Пространственные модели цветовых тел

С точки зрения возможности  измерения все сложное многообразие способов использования цвета в  живописи можно условно разделить  на три группы:

1. Цвет используется в его «чистом» виде, никак, ни в каком направлении не модифицированным. В этом случае каждый тон определяется через обозначения его светлоты, цветового тона и насыщенности сравнительно легко, с помощью принятых обозначений; его можно по этим обозначениям достаточно точно воспроизвести при отсутствии оригинала.
2. Цвет модифицируется путем высветления и затемнения. Здесь с успехом может быть использована для измерения и описания система Оствальда.
3. Третий тип использования цвета в художественном произведении подразумевает «перетекание», градирование цвета по всем его характеристикам одновременно. Он представляет наибольшие трудности для фиксации. В этом последнем случае измерения представляют наибольшую сложность и будут менее точными, но отнюдь не бесполезными.

Пока речь идет об изучении цвета в его элементарной основе, абстрагировано от его эстетической оценки, без учета эмоциональных  моментов, сопровождающих его восприятие, не только возможно, но и нужно такое  строгое его определение. Все  же эмоционально-субъективные наслоения, сопровождающие процесс восприятия, — это уже следующий уровень, следующая задача, которая тем  серьезнее и научнее будет  решаться, чем объективнее и точнее будут данные, полученные на первом уровне.

Сравнение цветовых тел позволяет  уверенно предположить, что практически  все они представляют собой частные  случаи некоей обобщенной модели, реализованные  для разных граничных условий. Характерным  примером может послужить сравнение  математически строгой аддитивной модели RGB, изображенной на , с моделью HSB , часто используемой в изобразительном искусстве. На первый взгляд, эти модели не имеют ничего общего ни по внешнему виду, ни по используемым терминам, ни по назначению.  
Первая из них(RGB), чисто компьютерная модель, предназначена для описания спектров излучения. Она представляет собой цветовое тело в виде куба с вершиной в начале координат, заполненного цветами солнечного спектра. По осям отсчитываются интенсивности трех основных цветов, имеющие нулевое значение в начале координат и единичные значения в максимуме. Точной характеристикой каждого локального цвета служит набор из трех числовых значений, описывающих содержание каждого из основных цветов и ассоциирующийся с пространственными координатами точки, в которой он находится. На диагонали куба располагается ряд ахроматических цветов, образованных точками с равными значениями всех трех координат. Черный полюс ахроматической оси совпадает с началом координат, а белый – с противолежащей вершиной кубического цветового тела. 

 Вторая модель ( HSB) традиционно используется для описания пигментов, то есть, спектров отражения. Ее пространственным образом является коническое цветовое тело с вершиной, направленной вниз. Основанием конуса является цветовой круг, цвета которого имеют максимальную насыщенность на линии окружности и минимальную (нулевую) в центре. Яркость цветов изменяется по высоте конуса, имея максимум в плоскости его основания и минимум на вершине. Ахроматическая серая шкала образована цветами нулевой насыщенности, расположенными на линии переменной яркости. Ее белый полюс расположен в центре основания конуса, а черный – на его вершине. Полным описанием локального цвета является набор значений его цветового тона, насыщенности и яркости, то есть тоже своеобразные координаты точки его расположения в пространстве.  
Несмотря на столь существенные различия цветовых характеристик, на практике часто возникает необходимость сопоставления данных, полученных разными методами. Типичным примером использования подобного обмена является процесс подготовки данных для цветной печати, заключающийся в преобразовании аддитивных цветовых характеристик в субтрактивные.  
Попытаемся синтезировать обобщенную модель на основе анализа ее прототипов, в качестве которых возьмем упомянутые модели. Начнем с анализа обеих моделей, стараясь выявить их общие черты.  
Во-первых, обе они используют понятие цвет, или цветовой тон. Основанием цветового тела модели HSB является цветовой круг, то есть полный набор цветов солнечного спектра, расположенных по окружности. Известно, что цветовой круг содержит лишь три основных цвета, смеси которых образуют все остальные цвета спектра. Аналогичная триада присутствует и в модели RGB, а о смесевом характере ее цветов известно по определению. 

