О природе цвета
Следует отметить, что "психологическая" температура цвета отличается прямо противоположным образом от той, которую мы рассмотрели выше. Какой цвет, красный или синий, имеет большую температуру? Психологически мы считаем более теплыми те цвета, которые ближе к красному концу спектра, и наоборот, синий и фиолетовый цвета мы оцениваем как холодные. Однако с точки зрения теории излучения красный цвет имеет более низкую цветовую температуру, а синий – более высокую. Вспомните, как говорят о температуре звезд: охлаждающийся красный карлик и горячая голубая сверхновая звезда. Другой пример: нагревая металл, мы видим, что его цвет с увеличением температуры изменяется от красного к желтому и даже белому (если довести его до "белого каления"). Дело в том, что по закону Вина длина волны, соответствующая максимуму излучения абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его температуре (см. графики зависимости энергии от длины волны и температуры). Чем выше температура тела, тем больше доля мощности излучения в области коротких длин волн (т. е. в области синих тонов). С увеличением температуры их роль в формировании белого цвета усиливается. Поэтому если тело представляется вам красным, то оно еще не очень разогрето, а если оно имеет голубой оттенок, то это означает, что температура его столь высока, что влияние синей части спектра стало заметным. Общее же правило таково: чем короче длина волны излучения, тем выше его температура. Здесь можно ожидать вопрос: красное и синее пятна на листе бумаге имеют совершенно одинаковую температуру, так почему же вы говорите о том, что одно из них горячее другого? Напомним, что речь идет не о температуре красок или других цветных предметов, которую можно измерить термометром, а о температуре абсолютно черного тела, которое излучает такие же спектральные составляющие, что и те, с которыми мы имеем дело в данный момент времени. Например, цвет изображения фотосферы Солнца на бумаге имеет температуру примерно 6000°К. Такова и реальная температура внешней оболочки Солнца, которая излучает видимый свет. Однако Солнце на бумаге не обжигает, не греет и даже не светит. Таким образом, речь идет не о температуре как мере тепловой энергии, а о цветовой температуре, имеющей к теплу опосредованное (через абсолютно черное тело) отношение. Кстати говоря, именно путем анализа спектра измеряют температуру звезд.
Теперь рассмотрим особенности восприятия цвета глазом человека. В области видимого света чувствительность глаза очень высока. Если человек долгое время находился в темноте, то его глаза приспосабливаются к восприятию очень малых световых потоков. В таких условиях, как установил С. Вавилов, глаз может чувствовать отдельные фотоны (кванты света). С другой стороны, большие потоки света, превосходящие самые малые в 1012 раз, не ослепляют нас. Глаз хорошо различает цвета, хотя и по-разному реагирует на монохроматические потоки света одинаковой мощности, но разной длины волны. Желто-зеленые лучи кажутся самыми яркими, а красные и фиолетовые – темными. На рисунке показана кривая видимости лучей невооруженным глазом. Яркость желтого света (
= 0.555 мкм), ощущаемая глазом, принята за 1, яркость голубого ( = 0.49 мкм) при той же мощности будет равна 0.2, а яркость красного ( = 0.65 мкм) – 0.1.
Рис. 6. Зависимость относительной чувствительности глаза к монохроматическому свету от длины волны (в миллимикрометрах, ммкм)
Максимум чувствительности глаза совпадает с максимумом излучательной способности Солнца, он приспособлен именно к солнечному свету. Однако в настоящее время нет однозначного объяснения, почему желтые и зеленые лучи кажутся человеку намного ярче, чем красные и фиолетовые.
В следующих разделах мы рассмотрим основные цветовые модели, используемые в компьютерной графике.