Цвет – это результат совместной работы света, поверхности, глаза и мозга, а не неизменное свойство предмета само по себе. Один объект выглядит по-разному при солнце и лампе, несколько спектров могут вызывать одинаковое ощущение, а пурпурный цвет вообще не соответствует одной полосе радуги. Экраны создают оттенки сложением красного, зелёного и синего света, тогда как краски действуют главным образом через поглощение части падающего излучения.
Эта статья рассматривает физику и физиологию цвета. История значений оттенков в культуре и психологии отдельно раскрыта на странице «Тайны цвета», которая не заменяет научное объяснение зрения.
У предмета нет одного цвета при любых условиях
Поверхность поглощает часть падающего света и отражает другую. Но набор доступных волн задаёт источник. Белая рубашка под красной лампой выглядит красной, а два синих предмета могут стать неразличимыми при освещении, в котором нет нужных участков спектра.
Мозг частично компенсирует изменения и старается узнавать постоянный цвет предмета. Эта цветовая константность полезна, но не идеальна. Именно поэтому ткань, выбранная в магазине, иногда кажется дома другой.
Радуга не содержит все видимые цвета
Призма раскладывает белый свет по длинам волн и создаёт непрерывную последовательность от фиолетового до красного. Однако пурпурный и маджента возникают, когда глаз одновременно получает сигнал от коротковолновой и длинноволновой частей спектра. Одной длины волны для такого ощущения нет.
Коричневый тоже контекстен. Изолированное световое пятно соответствующего состава скорее покажется тёмно-оранжевым. Коричневым оно становится рядом с более яркими областями, когда мозг сравнивает светлоту и окружение.
Три типа колбочек не равны трём «датчикам цвета»
В сетчатке человека обычно есть три типа колбочек с перекрывающимися диапазонами чувствительности. Их условно называют коротко-, средне- и длинноволновыми. Мозг сравнивает ответы клеток, поэтому отдельная колбочка не сообщает готовое слово «красный» или «зелёный».
Палочки чувствительнее при слабом освещении, но почти не дают цветового различения. В сумерках мир кажется менее насыщенным, а относительная яркость оттенков меняется. Ночное зрение является другим режимом работы системы.
Разные спектры могут выглядеть одинаково
Две смеси света с совершенно разным набором длин волн способны одинаково возбуждать три типа колбочек. Такие совпадающие цвета называют метамерами. Благодаря этому экрану не нужно воспроизводить полный спектр солнечного жёлтого: достаточно правильной комбинации красных и зелёных пикселей для человеческого наблюдателя.
При другой лампе две одинаковые на вид краски могут разойтись по цвету, потому что отражают спектр по-разному. Метамеризм особенно важен при подборе тканей, печати и окраске деталей изделия.
Экран складывает свет, а краска вычитает
Красный, зелёный и синий каналы дисплея образуют аддитивную систему RGB. Когда все три светят достаточно ярко, получается белое ощущение. Полиграфические краски поглощают свет, поэтому используют субтрактивную модель с голубой, пурпурной, жёлтой и чёрной составляющими.
Одна система не является «правильнее» другой. Они решают разные физические задачи. Поэтому яркий экранный оттенок иногда нельзя точно напечатать, а вид оттиска зависит от бумаги и освещения. Материал о том, как фотография стала цветной, показывает ранние способы разделения изображения на цветовые компоненты.
Белый свет бывает разным
Дневной свет, лампа накаливания и светодиод могут восприниматься как белые после адаптации, хотя их спектры различаются. Понятия «тёплый белый» и «холодный белый» описывают оттенок освещения: тёплый имеет больше оранжевого ощущения, холодный – голубоватого.
Парадокс названий связан с опытом огня и неба, а не с физической температурой источника. В терминах цветовой температуры более голубой свет часто имеет большее численное значение в кельвинах.
Некоторые цвета создаёт микроструктура
Пигмент поглощает определённые волны. Структурная окраска возникает, когда микроскопические слои, бороздки или решётки отражают свет избирательно. Так появляются переливы на крыльях насекомых, перьях птиц и перламутре.
Оттенок часто зависит от угла зрения. Тонкие плёнки создают похожий эффект интерференции, поэтому мыльные пузыри переливаются даже без разноцветных красителей.
Животные видят другой цветовой мир
Многие птицы и насекомые воспринимают ультрафиолет, недоступный человеку. Цветок может иметь для пчелы контрастный узор, который направляет к нектару, хотя человек видит однотонные лепестки. Некоторые животные имеют меньше или больше типов светочувствительных клеток.
Нельзя просто представить их зрение как нашу картинку с добавленным новым цветом. Мозг другого вида обрабатывает сигналы по-своему, а значение признака связано с его поведением и средой.
Дальтонизм имеет несколько форм
Нарушение цветового зрения чаще связано с отсутствием или изменением одного типа колбочек. Наиболее распространены трудности различения красно-зелёной области, особенно у мужчин из-за наследования соответствующих генов через X-хромосому.
Человек обычно видит не чёрно-белый мир, а путает определённые оттенки. Поэтому важный сигнал нельзя кодировать одним цветом. Форма и расположение огней дополняют цветовые сигналы светофора, помогая распознаванию.
Соседство меняет восприятие оттенка
Один серый квадрат кажется светлее на тёмном фоне и темнее на светлом. Цветные соседние области тоже сдвигают ощущение. Мозг оценивает отношения между участками изображения, а не независимо измеряет каждую точку.
После долгого взгляда на насыщенный цвет появляется след противоположного оттенка. Это послеобраз, связанный с адаптацией зрительной системы. Иллюзия не означает неисправность глаза: она раскрывает способ кодирования контрастов.
Названия цветов зависят от культуры, но зрение имеет физическую основу
Языки делят непрерывное цветовое пространство на категории по-разному. Где-то голубой и синий имеют отдельные основные слова, где-то обозначаются как варианты одной категории. Границы названий влияют на скорость классификации, но не создают новые длины волн.
Точное воспроизведение цвета требует указать освещение, наблюдателя, устройство и стандарт измерения. Поэтому дизайнеры калибруют мониторы, печатники используют цветовые профили, а музеи контролируют лампы. Цвет одновременно объективно измерим через свет и субъективно переживается зрительной системой – именно сочетание этих уровней делает его таким изменчивым и интересным.
