Что такое спектр цветовой: Свет и цвет: основы основ / Хабр

Свет и цвет: основы основ / Хабр

Мы окружены

Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

От света к цвету и обратно

Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет.

Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).

Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет).

Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.

Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет.

Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения

Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.

Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения

Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

Цветовой тон (hue)

– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.

Яркость (Brightness)

– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».

Светлость (Lightness)

– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.

Насыщенность (Saturation)

– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.

Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).

Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.

Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop

Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность.

Цвет объектов

Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.

Основы теории цвета. Система CIE XYZ / Хабр

Недостаточные или ошибочные знания большинства IT специалистов относительно цветовоспроизведения, по моему мнению, объясняются тем, что на изучение теории цвета тратится очень мало времени, так как её основы обманчиво простые: так как на сетчатке глаза есть три вида колбочек, то смешивая определённые три цвета можно без проблем получить всю радугу цветов, что подтверждается регуляторами RGB или CMYK в какой то программе. Большинству этого кажется достаточно, и ихняя тяга к знаниям в этой области заканчивается. Но, процессы получения, создания и воспроизведения изображений готовят Вам множество нюансов и возможных проблем, решить которые поможет понимание теории цвета, а также процессов в основе которых она лежит. Этот топик призван восполнить пробел знаний в области цветоведения, и будет полезен большинству дизайнеров, фотографов, программистов, а также, надеюсь, другим IT специалистам.

Попробуйте дать ответ на следующие вопросы:

• почему физика не может дать определения понятию цвета?
• какая из семи основных единиц измерений СИ основывается на свойствах зрительной системы человека?
• какого цветового тона нет в спектре?
• как удалось измерить ощущение цвета человеком ещё 90 лет назад?
• где используются цвета, которые не имеют яркости?

Определение понятия цвета. Его измерение

Никто не удивится, услышав, что цвета воспринимаются нами при помощи глаз, которые улавливают для этого свет окружающего нас мира. Свет — это электромагнитное излучение диапазона длин волн 390-740 нм (видимого для глаза), поэтому попробуем найти ключ к способам измерения цвета в свойствах этих лучей, предполагая, что цвет — это особенности попавшего нам в глаза света. Это никак не противоречит нашим размышлениям: именно свет попадая в глаза заставляет человека воспринимать цвет.

Физике известны и легко поддаются измерению такие параметры света как мощность и его спектральный состав (то есть распределение мощностей по длинам волн — спектр). Измерив спектр отражённого света, например, от синей и красной поверхности, мы увидим что находимся на правильном пути: графики распределения мощностей будут существенно отличаться, что подтверждает наше предположение, что цвет — это свойство видимого излучения, так как эти поверхности разного цвета. Первая трудность, которая нас подстерегает, это необходимость записывать не меньше 35 числовых значений спектра (видимый диапазон длин волн 390-740 нм с шагом 10 нм) для описания одного цвета. Ещё не успев начать обдумывать способы решения этой второстепенной проблемы, ми обнаружим, что спектры некоторых идентичных по цвету образцов ведут себя странно (красный и зелёный график):

Мы видим, что спектры отличаются существенно, несмотря на безошибочно одинаковый цвет образцов (в данном случае — серого цвета; такие два излучения именуются метамерными). На формировании ощущения цвета этих образцов влияние оказывает только свет, который от них отражён (упустим здесь влияние цвета фона, уровень адаптации глаза к освещению и другие второстепенные факторы), потому его спектральное распределение — это всё что могут нам дать физические измерения наших образцов. В данном случае, два существенно разных распределения спектра определяют один и тот же цвет.

Приведём второй пример проблемы спектрального описания цвета. Мы знаем, что лучи каждого участка видимого спектра окрашены для нас в определённый цвет: от синего в районе 400 нм, через голубой, зелёный, жёлтый, оранжевый к красному с длиной волны 650 нм и выше. Жёлтый находится где то в районе 560-585 нм. Но мы можем подобрать такую смесь красного и зелёного излучений, которая будет восприниматься жёлтой несмотря на полное отсутствие какого либо излучения в «жёлтом» диапазоне 560-585 нм.

Получается, что никакие физические параметры не могут объяснить идентичность цвета в первой и наличие жёлтой окраски лучей во второй ситуации. Странная ситуация? Где мы допустили ошибку?

Проводя эксперимент с измерением спектров, мы предположили что цвет — это свойство излучения, но наши результаты это опровергают, потому что нашлись разные за спектром лучи света, которые воспринимаются как один и тот же цвет. Если бы наше предположение было верным, каждое заметное изменение кривой спектра вызывало бы воспринимаемые изменения цвета, что не наблюдается. Так как сейчас мы ищем способы цветовых измерений, и мы увидели что измерение спектров нельзя назвать измерением цвета, нам нужно искать другие пути, при помощи которых это будет осуществимо.

В действительности, в первом случае было проведено два эксперимента: один с использованием спектрометра, результатом которого были два графика, а другой — визуальное сравнение образцов человеком. Первый способ измеряет спектральный состав света, а второй сопоставляет ощущения в сознании человека. Ввиду того, что первый способ нам не подходит, попробуем задействовать человека для измерения цвета, предположив что цвет — это ощущение, которое испытывает человек при воздействии света на его глаза. Но как измерить ощущения человека, понимая всю сложность и неопределённость этого понятия? Электроды в мозг или энцефалограмму не предлагать, потому что такие методы даже сейчас не дают нужной точности для такого тонкого понятия как цвет. Более того, данная проблема была успешно решена ещё в 20-х годах ХХ века без наличия большинства нынешних технологий.

Яркость

Измерить ощущение яркости от излучений каждой длины волны удалось путём визуального сравнения человеком яркостей излучений с известными мощностями. Это довольно просто: управляя интенсивностью излучения, нужно уравнять яркости двух монохроматических (спектрально максимально узких) потоков, измерив при этом их мощности. Например, чтобы уравнять по яркости монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм мощностью один ватт нужно использовать двухватное излучения с длиной волны 512 нм. То есть, наша зрительная система вдвое чувствительнее к первому излучению. На практике, для высокой точности результатов был проведён более сложный эксперимент, но это не меняет сути сказанного (детально процесс описан в оригинальном научном труде 1923 года). Результатом серии таких экспериментов для всего видимого диапазона является кривая спектральной световой эффективности (ещё можно встретить название «кривая видности»):

по оси Х отложены длины волн, по оси Y — относительная чувствительность зрительной системы человека к соответствующей длине волны.

Имея прибор с такой же спектральной чувствительностью, можно с лёгкостью определять на нём яркость нужных световых излучений. Именно под такую кривую тщательно подстраивается чувствительность различных фотометров, люксметров и других приборов, в работе которых важно определение воспринимаемой человеком яркости. Но чувствительность таких приборов всегда является только приближением к кривой спектральной световой эффективности человека и для более точных измерений яркости используют спектральное распределение интересующего источника света.

Спектральное распределение получают разделением излучения на узкие спектральные зоны и измерением мощности каждой из них отдельно. Мы можем рассматривать яркость нашего источника как сумму яркости всех этих спектральных зон, и для этого определим яркость каждого из них (формула для тех, кому не интересно читать мои объяснения на пальцах): умножаем измеренную мощность на соответствующую этой длине волны чувствительность нашей зрительной системы (оси Y и X предыдущего графика соответственно). Просуммировав полученные таким образом яркости всех зон спектра, мы получим яркость нашего первичного излучения в фотометрических единицах, которые дают точное представление об воспринимаемой яркости тех или иных объектов. Одна из фотометрических единиц входит в Основные единицы СИ — кандела, которая определяется через кривую спектральной световой эффективности, то есть основывается на свойствах зрительной системы человека. Кривая относительной чувствительности зрительной системы человека была принята в качестве международного стандарта в 1924 году Международной комиссией по освещению (в советской литературе можно встретить сокращение МКО), или CIE — Commission Internationale de l’Éclairage.

Система CIE RGB

Уже давно известно одно свойство лучей света (на самом деле, это особенность нашей зрительной системы): если смешать два разноцветных излучения, можно получить цвет, который будет совсем не похож на изначальные. Например, направив на белый лист бумаги в одну точку зелёный и красный свет определённых мощностей, можно получить чисто жёлтое пятно без примесей зелёных или красных оттенков. Добавив третье излучение, а к имеющимся двум лучше подойдёт синее (потому что его никак не получить смесью красного и зелёного), мы получим систему, которая позволит нам получать множество цветов.

Если визуально уравнять в таком приборе некое тестовое излучение, мы получим три показателя: интенсивность красного, зелёного и синего излучателей соответственно (как приложенное к лампам напряжение, например). То есть, при помощью нашего прибора (именуемого визуальным колориметром), который воспроизводит цвет, и нашей зрительной системы, нам удалось получить численные значения цвета некого излучения, к чему мы и стремились. Такие три значения часто именуют координатами цвета, потому что их удобно представить как координаты трёхмерного пространства.

Подобные эксперименты успешно провели в 20-х годах ХХ века независимо друг от друга учёные Джон Гилд (John Guild) и Дэвид Райт (David Wright). В качестве основных излучений у Райта использовались монохроматические излучения красного, зелёного и синего цветов с длинами волн 650, 530 и 460 нм соответственно, а Гилд использовал более сложные (не монохроматические) излучения. Несмотря на существенные отличия в используемом оборудовании и на то, что данные были усреднены только по 17-ти наблюдателям с нормальным зрением (10 у Райта и 7 у Гилда) итоговые результаты обоих исследователей оказались очень близки друг к другу, что говорит об высокой точности измерений, проведённых учёными. Схематически, процедура измерений изображена на рисунке:

На верхнюю часть экрана проецируется смесь излучений от трёх источников, а на нижнюю — изучаемое излучение, а участник опыта видит их одновременно через отверстие в шторке. Исследователь ставит перед участником задачу уравнять цвет между полями прибора, и направляет при этом исследуемое излучение на нижнее поле. Участник регулирует мощности трёх излучений пока ему это не удастся, а исследователь записывает показатели интенсивности трёх источников.

В ряде случаев, не удаётся уравнять определённые монохроматические излучения при таком эксперименте: тестовое поле при любом положении регуляторов трёх излучений остаётся более насыщенным чем используемая смесь. Но, в силу того, что целью эксперимента является получение координат цвета, а не его воспроизведение, исследователи пошли на хитрость: одно основное излучение прибора они смешали не с двумя другими, а направили его на нижнюю часть экрана, то есть смешали его с тестовым излучением:

Далее уравнивание проводится как обычно, но количество того излучение, которое смешано с изучаемым, будет считаться отрицательным. Здесь можно провести аналогию со сменой знака при переносе числа в другую часть обычного уравнения: так как между двумя частями экрана колориметра установлено визуальное равенство, верхнюю его часть можно рассматривать как одну часть уравнения, а нижнюю — как другую.

Оба исследователя провели визуальные измерения всех отдельных монохроматических излучений видимого спектра. Изучая таким способом свойства видимого спектра, учёные предполагали, что их результаты можно будет использовать для описания любых других излучений. Учёные оперировали мощностями трёх независимых излучений и результатом серии таких экспериментов являются три кривые, а не одна как это было сделано при создании кривой световой эффективности.

