Цветовой тон определение. Теория цвета. Светлые и темные цвета, яркие и мягкие цвета. Как настраивается насыщенность цвета при разработке макета для печати
В теории цвета насыщенность - это интенсивность определённого тона, то есть степень визуального отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого) цвета. Насыщенный цвет можно назвать сочным, глубоким, менее насыщенный - приглушённым, приближённым к серому. Полностью ненасыщенный цвет будет оттенком серого. Насыщенность (saturation) - одна из трёх координат в цветовых пространствах HSL и HSV. Насыщенность (цветовая насыщенность, chroma) в цветовых пространствах CIE 1976 Lab и Luv является неформализованной величиной, используемой в представлении CIE LCH (lightness (светлота), хрома (chroma, насыщенность), hue (тон)).
В физическом плане насыщенность цвета определяется характером распределения излучения в спектре видимого света. Наиболее насыщенный цвет образуется при существовании пика излучения на одной длине волны, в то время как более равномерное по спектру излучение будет восприниматься как менее насыщенный цвет. В субтрактивной модели формирования цвета, например при смешении красок на бумаге, снижение насыщенности будет наблюдаться при добавлении белых, серых, чёрных красок, а также при добавлении краски дополнительного цвета. ()
Чистота - это степень приближения дан-ного цвета к чистому спектральному, выражаемая в долях единицы.
Наибольшей чистотой обладают цвета спектра. Поэтому чистота всех спектральных цветов прини-мается за единицу, несмотря на их различную насыщенность. Наиболее насыщен синий цвет, наименее - желтый. Особенно насыщенные цвета наблюдаются в спектре, который не содержит примесей белого или черного.
Хроматическую композицию можно построить, варьируя насыщенность одного цвета постоянной светлоты. Это достигается добавлением к выбран-ному цвету нужного количества равного ему по светлоте серого. В результате варианты выбран-ного цвета образуют чистый ряд по насыщенности, в которой насыщенность закономерно изменяется, светлота остается неизменной, а цветовой тон ахроматизируется. ()
Когда к чистому цвету добавляется черный, то меняется его светлота:
Ещё пример, как изменяется насыщенность синего при добавлении к нему серого:
Изменение насыщенности и светлоты оттенков оранжевого и синего:
Как видно на картинке, при добавлении средне-серого и черного к оттенкам теплых цветов при уменьшении насыщенности получаются коричневатые оттенки цвета, холодные цвета становятся сероватыми. На этой картинке изменение чистого цвета идет по двум параметрам: насыщенности и светлоты. Светлота уменьшается с добавлением черного, насыщенность - серого.
Наименее насыщенные и наиболее светлые цвета - пастельные:
Различают несколько качественных характеристик насыщенности цвета:
- живая (vivid) насыщенность;
- сильная (strong) насыщенность;
- глубокая (deep) насыщенность.
Ненасыщенные цвета характеризуются, как тусклые (dull), слабые (weak) или вымытые.
Пример изменения цвета в зависимости от его светлоты (value) и насыщенности (chroma), на примере красного цвета из книги цвeта Манселла:
А так выглядит зеленый цвет с одинаковой светлотой, но с разной насыщенностью (даны процентные соотношения первичных цветов в системе CMYK).
Яркость цвета — характеристика восприятия. Она определяется нашей скоростью выделения одного тона на фоне других.
Это относительная характеристика, ее можно познать только в сравнении. Сложные оттенки, с примесью серого или коричневого создают необходимый контраст, чтобы наш глаз выделял наиболее подходящие под это определение тона.
Яркими тонами называются оттенки приближенные к чистому спектру. Если поверхность материала отражает ту или иную волну (с) с наименьшим ее искажением, то мы считаем, что данный тон — яркий.
Примесь белого или черного незначительно влияют на яркость цвета. Так бордовый может быть достаточно ярким, как и светло-желтый. Желто-зеленый — тоже броский тон, как промежуточная длинна волны между зеленым и желтым.
Каждый спектр имеет свою светлоту: яркий желтый — самый светлый; самый темный — синий и фиолетовый.
Промежуточными являются: голубой, зеленый, розовый, красный.
Это утверждение верно в том случае, если рассматривать линейку оттенков одного цвета.
Если же выделять наиболее яркий оттенок среди других тонов, то более яркими будут цвет как можно больше разнящийся по светлоте с остальными.
Яркие оттенки задают контраст с более тусклыми, темными или светлыми, за счет чего мы считаем сочетание насыщены, выразительным.
ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ НА ЭТУ ТЕМУ (нажать на картинку)
Цветовой тон (оттенок цвета) обозначается такими терминами, как «желтый», «зеленый», «синий» и т. д. Насыщенность - степень или сила выражения цветового тона. Эта характеристика цвета указывает на количество краски или на концентрацию красителя.
Светлота - признак, позволяющий сопоставить всякий хроматический цвет с одним из серых цветов, называемых ахроматическими.
Качественная характеристика хроматического цвета:
· цветовой тон
· светлота
· насыщенность. (Рисунок 8)
Цветовой тон определяет название цвета: зеленый, красный, желтый, синий и др. Это качество цвета, которое позволяет сравнить его с одним из спектральных или пурпурным цветом (кроме хромотических) и дать ему название.
Светлота также является свойством цвета. К светлым можно отнести желтый, розовый, голубой, светло-зеленый и т. п., к темным - синий, фиолетовый, темно-красный и др. цвета.
Светлота характеризует, насколько тот или иной хроматический цвет светлее или темнее другого цвета или насколько данный цвет близок к белому.
Это степень отличия данного цвета от черного. Она измеряется числом порогов различия от данного цвета до черного. Чем светлее цвет, тем выше его светлота. На практике принято заменять этот понятие понятием "яркость".
Термин насыщенность цвета определяется его (цвета) близостью к спектральному. Чем ближе цвет к спектральному, тем он насыщеннее. Например, желтый цвет лимона, оранжевый - апельсина и т. д. Цвет теряет свою насыщенность от примеси белил или черной краски.
Насыщенность цвета характеризует степень отличия хроматического цвета от равного ему по светлоте ахроматического.
ЦВЕТОВОЙ ТОН НАСЫЩЕННОСТЬ СВЕТЛОТА
Цветовой тон определяет место цвета в спектре ("красный-зеленый-желтый-синий") Это главная характеристика цвета. В физическом смысле ЦВЕТОВОЙ ТОН зависит от длины световой волны. Длинные волны - красная часть спектра. Короткие - сдвиг в сине-фиолетовую сторону. Средняя длина волны - это желтые и зеленые цвета, они наиболее оптимальны для глаза.
Существуют АХРОМАТИЧЕСКИЕ цвета. Это черный, белый, и вся шкала серых между ними. Они не имеют ТОНА. Черный - это отсутствие цвета, белый - это смешение всех цветов. Серые обычно получаются от смешения двух и более цветов. Все остальные - ХРОМАТИЧЕСКИЕ цвета.
Степень хроматичности цвета определяется насыщенностью . Это степень удаленности цвета от серого той же светлоты. Представьте, как свежую траву у дороги покрывает пыль слой за слоем. Чем больше слоев пыли, чем слабее виден первоначальный чистый зеленый цвет, тем меньше НАСЫЩЕННОСТЬ этого зеленого. Цвета с максимальной насыщенностью - это спектральные цвета, минимальная насыщенность дает полную ахроматику (отсутствие цветового тона).
Светлота (яркость)- это положение цвета на шкале от белого до черного. Характеризуется словами "темный", "светлый". Сравните цвет кофе и цвет кофе с молоком. Максимальной СВЕТЛОТОЙ обладает белый цвет, минимальной - черный. Некоторые цвета изначально (спектрально) светлее - (желтый). Другие темнее (синий).
В фотошеп: Следующая система, которая используется в компьютерной графике, система HSB . Растровые форматы не используют систему HSB для хранения изображений, так как она содержит всего 3 миллиона цветов.
В системе HSB цвет разлагается на три составляющие:
- HUE (Цветовой тон) - частота световой волны, отражающейся от объекта, который вы видите.
- SATURATION (Насыщенность) является чистотой цвета. Это соотношение основного тона и равного ему по яркости бесцветно серого. Максимально насыщенный цвет не содержит серого вообще. Чем меньше насыщенность цвета, тем он нейтральней, тем труднее однозначно охарактеризовать его.
· BRIGHTNESS (Яркость) это общая яркость цвета. Минимальное значение этого параметра превращает любой цвет в черный. . (Рисунок 9)
(Рисунок 10)
 |
Я по образованию программист, но по работе мне пришлось столкнуться с обработкой изображений. И тут для меня открылся удивительный и неизведанный мир цветовых пространств. Не думаю, что дизайнеры и фотографы узнают для себя что-то новое, но, возможно, кому-нибудь это знание окажется, как минимум полезно, а в лучшем случае интересно.
Основная задача цветовых моделей – сделать возможным задание цветов унифицированным образом. По сути цветовые модели задают определённые системы координат, которые позволяют однозначно определить цвет.
