Ивенс Р. М. Введение в теорию цвета. — Москва, 1964 | портал о дизайне и архитектуре

Введение в теорию цвета / Р. М. Ивенс. — Москва : Издательство «Мир», 1964. — 442 с., ил.

Книга охватывает широкий круг вопросов, связанных с цветом источников света и различных отражающих и пропускающих свет материалов, основами цветового зрения и цветовыми восприятиями. Рассмотрены также вопросы классификации и измерений цвета и использования цвета в цветной фотографии и живописи.

Книга написана в популярной форме, без применения математического аппарата и в то же время весьма полно и на высоком научном уровне излагает современное состояние науки о цвете. В ней более 300 иллюстраций, из которых наиболее интересны 15 цветных вклеек, поясняющих ряд особенностей цветового восприятия.

Книга представляет большой интерес как для специалистов в области светотехники, колориметрии, физиологии зрения, живописи, фотографии, так и для широкого круга читателей, желающих подробно ознакомиться с наукой о цвете.

Предисловие к русскому изданию

Восприятие цвета — одно из важнейших свойств органа зрения человека, позволяющее лучше ориентироваться в окружающем мире и познавать его закономерности.

Наука о цвете — цветоведение — охватывает широкий круг вопросов, включающих в себя существенные разделы физики, светотехники, физиологии, психологии, и тесно связана с эстетикой, искусством и рядом отраслей техники.

В предлагаемой читателям в русском переводе книге известного американского специалиста по колориметрии Р. М. Ивенса сделана попытка в популярной форме изложить проблему цвета во всей ее широте и многогранности.

Естественно, что в пределах одной книги оказалось невозможным охватить все вопросы цветоведения с одинаковой степенью полноты. Особенно если учесть, что автор, стремясь сделать книгу доступной возможно более широкому кругу читателей, совершенно не использует даже простейшего математического аппарата.

Уже в первой главе автор разделяет цветовые понятия на физические, психофизические и психологические и дает соответствующую таблицу терминов, рекомендованных Комитетом по колориметрии Американского оптического общества (см. табл. 1.1).

В связи с тем что обоснование целесообразности и правильности такой классификации цветовых понятий автор приводит лишь в последующих главах книги и не всегда достаточно убедительно, следует вкратце остановиться на этом вопросе.

Как известно, цветовые ощущения вызываются лучистой энергией, лежащей в относительно узком диапазоне световых излучений, соответствующих длинам волн порядка 0,4—0,75 мкм. Излучение может попадать в глаз наблюдателя непосредственно от источника света, видоизменяясь лишь за счет поглощения различными средами (воздух, вода, светофильтры и пр.), или после отражения от каких-либо объектов, находящихся в поле зрения.

Вопросы излучения света, распространения его в различных средах, а также изменения света при отражении, рассеянии и преломлении относятся к области физики, геометрической оптики и светотехники.

В повседневной жизни глазу человека редко приходится воспринимать излучение отдельных, изолированных длин волн (так называемые монохроматические), а объектом цветовых восприятий являются излучения, охватывающие достаточно широкие области видимого спектра. С точки зрения физики излучение, попадающее в глаз человека, может характеризоваться распределением его энергии в пределах видимого спектра. Различным спектральным составам воспринимаемого глазом излучения соответствуют качественно различные цветовые ощущения. В этом смысле мы привыкли ассоциировать слово «цвет» с определенными объективными свойствами наблюдаемых объектов. Так, например, определяя цвет моря как синий, а цвет розы как красный, мы тем самым предполагаем, что в первом случае в воспринимаемом излучении преобладает радиация коротковолновой части видимого спектра, а во втором — длинноволновой. Таким образом, в первом приближении цвет излучения может рассматриваться как некоторая упрощенная характеристика спектрального состава попадающего в глаз излучения.

Однако более детальный анализ показывает, что спектральный состав излучения и вызываемые им цветовые ощущения связаны между собой весьма сложной зависимостью, причем между ними отсутствует однозначное соответствие. Излучения совершенно различного спектрального состава, например равноэнергетическое, для которого интенсивность для всех длин волн постоянна, и излучение, полученное сложением в определенном соотношении желтого и синего монохроматических излучений, воспринимаются глазом как совершенно одинаковый ахроматический белый свет.

