Чому ми бачимо кольори – фізика простими словами. Якого кольору світло. Індекс передачі кольору CRI.

Чому жовта картинка, яка зображена зверху, насправді не жовта? Хтось скаже, що за маячня? У мене поки що все в порядку з очима і монітор начебто все гаразд.

Вся справа в тому, що як раз таки монітор, з якого ви всі і спостерігаєте, що не відтворює жовтий колір взагалі. Насправді, він може демонструвати тільки червоний-синій-зелений.
Коли ви в домашніх умовах берете в руки стиглий лимон, ви бачите що він жовтий по-справжньому.

Але той же лимон на екрані монітора або телевізора буде спочатку підробленого кольору. Виявляється, що обдурити ваш мозок досить просто.
І виходить цей жовтий шляхом схрещування червоного і зеленого, а від природного жовтого тут немає нічого.

Чи є колір насправді

Більш того, всі кольори навіть в реальних умовах, коли ви на них дивіться в живу, а не через екран, можуть видозмінюватися, міняти свою насиченість, відтінки.

Комусь це здасться неймовірним, але головна причина цього в тому, що колЕта насправді не існує.

Більшість таке твердження спантеличує. Як так, я ж бачу книгу і прекрасно розумію, що вона червона, а не синя або зелена.

Однак інша людина цю ж саму книгу може побачити зовсім по іншому, наприклад що вона болотиста, а не яскраво-червона.

Такі люди страждають протанопи.

Це певний тип дальтонізму, при якому неможливо правильно розрізняти червоні відтінки.

Виходить, що якщо різні люди бачать один і той же колір по-різному, то справа зовсім не в кольорі предметів. Вона то не змінюється. Вся справа в тому, як ми її сприймаємо.

Як бачать тварини і комахи

І якщо серед людей таке "неправильне" сприйняття кольору це відхилення, то ось тварини і комахи спочатку бачать інакше.

Ось наприклад як бачить бутони квіток звичайна людина.

У той же час, бджоли бачать його ось так.

Для них не важливий колір, для них найголовніше розрізняти типи квітів між собою.

Тому кожен тип квітки для них, це якась різна посадочний майданчик.

Світло – це хвиля

Важливо спочатку розуміти, що будь-яке світло це хвилі. Тобто, у світла така ж природа, як і у радіохвиль або навіть мікрохвиль, які використовуються для приготування їжі.

Різниця між ними і світлом в тому, що наші очі можуть бачити тільки певну частину спектру електроволнового випромінювання. Вона так і називається – видима частина.

Ця частина починається від фіолетового і закінчується червоним. Після червоного йде інфрачервоне світло. До видимого спектру варто ультрафіолет.

Ми його також не бачимо, але зате цілком собі можемо відчути його присутність, коли загоряємо на сонці. 

Всім нам звичний сонячне світло містить в собі хвилі всіх частот, як видимі людським оком, так і немає.

Вперше цю особливість виявив Ісаак Ньютон, коли захотів буквально розщепити окремо взятий пучок світла. Його експеримент можна повторити і в домашніх умовах.

Для цього вам знадобляться:

  • ліхтарик
  • призма (чим більше, тим краще)
  • прозора пластина, з наклеєними двома смужками чорної стрічки та вузькою щілиною між ними

Для проведення досвіду включаєте ліхтарик, пропускаєте промінь через вузьку щілину на пластині. Далі він проходить крізь призму і потрапляє вже в розкладеному стані у вигляді веселки на задню стінку.

Як же ми бачимо колір, якщо це просто хвилі?

Насправді ми не бачимо хвилі, ми бачимо їх відображення від предметів.

Для прикладу візьміть білу кульку. Для будь-якої людини він є білим, тому що від нього відбиваються хвилі відразу всіх частот.

Якщо ж взяти кольоровий предмет і посвітити на нього, то тут відіб’ється тільки частина спектра. Яка саме? Якраз та, яка відповідає його кольором.

Тому запам’ятайте – ви бачите не колір предмета, а хвилю певної довжини, яка відбилася від нього.

Чому ви бачите її, якщо світили умовно білим? Тому що, білий сонячне світло спочатку містить всі кольори вже всередині себе.

Як зробити предмет безбарвним

А що буде, якщо на червоний предмет посвітити ціанової кольором, або на синій – жовтим? Тобто, свідомо світити тією хвилею, яка не буде відбиватися від предмета. А буде рівним рахунком нічого.

1 of 2

Тобто, нічого не відіб’ється і предмет залишиться або безбарвним, або взагалі стане чорним.

Подібний експеримент можна легко провести в домашніх умовах. Вам знадобиться желе і лазер. Купіть усіма улюблені желейні ведмедики і лазерну указку. Бажано, щоб кольори ваших ведмедиків були досить різними.

Якщо зеленої указкою посвітити на зеленого ведмедика, то все досить добре поєднується і відбивається.

Жовтий досить близький до зеленого, тому тут теж все буде добре світитися.

З помаранчевим буде трохи гірше, хоча в ньому і є складова частина від жовтого.

А ось червоний практично втратить свій первісний колір.

Це говорить від тому, що більша частина зеленої хвилі поглинається предметом. У підсумку він втрачає свій "рідний" колір.

