Наметившиеся в последние десятилетия тенденции использования цвета как средства формообразования являются проявлением интернациональной цветовой культуры. Следование исторической документальности, эстетический и психологический подходы проявились в архитектурной цветовой интерпретации [9].

Достижения цветовой культуры, творческий опыт и результаты научных исследований все более целенаправленно используются в различных странах для цветового конструирования окружающей предметно-пространственной среды.

1.3. Физическая природа цвета. Основные характеристики и свойства цвета

Цветоведение изучает и раскрывает основные особенности цветовых явлений в природе, предметно-пространственной среде, созданной человеком, а также в сфере искусства, по отношению к тем объектам, которые воспринимаются визуально.

Цвет — это ощущение, которое возникает в органе зрения человека при попадании на него света, т. е. свет + зрение = цвет. Как известно, свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения которой в вакууме постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих нулевой массой и способных существовать только двигаясь со скоростью света. В цветоведении свет принято рассматривать как электромагнитное волновое движение.

С позиций физики (оптики) цвет имеет световую природу. Возникновение цветовых ощущений невозможно без света, следовательно, понятия «свет» и «цвет» неотделимы. Светоцветовые ощущения возникают только тогда, когда свет воздействует на орган зрения человека. Лучи света, попадая на сетчатку глаза, вызывают импульсы, производящие в мозгу ощущение (впечатление) того или иного цвета или их сочетаний [3].

В природе существует множество видов электромагнитного излучения, которые не воспринимаются зрением человека: радиоволновое, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение. Выделяется относительно узкий видимый человеку диапазон электромагнитного излучения — это так называемое оптическое излучение (видимый свет).

Длина электромагнитной волны (расстояние от пика одной волны до пика другой) обычно выражается в нанометрах, нм, и обозначается греческой буквой λ. Диапазон длин волн оптического излучения (видимого света) лежит в интервале 380…760 нм. К оптическому излучению примыкают невидимые электромагнитные излучения — ультрафиолетовые (380…10 нм)

иинфракрасные (760 нм…0,01 см).

Вобласти оптического излучения каждой длине волны соответствует ощущение определенного цвета (рис. 1). В спектре белого солнечного света различают семь основных цветов, представленных на рис. 1, кроме желтозеленого.

18

Белый свет представляет собой оптическое смешение волн различной длины и является составным (сложным). Пропускаемый через стеклянную призму луч белого света разлагается на простые составляющие цвета, представляющие собой полосу спектра цветов, плавно переходящих друг в друга в определенном порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Это спектральные цвета, точнее цветовые тона, которые составляют солнечный спектр (радугу).

Отдельные спектральные цветовые тона, соответствующие определенной длине световой волны, являются простым или монохромным светом, их уже нельзя разложить на отдельные цвета (как в случае с белым светом).

Рис. 1. Спектральные пределы видимых глазом цветов

В спектре солнечного света отсутствуют пурпурные цветовые тона, поэтому их называют неспектральными. Их можно получить при смешении нескольких лучей монохромного излучения (например, красного и синефиолетового).

Когда свет падает на объект, он может им пропускаться, поглощаться или отражаться. В большинстве случаев имеют место все три способа взаимодействия света с объектом. Степень пропускания, поглощения или отражения определяется длиной световой волны. Прозрачное стекло пропустит световые волны любой длины, в случае цветного стекла одни длины волн будут поглощены, другие — пропущены. Лист цветной бумаги отражает одну длину световых волн, поглощает другую и не пропускает свет вовсе. Когда отраженный от объектов сцены свет достигает глаз наблюдателя, начинается процесс его зрительного восприятия.

Орган зрения среднего наблюдателя в спектре белого света способен различить около 120 цветов. Это так называемый непрерывный спектр, характерный для всех тел накаливания, т. е. таких источников света, у которых энергия теплового излучения преобладает над световой. В спектре идеального белого света лучи всех длин волн несут одинаковую энергию.

Электромагнитное излучение видимого света генерируется следующими основными источниками:

19

накаливания (типичным примером являются вольфрамовые лампы накаливания);

газоразрядными (люминесцентные, галогенные, ртутные и неоновые лампы);

Солнцем.

