ВВЕДЕНИЕ В НАУКУ О ЦВЕТЕ Презентация 1 Занятие

ВВЕДЕНИЕ В НАУКУ О ЦВЕТЕ Презентация 1 Занятие 1 Пенова Ирина Васильевна, к. ф-м. н. Всероссийский научно-исследовательский институт технической эстетики Московский государственный университет дизайна и технологии Москва, 2012 г.

Современный рынок продукции характеризуется значительной конкуренцией и, как следствие, все более возрастающими требованиями к ассортименту и качеству изделий, особенно, их ЦВЕТУ.

В 1908 году Генри Форд создал “машину всех времен и народов” – модель FORD-T, которая выпускалась только черного цвета. С тех пор известна его крылатая фраза «Вы можете заказать у нас автомобиль любого цвета при условии, что он будет черным»

PANTONE Pantone Unveils Color of the Year for 2010: PANTONE 15 -5519 Turquoise

Цвет жимолости

Ведущие фирмы, выпускающие атласы и каталоги цветов, которые превратились в международные нормы цвета материалов, такие как NCS, RAL и PANTONE, в своих линейках продуктов также дают рекомендации и прогнозы по модным цветам на ближайшие год-два. Пример, продукт RAL: RAL Colour Feeling: «RAL: ощущение цвета 10/11» , предназначенный для дизайнеров, архитекторов, оформителей интерьеров и художников.

Культуре цвета присущи колебания и мода на ту или иную группу цветов держится около десятилетия. Предсказание цветовых тенденций – это и наука, и искусство. В США первая организация по изучению цветовых предпочтений потребителей появилась в 1915 году, сегодня она известна как Color Association of the United States (CAUS) (www. colorassociation. com). С 1962 года лидирующей среди таких организаций является ассоциация «Color Marketing Group» (CMG). Более 1200 членов из 400 отраслей промышленности 20 стран прогнозируют мировые тенденции цветового дизайна на ближайшие год-три. Эксперты внимательно анализируют тенденции, существующие в обществе и дают рекомендации по «цвету для всего» , от краски и мебели до автомобилей и ковров. Их цель определить привлекательные для людей цвета, вне зависимости от собственных пристрастий.

В настоящее время базы цвета разных предприятий содержат десятки тысяч цветов. На каждый цвет имеется рецептура с использованием технологий и материалов данной фирмы. В своем большинстве эти наборы цветов являются стандартом фирмы, отрасли, страны или международным стандартом.

Цвета материалов обозначены, систематизированы и измерены с помощью колориметрических методов и приборов для измерения цвета. Работа с таким большим количеством образцов цвета и с их воспроизведением в материале невозможна без использования современных технологий и науки о цвете.

Для чего нам нужны знания о цвете Все, что мы видим именно таким в окружающем нас мире, мы видим благодаря цвету. Основная направленность цвета – давать информацию о предметах и их качестве. Цвет служит средством идентификации, коммуникации (общения) и повышения качества жизни. Цвет облегчает визуальную обработку информации. Он несет коммуникативную, символическую, выразительную функции. Цвет помогает торговать, поскольку играет важную роль принятии решения о покупке. Он пробуждает в покупателе целую вереницу эмоций, притягивающих его к тому или иному товару

Цвет в рекламе и брендинге • Американские психологи провели ряд исследований, в ходе которых выяснили, что цвет в рекламе занимает одно из важнейших мест в тот момент, когда человек составляет свое мнение о продукте. • С вероятностью в 60% под влиянием цвета человек решает, стоит ли знакомиться с продуктом подробнее или нет; • Правильное сочетание цвета может повысить шансы рекламы быть замеченной среди потребителей на 38%; • Правильное сочетание цвета способно улучшить восприятие потребителем рекламного сообщения на 40%; • Грамотное сочетание цвета (с учетом целевой аудитории и восприятий того или иного цвета) повысит узнаваемость продукта (бренда) на 53%. • Цвет может даже повысить позитивное отношение к рекламируемой продукции на 22%.