Очі людини і колір

З хвилями розібралися, залишилося розібратися з організмом людини. Ми бачимо колір, тому що в очах у нас є три види рецепторів, які сприймають:

  • довгі
  • середні
  • короткі хвилі

Так як вони йдуть з достатньо великим нахлестом, то при їх перечеченіі ми отримуємо все варіанти кольорів. Припустимо ми бачимо синій предмет. Відповідно тут працює один рецептор.

А якщо нам показати зелений об’єкт, то запрацює інший.

Якщо ж колір блакитний, то працюють відразу два. Тому що блакитний, це одночасно і синій і зелений.

Важливо розуміти, що більшість квітів знаходяться якраз на перетині зон дії різних рецепторів.

В результаті у нас виходить система складається з трьох елементів:

  • предмет, який ми бачимо
  • людина
  • світло, яке відбивається від предмета і потрапляє в очі людині

Якщо проблема на стороні людини, то це називається дальтонізм.

Коли проблема на стороні предмета, значить справа в матеріалах або в помилках, які були здійснені при його виготовленні.

Але існує цікаве питання, а якщо все в порядку і з людиною і з предметом, чи може бути проблема з боку світла? Да може.

Давайте і з цим розберемося детальніше.

Як предмети змінюють свій колір

Як говорилося вище, людина має тільки три рецептора сприймають колір.

Якщо ми візьмемо таке джерело світла, який буде складатися тільки з вузьких пучків спектра – червоного, зеленого і синього, то при підсвічуванні білого кульки він і залишиться білим.

Може бути, з’явиться невеликий відтінок. Але що ж при цьому буде з іншими квітами?

А вони якраз таки будуть дуже сильно спотворені. І чим більш вузької буде частина спектра, тим сильніше будуть зміни.

Здавалося б, навіщо комусь спеціально створювати джерело світла, який буде погано передавати кольори? Вся справа в грошах.

Енергозберігаючі лампочки придумані і використовуються вже досить давно. І часто саме вони мають вкрай рваний спектр.

Для експерименту можете поставити будь-який світильник перед невеликою білою поверхнею і подивитися на відображення з неї через CD диск. Якщо джерело світла буде хорошим, то ви побачите плавні повні градієнти.

А ось коли перед вами дешева лампочка, то спектр буде рваним і ви наочно будете розрізняти відблиски.

Таким нехитрим способом можна перевіряти якість лампочок і їх заявлені характеристики з реальними.
Головний висновок з усього вищесказаного – якість світла, перш за все впливає на якість кольору.

Якщо в світловому потоці відсутня або просідає частина хвилі, відповідальна за жовтий, то відповідно жовті предмети будуть виглядати неприродним чином.

Як уже згадувалося, сонячне світло містить в собі частоти всіх хвиль і може відображати всі відтінки. Штучний же світло може мати рваний спектр.
Навіщо ж люди створюють такі "погані" лампочки або світильники? Відповідь дуже проста – вони яскраві!

Точніше кажучи, чим більше квітів може відображати джерело світла, тим він тьмяніше в порівнянні з аналогічним при рівній споживаної потужності.

Якщо мова при цьому йде про якийсь нічний автостоянці або автостраді, то вам реально важливо, щоб там в першу чергу було світло. І вас не особливо цікавить, що машина при цьому буде дещо неприродного кольору.

У той же час в домашніх умовах, приємно бачити розмаїття кольорів, що в житлових кімнатах, що на кухні.

В картинних галереях, на виставках, в музеях, там де роботи коштують тисячі і десятки тисяч доларів, дуже важлива правильна передача кольору. Тут на якісне освітлення витрачаються величезні гроші.

У деяких випадках, саме воно допомагає швидше продати ті чи інші картини.

Коли ви займаєтеся фото і відеозйомкою, вам також критично важливо знімати з хорошими джерелами. 

Що таке CRI

Як же пересічному користувачеві, а не фахівцеві зрозуміти, яке джерело поганий, а який хороший? Для цього був придуманий індекс передачі кольору або як його називають скорочено – CRI (Color Rendering Index).

Це індекс, який показує наскільки дане джерело світла близький по передачі кольору до звичайної лампочки розжарювання. Як не дивно, саме вона є еталоном.

CRI це саме порівняльна характеристика. Щоб підрахувати CRI вам потрібен:

  • джерело світла
  • 8 певних плашок в кольорах пастельних відтінків

Дуже важливо розуміти, що даний індекс це якась середньостатистична оцінка по всім кольорам одночасно. Припустимо, у вас є джерело світла, який відображає всі 14 кольорів однаково і його CRI = 80%.

Такого в житті не буває, але припустимо що це ідеальний варіант.

При цьому є друге джерело, який відображає кольору нерівномірно. І його індекс також дорівнює 80%. І це незважаючи на те, що червоний в його виконанні просто жахливий.

Що ж робити в таких ситуаціях? Якщо ви фотограф або відеооператор, намагайтеся не робити фотографії в місцях, де виставлено дешеве світло. Ну або принаймні уникати великих планів при такій зйомці.

Якщо ви займаєтеся фотозйомкою будинку, більше використовуйте природне джерело освітлення і купуйте тільки дорогі лампочки.

У якісних світильників CRI повинен прагнути до 92-95%. Це саме той рівень, який дає мінімальну кількість можливих похибок.

Ссылка на основную публикацию