Таким образом, цветовые ощущения хотя и являются отражением спектрального состава попадающего в глаз излучения, однако качественно отличны от него и зависят от особенностей строения цветовоспринимающего аппарата глаза человека.

Согласно гипотезе о трехкомпонентности цветового зрения человека, в начальной форме высказанной еще Ломоносовым и развитой в дальнейшем Юнгом и Гельмгольцем, следует допустить существование в сетчатке глаза трех типов цветоощущающих приемников излучения с максимумами чувствительности в синей, зеленой и красной зонах спектра. Любые излучения, включая и монохроматические, обычно одновременно воздействуют на все три цветоощущающих приемника глаза, причем от уровня возбуждения этих приемников зависит воспринимаемый цвет излучения. Реакции этих приемников в виде определенных электрических импульсов после сложной и не вполне выясненной в настоящее время трансформации поступают в мозг и вызывают цветовые ощущения.

Равенство по цвету двух излучений, наблюдаемых в одинаковых условиях, обусловлено равенством реакций трех селективных приемников глаза. Таким образом, цвет излучения является сложной характеристикой и может быть выражен в виде трех чисел — координат цвета, определенным образом связанных с реакциями цветоощущающих приемников глаза.

Существование в сетчатке глаза именно трех приемников излучения в настоящее время не должно рассматриваться как гипотеза, а полностью доказывается тем экспериментальным фактом, что любое излучение может быть уравнено по цвету с суммой трех других определенным образом выбранных излучений. Эксперименты по так называемому сложению цветов позволили не только доказать трехкомпонентность цветового зрения, но и построить единую научно обоснованную систему классификации цвета, рекомендованную Международной комиссией по освещению (МКО) в 1931 г.

От координат цвета в системе МКО (обозначаемых x, y, z) легко перейти к системе координат, раздельно характеризующей количественную оценку цвета — яркость и качественную его оценку — цветность, определяемую доминирующей длиной волны и чистотой цвета.

С помощью изложенной выше системы оценки цвета излучения различных спектральных составов могут быть разбиты на группы, совпадающие по цвету. Данному цвету излучения теоретически соответствует бесконечно большое число возможных спектральных составов излучения. Многообразие цветов трехмерно и, следовательно, значительно меньше многообразия возможных кривых спектрального распределения энергии излучения. Цвет излучения, как всякая трехмерная величина, может быть изображен в виде вектора или точки в пространстве трех измерений.

Изложенная выше система оценки цвета излучения тремя числами в отличие от физической оценки называется автором (по нашему мнению, не совсем удачно) психофизической, что должно подчеркивать, что в ней определенным образом учтены особенности цветового зрения глаза человека.

Психофизическая система оценки цвета излучения позволяет решить вопросы классификации цветов, их сложения и рассчитывать цвет излучения сложного спектрального состава, однако координаты цвета не определяют полностью и однозначно вызываемые излучением цветовые ощущения и восприятия.

Цветовые ощущения существенным образом зависят от цвета фона, на котором наблюдается данный объект, времени наблюдения, цвета поверхности, наблюдавшейся ранее глазом, и многих других физических и психологических факторов. Понятия цвета как ощущения или восприятия значительно сложнее и шире, чем чисто психофизическая оценка цвета.

В приводимой автором классификации цветовые восприятия объединены в одном общем разделе — психология. Цветовые ощущения характеризуются светлотой, цветовым тоном и насыщенностью, которые определенным образом связаны с соответствующими психофизическими понятиями — яркостью, доминирующей длиной волны и чистотой цвета.

Поясним разницу между физическими, психофизическими и психологическими характеристиками излучения на примере световых восприятий. Предположим, что глаз наблюдает некоторую равномерно светящуюся поверхность. С физической точки зрения излучение этой поверхности по направлению к глазу наблюдателя полностью определяется ее спектральной энергетической яркостью. Суммирование этой величины для всех длин волн спектра излучения дает величину полной энергетической яркости поверхности. Соответствующая ей психофизическая величина — яркость — может быть получена суммированием энергетических яркостей отдельных монохроматических составляющих, умноженных для каждой длины волны на соответствующую функцию спектральной чувствительности глаза, так называемую кривую видности стандартного наблюдателя.

Можно считать, что при определении яркости глаз как бы заменяется некоторым идеальным приемником излучения с кривой спектральной чувствительности, соответствующей средней кривой видности. Такие приемники в виде фотоэлементов, снабженных светофильтрами, приводящими их спектральную чувствительность к соответствующей кривой глаза человека, действительно используются для целей световых измерений.