В первую очередь знания о цвете необходимы профессионалам – тем, деятельность которых так или иначе связана с цветом. Но, кроме удовлетворения чисто утилитарных целей, цвет дает нам гораздо больше. Считается, что чем больше человек увидит в мире разнообразие цвета, тем он будет счастливее. Возможно, тонкое различение цветов позволяет открыть для себя новые аспекты вещей и мира в целом. Главное, что с развитием зрительного восприятия развивается мышление. И чем тоньше это восприятие, чем больше оттенков различает глаз человека, тем совершеннее становится человеческий мозг.

Начало обучения цвету в Японии «Японских школьников учат различать 248 оттенков цвета…» . Виль Липатов Известно, что в Японии детей с детства учат различать более 200 оттенков цвета, и требование различать эти цвета предъявляется приеме на работу, так как это умение считается необходимым условием качественного производства. Основа – стандарт JIS Z 8102 – 2001. Names of Non-Luminous Object Colours. Ранее в него входило 248 цветов, с 2001 г. – 269 цветов.

Часть таблицы стандарта JIS Z 8102 - 2001 R Номер цвета Цвет Наименование цвета H V C RGB (16) G B ( 1 0 ) 1 (Нет русского аналога) 7 RP 7, 5 8 [FA 9 CB 8] 250 156 184 2 (Нет русского аналога) 7 RP 5 13 [CF 4078] 207 64 120 3 Цветок вишни 10 RP 9 2, 5 [FBDADE] 251 218 222 8 Розовый 2. 5 R 6, 5 8 [E 38089] 227 128 137 11 Темно-красный 4 R 4 11 [AD 3140] 173 49 64 15 Киноварь 6 R 5, 5 14 [EF 454 A] 239 69 74 16 Красная береза 6 R 4 8, 5 [9 E 413 F] 158 65 63 17 Скарлатиново- красный 6. 8 R 5, 5 14 [EF 4644] 239 70 68 18 Свинцовый сурик 7. 5 R 5 12 [D 1483 E] 209 72 62

244 Глициния 5 12 [7967 C 3 ] 121 103 195 245 Анютины глазки 1 P 2, 5 10 [433171 ] 67 49 113 246 Гелиотроп 2 P 5 10, 5 [8865 B 2 ] 1 36 1 01 178 247 Фиолетовая фиалка 2. 5 P 4 11 [714 C 99 ] 113 76 153 248 Лаванда 5 P 6 3 [9 A 8 A 9 F] 154 138 159 249 Розовато-лиловый 5 P 4, 5 9 [855896 ] 133 88 150 250 Сиреневый 6 P 7 6 [C 29 DC 8] 194 157 200 260 Жемчужно-серый Н 7 [AAAA AA] 170 261 Серебристо-серый Н 6, 5 [9 C 9 C 9 C] 156 269 Черный Н 1 [212121 ] 33 33 10 PB

Начало цветового обучения в Японии относится к 1871 году (эпоха Мейдзи). Это был первый опыт введения цветового обучения в школах на основе используемых в те годы в США Цветовых карт Вильсона (Willson), представляющих цвета, их сочетания, свойства и дополнительные к ним цвета

Скандинавская школа цвета AB

Вся история развития науки о цвете в отношении ее применения к практике связана с проблемами систематизации, обозначения, измерения и стандартизации цвета. Все эти направления работы с цветом в настоящее время взаимосвязаны и не отделимы друг от друга.

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЕ ЦВЕТ СТАНДАРТИЗАЦИЯ

Ученые, принявшие участие в разработке науки о цвете

«Почти все, кто внесли вклад в науку о цвете, были одержимы интересом к цвету в искусстве. Использование объективных методов. . . вытекало из трудностей, свойственных проблемам цвета и его применения, решением которых они были увлечены» . Давид Л. Мак-Адам

В течение двух последних столетий научные аспекты восприятия цвета являлись предметом интереса художников, музыкантов и писателей. Д. М. У. Тернер изучил книгу Гёте о цвете и на ее основе создал некоторые композиции и интересовался работами Исаака Ньютона. Эжен Делакруа в своих работах применял принципы, почерпнутые из книги «Принципы гармонии и контраста цветов» (1839 г. ) М. Э. Шеврёля - директора красильных цехов предприятий по производству гобеленов. Неоимпрессионисты Жорж Сёра и Поль Синьяк оказались под глубоким влиянием книги американского физика и художника Огдена Николаса Руда и применили свои знания при создании своих полотен. Позже интерес к книге Шеврёля проявил художник Йозеф Альберс и представители школы оп-арт, искавшие пути повышения яркости цвета.

