II. Основы цвета (физика цвета, цветовая температура)
Как бы старомодно это не было, но для глубокого понимания цветовых пространств и цветовых моделей важно сначала изучить физические основы цвета и принципы восприятия света. Без понимания природы света, электромагнитного спектра и того, как глаза человека реагируют на различные длины волн, сложно понять, почему цвета выглядят именно так, почему некоторые цвета могут быть воспроизведены на одних устройствах, но не на других, и что именно определяет цветовую температуру источников света.
Именно понимание физики цвета закладывает фундамент для освоения цветовых пространств, так как они основаны на реальных характеристиках света и его взаимодействии с поверхностями и системой восприятия. Это помогает осознать, как формируются цвета в цифровых системах, почему появляются ограничения и трансформации при работе с цветом и как правильно интерпретировать данные о цвете в различных приложениях. Такой подход делает изучение цветовых пространств целостным и осмысленным, связывая теоретические основы с практическими аспектами работы с цветом.
Физика цвета — основа понимания природы света и того, как этот свет превращается в цвет, который мы видим, а в контексте 3D-графики — как он передаётся и воспроизводится на экране. Знание этих основ критично для профессиональной работы с цветом: от создания текстур и материалов до настройки освещения и работы с цветовыми пространствами.
Для начала стоит понять, что цвет существует только в присутствии света. «Свет — это тип энергии, распространяющийся волнами электромагнитного спектра». Его свойства — длина волны и частота — определяют воспринимаемый цвет. Человеческий глаз способен видеть лишь узкую часть этого спектра — видимый свет — длины волн примерно от 380 до 780 нанометров. В этой области разные длины волн соответствуют различным цветам: красные — самые длинные, фиолетовые — самые короткие.
«Белый свет — это смесь всех волн видимого спектра». Когда свет попадает на объект, его поверхность отражает или поглощает разные длины волн. Цвет, который мы видим, зависит от тех волн, что отражаются в наш глаз.
Всё, с чем мы работаем в цифровой среде — будь то значения RGB, цветовой охват или ICC-профиль — является вторичной, абстрактной моделью. Именно свет, как объективная физическая реальность, является первоисточником всего, что мы впоследствии описываем цифрами и графиками на диаграммах.
Чтобы по-настоящему понять, что такое цветовое пространство, необходимо начать с самой природы явления — с физики света. Все современные цифровые технологии работы с цветом — это попытка описать, воспроизвести и управлять фундаментальным физическим процессом, который коренится в электромагнитном спектре.
Электромагнитный спектр и видимый свет
Электромагнитное излучение (ЭМИ) — это форма энергии, распространяющаяся в пространстве в виде волн. Эти волны являются комбинацией колеблющихся электрического и магнитного полей, перпендикулярных друг другу и направлению движения.
(расписать про длину волн — это главная характеристика)
(расписать про количество полных колебаний)
Видимый свет — это лишь крошечная часть электромагнитного спектра, которую способен воспринимать человеческий глаз.
Диапазон: Примерно от 380 нанометров (нм) до 740 нм.
Источники света и цветовая температура
Спектральный состав света и цвет объектов Здесь мы подходим к самому важному для понимания цвета понятию — спектральному составу.
Монохроматический свет: Это идеализированный свет, состоящий из волн строго одной длины (например, 510 нм — чистый зеленый). В природе встречается редко (лазер — близкий пример).
Смешанный (полихроматический) свет: Весь окружающий нас свет является смесью излучений разных длин волн в разных пропорциях. Например, солнечный свет содержит в себе все длины волн видимого диапазона.
Почему объекты имеют цвет? (Источник света -> Объект -> Глаз)
Проблема метамерии
Это явление, когда два образца света с разным спектральным составом воспринимаются человеческим глазом как один и тот же цвет. Наш глаз — не спектрометр, он имеет только три типа рецепторов (колбочек), чувствительных к синему, зеленому и красному. Если смесь волн возбуждает эти рецепторы тем же образом, что и монохроматический источник, мозг интерпретирует их как одинаковый цвет.
Следствие: Цветовые модели (RGB, CMYK) основаны на метамерии. Они не воспроизводят исходный спектр объекта, а лишь «обманывают» наш глаз, создавая аналогичное раздражение колбочек. Экран, показывающий «желтый», не излучает свет с длиной волны 570 нм; он одновременно излучает немного красного (~625 нм) и зеленого (~530 нм), а наш мозг смешивает их в восприятии желтого.
Цветовое пространство как подмножество видимого спектра: Ни одно устройство (ни монитор, ни принтер) не может воспроизвести все цвета, которые видит человек. Цветовое пространство (gamut) — это конкретное, ограниченное подмножество всех видимых цветов, которое способно воспроизвести конкретное устройство или стандарт.
sRGB покрывает относительно небольшую часть диаграммы CIE 1931 (которая, в свою очередь, является математической моделью видимого спектра).
Adobe RGB и DCI-P3 покрывают бóльшие области, особенно в зоне зеленых и голубых оттенков.
Rec.2020 — это попытка определить пространство, охватывающее значительную часть видимого спектра, но физически создать такие дисплеи пока очень сложно.
(Источники света в Кельвинах)
Вывод
Электромагнитный спектр и видимый свет — это не просто вводная глава в учебнике. Это основа, объясняющая, почему управление цветом вообще необходимо. Мы живем в аналоговом мире со сложными, непрерывными спектрами, но вынуждены работать в цифровом мире с ограниченными моделями. Каждое цветовое пространство — это компромисс, попытка упаковать бесконечное разнообразие физического света в конечный, стандартизированный цифровой контейнер. Понимание этого перехода от физики к цифре — ключ к осознанному и профессиональному владению любым инструментом работы с цветом.