Для создания удобной и универсальной системы спецификации цвета комитет CIE провели усреднения данных измерений Гилда и Райта пересчитав их данные для тройки основных излучений с длинами волн 700, 546,1 и 435,8 нм (красное, зелёное и синее, red, green, blue — RGB). Зная соотношение яркостей основных излучений такой усреднённой системы, которые нужны для воспроизведения белого цвета (соответственно 1:4. 5907:0.0601 для красного, зелёного и синего лучей, что установлено экспериментально с последующим пересчётом) и используя кривую спектральной эффективности, члены CIE рассчитали кривые удельных координат цвета, которые показывают нужное количество трёх основных излучений этой системы для уравнения любого монохроматического излучения мощностью один ватт:

по оси Х отложены длины волн, а по оси Y — нужные количества трёх излучений необходимые для воспроизведения цвета, вызываемого соответствующей длиной волны. Негативные участки графиков соответствуют тем монохроматическим излучениям, которые не могут быть воспроизведены тремя используемыми в системе основными излучениями, и для их спецификации нужно прибегать к описанному выше ухищрению при уравнивании.

Для построения подобной системы можно выбрать любые другие три излучения (при этом помня, что никакое из них не должно воспроизводится смесью двух других), которые дадут нам другие удельные кривые. Выбранные в системе CIE RGB основные излучения воспроизводят большое число излучений спектра, а её удельные кривые получены с большой точностью и стандартизированы.

Кривые удельных координат цвета избавляют от необходимости использовать громоздкий визуальный колориметр, с его медленным методом визуального уравнивания для получения координат цвета при помощи человека, и позволяют рассчитывать их только по спектральному распределение излучения, получить которые довольно быстро и просто при помощи спектрометра. Такой метод возможен, потому что любое излучение можно представить как смесь монохроматических лучей, мощности которых отвечают интенсивности соответствующей зоны спектра этого излучения.

Теперь проверим наши два образца, перед которыми сдалась физика, показывая разные спектры для одноцветных объектов, используя кривые удельных координат формула: поочерёдно умножим спектральное распределение мощностей отражённого от образцов света на три удельные кривые и просуммируем результаты для каждой из них (как при расчёте яркости из спектрального распределения, но здесь используются три кривые). Результатом будет три числа, R, G и B, которые являют собой координаты цвета в системе CIE RGB, то есть количества трёх излучений этой системы, смесь которых идентична по цвету с измеряемым. Мы получим три одинаковые показатели RGB для двух наших образцов, что соответствует нашему идентичному ощущению цвета и подтверждает наше предположение что цвет — это ощущение и измерять его можно только при участии нашей зрительной системы, или её модели в виде трёх кривых системы CIE RGB или какой либо другой, удельные координаты которой известны (другую такую систему, базирующейся на других основных цветах, мы рассмотрим детально чуть позже). Используя колориметр CIE RGB для измерения отражённого от образцов света непосредственно, то есть визуально уравнивая цвет смеси трёх излучений системы с цветом каждого образца, мы получим те же три координаты RGB.

Нужно отметить, что в колориметрических системах принято нормировать количества основных излучений так, чтобы R=G=B=1 соответствовало принятому в системе белому цвету. Для системы CIE RGB таким белым цветом принят цвет гипотетического равноэнергетического источника, который излучает равномерно на всех длинах волн видимого спектра. Без такой нормировки, система получается неудобной, потому что яркость синего источника очень мала — 4.5907:0.0601 против зелёного, и на графиках большинство цветов «прилипало» бы к синей оси диаграммы. Введя такую нормировку (соответственно 1:4.5907:0.0601 для красного, зелёного и синего лучей системы) ми перейдём от фотометрических к колориметрическим единицам что сделает такую систему более удобной.

Следует обратить внимание, что система CIE RGB не базируется на какой либо теории цветового зрения, а кривые удельных координат цвета не являются спектральной чувствительностью трёх видов колбочек сетчатки глаза человека, как они часто ошибочно интерпретируются. Такая система легко обходится без данных про свойства пигментов колбочек сетчатки и без каких либо данных про сложнейшие процессы обработки зрительной информации в нашем мозгу. Это говорит об исключительной изобретательности и дальновидности учёных, которые создали такую систему несмотря на ничтожные сведения про свойства зрительного аппарата человека на то время. Более того, система CIE RGB лежит в основе науки о цвете практически без изменений до сих пор, несмотря на колоссальный прогресс науки за прошедшее время.

Также нужно отметить, что несмотря на то, что монитор для воспроизведения цвета также использует три излучения как и система СIE RGB, три значения цветовых компонент монитора (RGB) не будут строго специфицировать цвет, потому что разные мониторы воспроизводят цвет по разному с довольно большим разбросом, и к тому же, основные излучения мониторов довольно сильно отличаются от основных излучений системы СIE RGB. То есть, не следует воспринимать RGB значения монитора как некий абсолют определения цвета.

Для лучшего понимания, необходимо отметить, что говоря «излучение/источник/длина волны/лампа имеет зелёный цвет» мы на самом деле имеем ввиду что «излучение/источник/длина волны/лампа вызывает ощущение зелёного цвета». Излучение видимого диапазона — это только стимул для нашей зрительной системы, а цвет — это результат восприятия этого стимула и не следует приписывать цветовые свойства электромагнитным волнам. Например, как в примере выше, никакие волны с жёлтого диапазона спектра не появляются при смешении красных и зелёных монохроматических лучей, но их смесь мы воспринимаем жёлтой.

Нереальные цвета. Система CIE XYZ

Чтобы понять на основе чего была создана такая система, цвет нужно представить в виде вектора, потому что сложение двух и более цветов подчиняется тем самим правилам что и сложение векторов (это выплывает из законов Грассмана). Например, результат смешивания излучения красного цвета с зелёным можно представить как сложение двух векторов с длинами, которые пропорциональны яркости этих излучений:

Яркость смеси будет равна длине полученного сложением вектора, а цвет будет зависеть от соотношения яркости используемых излучений. Чем соотношение больше в пользу одного из первичных цветов, тем больше результирующее излучение будет ближе по цвету к этому излучению:

Попробуем подобным образом графически изобразить смешение цветов в используемом для создания системы CIE RGB колориметре. Как помним, в нём используются три излучения красного, зелёного и синего цвета. Никакой цвет этой тройки не получить суммой двух остальных, поэтому представлять все возможные смеси этих излучений нужно будет в трёхмерном пространстве, что не мешает нам использовать векторные свойства сложения цветов при этом:

Не всегда удобно чертить трёхмерные диаграммы, поэтому часто используют упрощённый график, который являет собой проекцию всех нужных цветов на единичную плоскость (выделена синим) трёхмерной схемы:

Результатом такой проекции вектора цвета будет точка на диаграмме, осями которой будут стороны треугольника, которые задаются точками основных цветов системы СIE RGB:

Такая точка будет иметь координаты в системе этого треугольника в виде расстояние от любых двух его сторон (третья координата лишняя, так как в треугольнике любую точку можно определить по двум расстояниям от вершин или сторон). Координаты в таком треугольнике называют координатами цветности, и они определяют такие параметры цвета как цветовой тон (синий, голубой, зелёный и т.д.) и насыщенность (серый, бледный, насыщенный и т.п.). В силу того, что мы перешли от трёхмерной к плоской диаграмме, она не позволяет показать третий параметр цвета — яркость, но для многих случаев определение только значения цветности будет достаточно.

Чтобы не путаться, отдельно выделим что координаты цвета — это положение конца вектора цвета в трёхмерной системе, и обозначаются они заглавными буквами (RGB, XYZ, например), а координаты цветности — это положение точки цвета на плоской диаграмме цветностей, и обозначаются они строчными буквами (rg, xy) и их достаточно двух.

Использование координатной системы в которой между осями нет прямого угла не всегда неудобно, поэтому в колориметрии чаще используют такую систему из трёх векторов, единичная плоскость которой формирует прямоугольный треугольник. Две его стороны возле прямого угла используют как оси диаграммы цветности:

Поместим теперь на такую диаграмму все возможные цветности, пределом которых будет линия спектрально чистых излучений с линией пурпурных цветностей, часто именуемая локусом, которая ограничивает на диаграмме область реальных цветов (красная линия):

Линия пурпурных цветностей лежит между цветностями излучений крайнего синего и красного концов спектра. Пурпурным цветам мы не можем сопоставить никакую зону спектра, как это можно сделать с любым другим цветом, потому что ощущения пурпурного цвета возникает при одновременном действии на нашу зрительную систему синих и красных лучей, а не какого то одного.

Значительная часть локуса (в зоне 380-546 нм) выходит за пределы треугольника, ограниченного цветностями основных излучений, то есть имеет отрицательные координаты цветности, потому что эту часть спектральных излучений не удалось уравнять на колориметре CIE. Это соответствует кривым удельных координат цвета, в которых тот самый участок спектра имеет отрицательные координаты (в диапазоне 380-440 нм это невидимые на графике малые значения).

Присутствие отрицательных координат цвета и цветности превращало колориметрические расчёты в непростую задачу: в 20-30-х годах большинство расчётов проводились при помощи логарифмической линейки, а объем вычислений в колориметрических работах немаленький.

Предыдущая диаграмма показывает нам, что все положительные координаты имеют только цвета, что лежат в пределах треугольника, который формируют цветности используемых в данной системе основных излучений. Если бы локус лежал в середине треугольника, все цвета имели бы положительные координаты, что бы значительно упростило расчёты. Но найти такие три точки на локусе, которые смогли бы включить его в себя полностью невозможно, в силу его выпуклой формы. Позже было установлено, что причина такой формы локуса кроется в особенностях спектральной чувствительности трёх видов колбочек нашего глаза, которые перекрываются между собой и любое излучение возбуждает колбочки, которые отвечают за другую зону спектра, что понижает уровень насыщенности цвета.

А что если выйти за рамки локуса, и использовать цвета, которые невозможно воспроизвести и увидеть, но координаты которых можно с лёгкостью использовать в уравнениях наравне с координатами реальных цветов? Раз мы уже перешли от экспериментов к расчётам, ничто не мешает нам использовать такие нереальные цвета, потому что все свойства смешения цветов сохраняются при этом! Нам подойдут любые три цвета, чей треугольник сможет включить локус реальных цветов, и мы без трудностей сможем начертить множество таких троек нереальных основных цветов (будет целесообразно строить такой треугольник как можно плотнее вокруг локуса, так будет меньше ненужных областей на диаграмме):

Для обоснования выбора тройки новых цветов (помним, что они существуют только в расчётах), которые были в итоге для этого выбраны учёными, вернёмся на нашу объёмную диаграмму координат цвета. Для наглядности и лёгкости понимания мы будем использовать обычную прямоугольную систему координат. Поместим на неё плоскость, на которой все цвета будут иметь одинаковую фотометрическую яркость. Как помним, единичные яркости красного, зелёного и синего основных излучений в системе СIE RGB соотносятся как 1:4.5907:0.0601, и чтобы перейти обратно к фотометрическим единицам их нужно взять в пропорции 1/1 к 1/4,59 к 1/0,0601, то есть, 1:0,22:17 что даст нам плоскость цветов с одинаковой фотометрической яркостью в колориметрической системе СIE RGB (точка пересечения плоскости с осью B находится за пределами рисунка в позиции 17):

Все цвета, координаты которых находятся на этой плоскости будут, иметь одинаковую фотометрическую яркость. Если провести параллельную плоскость вдвое ниже предыдущей (0,5:0,11:8,5), мы получим место положение цветов с вдвое меньшей яркостью:

Аналогично, ниже можно провести новую параллельную плоскость, которая пересечёт начало координат, на которой разместятся все цвета с нулевой яркостью, а ещё ниже можно начертить даже плоскости отрицательных яркостей. Это может показаться абсурдным, но вспомним, что работаем с математическим представлением трёхцветной системы, где в уравнениях всё это возможно, чем мы и воспользуемся.