Начало науке о цвете положил Исаак Ньютон (1643 -1727 гг. ), объяснив физическую природу цвета с использованием точной терминологии

Термин метрика цвета был введен физиком Эрвином Шредингером. Это учение о взаимном количественном выражении цветов. Низшая метрика цвета осуществляется при помощи оценки тождественности цветов с применением цветовых уравнений, высшая - путем оценки цветовых различий или тождественности отдельных цветовых характеристик.

Эксперимент Ньютона с лучом света, проходящем сквозь призму (1666 г. )

Результат эксперимента Ньютон обнаружил, что луч белого света можно разложить на составляющие цвета. Полученную непрерывную серию цветов он назвал спектром и описал порядок следования цветов как красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, индиго, фиолетовый. Этот порядок мы запомнили со школьных времен как: каждый охотник желает. . …. при замене наименования индиго на принятое в русском языке синий. Это не отдельные цвета, а цветовые области. Считают, что Ньютон ввел семь наименований по аналогии с семью нотами в музыке.

Цветовой круг И. Ньютона

Источники, положившие начало метрике цвета - это потребность упорядочения мира цветов и работы Ньютона, создавшего фундамент современных представлений о физической природе цвета и точной терминологии по цвету. Гравировщик по меди Ле Блон в 1730 г. попробовал практически использовать семичленный цветовой круг Ньютона, применив его основные цвета для печати. Вскоре идея трех основных цветов начала широко внедряться в го практику. Дюфей в 1737 г. показал, как путем смешения красителей основных цветов: желтого, красного и синего - можно получить окраску тканей и пряжи различных смешанных цветов. Затем Тобиас Майер и Иоганн Ламберт открыли правила смешения 3 -х цветов.

Выдающийся математик Майер в 1745 г. , исходя из теории трех цветов, приготовил сначала двойные, а затем тройные смеси из этих основных цветов, получив 33 двухкомпонентных и 55 трехкомпонентных смесей. Все эти смеси он изобразил в виде треугольника, в углах которого разместил три чистые цвета по сторонам треугольника - смеси из двух цветов, а внутри треугольника – смеси из трех цветов (всего 91 цвет). Кроме того, он составил целый ряд других треугольников, где было показано, как смешивать основные цвета с определенным добавлением белого или черного. Так он предполагал разместить все возможные цвета. Важная мысль, высказанная Майером, - это включение белого и черного в число основополагающих цветов.

Значительный шаг вперед по сравнению с Майером сделал французский ученый Ламберт, построивший в 1772 г. трехгранную пирамиду, в которой он разместил 108 цветов. В качестве основных Ламберт использовал чистые пигменты желтого, красного и синего цвета. Пирамида состоит из восьми треугольников, расположенных на равных расстояниях один от другого. Количество цветов в каждом из этих треугольников составляет: 45 в треугольнике основания пирамиды, 28 во втором треугольнике снизу, 15 - в третьем, 10 - в четвертом, 6 - в пятом, 3 - в шестом, 1 - в седьмом. На восьмом треугольнике, расположенном у вершины пирамиды, находится белый пигмент.

Пирамида Ламберта

Гравировщик по меди Ле Блон в 1730 г. попробовал практически использовать цветовой круг Ньютона, применив его основные цвета для печати. Дюфей в 1737 г. показал, как путем смешения красителей основных цветов: желтого, красного и синего - можно получить окраску тканей и пряжи различных смешанных цветов. Тобиас Майер (1745 г. ) и Иоганн Ламберт (1772 г. ) открыли правила смешения красок 3 -х цветов и построили треугольники и пирамиду смесей. Важная мысль, высказанная Майером, - это включение белого и черного в число основных цветов.

