, оттенков, которые воспринимает человек, достигает нескольких десятков тысяч. Это обусловливает необходимость точной количественной оценки цветов, чем и занимается раздел экспериментальной оптики, называемый колориметрией (от лат. color — цвет и греч. metreo — меряю). Для определения цвета, которое необходимо в самых разнообразных областях техники, существуют приборы, называемые колориметрами. Зрительные колориметры (аддитивные и субстрактивные) основаны на глазомерном уравнивании цвета двух расположенных рядом полей сравнения. В фотоэлектрических колориметрах эту функцию выполняют фотоэлементы.

Применяются также упрошенные способы определения цветов с помощью соответствующих атласов. К определенному цвету подбирается наиболее близкая накраска из атласа. Каждая накраска имеет свои характеристики: цветовой тон. чистоту и коэффициент отражения. Цветовые атласы издаются с XVIII в. и получили широкое распространение. Одним из наиболее оригинальных атласов является изданный в 1956 г. проф. Е. Б. Рабкиным. Он дает не только характеристики (Л, Р, р) приводимых цветовых тонов, но и коэффициенты цветности в системе XYZ, принятой в 1931 г. Международной комиссией по освещению (МКО).

Как уже было отмечено, любой цвет может быть получен смешением трех основных цветов, поэтому его можно характеризовать тремя числами - координатами цвета, т. е. выразить математически в виде цветового уравнения:

где С — произвольный цвет, представляющий соединение основных;

X, Y, Z — основные единичные цвета;

хг Уь Z — цветовые коэффициенты, показывающие, сколько надо взять единиц каждого из основных цветов, чтобы получить искомый цвет С.

В принятой МКО системе цветов основным цветам X, Y, Z соответствуют излучения: Ях = 700 нм (красный), Яу = 546,1 нм (зеленый) и Я2 = 435,8 нм (фиолетовый). Эти цвета приняты за основные, потому что при смешении охватывают практически все оттенки, т. е. могут быть точно определены опытным путем.

На практике часто требуется определить лишь качественную характеристику цвета — его цветность (совокупность цветового тона и насыщенности). Цветность удобнее оценивать через относительные цветовые коэффициенты:

Отсюда следует, что

Цветовое уравнение с использованием относительных цветовых коэффициентов (координат цветности) имеет вид

Любой цвет выражается, таким образом, тремя цветовыми координатами, а цветность — любыми двумя координатами цветности при определенных основных цветах X, Y, Z. Эта особенность позволяет изобразить любую цветность в виде точки в прямоугольной системе координат OXY и получить диаграмму цветности, которая связывает коэффициенты х и у с цветовым тоном и насыщенностью относительно белого цвета.

На диаграмме, приведенной на рис. 10.4, по осям абсцисс и ординат отложены значения относительных цветовых коэффициентов х и у соответственно. На внешней кривой отмечены все цвета видимого участка спектра с длиной волны 400-700 нм. Разрыв между красными и фиолетовыми цветами заполняют пурпурные. Так как они в спектре отсутствуют, то обозначены длинами волн (со штрихом) тех спектральных цветов, к которым являются дополнительными. Точка Е в середине графика соответствует белому цвету (Р = 0). На прямых линиях, соединяющих ее с внешней кривой, располагаются цвета с одинаковой длиной волны, но разной насыщенности. Эти линии пересекают кривые одинаковой насыщенности, которые соответствуют ее значениям от 0,1 до 1.

Определив для искомого цвета цветовые коэффициенты xi, уь zi по формуле (10.1) можно рассчитать цветовые коэффициенты х, у, z. Откладывая на диаграмме цветности значения х и у, находим точку, которая соответствует искомой цветности. Из точки Е через полученную точку проводим прямую до пересечения с внешней кривой. В месте пересечения определяется цветовой тон А, а по кривым равной чистоты - значение чистоты Р. По диаграмме цветности можно определить также дополнительные цвета, которые располагаются на граничной кривой в точках пересечения ее с прямой, проведенной через точку Е.

График перехода от относительных цветовых коэффициентов х и у к цветовому тону Я и насыщенности Р, взятым относительно равноэнергетического источника Е

Рис. 10.4. График перехода от относительных цветовых коэффициентов х и у к цветовому тону Я и насыщенности Р, взятым относительно равноэнергетического источника Е

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>