 Нетрудно заметить, что диагональное сечение куба, перпендикулярное серой шкале, представляет собой треугольный вариант цветовой плоскости, аналогичный цветовому кругу. Наличие ахроматической оси говорит как об одинаковом в обеих моделях толковании насыщенности цветов, так и сходном представлении их яркости. Мысленно повернув куб в пространстве так, чтобы секущая плоскость стала горизонтальной, а черный полюс оказался направленным вниз, мы увидим несомненное родство обеих моделей

 Несмотря на различия форм моделей, обусловленных собственной спецификой каждой из них, общность алгоритмов их построения очевидна. Обе они представляют собой трехмерные тела, построенные на базе двух основных элементов: цветовой плоскости и пересекающей ее ахроматической оси. Приняв во внимание то, что ни форма плоскости, ни место ее расположения на оси принципиального значения не имеют, мы можем считать схему обеих моделей единой.  
Таким образом, можно считать, что обобщенная цветовая модель, представляет собой пространственное цветовое тело, базовым сечением которого служит цветовой круг (или иная плоская фигура), а осью – линейная серая шкала. По периметру базового сечения располагаются цветовые тона (или спектральные цвета) максимальной насыщенности. По мере удаления от края плоскости их интенсивность (или насыщенность) постепенно снижается до полной потери цвета на оси. Сечения цветового тела, параллельные базовой плоскости, могут рассматриваться в качестве ее разбеленных или утемненных копий, в зависимости от их расположения относительно белого или черного полюсов оси. При этом габариты промежуточных сечений пропорциональны степени изменения их светлоты (или яркости). 

 
Так как каждая точка цветового  тела может быть описана различными способами, метод обобщенной цветовой модели позволяет находить соответствия между характеристиками, используемыми  в разных моделях. В приведенном  примере любому цвету, описанному методом  долевого содержания в нем трех основных цветов, может быть поставлен в  соответствие аналогичный, описанный  тоном, яркостью и насыщенностью. 

Метод обобщенной модели оказался очень  удобным для сравнения наиболее известных и используемых на практике моделей. Кроме двух уже рассмотренных  в этой статье интерпретаций, вниманию читателя предлагаются обобщенные образы модели CMY и цветовых тел Ламберта, Рунге, Оствальда и Манселла

Приложения

 а) Расположение  цветов спектра в треугольнике. Три основных цвета располагаются  в вершинах треугольника, между  ними посередине сторон производные  цвета, полученные путём смешивания  двух крайних; б) Расположение  цветов спектра в круге, разделённом  на двенадцать частей. Один из  вариантов систематики цветов  спектра в круге.

 

. Пирамида Ламберта. Одна из самых ранних попыток представить систему цветов в виде объемного тела

. Цветовой шар Рунге. По экватору шара располагаются оптимально насыщенные цвета спектра, к полюсу по меридианам цвета, изменяющиеся по светлоте, к центру оси каждая модификация по светлоте изменяется по насыщенности

 

. Систематика цветов в виде двойной пирамиды Оствальда

 

Цветовое тело Менселла. Учитывая, что оптимально насыщенные цвета спектра обладают различной светлотой, Менселл располагает  их не по экватору, а на разных «широтах». На экваторе же благодаря этому оказываются  цвета равной насыщенности и светлоты 

 

 

Таблица из атласа Рабкина, позволяющая практически измерить цвет. Половина каждого кружочка в  таблице вырезана, другая закрашена  соответствующим тоном. Подкладывая  под таблицу исследуемый образец, находят совпадение цветового тона на таблице и тона, видимого сквозь прорезь. Затем в ключе-справочнике  находят основные характеристики этого  цвета.

 

 

 

 

. Варианты наглядного  изображения схемы цветовой модели HSB

 

 

Цветовое тело модели RGB:  
а - традиционное изображение цветового куба, используемое в программах компьютерной графики;  
б - положение куба в пространстве, характерное для большинства цветовых тел

 

Рис. 4. Образы цветовых тел различных  цветовых моделей, построенные методом  обобщенной модели:   
а - модель CMY; б - модель Ламберта;  в - модель Рунге; г - модель Оствальда; д - модель Манселла

Список  литературы.

1. Вотяков Е. И. Свет и цвет в изобразительном искусстве. Электронное учебное пособие для студентов художественных специальностей. Красноярск, 2000

2.  Ивенс Р.-М. Введение в теорию цвета. – М.: Мир, 1964. – 227 с. 

3.  Лущеко Э. М. Теория цвета. Учебное пособие для студентов специальности 1201 – архитектура. – Л.: ЛИСИ, 1980. – 30 с. 

4. http://hudozhnikam.ru/nauka_o_cvete/28.html

5. http://прораб.com.ua

6. http://compgraph.tpu.ru/Colors_models.htm