Томас Юнг (1773 -1829 гг. )

Томас Юнг– английский физик, врач, астроном и востоковед, один из создателей волновой теории света (трактат по оптике и акустике «Опыты и проблемы по звуку и свету» , 1800 г. ). Дальнейшим развитием этой проблемы явилось открытие Юнгом принципа интерференции (термин был введён им в 1802 году). В докладе «Теория света и цветов» , прочитанном Юнгом Королевскому обществу в 1801 г. , он дал объяснение колец Ньютона на основе интерференции и описал первые опыты по определению длин волн света. В 1803 году в работе «Опыты и исчисления, относящиеся к физической оптике» рассмотрел явления дифракции.

Юнг разработал теорию цветного зрения, основанную на предположении о существовании в сетчатой оболочке глаза трёх родов чувствительных волокон, реагирующих на три основных цвета. Он положил начало трихроматической (трехрецепторной) теории цветового зрения, разработанной в конце XIX века и дополненной трудами Гельмгольца и Максвелла.

Эвальд Геринг (1834 – 1918 гг. )

Немецкий физиолог Эвальд Геринг внес огромный вклад в учение о цвете, разделив его на физическую, физиологическую и психологическую области. Сам он занимался исследованием процессов адаптации и опыта при оценке цвета в меняющихся условиях, цветовой памятью и константностью цвета. Возникновение последовательного образа, уменьшение насыщенности яркокрасного цвета после длительного наблюдения он объяснял утомлением сетчатки.

В отличие от своих предшественников Геринг считал, что основными цветами являются не три, а четыре цвета. Он оперировал парами дополнительных цветов: желтый – синий и красный – зеленый. Геринг считал, что фоторецепторы работают по принципу биполярного ответа на светлыйтемный, красный-зеленый и желтый-синий. В дальнейшем его идея была использована для понимания механизма обработки цветовой информации центральной нервной системой. И трехрецепторная теория и теория Геринга оказались верными при объяснении разных этапов восприятия цветовых сигналов и их обработки в мозгу.

Герман Грассман (1809 – 1877 гг. ) немецкий математик, физик и филолог

Общие идеи Грассмана об абстрактных векторных пространствах привели его к открытию важного положения - возможности рассматривать цветовые ощущения как трехмерные векторы, что лежит в основе современного учения о цвете. В 1853 г. он установил законы сложения цветов.

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821 -1894 гг. )

В 1852 г. Герману Людвигу Фердинанду Гельмгольцу – крупнейшему немецкому ученому в области физиологии, физике и математике удалось разрешить проблему, возникшую между Ньютоном и художниками-практиками. Он пришел к понятиям «аддитивное» и «субтрактивное» смешение цветов. Процесс сложения цветных световых потоков света он назвал «аддитивным» смешением, а цветных пигментов - «субтрактивным» смешением.

Аддитивное и субтрактивное сложение цветов

Гельмгольц показал, что исследования цветового зрения должны основываться на аддитивном смешении цветов и что основными являются красный, зеленый и синий цвета. Для точной характеристики цвета Гельмгольц предложил использовать три характеристики: цветовой тон, насыщенность и светлоту (яркость), которые лежат в основе современных систем восприятия цвета.

Гельмгольц использовал мысль Томаса Юнга о том, что цветовое зрение обусловлено возбуждением в зрительном нерве 3 х типов рецепторов и довел её до идеи кривых сложения. Знание функций цветового сложения сделало возможным то, что в настоящее время называем "спектрофотометрическим методом цветовых измерений". Впоследствии работы Кёнига, Кольрауша, Шредингера, Лютера, Геринга, фон Криса, Рёша, Дитеричи привели к возможности измерения цвета.