Соответствующая психологическая величина — светлота — должна как бы характеризовать ощущение яркости. Следует прежде всего указать, что светлота не пропорциональна яркости, а связана с ней в общем случае степенной зависимостью с показателем степени, определяемым уровнем яркости. В определенном диапазоне яркостей эта зависимость близка к логарифмической (закон Вебера — Фехнера). Однако светлота в определении автора зависит не только от величины яркости наблюдаемой поверхности, а также от яркости фона, на котором эта поверхность наблюдается, от состояния адаптации глаза наблюдателя, времени наблюдения и многих других факторов. Две поверхности совершенно одинаковой яркости и цветности могут восприниматься глазом как поверхности различной светлоты, если условия их наблюдения не одинаковы.

В первом приближении можно считать, что каждая из психологических характеристик цвета в основном определяется соответствующей ей психофизической характеристикой. Однако при более тщательном рассмотрении оказывается, что любая из характеристик цветового ощущения до некоторой степени зависит от всех трех психофизических характеристик цвета. Так, например, светлота двух поверхностей одинаковой яркости, но различной цветности может оказаться неодинаковой даже при одинаковых условиях наблюдения. При изменении яркости и неизменном относительном спектральном составе излучения доминирующая длина волны и чистота цвета остаются, естественно, неизмененными, но ощущения цветового тона и насыщенности могут несколько измениться.

Можно, следовательно, прийти к заключению, что в то время как физика и психофизика цвета позволяют характеризовать его количественно, путем соответствующих расчетов или измерений, цветовые ощущения, зависящие от многочисленных и трудно учитываемых факторов, в настоящее время не поддаются количественной оценке. Строго оговорив условия наблюдения, мы можем, однако, находить совокупность цветов излучения, соответствующих постоянному значению одной из психологических характеристик. Так, например, можно определить экспериментально и изобразить графически совокупность цветов, дающих одинаковое ощущение цветового тона или светлоты цвета. Такая совокупность может быть также зафиксирована и в виде определенных материальных образцов — атласа цвета, в котором образцы сгруппированы по признакам равенства светлоты, цветового тона или насыщенности. Любая из шкал, например шкала светлоты или насыщенности, может быть разбита на участки, одинаково отличающиеся по восприятию друг от друга, причем для каждой ее ступени можно измерить соответствующие ей психофизические (колориметрические) характеристики.

Для количественной оценки цветовых ощущений может быть использован также так называемый метод порогов различения, при котором определяются минимальные вариации цвета, впервые замечаемые глазом. Использование пороговых данных позволяет, например, характеризовать светлоту поверхности числом порогов различения между черной поверхностью и данной, а насыщенность цвета — числом порогов различения между белым излучением и данным при определенном уровне светлоты.

Следует еще раз подчеркнуть, что все такие построения имеют смысл лишь при строгой фиксации условий наблюдения как в отношении наблюдаемого поля, так и состояния глаза наблюдателя.

Еще с бо́льшими трудностями приходится сталкиваться, когда от простейших цветовых ощущений мы переходим к рассмотрению восприятия предмета как комплекса ощущений различных органов чувств, отражающих совокупность свойств предметов. При этом обнаруживается, что восприятие цвета зависит также от таких факторов, как размер и форма предмета, расстояние наблюдения, фактура, характер отражения света и пр.

Человек в познании природы не ограничивается лишь тем, что он воспринимает непосредственно при помощи органов чувств, а дополняет свои ощущения мышлением, учитывающим весь его предшествующий опыт, благодаря чему чувственные восприятия обобщаются в форме определенных представлений.

Все изложенные выше особенности процесса возникновения цветовых ощущений и восприятий нашли в той или иной форме свое отражение в предлагаемой читателю книге.

Книгу условно можно разбить на четыре основных раздела. Первый раздел (гл. I—VI) посвящен физическим основам науки о цвете, источникам света, основам светотехники и свойствам цветных поверхностей в различных условиях освещения. Второй раздел (гл. VII—XI) включает в себя главы о строении и свойствах глаза человека и психологии цвета — световых и цветовых восприятиях. Третий раздел книги (гл. XII—XVI) посвящен вопросам психофизической оценки цвета — измерениям и спецификации цвета и цветовых различий, аддитивному и субтрактивному смешению цветов и влиянию освещения на цвет предметов. В последнем, четвертом, разделе книги (гл. XVII—XXI) изложены прикладные вопросы цветоведения: свойства красок и пигментов, применение цвета в фотографии и живописи и некоторые вопросы гармонии цветов.