Наиболее популярными на сегодняшний день являются следующие цветовые модели: RGB (используется в основном в мониторах и камерах), CMY(K) (используется в полиграфии), HSI (широко используется в машинном зрении и дизайне). Существует множество других моделей. Например, CIE XYZ (стандартные модели), YCbCr и др. Далее дан краткий обзор этих цветовых моделей.
Цветовой куб RGB
Из закона Грассмана возникает идея аддитивной (т.е. основанной на смешении цветов от непосредственно излучающих объектов) модели цветовоспроизведения. Впервые подобная модель была предложена Джеймсом Максвеллом в 1861 году, но наибольшее распространение она получила значительно позже.В модели RGB (от англ. red – красный, green – зелёный, blue – голубой) все цвета получаются путём смешения трёх базовых (красного, зелёного и синего) цветов в различных пропорциях. Доля каждого базового цвета в итоговом может восприниматься, как координата в соответствующем трёхмерном пространстве, поэтому данную модель часто называют цветовым кубом. На Рис. 1 представлена модель цветового куба.
Чаще всего модель строится так, чтобы куб был единичным. Точки, соответствующие базовым цветам, расположены в вершинах куба, лежащих на осях: красный – (1;0;0), зелёный – (0;1;0), синий – (0;0;1). При этом вторичные цвета (полученные смешением двух базовых) расположены в других вершинах куба: голубой - (0;1;1), пурпурный - (1;0;1) и жёлтый – (1;1;0). Чёрный и белые цвета расположены в начале координат (0;0;0) и наиболее удалённой от начала координат точке (1;1;1). Рис. показывает только вершины куба.
Цветные изображения в модели RGB строятся из трёх отдельных изображений-каналов. В Табл. показано разложение исходного изображения на цветовые каналы.
В модели RGB для каждой составляющей цвета отводится определённое количество бит, например, если для кодирования каждой составляющей отводить 1 байт, то с помощью этой модели можно закодировать 2^(3*8)≈16 млн. цветов. На практике такое кодирование избыточно, т.к. большинство людей не способно различить такое количество цветов. Часто ограничиваются т.н. режимом «High Color» в котором на кодирование каждой компоненты отводится 5 бит. В некоторых приложениях используют 16-битный режим в котором на кодирование R и B составляющих отводится по 5 бит, а на кодирование G составляющей 6 бит. Этот режим, во-первых, учитывает более высокую чувствительность человека к зелёному цвету, а во-вторых, позволяет более эффективно использовать особенности архитектуры ЭВМ. Количество бит, отводимых на кодирование одного пиксела называется глубиной цвета. В Табл. приведены примеры кодирования одного и того же изображения с разной глубиной цвета.
Субтрактивные модели CMY и CMYK
Субтрактивная модель CMY (от англ. cyan - голубой, magenta - пурпурный, yellow - жёлтый) используется для получения твёрдых копий (печати) изображений, и в некотором роде является антиподом цветового RGB-куба. Если в RGB модели базовые цвета – это цвета источников света, то модель CMY – это модель поглощения цветов.Например, бумага, покрытая жёлтым красителем не отражает синий свет, т.е. можно сказать, что жёлтый краситель вычитает из отражённого белого света синий. Аналогично голубой краситель вычитает из отражённого света красный, а пурпурный краситель вычитает зелёный. Именно поэтому данную модель принято называть субтрактивной. Алгоритм перевода из модели RGB в модель CMY очень прост:
При этом предполагается, что цвета RGB находятся в интервале . Легко заметить, что для получения чёрного цвета в модели CMY необходимо смешать голубой, пурпурный и жёлтый в равных пропорциях. Этот метод имеет два серьёзных недостатка: во-первых, полученный в результате смешения чёрный цвет будет выглядеть светлее «настоящего» чёрного, во-вторых, это приводит к существенным затратам красителя. Поэтому на практике модель СMY расширяют до модели CMYK, добавляя к трём цветам чёрный (англ. black).
Цветовое пространство тон, насыщенность, интенсивность (HSI)
Рассмотренные ранее цветовые модели RGB и CMY(K) весьма просты в плане аппаратной реализации, но у них есть один существенный недостаток. Человеку очень тяжело оперировать цветами, заданными в этих моделях, т.к. человек, описывая цвета, пользуется не содержанием в описываемом цвете базовых составляющих, а несколько иными категориями.Чаще всего люди оперируют следующими понятиями: цветовой тон, насыщенность и светлота. При этом, говоря о цветовом тоне, обычно имеют в виду именно цвет. Насыщенность показывает насколько описываемый цвет разбавлен белым (розовый, например, это смесь красного и белого). Понятие светлоты наиболее сложно для описания, и с некоторыми допущениями под светлотой можно понимать интенсивность света.