Перейдём обратно на плоскую диаграмму rg, спроектировав на неё плоскость нулевых яркостей. Проекцией будет линия нулевой яркости — алихна, которая пересекает начало координат:

На алихне лежат цветности, которые не имеют яркости, и если использовать размещённый на ней цвет в цветовом уравнивании (не реальным, со смешиванием световых потоков, а в уравнениях, где такие цвета возможны), он не будет влиять на яркость полученной смеси. Если разместить на алихне два цвета трёхцветной системы, то яркость всей смеси будем определятся только одним оставшимся цветом.

Напомню, что мы ищем цветовые координаты таких трёх гипотетических цветов, которые смогут уравнять цвета всех реальных излучений без использования отрицательных значений (треугольник должен включать в себя весь локус) и при этом, новая система будет включать в себя фотометрический стандарт яркости непосредственно. Разместив два цвета на алихне (названные X и Z), а третий выше локуса (Y), мы решим обе проблемы:

Преобразовав полученный треугольник в прямоугольный, ми получим знакомую многим диаграмму цветности xy:

Нужно помнить, что диаграмма xy — это проекция системы с основными точками XYZ на единичную плоскость, аналогично так диаграмма rg и система RGB. Данная диаграмма позволяет в удобной форме иллюстрировать цветности различных излучений, например, цветовые охваты различных устройств. Диаграмма обладает одним полезным свойством: координаты цветности смеси двух излучений будут находится строго на линии, которая соединяет точки этих двух излучений на диаграмме. Поэтому, цветовой охват монитора, например, на такой диаграмме будет являть собой треугольник.

Диаграмма xy имеет также один недостаток, который следует помнить: равные отрезки на разных участках диаграммы не означают одинаковую воспринимаемую разницу в цвете. Это проиллюстрировано двумя белыми отрезками на предыдущем рисунке. Длины этих отрезков соответствуют ощущению одинаковой разницы цветности, но при этом отрезки различаются по длине в три раза.

Рассчитаем кривые удельных координат цвета полученной системы, которые показывают нужное количество трёх основных цветов XYZ для уравнения любого монохроматического излучения мощностью один ватт:

Видим, что в кривых отсутствуют отрицательные участки (что наблюдалось в системе RGB), что и было одной из целей создания системы XYZ. Также, кривая y (игрек с чёрточкой сверху) полностью совпадает с кривой спектральной световой эффективности зрения человека (про неё говорилось выше при объяснении определения яркости световых излучений), поэтому величина Y определяет яркость цвета непосредственно — она рассчитывается идентичным образом как и фотометрическая яркость по той же кривой. Это достигнуто путём размещения двух других цветов системы на плоскости нулевых яркостей. Поэтому, колориметрический стандарт 1931 года включает в себя фотометрический стандарт 1924 года, что позволяет обойтись без лишних расчётов или измерений.

Эти три кривые определяют Стандартного колориметрического наблюдателя — стандарт, который используют при колориметрической интерпретации спектральных измерений и он лежит в основе всей науке о цвете практически без изменений до сих пор. Хотя визуальный колориметр XYZ не может существовать физически, его свойства позволяют с высокой точностью проводить цветовые измерения и он помогает многим отраслям предсказуемо воспроизводить и передавать информацию о цвете. На системе XYZ базируется всё дальнейшие достижения науке о цвете, например знакомая многим система CIE L*a*b* и ей подобные, а также новейшие системы CIECAM, которые используют современные программы построения цветовых профилей.

Итоги

1. Точная работа с цветом требует его измерения, которое также необходимо как и измерение длины или веса.
2. Измерение воспринимаемой яркости (одного из атрибутов зрительного ощущения) световых излучений невозможно без учёта особенностей нашей зрительной системы, которые были успешно исследованы и заложены во все фотометрические величины (кандела, люмен, люкс) в виде кривой её спектральной чувствительности.
3. Простое измерение спектра исследуемого света само по себе не даёт ответа на вопрос о его цвете, потому что легко можно найти разные спектры которые воспринимаются как один цвет. Разные величины, которые выражают один и тот же параметр (цвет, в нашем случае), говорят о несостоятельности такого метода определения.
4. Цвет — это результат восприятия света (цветового стимула) в нашем сознании, а не физическое свойство этого излучения, поэтому измерять каким то образом нужно это ощущение. Но прямое измерение ощущений человека невозможно (или было невозможным на момент создания описанных здесь колориметрических систем).
5. Эту проблему обошли путём визуального (при участии человека) уравнивания цвета исследуемого излучения при помощи смешения трёх излучений, количества которых в смеси и будут искомым численным выражением цвета. Одной из систем таких трёх излучений есть CIE RGB.
6. Экспериментально уравняв при помощи такой системы все монохроматические излучения по отдельности, получают (после некоторых расчётов) удельные координаты этой системы, которые показывают нужные количества её излучений для уравнения цвета любого монохроматического излучения мощностью один ватт.
7. Зная удельные координаты, можно рассчитать координаты цвета исследуемого излучения по его спектральному составу без визуального уравнивания цвета человеком.
8. Система CIE XYZ создана путём математических трансформаций системы CIE RGB и базируется на тех же принципах — любой цвет можно точно специфицировать количеством трёх излучений, смесь которых воспринимается человеком идентичной по цвету. Основное отличие системы XYZ — цвет её основных «излучений» существует только в колориметрических уравнениях, и получить их физически невозможно.
9. Основная причина создания системы XYZ — облегчения расчётов. Координаты цвета и цветности всех возможных световых излучений будут положительными. Также, координата цвета Y выражает фотометрическую яркость стимула непосредственно.

Заключение

Этот топик не претендует дать исчерпывающие и полные сведения про поднятую тему, а является лишь «картинкой для привлечения внимания» для IT специалистов, многие из которых просто обязаны понимать основы цветоведения. Для облегчения понимания многое здесь упрощено или изложено вскользь, поэтому, привожу список источников, которые будут интересны тем, кто хочет более детально ознакомится с теорией цвета (все книги можно найти в сети):

1. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. — «Мир», 1978. Книга одного из авторов системы XYZ. В оригинале — «Color in business, science, and industry»
2. Гуревич М.М. Цвет и его измерение. — Издательство Академии наук СССР, 1950. Детально изложены основы науки о цвете; объяснено много нюансов, которые другие источники упускают
3. Noboru Ohta, Alan Robertson. Colorimetry: Fundamentals and Applications. — Wiley, 2005.
4. R. W. G. Hunt, M. R. Pointer. Measuring Colour, 4th Edition. — Wiley, 2011.

Как мы воспринимаем цвет. Занимательные факты. Просто об очень сложном / Хабр

Дорогие читатели, в этой статье о цвете я не буду приводить аналогии с цифровым фотоаппаратом и фотошопом для «лучшего» понимания физиологии зрения, как не делал этого и в прошлой статье «О разрешении нашего зрения». Такой приём, при кажущемся удобстве, только усложнит картину мира и запутает вас. Буду вести рассказ последовательно и в меру сложно.

Предисловие: краткая теория цвета и света

Свет — это электромагнитные (ЭМ) волны. Из всего разнообразия ЭМ излучения, как видно на картинке выше, наши глаза регистрируют только очень маленькую часть спектра.

Цвет характеризуется тремя величинами:

1. — Тон
2. — Насыщенность
3. — Светлота

Спектр солнечного света.

Свет от солнца мы видим почти белым с лёгким смещением в жёлтый. Для удобства солнечный свет будем принимать за эталон. На графике выше видно, что атмосфера хорошо поглощает и рассеивает фиолетовую и синюю части спектра (теперь вы знаете, почему небо синее. Для лучшего понимания этого можно почитать про «Рэлеевское рассеяние»).

Почему мы видим зелёные растения зелёными? Потому что они поглощают весь видимый свет, кроме зелёной части, которая отражается и попадает на сетчатку.

И последний факт перед погружением в физиологию: быстрее всего наша зрительная система реагирует на длину волны света 555 нм — это зелёный цвет с примесью жёлтого. Почему так сложилось? Это вопрос к эволюционной биологии — значит, нашим предкам в какой-то долгий период развития было необходимо хорошо различать этот цвет.

На графике ниже можно увидеть максимум чувствительности для дневного света и для сумерек:

Начнём с общей структуры сетчатки.

И ещё одна схема для закрепления знаний — всё то же самое, но вдруг кому-то так удобнее:

Обратите внимание на красные стрелочки внизу картинки — они указывают путь света сквозь структуры сетчатки. В верхней части схемы показаны рецепторы — палочки и колбочки.
Кого-то из вас может смутить то, что свет попадает сначала на нейроны в сетчатке, а потом на сами рецепторы.

«Как же так? Должно быть наоборот!» — скажете вы. Увы, так «распорядилась» эволюция.

По одной из гипотез, фотороцепторы располагаются ближе к находящемуся сзади пигментному слою, в котором находятся ферменты, участвующие в регенерации фотопигментов.
По другой — нашими очень далёкими предками были ланцетники, чьи глаза находились как бы внутри черепа и улавливали свет сквозь прозрачный скелет, соответственно фоторецепторы были направлены в сторону падающего света. В итоге по ходу всех шагов эволюции сетчатка «не захотела» разворачиваться).

Но не стоит переживать — если вы читаете этот текст и различаете цвета, значит у эволюции всё же получилось) Все слои нейронов сетчатки довольно прозрачны для видимого спектра — этого достаточно, чтобы свет попал на колбочки и палочки с минимальными искажениями.

Итак, сетчатка состоит из трёх типов рецепторов:

1. палочки(rods),
2. колбочки(cones),
3. фоторецепторы(ipRGC).

Палочки содержат пигмент родопсин. Его наибольшая чувствительность находится в области около 510 нм — бирюзовый цвет.

Колбочки содержат пигмент йодопсин в трёх вариациях. Каждый колбочковый пигмент состоит из хромофора (производное ретинола(витамина А)) и опсина. Хромофор во всех колбочках одинаковый, в то время как опсин разный — это отличие как раз и задаёт разные спектры поглощения!

Ниже показана фотография отдельного фоторецептора, помещённого в сверхтонкую пипетку.
На рецептор направлена полоска монохроматического света. Этот метод позволил измерить мембранный ток фоторецептора.

Процесс поглощения фотона и образования сигнала на выходе фоторецептора — фототрансдукция.

При попадании кванта света на фоторецептор в нём происходит распад пигмента и последующий каскад реакций. Рецептор гиперполяризуется от -40мВ до -70мВ. Сигнал на выходе из рецептора не импульсный, а градиентный, т.е. его напряжение зависит от интенсивности света. В результате прекращается передача глутамата от фоторецептора на синапс биполярной клетки и начинается выход нейромедиатора с биполярной на ганглиозную клетку. С ганглиозной клетки выходит импульсный сигнал (потенциал действия ПД), он имеет постоянную амплитуду и длину импульса.

Если на ганглиозную клетку поставить электрод и подключить его к аудио-системе, то при активации этой клетки можно услышать такой сигнал:

• коротковолновые (S) — 426 нм,
• средневолновые (M) — 530 нм,
• длинноволновые (L) — 557 нм.

Колбочки имеют широкие зоны чувствительности со значительным перекрыванием. Например, свет с длиной волны 650 нм (красный) вызовет наибольшую реакцию у длинноволновых колбочек и совсем слабый ответ у средневолновых. Т.е. по аналогии — «зелёные» колбочки реагируют не только на зелёный, но и немного на соседние цвета.

Интересный факт, над которым учёные бились почти два столетия — почему при смешении синей и жёлтой красок получается зелёный цвет? Но если взять два источника света, перед одним поставить синее стекло, а перед другим — жёлтое, то в результате смешения получится белый! Этот вопрос удалось решить Герману Гельмгольцу.