К сожалению, план построения книги не полностью соответствует приведенной в первой главе классификации цветовых понятий. Вопросы цветовых восприятий излагаются автором раньше, чем вопросы измерения и спецификации цвета, что не может не затруднить их понимание.

Автору не удалось избежать некоторых повторений в изложении материала (например, вопросы классификации цвета, цветовой адаптации и др. затронуты в различных главах книги). Эти повторения в пределах возможного были исключены при редактировании книги.

Главы, посвященные физическим основам света, основам светотехники и цветовым расчетами измерениям, написаны в предельно популярной форме. Как и во всей книге, автор не использует в этих главах даже простейших математических соотношений и не дает четких определений основных величин и единиц их измерения. Такая форма делает изложение доступным для широкого круга читателей, однако снижает интерес к этим разделам читателей с достаточной теоретической подготовкой. В главе, посвященной источникам света, отсутствует описание некоторых разработанных в последнее время источников: ртутно-кварцевых ламп с исправленной цветопередачей, ксеноновых ламп, новых типов люминесцентных ламп и пр.

Вопросы колориметрии изложены автором весьма неполно и поверхностно. В частности, совершенно отсутствует описание современных фотоэлектрических приборов для спектральных и цветовых измерений, интеграторов цвета и пр.

Излагая основы цветового зрения, автор не приводит современных теорий цветового зрения. В книге отсутствуют также многие из предложенных систем оценки цвета, в которых сделаны попытки связать цветовые восприятия с колориметрической оценкой цвета. В книге также слабо отражен важный вопрос о методах оценки качества цветопередачи источников света.

Наиболее интересными и в то же время наиболее сложными для понимания являются главы книги, связанные с иллюзиями зрения и со световыми и цветовыми восприятиями. Автор трактует вопросы цветовых ощущений и восприятий во всей их полноте, без каких-либо упрощений. Подробно анализируется зависимость цветовых восприятий от таких факторов, как цвет фона, условия освещения, фактура поверхности, особенности наблюдения и пр. Наглядно показано влияние на цветовое восприятие явлений одновременного и последовательного цветового контраста, константности цвета, цветовой адаптации и др.

Автор пытается объяснить ряд явлений цветового зрения, в том числе одновременный и последовательный контраст и др., исходя из цветовой адаптации. При этом процесс адаптации он трактует упрощенно, как изменение чувствительности трех селективных приемников глаза. Следует указать, что эти явления не могут быть полностью сведены к адаптационным, а в самом процессе цветовой адаптации важную роль играют, помимо процессов, происходящих в сетчатке, ряд чисто психологических факторов.

Много нового и интересного читатель найдет в последних главах книги, посвященных применению цветоведения в фотографии и искусстве.

Автор, разбирая вопросы цветовых восприятий, роли цвета в искусстве и вопросы цветовой гармонии, в основном стоит на объективных научных позициях, близких к материалистическим. Однако в своем изложении он не всегда последователен и в отдельных его высказываниях проявляется влияние концепций современной идеалистической философии и буржуазного искусства. В связи с этим мы были вынуждены снабдить текст рядом оговорок и уточнений, а отдельные разделы книги дать в сокращенном переводе.

Нельзя сказать, чтобы замысел автора о создании всеобъемлющей книги по цветоведению удался ему полностью. Тем не менее книга содержит много нового фактического материала, изложение основ цветоведения ведется автором с использованием большого количества практических примеров и с привлечением богатого иллюстративного материала, в виде таблиц и графиков, а также цветных вклеек. Поэтому книга Р. Ивенса может быть с полным основанием рекомендована читателям как введение в науку о цвете, необходимое для дальнейшего изучения специальной литературы, посвященной отдельным проблемам цветоведения.

Следует указать, что автор совершенно не учитывает работы советских колориметристов, внесших много нового в науку о цвете. Основные книги по колориметрии, изданные в Советском Союзе, а также зарубежные издания, не вошедшие в приводимую автором библиографию, помещены в конце книги в виде списка дополнительной литературы. В процессе редактирования книги нами сделан ряд примечаний, частично разъясняющих текст, а частично содержащих ссылки на исследования, не упомянутые автором.