Если рассмотреть проекцию RGB-куба в направлении диагонали белый-чёрный, то получится шестиугольник:
Все серые цвета (лежащие на диагонали куба) при этом проецируются в центральную точку. Чтобы с помощью этой модели можно было закодировать все цвета, доступные в RGB-модели, необходимо добавить вертикальную ось светлоты (или интенсивности) (I). В итоге получается шестигранный конус:
При этом тон (H) задаётся углом относительно оси красного цвета, насыщенность (S) характеризует чистоту цвета (1 означает совершенно чистый цвет, а 0 соответствует оттенку серого). Важно понимать, что тон и насыщенность не определены при нулевой интенсивности.
Алгоритм перевода из RGB в HSI можно выполнить, воспользовавшись следующими формулами:
Цветовая модель HSI очень популярна среди дизайнеров и художников, т.к. в этой системе обеспечивается непосредственный контроль тона, насыщенности и яркости. Эти же свойства делают эту модель очень популярной в системах машинного зрения. В Табл. показано изменение изображения при увеличении и уменьшении интенсивности, тона (выполняется поворот на ±50°) и насыщенности.
Модель CIE XYZ
С целью унификации была разработана международная стандартная цветовая модель. В результате серии экспериментов международная комиссия по освещению (CIE) определила кривые сложения основных (красного, зелёного и синего) цветов. В этой системе каждому видимому цвету соответствует определённое соотношение основных цветов. При этом, для того, чтобы разработанная модель могла отражать все видимые человеком цвета пришлось ввести отрицательное количество базовых цветов. Чтобы уйти от отрицательных значений CIE, ввела т.н. нереальные или мнимые основные цвета: X (мнимый красный), Y (мнимый зелёный), Z (мнимый синий).При описании цвета значения X,Y,Z называют стандартными основными возбуждениями, а полученные на их основе координаты – стандартными цветовыми координатами. Стандартные кривые сложения X(λ),Y(λ),Z(λ) (см. Рис.) описывают чувствительность среднестатистического наблюдателя к стандартным возбуждениям:
Помимо стандартных цветовых координат часто используют понятие относительных цветовых координат, которые можно вычислить по следующим формулам:
Легко заметить, что x+y+z=1, а это значит, что для однозначного задания относительных координат достаточно любой пары значений, а соответствующее цветовое пространство может быть представлено в виде двумерного графика:
Множество цветов, задаваемое таким способом, называют треугольником CIE.
Легко заметить, что треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точку с координатами (1/3;1/3) (т.н. точку белого). В результате получают цветовое тело CIE (см. Рис.):
Это тело содержит все цвета, видимые среднестатистическим наблюдателем. Основным недостатком этой системы является то, что используя её, мы можем констатировать только совпадение или различие двух цветов, но расстояние между двумя точками этого цветового пространства не соответствует зрительному восприятию различия цветов.
Модель CIELAB
Основной целью при разработке CIELAB было устранение нелинейности системы CIE XYZ с точки зрения человеческого восприятия. Под аббревиатурой LAB обычно понимается цветовое пространство CIE L*a*b*, которое на данный момент является международным стандартом.В системе CIE L*a*b координата L означает светлоту (в диапазоне от 0 до 100), а координаты a,b – означают позицию между зелёным-пурпурным, и синим-жёлтым цветами. Формулы для перевода координат из CIE XYZ в CIE L*a*b* приведены ниже:
где (Xn,Yn,Zn) – координаты точки белого в пространстве CIE XYZ, а
На Рис. представлены срезы цветового тела CIE L*a*b* для двух значений светлоты:
По сравнению с системой CIE XYZ Евклидово расстояние (√((L1-L2)^2+(a1^*-a2^*)^2+(b1^*-b2^*)^2)) в системе CIE L*a*b* значительно лучше соответствует цветовому различию, воспринимаемому человеком, тем не менее, стандартной формулой цветового различия является чрезвычайно сложная CIEDE2000.
Телевизионные цветоразностные цветовые системы
В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно).Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения. Т.к. компонента Y по сути содержит исходное изображение в градациях серого, сигнал в системе YIQ мог быть принят и корректно отображён как на старых чёрно-белых телевизорах, так и на новых цветных.