Как читать график выше (смешение пигментов)? Очень важно понимать, что жёлтый в данном случае — это не чистый жёлтый с узким спектром в 580 нм, а широкополосный, т.е. это смесь жёлтого с зелёными и красными волнами.

Синий тоже не чистый спектр в 480 нм, а смесь синего с фиолетовым и зелёным.
В результате две смешанные краски или два стекла синего и жёлтого цветов, стоящие друг за другом, поглощают из белого цвета все длины волн, кроме средних — зелёных.

Если же взять монохроматические фильтры на 480 нм и 580 нм и поставить их друг за другом, то сквозь них не пройдёт ничего — не будет перекрытия спектра!

Если осветить белую стену жёлтым и синим фонарями, в результате получится белый цвет. Так происходит по причине «широкополосной» активации колбочек, т.е. всего двумя цветами стимулируются все три типа колбочек и в итоге мы ощущаем белый цвет. По этому принципу работают белые светодиоды — сам излучатель даёт синий цвет, его накрывают жёлтым люминофором — получаем белый свет.

Интересная заметка в книге «Глаз, мозг, зрение» Дэвида Хьюбела на 179 стр.:
«В одной книге, посвященной ткацкому делу, в главе, излагающей теорию цвета, я нашел утверждение, что если вы смешаете в ткани желтые и синие нити, то получите зеленый цвет. На самом же деле получится серый цвет — по биологическим причинам.»

Пик поглощения палочек находится практически в синей части спектра.
Пока вокруг всё залито красным — пигмент родопсин в палочках «не выгорает», но при этом можно более-менее комфортно работать используя зрение с помощью колбочек.
И когда наши спецы попадают в плохо освещённое место, то палочки моментально включаются в работу, потому что имеют полный запас родопсина. Т.е. при таком алгоритме поведения не нужно ждать 20-30 минут для полной темновой адаптации.

Слои нейронов сетчатки (по направлению прохождения сигнала):

1. Фоторецепторы
2. Горизонтальные клетки
3. Биполярные клетки
4. Амакриновые клетки
5. Ганглиозные клетки

Биполярные клетки — одна из функций этих нейронов — передача сигнала от фоторецепторов к ганглиозным нейронам. Ближе к центру сетчатки один фоторецептор даёт сигнал на один биполяр, дальше от центра происходит конвергенция сигнала, т.е. один биполяр собирает сигнал от множества палочек. Как пример, на периферии зрительного поля на одну такую клетку могут поступать сигналы от 1500 палочек, что позволяет получить хорошую чувствительность зрения при слабом освещении.

Амакриновые клетки — так как на сегодня обнаружено более 33 подтипов данных нейронов, не вижу возможности описать их функции в нескольких абзацах. (Если у кого-то из читателей этой статьи будет свежая информация, то я с удовольствием её добавлю)

Ганглиозные клетки — основная функция — сбор сигнала от предыдущих слоёв нейронов и конвергенция в зрительный нерв. Суммарное количество фоторецепторов сетчатки 100-120 млн — будет превращено в 0,7-1,5 млн нервных волокон в зрительном нерве.
Ещё одна важная функция подтипа ганглиозных клеток ipRGC — регулирование циркадных ритмов в зависимости от яркости освещения и контроль светового рефлекса зрачка.

Теории цветового зрения

Первую теорию цветового зрения на рубеже 18-19 веков предложили, независимо друг от друга, Джордж Пальмер и Томас Юнг. Она получила название Трихроматическая теория.

Эта теория предполагала наличие трёх типов рецепторов в сетчатке, которые порождают физиологическое ощущение красного, зелёного и синего. Промежуточные оттенки соответственно были истолкованы комбинацией базовых цветов (кардиналов).

Трихроматическая теория очень хорошо объясняет виды цветовой слепоты.

Чтобы понимать механизмы дальтонизма можно прибегнуть к такому эксперименту — предположим, у нас есть пациент страдающий монохромазией (все колбочки в его сетчатке имеют только один пигмент, не важно какой). На сетчатку данного человека посылается поток из 100 фотонов с длиной волны 520 нм (зелёный), а после — 100 фотонов 650 нм (красный). Наш монохромат не получит само ощущение цвета, но сможет отличить эти цвета по их яркости, так как короткие волны обладают большей энергией и их воздействие на фоторецепторы сильнее.

Если же количество длинноволновых фотонов увеличить, чтобы в итоге они вызывали такое же яркостное ощущение как и коротковолновые, то наш больной уже не сможет увидеть различия в источниках света.

Так происходит потому, что фоторецепторы на выходе из сетчатки выдают аналоговый импульсный сигнал — он не способен кодировать информацию о цвете.

Для минимального различия цветовых стимулов в сетчатке должны быть минимум два вида колбочковых пигментов. В этом случае сигнал разных уровней, идущий по разным нервным волокнам, будет в дальнейшем интерпретирован в цвет в зрительной коре.

Так и работают тесты для дальтоников — паттерны изображены разными цветами одинаковой яркости.

Ещё раз про вид сигнала — это аналоговые импульсы, не двоичный код. Сигнал несёт импульсы одинаковой амплитуды, но при этом может изменятся сама частота импульсации — 30 импульсов в секунду или 100.

Трихроматическая теория при всём своём успехе имела ряд недостатков — например, она не могла описать, почему при цветовой слепоте цвета никогда не пропадают единично (только красный или только синий) — хотя по логике самой теории должно быть именно так. А получается попарное выпадение цветов — зелёный вместе с жёлтым или красный и синий.

Примерно в 1870 году на сцену выходит Геринг со своей Опонентной теорией.

Кратко — суть теории в том, что она предлагает четыре базовых цвета, а не три. Эти цвета противоположны (оппонентны) друг другу:

• красный/зелёный
• жёлтый/синий
• чёрный/белый

Сегодня для описания принята Теория двухэтапного цветового зрения или Теория двойной обработки. Её основоположником был Адольф фон Криз. Но свой финальный вид она обрела в 1957 г. благодаря физиологам Лео Гурвичу и Доротее Джеймсон.

Эта теория объединяет две предыдущих — показывая, что они не противоречат, а дополняют друг друга.

Благодаря развитию методов исследования в физиологии сейчас мы знаем, что первый этап обработки описывается трихроматической теорией, а второй — оппонентной.

С развитием молекулярной генетики были установлены пики поглощения для трихроматов:

• короткие волны 426 нм
• средние волны 530 нм
• длинные волны 552 или 557 нм

Да, само ощущение цвета у всех нас немного отличается только по этой причине, но это вариант нормы.

Есть ещё и аномальные трихроматы, у которых имеются все необходимые пигменты, но они синтезируются в сетчатке в совершенно других пропорциях — из-за этого тот цвет, который вы ощущаете как синий, аномальный трихромат может ощущать как красный и есть большая вероятность, что и назовёт он его синим, так как в итоге он имеет все три вида пигментов, позволяющих ему просто различать цвета. Таких аномальных трихроматов можно выявить всё тем же трихроматическим уравниванием.

Подведём итог по теории двухэтапного цветового зрения. Все этапы обработки происходят на уровне сетчатки, прошу не путать с возникновением самого ощущения цвета в отделах зрительной коры.

Порядок таков:

1. разделение света на три базовых цвета — Трихроматическая теория
2. преобразование трёх цветов в три опонентные пары — Опонентная теория
3. интерпретация сигнала в латеральном коленчатом теле ЛКТ
4. формирование цветового феномена в зрительной коре

• RGB содержит три канала — в каждом по одному цвету
• LAB содержит три канала. Каналы a и b имеют по два цвета, а канал Lightness — чёрный и белый

Каков дальнейший путь сигналов из сетчатки после ЛКТ?

В 2018 году были проведены исследования по обновлению картирования мозга. Для этого использовались методы объединения данных фМРТ с ретинотопными данными. В результате оказалось, что в коре нет единственного центра, отвечающего за обработку цвета, этим занимаются минимум 6 зон, среди них зона, чувствительная к движению:

Понимаю, что изложение вышло слегка сумбурным, потому что пришлось изучить сотни страниц учебников и исследований. Надеюсь, вам было понятно и интересно 🙂

Литература:

Дэвид Хьюбел — «Глаз, мозг, зрение»
Стивен Палмер — «От фотонов к феноменологии»
Баарс Б., Гейдж Н. — «Мозг, познание, разум»
Джон Николлс, А. Мартин, Б. Валлас, П. Фукс — «От нейрона к мозгу»

Ссылки:

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6866375
www.cell.com/fulltext/S0960-9822(08)01433-4
iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2161180
en.wikipedia.org/wiki/Fovea_centralis
en.wikipedia.org/wiki/Photoreceptor_cell

2.64 Цветовые системы. История вопроса (часть 8)

• Main
• Ratings
• Interesting
• iOS & Android
• Disable ads

• Login
• CREATE BLOG Join

Колористика, психология восприятия цвета, цвет и человек — ГРАД СО

Интенсивность — уровень концентрации цвета (преобладание того или другого тона) 

Глубина — степень яркости или приглушенности тональности цвета 

Светлота — степень разбеленности ( % присутствия в цвете белого и светло-серого тонов) 

Насыщенность — % присутствия темно-серого и черного тонов 

Яркость — характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению 

Контрастность — отношение разности яркостей объекта и фона к их сумме 

Первый, кто создал стройную систему цветов, был Леонардо да Винчи. Он установил, что мноогобразие цвета, открытое еще древними греками и римлянами, может быть ограничено. Да Винчи писал: «Простых цветов — 6: белый, желтый, зеленый, синий, красный и черный». Леонардо да Винчи выделил также два возможных аспекта цветов: художественный и физический. 

Цвет — одно из свойств объектов материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной цвет «присваивается» человеком объектам в процессе их зрительного восприятия. Восприятие цвета может частично меняться в зависимости от психофизиологического состояния наблюдателя, например усиливаться в опасных ситуациях, уменьшаться при усталости.
В подавляющем большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапазона длин волн, в котором это излучение воспринимается глазом (видимый диапазон — длины волн от 380 до 760 нм). Иногда цветовое ощущение возникает без воздействия лучистого потока на глаз — при давлении на глазное яблоко, ударе, электрическом раздражении и др., а также по мысленной ассоциации с др. ощущениями — звука, тепла и т.д., и в результате работы воображения. Различные цветовые ощущения вызывают разноокрашенные предметы, их разноосвещённые участки, а также источники света и создаваемое ими освещение. При этом восприятия цветов могут различаться (даже при одинаковом относительном спектральном составе потоков излучения) в зависимости от того, попадает ли в глаз излучение от источников света или от несамосветящихся объектов. В человеческом языке, однако, используются одни и те же термины для обозначения цвета этих двух разных типов объектов. Основную долю предметов, вызывающих цветовые ощущения, составляют несамосветящиеся тела, которые лишь отражают или пропускают свет, излучаемый источниками. В общем случае цвет предмета обусловлен следующими факторами: его окраской и свойствами его поверхности; оптическими свойствами источников света и среды, через которую свет распространяется; свойствами зрительного анализатора и особенностями ещё недостаточно изученного психофизиологического процесса переработки зрительных впечатлений в мозговых центрах. 

Цвет служит средством общения. Цвет помогает торговать. Цвет — это сила, которая стимулирует продажи практически любого потребительского продукта. Профессионалы дизайна, графики и полиграфисты прекрасно знают, что цвет является ключевым фактором в процессе торговли, поскольку играет важную роль при принятии решения о покупке. Он пробуждает в покупателе целую вереницу эмоций, притягивающих его к тому или иному товару. 