В переводе книги принимали участие Н. А. Аваткова, С. Д. Грудская, С. А. Друккер, И. С. Файнберг, В. С. Хазанов, Л. С. Шелков и К. Р. Янсон.

С. С. Алексеев взял на себя труд по рецензированию книги и просмотрел некоторые главы перевода, сделав ряд ценных замечаний.

Д. А. Шкловер

Предисловие автора

Наука о цвете интересует широкий круг читателей столь различных специальностей, что очень трудно написать книгу, которая была бы полезна для всех. Прежде всего значительные трудности возникают при выборе строгой и в то же время общепонятной терминологии. В настоящей книге слова используются преимущественно в их значении, применяемом в обычной разговорной речи, при минимальном числе новых определений и терминов. Вторая трудность заключалась в том, что при достаточно полном изложении основ науки о цвете необходимо было опираться на весьма большое число других связанных с ней областей науки и искусства. Цветоведение охватывает в основном три большие области науки — физику, психофизику и психологию. До настоящего времени не было монографий, в которых читатели имели бы возможность ознакомиться со всеми тремя указанными выше разделами науки о цвете одновременно. Настоящая книга написана с целью восполнить этот пробел. Каждое из этих трех направлений получило в книге самостоятельное развитие, и все они рассмотрены во взаимосвязи в конце книги. Мы надеемся, что принятый нами метод изложения, даже если он делает отдельные части книги менее интересными, даст возможность изучающим ее независимо от подготовки познакомиться с некоторыми новыми сторонами науки о цвете, которые им были ранее неизвестны.

Задача автора состояла в том, чтобы написать книгу таким образом, чтобы любой внимательный читатель мог освоить основы науки о цвете. Именно с этой целью, а не только для облегчения изложения, в книге приведено большое количество иллюстраций, снабженных подчас подробными пояснениями. За исключением нескольких последних глав, в графиках по возможности просто отражены основные проблемы цветоведения и свойства света и цвета, которые излагаются в данном разделе текста. В связи с этим графики следует рассматривать одновременно с другим иллюстративным материалом.

Наконец, имеется трудность, которая иногда кажется непреодолимой, заключающаяся в том, что текст книги носит, насколько это возможно, целиком описательный характер практически без использования каких-либо математических соотношений. Хотя в связи с этим некоторые положения книги могут показаться недостаточно обоснованными, мы надеемся, что возможность ее изучения читателями, не знакомыми с точными науками, вполне компенсирует этот недостаток.

Наука о цвете затрагивает в какой-то степени всех людей независимо от их специальности. К сожалению, изложение основ науки о цвете невозможно упростить, не представив ее односторонне. В данной книге сделана попытка изложить цветоведение по возможности полно, без каких-либо упрощений.

Почти все приведенные в книге положения просты и непосредственны. В общей науке о цвете некоторые из этих простых идей объединяются в весьма сложные комплексы. Автор не пытался упростить эти случаи, так как именно в них и заключается сущность науки о цвете. Автор готов нести полную ответственность за способ и последовательность изложения основных положений книги.

Наряду с идеями различных исследователей, приводимыми большей частью без ссылок на первоисточники, в книге изложена также точка зрения самого автора. Автор надеется, что изложение принципов, использовавшихся им самим в течение 20 лет творческой работы в области цвета и цветной фотографии, будет также полезно другим, как было полезно ему самому в начале работы.

Книга создавалась постепенно в течение ряда лет, и автор выражает свою признательность многим лицам, с которыми он имел возможность обсуждать различные стороны науки о цвете.

Ральф М. Ивенс

Примеры страниц

Скачать издание в формате djvu (яндексдиск; 52,8 МБ).

Все авторские права на данный материал сохраняются за правообладателем. Электронная версия публикуется исключительно для использования в информационных, научных, учебных или культурных целях. Любое коммерческое использование запрещено. В случае возникновения вопросов в сфере авторских прав пишите по адресу [email protected].

19 марта 2020, 13:24 0 комментариев

Ивенс Р. М. Введение в теорию цвета. — Москва, 1964

Введение в теорию цвета / Р. М. Ивенс. — Москва : Издательство «Мир», 1964. — 442 с., ил.

Предисловие к русскому изданию

Предисловие автора

Оглавление

Примеры страниц

Комментарии

Добавить комментарий