В новом ролике «Цветовое зрение и смешение цветов» мы проводим линию от спектра видимого света (физика) через ощущение цвета (биология и психика) к способам создавать цветные изображения (инженерия).

Наши ролики, посвященные школьным разделам физики, эволюционируют: удлиняются без потери концентрации смыслов и начинают нанизывать на одну нить большее число элементов физической картины мира.

Ролик «Цветовое зрение и смешение цветов» — иллюстрация такой эволюции. В качестве эксперимента попробуем опубликовать его конспект здесь.

1. Спектральные цвета

Еще Ньютон обнаружил, что луч солнечного света можно разделить на набор лучей всех цветов радуги. Позже было показано, что видимый свет  — это электромагнитные волны, длина которых находится в диапазоне от 380 до 780 нм. Разные длины волн вызывают у нас разные цветовые ощущения — от фиолетового до красного. Это уже само по себе удивительно!

2. Цветовое зрение

На сетчатке глаза есть два типа рецепторов — палочки и колбочки. Колбочки отвечают за восприятие цвета. Первым исследователем, предложившим модель цветового зрения, был Томас Юнг.  Согласно модели есть три типа колбочек: одни реагирует на длины волн в красной области спектра (R), вторые в зеленой (G), а третьи в синей (B). То есть глаз «кодирует» любой воспринимаемый спектр тремя числами и делает это он с потерей информации.

Например, смесь спектрального зеленого (G) со спектральным красным (R) мы воспринимаем точно так же, как спектральный желтый (Y). При этом, конечно, никакого спектрального желтого в смеси зеленого и красного нет!

Аналогично, зеленый (G) с синим (B) мы воспринимаем как циан (C), а синий (B) с красным (R) как маджента (M).

Рекомендуем хороший обзор «История цветового зрения» Руслана Ивановича Коровенкова.

Все это, конечно, некоторое приближение. О моделях цветового зрения все еще идут дискуссии. Но это приближение позволяет создавать экраны мониторов и издавать журналы, которые неплохо передают цветную реальность.

3. Сложение цветов в модели RGB

Каждая точка на цветном экране содержит красный (R), зеленый (G) и синий (B) пиксели, которые могут излучать свет соответствующей длины волны, произвольной интенсивности.

Так, например, чтобы получить точку, воспринимаемую нами как желтую, — нужно зажечь красный и зеленый пиксели с одинаковой интенсивностью. Чтобы получить белый — нужно зажечь все пиксели с одинаковой интенсивностью. И так далее. Ну и вообще у каждого воспринимаемого нами цвета есть своя координата в пространстве яркости RGB пикселей.

4. Как работают краски

С красками дело обстоит несколько иначе. Дело в том, что цветные изображения, полученные в результате раскрашивания листа, сами не излучают свет, а только отражают его. Так, например, красная краска — это вещество, которое пропускает только длины волн в районе спектрального красного и поглощает все остальные.

5. Вычитание цветов в модели CMY

В случае красок, удобнее работать не с пигментами, которые пропускают только один основной цвет, а с пигментами, которые только один основной цвет не пропускают — так проще делать разные смеси для получения нужных воспринимаемых цветов.

Основные цвета таких пигментов: циан (C), маджента (M) и желтый (Y). Каждый из них пропускает по два основных цвета:

- (C) пропускает (B) и (G), поглащая (R)

- (M) пропускает (R) и (B), поглащая (G)

- (Y) пропускает (R) и (G), поглащая (B)

Через попарные перекрытия слоев пигментов будет проходить только один цвет:

- через (C) и (M) — (B)

- через (C) и (Y) — (G)

- через (Y) и (M) — (R)

Через все три — ничего не будет проходить.

Все это называется моделью вычитания цветов CMY в противовес модели сложения цветов RBG.

При многоцветной печати используется сетка (растр), в узлах / ячейках которой — пятнышки с основными цветами CMY. Для увеличения контраста в каждое пятнышко еще добавляют черную краску (K). Система таких пятнышек и создает все многообразие цветов, которые мы видим на иллюстрациях!