Цвета 

На этой страничке я не собираюсь уделять внимание проблемам RGB или CMYK — это пусть остается в Web и полиграфии, это отдельная громадная тема, но применима лишь для печати и компа, а в повседневной человеческой жизни не нужна. 

Я хочу поговорить о цветах живых — тех, что мы с вами привыкли видеть-различать. Всем известен цветовой круг, состоящий из (по часовой стрелке сверху) желтого, красного — теплых, синего и зеленого — холодных цветов и их промежуточных составляющих. Это цветовой спектр, где смешением можно получить любой! цвет. Но — эти цвета (полихромные) не могут обойтись без монохромного спектра тонов составляющими которого являются черный и белый тона. Они-то и определяют насыщенность цвета и незаменимы в сложных цветах, таких как хром-кобальт, металлик, хаки.
Все цвета делятся на консонирующие — гармоничные и диссонирующие — дисгармоничные. Гармонируют как правило цвета ближних зон спектра (красный — оранжевый — желтый) и контрастные (теплые — [тон(черный — серый — белый)] — холодные). Но всегда желательно, чтобы в каждом претендующем на гармонию цвете были оттенки остальных цветов композиции. Цвета должны рефлексировать. Часто в композиции применяют кластерные — малооттеночные цветовые гаммы, когда цвета различаются нюансами. Таблички с такими цветовыми композициями дают посмотреть в кабинете глазного врача, когда проверяют на дальтонизм 🙂 
И последняя основная гамма разреженные — разбеленные (мертвые) цвета. Такие гаммы применяются в основном как ни на что не претендующий но объединяющий композицию фон.

Цвет — это жизнь, и мир без красок представляется нам мёртвым. 

Цвета являются изначальными понятиями, детьми первородного бесцветного света и его противоположности — бесцветной тьмы. Как пламя порождает свет, так свет порождает цвет. Цвет — это дитя света, и свет — его мать. Свет, как первый шаг в создании мира, открывает нам через цвет его живую душу. Ничто не могло бы так поразить человеческий разум, как появление в небесах гигантского цветового венца. Гром и молния пугают нас, но цвета радуги и северного сияния успокаивают и как бы возвышают нас. Радуга считается символом мира. Слово и его звук, форма и её цвет — это носители трансцендентальной сущности, только ещё смутно нами прозреваемой. Также как звук придает сказанному слону своё сияние, так и цвет придаёт форме особую одухотворённость. 

Первоначальная сущность цвета представляет собой сказочное звучание, музыку, рождённую светом но как только я начинаю размышлять о цвете и пытаюсь прикоснуться к нему, формируя те или иные понятия, его обаяние разрушается и в наших руках остается лишь его тело. По цвету памятников прошлых эпох мы могли бы определить эмоциональный характер исчезнувших народов. 
Древние египтяне и греки испытывали огромную радость от многоцветия форм. В Китае уже в древнейшие времена было много превосходных живописцев. Один из императоров династии Хань в 80-е годы до нашей эры устраивал целые склады-музеи собранных им картин, преклоняясь перед их красотой и красочностью. 
В эпоху Тан (618-907) в Китае возникли стенная роспись и роспись по дереву, отличавшиеся особой яркостью. В это же время были открыты новые жёлтые, красные, зеленые и синие глазури для керамики. В эпоху Сун (90-1279) чувство цвета стало чрезвычайно утончённым. Цвет в живописи приобрел множество разнообразных оттенков и с его помощью стремились к достижению натуралистичности. В керамике с использовали множество цветных глазурей ранее неизвестной красоты, как, например, красоты цвета морской воды или лунного света. 

В Европе сохранились ярко окрашенные полихромные римские и византийские мозаики первого тысячелетия христианской эры. Искусство мозаики основано на особомом отношении к возможностям цвета, ибо каждый цветовой участок состоит из множества точечных частиц, и цвнт каждой из них требует тщательного подбора. Равеннские художники V-VI веков умели создавать разнообразные эффекты с помощью взаимодополнительных цветов. Так, мавзолей Галлы Плацидии окутан удивительной атмосферой серого цвета. Это впечатление достигается благодаря тому, что синие мозаичные стены ингерьера освещаются оранжевым светом, идущим из узких алебастровых окон, окрашенных в этот цвет. Оранжевый и синий — дополнительные цвета, смешивание которых дает серый цвет. 
Посетитель гробницы все время оказывается под воздействием различных потоков, света, которые попеременно высвечивают то синий, то оранжевый цвет, тем более, что стены отражают его под непрерывно меняющимся углом. И именно эта игра создает впечатление парящего серого цвета. 

В миниатюрах ирландских монахов VIII-IX столетий мы находим весьма разнообразную и утонченную цветовую палитру. Поражают своей яркостью те страницы, на которых множество различных цветов даны с одинаковой светосилой. Достигнутые здесь живописные эффекты сочетания холодных и тёплых тонов не встречаются вплоть до импрессионистов и Ван Гога. Некоторые листы из «Келлсской книги» по логике своего цветового решения и органическому ритму линий великолепны и чисты, как фуги Баха. 

Утонченность и изысканная интеллигентность этих «абстрактных» миниатюристов получила своё монументальное продолжение в витражах средневековья. То, что вначале при изготовлении цветного стекла использовали лишь небольшое число цветов (из-за этого оно производило несколько примитивное впечатление), объясняется возможностями техники изготовления стекла того времени. Но даже несмотря на это, кто хоть раз видел окна Шартрского собора при меняющемся освещении, особенно когда при заходящем солнце вспыхивает большое круглое окно, превращаясь в великолепный заключительный аккорд, тот никогда не забудет божественной красоты этого момента. Художники романской и раннеготической эпох в своих настенных росписях и станковых работах использовали символический язык цвета. С этой целью они стремились применять определенные, ничем не усложнённые тона, добиваясь простого и ясного символического осмысления цвета и не увлекаясь поисками многочисленных оттенков и цветовых вариаций. Этой же задаче была подчинена и форма. 

Джотто и художники сиенской школы были первыми, пытавшимися индивидуализировать человеческую фигуру по форме и цвету, положив тем самым начало движению, которое привело в Европе XV-XVII вв. к появлению среди художников множества ярких индивидуальностей. Братья Губерт и Ян ван Эйки в первой половине XV века начали создавать картины, композиционную основу которых определяли собственно цвета изображённых людей и предметов. Благодаря этим тонам, через их блёклость и яркость, осветлённость и затемнённость звучание картины все более приближалось к реалистически подобному. 
Цвет становился средством передачи естественности вещей. В 1432 году возник Гентский алтарь, а в 1434 Ян ван Эйк уже создал первый в эпоху готики портрет — двойной портрет четы Арнольфини. Пьеро делла Франческа (1410-1492) писал людей, резко очерчивая фигуры отчётливыми экспрессивными красками, используя при этом дополнительные цвета, которые обеспечивали картинам живописное равновесие. Редкие сами по себе цвета были характерны для фресок Пьеро делла Франческа. Леонардо да Винчи (1452-1519) отказался от яркой красочности. Он строил свои картины на бесконечно тонких тональных переходах. Его «Св. Иероним» и «Поклонение волхвов» целиком написаны только тонами сепии от светлых до тёмных. 

Тициан (1477-1576) в своих ранних работах располагал однородные цветовые плоскости изолированно одна от другой. Затем он стал стремиться к их объединению, переводя постепенно холодные тона в тёплые, светлые в тёмные, блёклые в яркие. Лучшим примером таких модуляций является, пожалуй «Ла белла» в галерее Палатина во Флоренции. Цветовая характеристика его поздних картин формировалась им, исходя из одного главного тона в его различных оттенках. И как пример подобного подхода — картина «Коронование терновым венцом», находящаяся в Старой Пинакотеке в Мюнхене. 

Эль Греко (1545-1614) был учеником Тициана. Он перенёс его принципы многотональной проработки картины на огромные экспрессивные полотна своей живописи. Своеобразный, нередко потрясающий цветовой колорит Эль Греко перестал быть собственно цветом предметов и превратился в абстрактное, экспрессивно-психологическое средство для выражения темы произведения. Именно поэтому Эль Греко считается отцом беспредметной живописи. Цвет, организуя чисто живописную полифонию картин, потерял для него значение предметной категории. 

Столетием раньше Грюневальд (1475-1528) решал те же проблемы. В то время как Эль Греко всегда, и в присущей только ему манере, связывал между собой хроматические цвета черными и серыми тонами, Грюневальд противопоставлял один цвет другому. Из так называемой объективно существующей цветовой субстанции он умел находить свой цвет для каждого мотива картины. Изенхеймский алтарь во всех своих частях демонстрирует такое многообразие цветовых характеристик, цветового воздействия и цветовой экспрессии, что справедливо позволяет говорить о нём как об универсальной интеллектуальной цветовой композиции. «Благовещение», «Хор ангелов», «Распятие» и «Воскресение» представляют собой картины, совершенно отличные одна от другой как по рисунку, так и по цвету. Ради художественной правды Грюневальд даже жертвовал декоративным единством алтаря. Чтобы оставаться правдивым и объективным, он поставил себя выше схоластики правил. В его искусстве психологически-экспрессивная сила цвета, его символически-духовная сущность и возможности передачи реалистической правдивости, т.е. цвет во всех его трех компонентах воздействия, сплавились воедино во имя смысловой углублённости произведения.

Рембрандта (1606-1669) принято считать живописцем светотени. Хотя и Леонардо, и Тициан, и Эль Греко пользовались контрастами света и тени как выразительными средствами, у Рембрандта это происходило совсем по другому. Он ощущал цвет как плотную материю. Пользуясь прозрачными тонами серого и синего или жёлтого и красного цвета, он создавал живописную материю глубочайшей силы воздействия, материю, живущую собственной удивительно духовной жизнью. Используя смеси из темперы и масляных красок, он добивался такой текстуры, которая производила необычайно суггестивное воздействие. У Рембрандта цвет становился материализованной световой энергией, полной напряжения, а чистый цвет светился наподобие того, как высверкивают драгоценные камни из темноты своих оправ. 

Эль Греко и Рембрандт вводят нас в самый центр цветовых проблем барокко. В предельно напряженной композиции барочной архитектуры пространство строится ритмически динамично. Этой тенденции подчинён и цвет. Он теряет свою предметную значимость и становится абстрактным средством цветового ритмизирования пространства и в конечном счете используется для иллюзорного углубления пространства. 

Работы венского художника Маульберга (1724-1796) отчетливо демонстрируют барочные принципы работы с цветом.

В живописи эпохи ампира и классицизма цветовые решения в сущности ограничивались использованием чёрного, белого и серого цвета, которые умеренно оживлялись несколькими хроматическими цветами. 