Роберт Лютер (1868 -1945 гг. )

Джеймс Клерк Максвелл (1831 -1879 гг. )

Одними из первых исследований Максвелла были работы по физиологии и физике цветного зрения и колориметрии (1852— 1872 гг. ). Максвелл усовершенствовал эксперименты Гельмгольца и подтвердил законы Грассмана. Максвелл выступил как продолжатель теории Томаса Юнга. Для графического представления цветов Максвелл, следуя Юнгу, использовал треугольник, точки внутри которого обозначают результат смешения основных цветов, расположенных в вершинах фигуры. Опыты Максвелла показали, что белый цвет не может быть получен смешением синего, красного и жёлтого, как полагали некоторые учёные, а основными цветами являются красный, зелёный и синий. В 1861 Максвелл впервые продемонстрировал изображение, полученное от одновременного проецирования на экран красного, зелёного и синего диапозитивов.

Вильгельм Оствальд (1853 -1932)

В. Оствальду была присуждена Нобелевская премия по химии за 1909 год. Он заложил фундамент методологии (исследований по проблеме развития науки и планирования научной работы с целью сделать ее более интенсивной), занимался нормализацией организации науки в международном масштабе. На свои средства он основал институт организации умственного труда.

Вильгельм Оствальд был создателем "Руководства по гармонии цвета" и его имя вспоминают в первую очередь в связи с теорией цвета. Из его 45 книг 16 посвящены учению о цвете, а 5 - живописи. А ведь цветом он начал заниматься в 61 год. Он был основателем журнала Die Farbe. Его цветовая система широко использовалась в довоенной Германии.

Оствальд проводил точные измерения цветового впечатления и длины волны. Он расположил цвета по признаку дополнительности в цветовом кругу из 24 -х цветов и предложил цветовое тело в виде двойного конуса. Для характеристики цвета он предложил использовать долю абсолютного (чистого) цвета, долю белого и долю черного, в отличие от трех характеристик Гельмгольца. Он полагал, что гармоничное цветовое решение можно получить путем выбора цветов из его системы, используя геометрические или математические соотношения. Равные интервалы внутри цветового круга или двойного конуса дают гармоничные с его точки зрения, сочетания.

Схема страницы Пособия по гармонии цвета

Стандартизация цветовых измерений В 1931 г. на VIII сессии Международной комиссии по освещению (МКО) были приняты основные стандарты колориметрии, которые являются основой инструментальных методов измерения цвета или приборной спецификации цвета до настоящего времени. Эти стандарты заложены во все современные цветоизмерительные приборы.

Артур Харди (1895 – 1977 гг. )

Создание А. Харди регистрирующего спектрофометра (с геометрией 45/0) и поставка его фирмой «Дженерал электрик» на рынок в 1935 г. позволили отказаться от визуальных методов цветовых измерений и применить инструментальный метод, в котором применялись физические приемники излучения и счетное устройство. Это сделало рациональным техническое применение измерения цвета.

«Если Вы умеете измерить цвет, Вы можете его контролировать» Руководство по цвету фирмы X-RITE

Российские ученые Ломоносов М. В. (1711 -1765 г. ) Первые высказывания идей трехкомпонентности цветового зрения были высказаны нашим великим ученым М. В. Ломоносовым в его «Слове о происхождении света, новую теорию о цветах представляющем, июля 1 дня 1756 г. говоренном» .

Российские ученые Российские ученые XX века – колориметристы и светотехники: Н. Д. Нюберг, С. В. Кравков, Е. Н Юстова, Г. Н. Раутиан, Л. И. Демкина, Н. Т. Федоров, М. М. Гуревич, В. В. Мешков, С. О. Майзель, Е. Б. Рабкин и множество специалистов, занимающихся цветовыми измерениями в различных отраслях промышленности, внесли большой вклад в науку о цвете и ее применение.

Нюберг Николай Дмитриевич (1898– 1967 гг. ) труды которого, начиная с 30 -х годов XX-го столетия и по сей день, определяют мировой уровень строго научной, классической, максвелловской колориметрии.