Абсолютно все предметы в мире испускают электромагнитные волны. При нагревании объект испускает относительно больше коротких, чем длинных, волн электромагнитного излучения. Именно это свойство позволяет измерять цветовую температуру света с помощью колориметра. Например, при цветовой температуре 3000 К (лампа накаливания) имеем относительно большую долю длинноволнового излучения и относительно малое количество коротких волн. По мере увеличения цветовой температуры до 5500 К (дневной свет), 7500…8500 К (сумерки) и 1000 К относительное количество длинноволновой энергии уменьшается, а коротковолнового излучения растет [10].

Для удобства обозначения цветов спектр оптического излучения принято делить на три области:

длинноволновую — 760…600 нм (от красного до оранжевого); средневолновую — 600…500 нм (от оранжевого до голубого); коротковолновую — 500…380 нм (от голубого до фиолетового).

Это деление определяется качественными различиями между цветами, входящими в различные области видимого спектра.

Все цвета делятся на хроматические и ахроматические. Ахроматические цвета — это белый, черный и все оттенки серого цвета. В их спектры входят лучи всех длин волн в равном количестве. Хроматические — это все спектральные, а также другие природные цвета. В спектрах хроматических цветов всегда наблюдается преобладание какой-либо одной длины волны.

Для цвета используется система психофизических характеристик. Цветовой тон — это качественная характеристика цвета, с помощью ко-

торой он сравнивается с другими спектральными цветами, позволяющая дать ему название (красный, зеленый и т. д.). Определяется длиной волны λ, преобладающей в спектре данного излучения. Ахроматические цвета не имеют цветового тона.

Иногда изменения цветового тона соотносят с «теплотой» цвета. Красные, оранжевые и желтые оттенки называют теплыми тонами, а голубые, синие и фиолетовые — холодными.

Следует отличать физическую характеристику источников излучения — цветовую температуру — от субъективного восприятия «теплоты» соответствующего цвета.

Светлота — степень отличия данного цвета от черного, измеряемая числом порогов различения. Чем светлее цвет, тем выше его светлота. В практике колориметрии чаще всего пользуются другой характеристикой — относительной яркостью.

Относительная яркость — отношение величины отраженного от данной поверхности потока Fотр к величине падающего на нее потока Fпад. Измеряется коэффициентом отражения ρ:

20

ρ=100 Fотр .

Fпад

Насыщенность — это интенсивность определенного тона, т. е. степень отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого). Измеряется числом порогов различения данного цвета до ахроматического. Так как измерение этой характеристики достаточно трудоемко, на практики используют другую — чистоту цвета (колориметрическую насыщенность).

Чистота — доля чистого спектрального цвета в общей яркости данного цвета:

где Р — чистота цвета; Bλ — яркость чистого спектрального цвета; BΣ — яркость белого цвета в смеси.

Чистота (насыщенность) цвета напрямую зависит от степени «разбавления» спектрального цветового тона белым, черным или серым (различной светлоты) цветом. Чем больше примесь белого или серого, тем менее насыщенным является цветовой тон. Он светлеет или темнеет по сравнению со 100%-м чистым цветовым тоном. Максимально насыщенные цвета — это цвета спектра и пурпурного ряда [2, 3].

Цвета с сильно выраженной хроматичностью называют насыщенными. Цвета, разбавленные в той или иной степени ахроматическими, называют малонасыщенными (например, бледно-зеленый, бледно-голубой, светлосиреневый, розовый, светло-оранжевый, бежевый, а также темно-синий, коричневый, темно-зеленый и т. д.).

Спектральные цвета самые чистые, их чистота составляет 100 %. Насыщенность спектральных цветов не одинакова: желтый цвет наименее насыщенный, а к краям спектра насыщенность увеличивается.

Сочетание цветового тона и насыщенности называется цветностью. Ахроматические цвета не имеют цветности, они изменяются лишь по светлоте.

С точки зрения спектральной теории цвета ахроматические цвета (белый, черный, серый) неправильно называть цветами, так как у них отсутствует основная характеристика хроматического цвета — цветовой тон, а также насыщенность. Если чистота спектральных хроматических цветов 100 %, то чистота цветового тона и насыщенность ахроматических цветов равна нулю. Поэтому нельзя буквально понимать словосочетания «белый, черный, серый цвета». Тем не менее они исторически закрепились в профессиональной лексике, по этой причине допустимо их употребление в цветоведении.

Смешение хроматических и ахроматических цветов создает все многообразие сложных (смешанных) цветов и оттенков, встречающихся в природе и созданной человеком предметно-пространственной среде. Это бежевые, оливковые, коричневые, разные цветные оттенки серого и многие другие [2].

21