Реалистически подобная, сдержанная живопись этих стилей была вытеснена романтизмом. Начало романтического направления в живописи отождествляется с творчеством английских живописцев, с именами Тёрнера (1775-1 851) и Констебля (1776-1837). 
В Германии самыми крупными представителями романтизма были Каспар Давид Фридрих (1774-1840) и Филипп Отто Рунге (1777-1810). Художники этого направления использовали цвет, прежде всего как средство эмоционального воздействия, способное передать «настроение» пейзажа. В картинах Констебля, например, нет однородного зелёного цвета, поскольку он создавал его из мельчайших постепенных переходов от светлого к тёмному, от холодного к тёплому, от тонально блёклого к яркому. 
В результате цветовые поверхности производили впечатление живых и таинственных. Тёрнер создал несколько беспредметных цветовых композиций, которые позволяют считать его первым «абстракционистом» среди европейских художников. 
Делакруа (1798-1863), будучи в Лондоне, видел произведения Констебля и Тёрнера, цветовое решение которых произвело на него настолько глубокое впечатление, что по возвращению в Париж он переписал некоторые свои работы в том же духе, и это произвело сенсацию в Парижском Салоне 1820 года. Проблемами цвета и его законами Делакруа активно занимался всю свою жизнь. Можно твердо сказать, что к началу девятнадцатого столетия цвет, его действие и сущность стали возбуждать всеобщий интерес. 
В 1810 году Филипп Отто Рунге опубликовал свое учение о цвете, используя цветовой шар в качестве координирующей системы. В том же 1810 году был напечатан и главный труд Гёте о цвете, а в 1816 году появился трактат Шопенгауэра «Зрение и цвет». Химик и директор парижской фабрики гобеленов М Шеврёль (1786-1889) издал в 1839 году свою работу «О законе симультанного контраста цветов и о выборе окрашенных предметов». Этот труд послужил научной основой импрессионистической и неоимпрессионистической живописи.

Благодаря глубокому изучению природы импрессионисты пришли к совершенно новой системе передачи цвета. Изучение солнечного света, изменяющего естественные тона предметов, а также света в атмосфере природного окружения обогатило художников-импрессионистов новыми научными знаниями. Моне (1840-1926) столь добросовестно изучал эти явления, что вынужден был менять полотно каждый час, чтобы зафиксировать меняющиеся цветовые рефлексы пейзажа и правдиво передать движение солнца и соответствующие изменения солнечного света и его отблесков. Наилучшей иллюстрацией этого метода были его «Соборы», находящиеся в Париже. 

Неоимпрессионисты разбили цветовые поверхности на отдельные цветовые точки. Они утверждали, что каждое пигментарное смешивание уничтожает силу цвета. Точки чистого цвета должны смешиваться только в глазах зрителя. Книга Шеврёля «Наука о цвете» оказала им неоценимую помощь в размышлениях о разложении цвета. 

Отталкиваясь от достижений импрессионизма, Сезанн (1839-1906) логически пришёл к своей новой системе цветового построения картин. Он хотел сделать из импрессионизма нечто «солидное», что должно было составить основу цветовых и формальных закономерностей его картин. Рассчитывая придти к новым ритмическим и формальным построениям, Сезанн применил разработанный пуантилистами метод разделения для цветовой модуляции всей поверхности картин. Под модуляцией цвета он понимал его переходы от холодного к тёплому, от светлого к тёмному или от тусклого (глухого) к светящемуся. Подчиняя этому принципу решение всей плоскости картины, он достигал их нового звучания, впечатляющего своей жизненностью. 

Тициан и Рембрандт прибегали к цветовым модуляциям лишь при изображении лиц и человеческих фигур. Сезанн же прорабатывал всю картину в её формальном, ритмическом и хроматическом единстве. В его натюрморте «Яблоки и апельсины» это новое единство предельно очевидно. Сезанн стремился воссоздать природу на более высоком уровне. Для этого он прежде всего использовал эффекты воздействия контрастов холодных и тёплых тонов, дающих ощущение лёгкой воздушности. Сезанн, а за ним Боннар, писали картины, полностью построенные на контрастах холодных и теплых тонов. 

Анри Матисс (1869-1 954) отказался от цветовых модуляций и обратился к впечатляюще простым и ярким цветовым плоскостям, располагая их в субъективно прочувствованном равновесии по отношении друг к другу. Вместе с Браком, Дереном, Вламинком он принадлежал к парижской группе «Диких». 

Кубисты Пикассо, Брак и Грис использовали цвет для выявления света и тени. Прежде всего они интересовались формой, преобразуя предметы в абстрактные геометри-ческие фигуры и добиваясь впечатления их объемности с помощью тональных градаций. 
Экспрессионисты Мунк, Кирхнер, Геккель, Нольде и художники группы «Синий всадник» (Кандинский, Марк, Маке, Клее) вновь пытались вернуть живописи её психологическое и духовное содержание. Целью их творчества было желание выразить в цвете и форме свой внутренний духовный опыт.
Кандинский начал писать беспредметные картины около 1908 года. Он утверждал, что каждый цвет обладает присущей ему духовно-выразительной ценностью, что позволяет передавать высшие эмоциональные переживания, не прибегая при этом к изображению реальных предметов. В Штутгарте вокруг Адольфа Хёльцеля образовалась целая группа молодых художников, посещавших его лекции по теории цвета, основанной на открытиях Гёте, Шопенгауэра и Бецольда. 

Между 1912 и 1917 годами в различных уголках Европы совершенно независимо друг от друга работали художники, произведения которых можно было бы объединить общим понятием «конкретного искусства». Среди них были Купка, Делоне, Малевич, Иттен, Арп, Мондриан и Вантонгерло. В их картинах беспредметные, большей частью геометрические формы и чистые спектральные цвета выступали как реально действующие объекты. Интеллектуально осознаваемые форма и цвет становились средством, создающим ясный порядок в живописных построениях. 

Несколько позже Мондриан сделал дальнейший шаг вперёд. Он, как и Гири, использовал чистый жёлтый, красный и синий цвет в качестве конструктивного материала картин, где форма и цвет создавали эффект статического равновесия. Он не стремился ни к скрытой экспрессивности, ни к интеллектуальному символизму, а к реальным, оптически различимым конкретным гармоническим построениям. 
Сюрреалисты Макс Эрнст, Сальвадор Дали и другие пользовались цветом как средством для живописной реализации своих «нереальных образов». 
Что касается ташистов, то они были «беззаконны» как с точки зрения цвета, так и формы. Развитие химии красок, моды и цветной фотографии вызвали общий широкий интерес к цвету, причём чувство цвета у многих людей значительно утончилось. Однако современный интерес к цвету почти целиком носит визуально-материальный характер и игнорирует смысловые и духовные переживания. Это поверхностная, внешняя игра с метафизическими силами. Цвет, излучаемая им сила, энергия, действуют на нас положительно или отрицательно независимо оттого, сознаём мы это или нет. Старые мастера, создававшие витражи, использовали цвет для создания неземной, мистической атмосферы и медитаций молящихся, переносящих их в мир духовной реальности. Цвет, действительно, должен переживаться не только зрительно, но психологически и символически. Природа цвета может изучаться с разных позиций.

Физики исследуют энергию электромагнитных колебаний или сущность световых частиц, которые несут свет; возможности цветового феномена, в особенности, разложение белого цвета при его призматическом рассеивании; проблемы корпусного цвета. Они изучают смешение цветного света, спектры различных элементов, частоту колебаний и длину различных цветовых волн. Измерение и классификация цвета также принадлежат области физических исследований. 

Химики изучают молекулярную конституцию цветных материалов или пигментов, проблемы их прочности и выцветания, растворители, связующие вещества и изготовление синтетических красителей. В настоящее время химия красок охватывает чрезвычайно широкую область промышленных исследований и производства. 

Физиологи изучают различные действия света и цвета на наши зрительный аппарат — глаза и мозг, их анатомические связи и функции. При этом изучение вопросов приспособления зрения к свету и темноте, хроматического видения занимает весьма важное место. Кроме того, феномен остаточных изображений также относится к оббласти физиологии. 

Психологи интересуются проблемами влияния цветового излучения на нашу психику и душевное состояние. Символика цвета, его субъективное восприятие и различное к нему отношение являются важными, ключевыми темами психологов, также как и экспрессивное цветовое воздействие, обозначенное Гёте как его чувственно-нравственное проявление. 

Живописцы, которые хотели бы постичь эстетическую сторону воздействия цвета, также должны обладать знаниями в области физиологии и психологии цвета. Однако в искусстве существует и сугубо своя область цветового познания. Наибольшее значение для создания художественного образа имеют отношения между цветовой реальностью и цветовым воздействием, между тем, что воспринимается глазом и тем, что возникает в сознании человека. Оптические, эмоциональные и духовные проявления цвета в искусстве живописи взаимосвязаны. Эффекты разнообразного воздействия цвета и возможность управлять ими должны стать основой эстетического учения о цвете. При этом проблемы субъективного восприятия цвета оказываются особенно важными в художественном воспитании, искусствоведении, архитектуреr и для художников, работающих в области рекламы и моды. 

<center>  </center> 

Эстетические аспекты воздействия цвета могут быть изучены по трём направлениям:

1. чувственно-оптическому (импрессивному)
2. психическому (экспрессивному)
3. интеллектуально-символическому (конструктивному)

Интересно отметить, что в доколумбовом Перу, в Тиахуанако-стиле цвет носил символический характер, в Паракас-стиле — экспрессивный и в Чиму-стиле ему была присуща импрессионистичность. Изучая культуру древних народов, мы находим стили, в которых цвет использовался только как символ обозначения принадлежности к различным социальным слоям или кастам или же как символический знак для выражения мифологических или религиозных идей. В Китае жёлтый — самый яркий цвет — предназначался для императора, Сына Неба. Никто другой не смел носить жёлтой одежды. Жёлтый цвет был символом высшей мудрости и просвещённости. Если же китайцы надевали по случаю траура белые одежды, то это означало, что они сопровождали уходящего в царство чистоты и неба. Белый не являлся выражением личной печали, его носили, как бы помогая умершему достигнуть верховного царства. 

Если во времена доколумбовой Мексики художник использовал в своих композициях фигуру, одетую в красные одежды, то все понимали, что речь идет о боге земли Ксипетотек, и тем самым о восточном небосклоне в его значении восхода солнца, рождения, юности и весы. Другими словами, фигура имела красный цвет не по соображениям визуальной эстетики или задачам особой экспрессивности — цвет был здесь символичным, подобно логограмме, знакам или буквам, заменяющим слова в стенографии, или иероглифу. 

В католической церкви духовная иерархия выражалась в цветовой символике одежд: пурпурной для кардинала и белой — для пап. Для каждого церковного праздника священнослужители должны были облачаться в одежды предписанных цветов. Само собой разумеется, что истинно религиозное искусство относится к цвету символически. 
Когда дело касается изучения эмоционально-экспрессивного воздействия цвета, то мы обращаемся к нашим великим мастерам — Эль Греко и Грюневальду. Чувственно-оптическая (импрессионистическая) сторона воздействия цвета была исходной точкой и основой живописного творчества Веласкеза, Сурбарана, Губерта и Яна Ван Эйков, голландских мастеров натюрморта и интерьера, также братьев Ленен, а позже Шардена, Энгра, Курбе, Лейбля и других художников. 

«Основательный» Лейбль особенно усердно и пристально наблюдал тончайшие переходы цвета в природе и столь же тонко передавал их на своих полотнах. Он никогда не работал над своими картинами, если перед ним не находилась живая модель. 
Такие художники как Э.Мане, К.Моне, Дега, Писарро, Ренуар и Сислей, называемые обычно импрессионистами, изучали собственно цвет предметов в его зависимости от солнечного света. Так что в конце концов, эти живописцы всё в большей мере стали отходить от локальных цветов и обращать своё внимание на цветовые колебания, вызванные изменением света в различные часы суток. 
Только тому, кто любит цвет, открывается его красота и внутренняя сущность. 

