Смешение цветов
Джон Хеджкоу


Человеческий глаз не способен реагировать по-разному на все сочетания световых лучей, которые попадают на его поверхность, поскольку в сетчатке глаза есть только три вида колбочек-клеток, воспринимающих цвет. Например, при относительно слабом освещении человек видит желтый цвет, если в глаз попадает небольшая часть лучей из желтой области спектра. Но точно так же глаз реагирует и на определенные смеси красных и зеленых лучей. Белый солнечный свет состоит из всех лучей спектра, однако хороший белый свет можно получить также при смешении лучей только двух длин волн – из красной и сине-зеленой частей спектра.

Каждый воспринятый глазом цвет может соответствовать огромному количеству сочетаний длин волн, более того, ограниченное число цветных световых лучей с данной длиной волны может дать при смешении в различных пропорциях почти любой цвет. Это факт первостепенной важности для полиграфистов и дизайнеров, так как на нем основаны практически все современные методы воспроизведения цвета на мониторе и бумаге.

Если спроецировать на белый экран в правильном соотношении лучи густого красного, синего и зеленого цвета, то в месте их совмещения получится белый цвет. Изменяя их относительную яркость, можно получить почти любой цвет. Например, коричневый получается от смешения тусклого зеленого луча с чуть более ярким красным и с малой примесью или даже без примеси синего. Если увеличить яркость всех трех лучей, то коричневый посветлеет и превратится в желто-красный.

При таком аддитивном смешении насыщенные красный, синий и зеленый цвета называют «основными». При смешении двух основных цветов получают «дополнительный». Например, если к красному добавлять в растущей пропорции зеленый, получаются очень насыщенные желто-красные, желтые, желто-зеленые и зеленые тона. Если к зеленому добавлять в растущей пропорции синий, это приведет к появлению глубоких сине-зеленых тонов. Смешение синего с разными количествами красного даст насыщенные оттенки пурпурного.

При добавлении к такому дополнительному цвету третьего основного получившаяся смесь начинает приближаться к белому (то есть к стволу цветового дерева Манселла, изображенного на странице Описание цвета). Эти ненасыщенные цвета называют «третичными».


Рис. 1. Смешение цветов

Сложение основных лучей спектра в том месте, где они пересекаются, дает новые цвета (рисунок 1). Цвета, образованные смешением двух из трех основных цветов – красного, зеленого и синего, называются дополнительными и включают пурпурный, голубой и желтый, которые можно видеть на рисунке. При смешении всех трех основных лучей в одинаковой пропорции появляется белый свет.

Аддитивное смешение цветов было использовано в фотографии еще в 60-х годах XIX века физиком Джеймсом Кларком Максвеллом. Он зафиксировал яркость красных, зеленых и синих лучей объекта на отдельных черно-белых негативах, каждый из которых воспринимал лучи только одного цвета. Затем он перевел их в диапозитивы и спроецировал каждый на экран при помощи лучей соответствующего цвета, позаботившись, чтобы изображения точно совпадали. Глаз наблюдателя реагировал на смешение световых лучей, отраженных от экрана примерно так же, как на объект съемки.

Такое аддитивное воспроизведение цвета сегодня не используется, поскольку получать отдельные изображения и точно совмещать их при проецировании неудобно. Но дробное воспроизведение цвета, которое частично основано на разновидности аддитивного смешения, обеспечило первый коммерческий успех цветной фотографии и применяется в настоящее время в цветном телевидении. Если наблюдатель рассматривает удаленное изображение, составленное из разноцветных точек, он не различает эти точки, и цвета сливаются. Восприятие цвета небольшой части такой картинки зависит от относительного количества, размеров и яркости точек каждого цвета в данной части. Так, смешение красных и зеленых точек одинакового размера и количества вызовет появление желтого цвета. Способ «Автохром», который братья Люмьер продали еще в 1907 году, основан на принципе дробного воспроизведения. Их снимки состояли черно-белых фотодиапозитивов, покрытых прозрачным слоем зерен крахмала, окрашенных в красный, синий и зеленый цвета при равном количестве зерен. Они создали мозаику из точек, яркость которых зависела от плотности изображения. Изображение в цветном телевидении также состоит из светящихся красных, синих и зеленых точек или штрихов.

В цветной полиграфии применяются сетки из мелких точек, отцентрованных так, что некоторые из них пересекаются друг с другом, а некоторые расположены рядом. Эти точки печатаются в черном и еще в трех цветах. Однако цвета эти иные: желтый (отражающий красные и зеленые лучи), пурпурный (отражающий красные и зеленые лучи) и голубой (отражающий синие и зеленые лучи). Чтобы понять, почему выбор пал на упомянутые цвета, необходимо разобраться в воспроизведении цвета на основе вычитания.

Как объясняется в разделе Спектральный состав света, все объекты обязаны своим цветом вычитанию других спектральных лучей из падающего на них света. Таким образом, красная краска излучает преимущественно красный свет, потому что поглощает большую часть синих и зеленых лучей светового потока, и ей остается отражать красные лучи. Если смешать эту краску с другой, то каждая будет по-прежнему вычитать положенную долю лучей, и смесь отразит еще меньше света. Поэтому, когда смешивают красную краску с зеленой, красный красящий пигмент поглощает много зеленых и синих лучей, а зеленый пигмент тоже вычитает синие лучи и к тому же большую часть красных. В результате цвет получается темным, но это не серый цвет. Ведь цвет лучей, отражаемых несмешанными красной и зеленой красками, далеко не чистый. Он состоит из цветовых полос, которые частично пересекаются. Красная краска, возможно, отразит значительное количество желтых лучей, а зеленая – наверняка отразит много и желтых, и синих лучей. Итак, обе составляющие отразят какое-то количество желтых лучей и смесь приобретет темно-желтый цвет, то есть коричневый. Это называется смешением цветов путем вычитания.
Если смешать красную краску с желтой, очевидно, получится оранжевый цвет, поскольку обе составляющие активно отражают лучи только с такой длиной волны. Смешение желтой и синей красок обычно дает неяркий зеленый цвет, и то же происходит при совмещении желтого светофильтра с синим, хотя теоретически эти два цвета вычитают из светового потока основные цвета.


Рис. 2. Получение цветов на основе вычитания


При смешении путем вычитания цвети всегда затемняются, так как подобная смесь обязательно содержит меньше света, чем любой из ее компонентов. Это явилось одной из причин, по которой импрессионисты писали точками и мазками ярких спектральных цветов, а не смешивали краски.

Необходимо, чтобы пересекающиеся красители, которые образуют цвета на бумаге, содержали красный, синий и зеленый – основные цвета, – но они не должны быть чересчур темными. Поэтому в полиграфии применяются голубой, пурпурный и желтый красители. Голубой поглощает красные лучи и пропускает синие и зеленые; пурпурный поглощает зеленые и пропускает красные и синие, а желтый поглощает синие и пропускает красные и зеленые. В том месте, где пересекаются голубой и пурпурный, образуется синий и так далее. Желтый, голубой и пурпурный – это главные дополнительные цвета, поскольку каждый из них содержит равные доли двух основных лучей спектра и каждый в состоянии вычесть из светового потока третий основной цвет.

По материалам книги: Джон Хеджкоу. Искусство цветной фотографии. Издательство «Планета», 1988