Юстова Елизавета Николаевна (1910 – 2008 гг. ) Всю свою жизнь до самых последних дней она посвятила колориметрии. Автор фундаментального исследования и определения основной физиологической системы RGB зрительных приемников глаза и характеристик их спектральной чувствительности. Разработала новые оригинальные таблицы для обнаружения дефектов цветового зрения, комплекс метрологических средств для организации службы цвета в стране, образцовое колориметрическое оборудование. Решение фундаментальной задачи определения спектральной чувствительности человеческого глаза, блестяще ею выполненное, приведено в знаменитом курсе физики Ричарда Фейнмана.

«Главным колориметристом в России и моим научным руководителем был математик Николай Дмитриевич Нюберг. . Мы с Нюбергом, работая вместе, дали необходимое сочетание ума и энергии. Я сама была просто бешеная, а его считала гением. Мне хотелось объяснить всем, что такое цвет и откуда он берется. И вместе мы смогли сделать это. Мы решили классическую задачу - выяснили и определили спектральную чувствительность и цветовые координаты приемников цвета в человеческом глазу» . Е. Н Юстова

В одной известной загадке спрашивается: “Если в лесу упало дерево, а вокруг никого не было, и никто этого не слышал, то был ли звук? ”. Точно такой же вопрос можно задать и по отношению к цвету: “Если красную розу никто не видит, есть ли у нее цвет? ” Ответ на этот вопрос – нет. Формально, цвет есть в виде электромагнитных волн различной длины (спектральные данные). Однако цвет, известный нам как красный, – это лишь наше представление о красном цвете, рождающееся в наших умах после того, как наша система визуального восприятия среагирует на эти самые волны определенной длины. Если нет наблюдателя, роза, по сути дела, бесцветна.

«Цвет рождается в человеческом глазу. Именно восприятие человека превращает линейные волны разной длины в трехмерный цветовой вектор. Проще говоря, физические приборы видят только волны. Человек видит синий, зеленый и красный. . Что такое цвет? - Это особое свойство излучения. Его нет самого по себе. Оно возникает только от взаимодействия глаза со световым излучением» . Е. Н. Юстова

Цвет это ощущение, возникающее в мозгу в ответ на свет, попадающий на сетчатку глаза. Свет – электромагнитное излучение, которое может непосредственно вызывать зрительное ощущение. Диапазон длин волн, в котором это излучение воспринимается глазом, называется видимым диапазоном. Видимый диапазон (световые волны) включает длины волн от 380 до 760 нм.

Причин, вызывающих различные цветовые явления, много. Оптические свойства – свойства вещества, связанные со взаимодействием их со светом, например, отражение, поглощение, преломление, дисперсия, дифракция, интерференция, поляризация, нелинейные эффекты колорантов различных типов и другие.

Отражение и преломление света

Дисперсия (разложение) света

Дифракция света Теорию дифракции (независимо от Томаса Юнга) создал французский физик Огюстен Жан Френель (1788 – 1827 гг. ), положив в основу принцип Гюйгенса и дополнив его фундаментальной идеей об интерференции элементарных волн.

Интерференция света. Кольца Ньютона

Интерференция света Первый эксперимент по наблюдение интерференции света в лабораторных условиях принадлежит Ньютону.

Интерференция света

Дифракция и интерференция (и дисперсия) Радуга – это не то, что находится в определенном месте. Радуга – это то, что можно видеть в определенном направлении.

Рисование светом на холсте изо льда Ученый NASA Питер Василевски создает картины под названием "фризионы" (frizion) при помощи поляризованного света и льда Лед находится в чашке Петри между двух поляризационных светофильтров. Первый светофильтр поляризует свет, заставляя все лучи колебаться в одной и той же плоскости. Кристаллы льда разделяют поляризованный свет на два луча, которые двигаются с разными скоростями через лед, поэтому, когда лучи перекомпоновываются на втором поляризационном светофильтре, создается разность фаз между ними. Это вызывает интерференцию.

Поляризация света Фризионы - рисунки поляризованным светом на холсте изо льда

Краска "хамелеон" меняет свой цвет в зависимости от угла обзора и освещения