Цветом может пользоваться каждый, но только беззаветно преданным ему он позволяет постичь свои тайны. Если в целях изучения цвета приходится говорить раздельно о каждом из трех аспектов его воздействия: конструктивном, экспрессивном и импрессионистичном, — то я не хотел бы упустить возможности сказать, что каждый из этих аспектов предполагает наличие в цвете и двух остальных. Так, символизм без визуальной точности и без психологически-эмоциональной силы окажется скорее всего анемичным, интеллектуальным формализмом. Оптически-чувственное, импрессионистическое действие цвета без его духовно-символической правды и психологической выразительности приведёт к банальному имитирующему натурализму, а психологически выразительное действие без конструктивно-символического и оптически-чувственного содержания окажется ограниченной сентиментальной тупостью. 
Само собой разумеется, что каждый художник будет работать в соответствии со своим темпераментом и делать особый акцент на том или другом из этих аспектов. 
Цвета воздействуют не только на глаза, но и на другие органы чувств: 
Мы чувствуем вкус «сладкого розового цвета», слышим «кричаще-красный», ощущаем «воздушно-белый», воспринимаем запах «свежей зелени». Поэтому, не удивительно, что сфера использования цветов огромна. Воздействие отдельных цветов и их оттенков были протестированы, после чего использовались более целенаправленно: в сфере моды, фильмах и на телевидении, журналах и фотографиях, но, прежде всего, в рекламе, так как цветная реклама действует значительно сильнее, чем черно-белая. 

Цвет в рекламе: 
В рекламах кофе преобладают коричневые тона. 
Рекламные ролики молочных продуктов — оттенки белого цвета; для рекламы детской одежды и средств гигиены используются нежные пастельные тона; для предложения освежающих лимонадов — для передачи жизненной силы воды — холодные жемчужные светлые тона, а для серьезной музыки — праздничное созвучие трех цветов: красного, золотого и черного. 
В рекламе поп-музыки использют шокирующие цвета, такие как розовый, оранжевый, лиловый, красный, для отопительных средств — теплые красно-коричневые цвета. Золотой цвет может встречаться только там, где предлагается что-то особенно ценное и дорогое. 

Различные аспекты используются в рекламе, чтобы внушить доверие к тому или иному продукту: 
1. Качества свежести, натуральности, искристости минеральной воды передаются светлым, прозрачным бирюзовым цветом. 
2. Качества мягкости, нежности используются для рекламы детской одежды или средств гигиены. 
3. Прохлада, прозрачность и чистота — в рекламе алкогольных напитков. 
4. Благородство, аристократичность, эксклюзивность передается в рекламе сигарет, страховых компаний и виски при помощи насыщенного ярко-синего цвета. 
5. Свобода, связанная с отпуском в южных широтах, куда можно отправиться и на самолетах, курортные места и кремы от и для загара связываются в нашем представлении с небесно-голубым цветом. 
6. Протест, молодость, свобода выражается голубым джинсовым цветом в рекламе джинсов и сигарет. 
7. Мечта, тайна, романтика, тоска, свойственны рекламе фильмов, книг и осветительных приборов — все это отражается в темно-синем цвете ночного неба. 

Создатели рекламы и психологи, используя свои знания способов воздействия различных цветов, оказывают сильное влияние на потребителя. Они помогают производителям при помощи цвета убедить потребителя купить их товар.

Психология восприятия цвета

Цвета:

Цвет воздействует на физиологические процессы человека и на его психологическое состояние. Зная особенности каждого цвета можно сформировать определенный образ, вызвать определенные эмоции, ассоциации. 

Краткое описание цветовых ассоциаций:

Красный — теплый и раздражающий, стимулирует мозг, улучшает настроение. Цвет лидерства, мужской цвет, этот цвет также возбуждающе действует на нервную систему. Как вы думаете, почему телефонные будки изнутри красят в красный или оранжевый цвет? Правильно, чтобы болтали меньше. А с другой стороны красно-оранжевый цвет улучшает настроение. Красный цвет предпочитают влюбчивые и сексуальные люди. 
Возбуждение, энергия, страсть, желание, скорость, прочность, мощность, тепло, любовь, агрессия, опасность, огонь, кровь, война, насилие, всё интенсивное и страстное.

Пурпур — заработок, духовность, благородство, церемония, непостижимый, преобразование, мудрость, просвещение, жестокость, высокомерие.

Голубой, синий цвет создает прохладное окружение, снимает боли при невралгии и воспалениях, означает разочарование и подозрительность. При восприятии голубого время сильно недооценивается. Подвоздействием этого цвета у человека уменьшается уровень тревожности, снижается напряжение и кровяное давление. При слишком долгом воздействии возникают утомление, усталость. 
Мир, спокойствие, спокойствие, устойчивость, гармония, объединение, доверие, истина, консерватизм, безопасность, чистота, порядок, лояльность, небо, вода, холод, технология, депрессия, подавитель аппетита. 

Зеленый цвет означает недоверие и уравновешенность. Успокаивает нервную систему. Снижает боль, усталость, нормализует кровяное давление. Благоприятствует концентрации внимания. Поле привыкания к зеленому число правильно решенных задач увеличивается на 10%, при сокращении числа ошибок на 20%, но при этом возникает определенная недооценка времени. Зеленый является тихим и успокаивающим. Предпочитают способные, уверенные в себе, стремящиеся к самоутверждению и уравновешенные люди. 
Природа, здоровая среда, восстановление, молодость, бодрость, весна, щедрость, плодородие, ревность, неопытность, зависть, неудача. 

Оранжевый цвет -самый динамичный, молодежный и веселый цвет. Стимулирует чувства и ускоряет сердцебиение, обостряет восприятие и способствует разрешению сложных ситуаций, задач и проблем. Жизнерадостный и импровизированный. Действие, вызывающее возбуждение, менее сильное, чем от красного поэтому более приятное. Цвет слегка ускоряет пульс, не увеличивая кровяное давление, создает чувство благополучия и счастья. Оказывает благоприятное воздействие на работоспособность, при условии переодического отдыха от него. При длительном восприятии оранжевого может появиться утомление и даже головокружение. 
Энергия, баланс, тепло, энтузиазм, оживленный, экспансивный, пышный, требующий внимания. 

Желтый жизнерадостный цвет способствует решению задач и проблем. Если исходить из утверждения, что желтый — смесь зеленого и красного, то он объединяет в себе свойства этихцветов. Желтый цвет стимулирует мозг, вызывает возбуждающее напряжение, тркбующее разрядки. Предпочтение желтого означает стремление к независимости, расширение горизонта восприятия. Это ярчайший цвет спектра. Он весьма гибок и легко приспосабливается, всюду проникает. С помощью желтого луча можно подобраться к истокам проблемы. Желтый обожает учиться, отличается сообразительностью, ясностью мысли, точностью. Желтый знает о жизни все… и тем не менее полон оптимизма. Этот цвет находится в постоянной борьбе, не уступает без боя. 
Радость, счастье, оптимизм, идеализм, воображение, надежда, солнечный свет, лето, золото, философия, мошенничество, малодушие, предательство, ревность, жадность, обман, болезнь, риск.

Фиолетовый цвет любят люди с неустойчивым характером. Он действует на сердце и кровеносные сосуды, а также на психику. Его также называют «цветом женского одиночества». 

Коричневый — цвет консервативных людей, не желающих ничего менять. Земля, очаг, дом, надежность, удобство, выносливость, устойчивость.

Как влияют некоторые цвета на российских потребителей: 

Красный — Волнение, сила, секс, страсть, скорость, опасность. 
Синий — доверие, надежность, принадлежность, прохлада. 
Желтый — Теплота, свет, приветствие, счастье 
Оранжевый — Игривость, теплота 
Зеленый — Природа, новый, крутой, рост, изобилие 
Фиолетовый — Королевский, духовность, достоинство 
Розовый — Мягкий, сладкий, питание, защита 
Белый — Чистый, девственный, юный, умеренный
Черный — Искушенность, изящность, соблазнительность, тайна 
Золото (желтый) — Престиж, дорогой 
Серебро (серый) — Престиж, холод, научный

Рыночные исследователи также решили, что цвет затрагивает и привычки людей. Покупатели импульса отвечают лучше всего на красно-оранжевый, черный и королевский синий. Покупатели, которые планируют и придерживаются бюджетов ответят лучше всего на розовый, зажигает их синий и морской. Традиционно потребители отвечают на пастельно — розовый, также повысился цвет — синее небо.

Тона:

Черный — : мотивированное применение силы, созидание, обучение, способностьи к предвидению, содержательность, скрытые сокровища, разрушительность, использование силы как проявление слабости и эгоизма, подавление, депресия, пустота, воздержание, ограничения. Черный скрывает то, чем обладает. Человек предпочитающий его, стремится скрыть свой внутренний мир от окружающих. Черный символизирует конец. Каждый вечер мы с удовольствием возвращаемся в ночь для восстановления сил. Но именно он дает начало и всему новому. Жизнь начинается с неизвестности. Черный способен контролировать ситуацию благодаря тайным знаниям. Черный стремится любыми средствами удержать свою власть. С другой стороны этот человек испытывает потребность во внешнем контроле. 
Мощность, сексуальность, сложность, формальность, элегантность, богатство, тайна, страх, зло, анонимность, недоволство, глубина, стиль, печаль, раскаяние, гнев, метрополитен, хороший техно-цвет, траур, смерть (западные культуры). 

Белый — нетронутость, полнота, самоотдача, единство, легкость, выявлени скрытого и ложного, изоляция, бесплодность, окоченение, разочарование, чопорность, скука. Основным качеством белого цвета является равенство. Белый цвет ищет справедливости. Он беспристрастен. Белый цвет символизирует невинность. Это цвет настоящей невесты, девушки еще не знающей страсти. Белый характеризуется определенной плотностью. Держа в руках прозрачный кристалл, вы видите перед собой Сияние. Взяв в руки белую хлопчатобумажную простыню, вы ничего сквозь нее не разглядите. Белый находится на ступень ниже безупречной чистоты Сияния. Белый содержит все цвета спектра поровну, являясь результатом их смешения. Следовательно, белый может использоваться для создания тех или иных сочетаний. Все цвета в белом равны. В мифологии белый служит символом единства. Белый ищет справедливости. Белый парик на голове судьи говорит о его беспристрастности. Белый ? духовный хранитель. Если присутствует белый цвет, то все будет в порядке. Доктор в белом халате вырывает человека из пасти смерти.
Почтение, чистота, простота, мир, смиренность, точность, невиновность, молодость, рождение, зима, снег, хорошо, стерильность, брак (западные культуры), смерть (восточные культуры), холодный, клинический, стерильный. 

Серый — безопасность, надежность, интеллект, степенный, скромность, достоинство, завершенность, твердый, консерватор, практический, старость, печаль.

Серый, черный и белый (тона) — являются связуюшим звеном для цветов. Не обладают эффектом. Являются фоном для цветов и повышают интенсивность находящегося рядом цвета, а при добавлении повышают светлоту(светло-серый, белый) или насыщенность(темно-серый, черный) цвета. 

По Люшеру (тест)

Красный цвет — это свидетельствует о том, что он, как правило, физически сильный человек, живущий, прежде всего сегодняшним днем. Эти люди весьма возбудимы, энергичны, любвеобильны и предприимчивы. Но, обычно, предприимчивость сия не выходит за рамки двадцати четырех часов. Практичны они больно, без огонька. 

Желтый цвет — это совсем другая история. Его выбирают мечтатели не от мира сего. Они не слишком пытаются согласовать свои действия с будничными реалиями и пытаются преобразить окружающую их убогость в подобие сказки. 

Зеленый предпочитают самоуверенные и настойчивые люди, направляющие всю свою настойчивость на обеспечение себе безбедной старости. 

Синий цвет — это, как правило, флегматики, стремящиеся к порядку и стабильности. 

Коричневый цвет предпочитают люди не устроеные в жизни.
Пространствообразующие свойства цвета/тона. 

Теплые локальные цвета и их спектральные оттенки (красный, оранжевый, желтый) зрительно уменьшают пространство, а холодные цвета и их оттенки (фиолетовый, синий), и тона (черный, белый) визуально его, пространство, увеличивают. 