Вторым, возможно более важным плюсом, этих пространств является разделение информации о цвете и яркости изображения. Дело в том, что человеческий глаз весьма чувствителен к изменению яркости, и значительно менее чувствителен к изменению цветности. Это позволяет передавать и хранить информацию о цветности с пониженной глубиной. Именно на этой особенности человеческого глаза построены самые популярные на сегодняшний день алгоритмы сжатия изображений (в т.ч. jpeg). Для перевода из пространства RGB в YIQ можно воспользоваться следующими формулами:
С давних времен теоретики цвета развивали свои идеи и понимание взаимодействия цвета. Первые попытки по систематизации взглядов были предприняты еще при жизни Аристотеля (384-322 до н.э.), однако наиболее серьезные изыскания в теории цвета начались при Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.). Леонардо обратил внимание, что определенные цвета усиливают друг друга и открыл контрастные (противоположные) и дополнительные цвета.
Первый цветовой круг был изобретен Исааком Ньютоном (1642-1727 гг.). Он разделил луч белого света на лучи красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового, а затем соединил концы спектра в цветовой круг. Он заметил, что при смешивании двух цветов из противоположных позиций получается нейтральный цвет.
Томас Янг (1773-1829) доказал, что в действительности белый световой луч разлагается лишь на три спектральных цвета: красный, зеленый и синий. Эти три цвета являются первоначальными. Основываясь на его работах, немецкий физиолог Герман Гельмгольц (1821-1894) показал, что человеческий глаз воспринимает цвет как сочетание красных, зеленых и синих световых волн. Эта теория доказала, что наш мозг «разбивает» цвет каждого предмета на различные процентные содержания в нем красного, зеленого и синего, и именно из-за этого мы воспринимаем различные цвета по-разному.
Иоганн Вольфганг Гете (1749-1832 гг.) разделил цвета на две группы. Он включил теплые цвета (красный-оранжевый-желтый) в положительную группу, а холодные цвета (зеленый-синий-фиолетовый) – в отрицательную. Он обнаружил, что цвета положительной группы вызывают у зрителей душевный подъем, а цвета отрицательной группы ассоциируются с чувством неустроенности.
Вильгельм Оствальд (1853-1932 гг.), российско-германский химик, в своей книге «Азбука цвета» (1916 г.) разработал систему цвета в зависимости от психологической гармонии и порядка.
Иттен Йоганс (1888-1967 гг.), теоретик цвета из Швейцарии, разработал цветовые гаммы и модифицировал цветовой круг, который базировался на трех основных цветах – красном, желтом и синем, и включал двенадцать оттенков. В своих экспериментах исследовал связь между цветом и визуальными эффектами.
В 1936 году американский художник Альберт Манселл (1858-1918) создал новую универсальную цветовую модель. Она получила название «Дерево Манселла», где оттенки располагаются вдоль ветвей различной длины в порядке их насыщенности. Труд Манселла был принят в американской промышленности за стандарт для наименования цветов.
Цветовая гармония
Удачное сочетание цветов может быть обозначено как «цветовая гармония». Независимо от того, состоят они из схожих цветов, которые дают более мягкое восприятие глазом, или из контрастных цветов, приковывающих к себе внимание, гармоничные цветовые сочетания являются делом личного вкуса. Практика искусства и дизайна выдвигает теории цвета, принципы использования цвета, которые позволяют принять решение относительно выбора того или иного цвета.
Цвет вызывает эмоциональный и физический отклик, однако природа отклика может быть изменена с помощью размещения исходного цвета в сочетании с одним или несколькими цветами. Можно варьировать цветовые комбинации, чтобы создавать сочетания, которые родственны или контрастны, и таким образом воздействовать на зрительские впечатления.
Базовые концепции
Комплиментарные цвета (дополнительные)
Цвета расположены напротив друг друга в цветовом круге. Они дают наиболее контрастное сочетание. Использование двух противоположных цветов приведет к визуальной вибрации и возбуждению взгляда.
Близкие цвета + комплиментарный (контрастные)
Один цвет сопровождается двумя цветами, расположенными в ближайшем соседстве от цвета, находящегося напротив главного. Смягчение контрастности приводит к возникновению замысловатого цветосочетания.
Сдвоенные комплиментарные цвета
Представляют собой комбинацию двух пар комплиментарных цветов. Так как цвета, участвующие в таком сочетании, усиливают явную интенсивность каждого из них, то некоторые пары могут быть неприятны глазу. При использовании 4 цветов избегайте цветовых пятен одинаковой площади.
Близкие цвета
Это комбинации двух и более цветов, находящихся в непосредственном соседстве на цветовом круге. Они обладают схожей длиной волны, что делает их легкими для восприятия.
Триадные цвета
Это комбинация трех любых цветов, равномерно расположенных на цветовом круге. Триады первичных цветов воспринимаются более резко, вторичные и третичные триады дают более мягкий контраст.
Монохроматические цвета
Это цветовые схемы, составленные из оттенков одного цвета. Используйте один цвет, исследуйте разнообразие насыщенности и прозрачности.