Каждый цвет имеет свой характер:

Красный (и его cпектральные оттенки) — ассоциируется с богатством и роскошью. Красный символ силы и энергии, поэтому его лучше применять в общественных помещениях и гостинных.

Синий (и его спектральные оттенки) — дает ощущение воздуха, простора, прохлады и покоя, поэтому его лучше применять в более интимных помещениях предназначенных для отдыха. 
Самый нейтральный в хром/ахроматическом спектре — это серый тон. 
Серый — дружит и поддерживает любой оттенок цвета и тона и сам подходит к чему угодно. Серый, как и все тона, является связующим звеном между цветами и оттенками цветов. Серый нужно применять или непосредственно как единый локальный цвет формы, или только как второстепенный связующий элемент или как елмент фоновой структуры коллористической композиции. Серый нельзя допускать к доминанте, иначе он становится «серым», скучным, унылым. Наводит депрессию на неокрепшие детские умы.

Эксперементальная проверка размещения цветовых сочетаний. 

По степени ухудшения восприятия они располагаются в следующем порядке: 
синий на белом 
черный на желтом 
зеленый на белом 
черный на белом 
зеленый на красном
красный на желтом 
красный на белом
оранжевый на черном 
черный на пурпурном 
оранжевый на белом 
красный на зеленом 

Если мы хотим чтобы по силе воздействия обе декоративные формы были одинаковы, необходимо изменить соотношения окрашенных поверхностей. Часто мы судим о цвете по его визуальной весомости. Если на какое-либо поверхности внизу даны темные цвета, а наверху — светлые, то такое решение производит стабильное впечатление. Наоборот же будет впечатление неустойчивости. 

Цвет и человек
Для того, чтобы все цветовые оттенки вашего облика гармонично сочетались, подчеркивая природную красоту, нужно уделить особое внимание подбору точного нюанса расцветок. Теплое или холодное направление цвета задает тон всем краскам вашего тела. Цвета, подобранные нами, влияют на то, как мы выглядим. 
Воздействии цвета на физиологию человека подтверждено экспериментальным путем и зависит от количества цвета, качества цвета, время воздействия, особенностей нервной системы, возраста, пола и других факторов. 

Непосредственным физиологическим действием на весь организм человека объясняются явления, вызываемые красным и синим цветами, в особенности при максимальной их насыщенности. 

Красный цвет возбуждает нервную систему, вызывает учащение дыхания и пульса и активизирует работу мускульной системы.

Синий цвет оказывает тормозящее действие на нервную систему. 

Красный, желтый , оранжевые цвета являются цветами экстраверсии, т.е. импульса, обращенного наружу. 

Синий, фиолетовый, зеленый напротив для пассивной интроверсии и импульсов обращенных внутрь. 

Оранжевый и красный цвета, возбуждая попутно со зрительным и слуховой центр мозга, что вызывает кажущееся увеличение громкости шумов. Не лишено основания, что эти активные цвета часто называют «кричащими». 

Зеленый и синий, успокаивающие цвета, ослабляют возбуждение слухового центра, т.е. как бы ослабляют или компенсируют громкость шумов. 

Основные цвета имеют следующие характеристики. 

Желто-коричневый (охра) цвет кажется сухим, зеленовато-синий (кобальт) — влажным, розовый — слащавым, красный — теплым, оранжевый — кричащим, фиолетовый — тяжелым, желтый — легким. Это действие цвета вызвано синестезией, т.е. возбуждением одного органа чувств при раздражении другого.

Ниже приводятся основные характеристики кажущегося воздействия цветов.

При психологическом воздействии цвета речь идет о чувствах переживаниях, которые мы можем испытывать под влиянием того или иного цвета. Это влияние очень тесно связанно с оптическими свойствами цвета. 

Абсолютно зеленое есть самый спокойный цвет. Он никуда не движется и не

Цветовой спектр. Основные и составные цвета. Хроматические и ахроматические цвета.

 # colour_system.py
импортировать numpy как np

def xyz_from_xy (x, y):
    "" "Вернуть вектор (x, y, 1-x-y)." ""
    вернуть np.array ((x, y, 1-x-y))

класс ColourSystem:
    "" "Класс, представляющий цветовую систему.

    Цветовая система, определяемая координатами CIE x, y и z = 1-x-y
    его три основных источника света и его «белая точка».TODO: Внедрить гамма-коррекцию

    "" "

    # Функция согласования цветов CIE для 380-780 нм с интервалами 5 нм
    cmf = np.loadtxt ('cie-cmf.txt', usecols = (1,2,3))

    def __init __ (сам, красный, зеленый, синий, белый):
        "" "Инициализировать объект ColourSystem.

        Передайте векторы (т.е. массивы NumPy формы (3,)) для каждого из
        красный, зеленый, синий цветности и белый источник света
        определение цветовой системы.

        "" "

        # Цветности
        self.red, self.зеленый, self.blue = красный, зеленый, синий
        self.white = белый
        # Матрица цветности (rgb -> xyz) и ее обратная
        self.M = np.vstack ((self.red, self.green, self.blue)). T
        self.MI = np.linalg.inv (self.M)
        # Белый масштабирующий массив
        self.wscale = self.MI.dot (self.white)
        # xyz -> матрица преобразования RGB
        self.T = self.MI / self.wscale [:, np.newaxis]

    def xyz_to_rgb (self, xyz, out_fmt = None):
        "" "Преобразование из xyz в представление цвета rgb.Выходные компоненты RGB нормализованы по максимуму
        значение. Если xyz находится вне диапазона rgb, он обесцвечивается до тех пор, пока не станет
        входит в гамму.

        По умолчанию возвращаются дробные компоненты rgb; если
        out_fmt = 'html', возвращается шестнадцатеричная строка HTML '#rrggbb'.

        "" "

        rgb = self.T.dot (xyz)
        если np.any (rgb <0):
            # Мы не находимся в гамме RGB: приблизительно по обесцвечиванию
            w = - np.min (rgb)
            rgb + = w
        если не нп.все (rgb == 0):
            # Нормализовать вектор rgb
            rgb / = np.max (rgb)

        если out_fmt == 'html':
            вернуть self.rgb_to_hex (rgb)
        вернуть rgb

    def rgb_to_hex (self, rgb):
        "" "Преобразование дробных значений rgb в шестнадцатеричную строку в стиле HTML." ""

        hex_rgb = (255 * rgb) .astype (число)
        return '# {: 02x} {: 02x} {: 02x}'. формат (* hex_rgb)

    def spec_to_xyz (сам, спецификация):
        "" "Преобразование спектра в точку xyz.

        Спектр должен находиться в той же сетке точек, что и сопоставление цветов.
        функция, сам.cmf: 380-780 нм с шагом 5 нм.

        "" "

        XYZ = np.sum (spec [:, np.newaxis] * self.cmf, axis = 0)
        den = np.sum (XYZ)
        если den == 0 .:
            вернуть XYZ
        возврат XYZ / den

    def spec_to_rgb (self, spec, out_fmt = Нет):
        "" "Преобразование спектра в значение rgb." ""

        xyz = self.spec_to_xyz (спецификация)
        вернуть self.xyz_to_rgb (xyz, out_fmt)

осветитель_D65 = xyz_from_xy (0,3127, 0,3291)
cs_hdtv = ColourSystem (красный = xyz_from_xy (0,67, 0,33),
                       зеленый = xyz_from_xy (0.21, 0,71),
                       синий = xyz_from_xy (0,15, 0,06),
                       белый = светильник_D65)

cs_smpte = ColourSystem (красный = xyz_from_xy (0,63, 0,34),
                        зеленый = xyz_from_xy (0,31, 0,595),
                        синий = xyz_from_xy (0,155, 0,070),
                        белый = светильник_D65)

cs_srgb = ColourSystem (красный = xyz_from_xy (0,64, 0,33),
                       зеленый = xyz_from_xy (0,30, 0,60),
                       синий = xyz_from_xy (0,15, 0,06),
                       белый = светильник_D65)
 

 импортировать numpy как np
из scipy.constants import h, c, k
импортировать matplotlib.pyplot как plt
из matplotlib.patches import Circle

из colour_system import cs_hdtv
cs = cs_hdtv

def planck (lam, T):
    "" "Возвращает спектральную яркость черного тела при температуре T.Возвращает спектральную яркость, B (lam, T), в W.sr-1.m-2 черного тела.
    при температуре T (в К) на длине волны lam (в нм), используя закон Планка.

    "" "

    lam_m = lam / 1.e9
    fac = h * c / lam_m / k / T
    B = 2 * h * c ** 2 / lam_m ** 5 / (np.exp (fac) - 1)
    вернуть B

fig, ax = plt.subplots ()

# Сетка видимых длин волн, соответствующая сетке сопоставления цветов
# функции, используемые экземпляром ColourSystem.
lam = np.arange (380., 781., 5)

для i в диапазоне (24):
    # T = от 500 до 12000 К
    Т = 500 * я + 500

    # Вычислить спектр черного тела и шестнадцатеричную цветовую строку HTML HTML
    # это выглядит как
    spec = планка (лам, т)
    html_rgb = cs.spec_to_rgb (спецификация, out_fmt = 'HTML')

    # Поместите и пометьте круг цветом черного тела при температуре T
    х, у = я% 6, - (я // 6)
    circle = Круг (xy = (x, y * 1,2), радиус = 0,4, fc = html_rgb)
    ax.add_patch (круг)
    ax.annotate ('{: 4d} K'.format (T), xy = (x, y * 1,2-0,5), va =' центр ',
                ha = 'center', color = html_rgb)

# Установить ограничения и цвет фона; убрать клещи
ax.set_xlim (-0.5,5.5)
ax.set_ylim (-4,35, 0,5)
ax.set_xticks ([])
ax.set_yticks ([])
ax.set_facecolor ('k')
# Убедитесь, что наши круги круглые!
топор.set_aspect ("равно")
plt.show ()
 

 спектр [выражение [, палитра [, выбор [, минимум [, максимум [, байры]]]]]]
 

 спектр b, blue_red, минимум = 10, максимум = 50

счетчик спектра, rainbow_rev, цепочка A, byres = 1
 

 спектральная цепь
 

 спектр b, синий желтый голубой неон розовый серый
 

 # цвет атомов в зависимости от их расстояния от точки
# возвращает длину расстояния между атомом A и атомом B

diff_len = лямбда x, y: math.sqrt ((x [0] -y [0]) * (x [0] -y [0]) + (x [1] -y [1]) * (x [ 1] -y [1]) + (x [2] -y [2]) * (x [2] -y [2]))

# получить 1hug из PDB

получить 1hug, async = 0

# показать как поверхность

как поверхность

# создаем псевдоатом в начале координат

псевдоатом pOrig, pos = (0,0,0), label = origin

# это специальные переменные PyMOL, которые будут # содержать координаты
# атомы и псевдоатом

хранится.origCoord = []
stored.distCoord = []

# копируем координаты в эти специальные переменные

iterate_state 1, pOrig, stored.origCoord.append ((x, y, z))
iterate_state 1, 1hug, stored.distCoord.append ((x, y, z))

# расширить origCoord до такой же длины, как и другие

stored.origCoord * = len (stored.distCoord)

# рассчитываем расстояния

newB = map (лямбда x, y: diff_len (x, y), stored.distCoord, stored.origCoord)

# поместите их в b-фактор белка

изменить 1hug, b = newB.pop (0)

# color by rainbow_rev или любой другой
# палитра, указанная в "спектре помощи"

спектр b, rainbow_rev, 1hug