Н. — Посмотрим сначала, что даст один фонарь. Я полностью закрываю диафрагмы на красном и синем фонарях и постепенно открываю диафрагму зеленого фонаря. Я вижу, как один и тот же чистый зеленый цвет становится все более ярким.
Л. — Ты экспериментируешь с практически чистым цветом, т. е. с излучением волн почти одной длины. Воздействуя на диафрагму, ты увеличиваешь лишь количество падающей на экран световой энергии. Графически спектр этого света можно представить в виде одной вертикальной линии, амплитуда которой изменяется в зависимости от действующего отверстия диафрагмы. Поэтому в нашем восприятии свет сохраняет один и тот же цветовой тон (или, как иногда говорят, «тональность» или «оттенок»), но яркость его изменяется. Запомни хорошенько, Незнайкин, значение двух этих терминов. А теперь начинай смешивать цвета.
Н. — Сначала я установлю диафрагмы всех трех фонарей на одинаковую величину, например на половину максимальной. Но что я вижу? Экран стал белым! Фильтры исчезли?
Л. — Совсем нет, дорогой друг. Но интенсивность источников света сейчас отрегулирована так, что при одинаковом отверстии диафрагмы аддитивная смесь дает точное впечатление белого света. В этом нет ничего удивительного, ибо ты знаешь, что то, что мы воспринимаем как белый свет, на самом деле представляет собой смесь различных цветов. И совершенно нет необходимости смешивать все краски спектра видимого излучения: как мы видим, для получения белого света достаточно трех цветов. И сама природа как бы подсказывает нам трехцветный способ — как мы видели, сетчатка глаза содержит светочувствительные элементы, приспособленные для восприятия одного из трех основных цветов: красного, зеленого и синего.
Н. — Что касается белого, согласен. Но как обстоит дело с другими цветами? Что, и* тоже получают простым смешением трех основных цветов?
Л. — Попробуй и увидишь.
Н. — Хорошо. Посмотрим, что даст усиление красного света. Я открываю немного побольше диафрагму красного фонаря, и вот освещенная поверхность из белой становится бледно-розовой. Я еще больше открываю диафрагму красного фонаря; мой розовый цвет становится более интенсивным и постепенно переходит в красный, который, однако, даже при полностью открытой диафрагме красного фонаря остается довольно бледным.
Л. — Это естественно, так как рассматриваемый красный цвет представляет своеобразную смесь с белым, полученным в результате сложения синего, зеленого и части красного лучей.
Н. — А! Мне пришла в голову одна идея! Чтобы увеличить интенсивность красного, нужно одновременно снизить интенсивность синего и зеленого. Посмотри, Любознайкин, посмотри, красный становится интенсивнее! А теперь, когда зеленый и синий фонари полностью закрыты, красный цвет стал очень красивым.
Л. — Да, теперь твой цвет стал «насыщенным». Термином насыщенность обозначают восприятие степени чистоты цвета. В твоем эксперименте цветовой тон не изменяется. Это всегда красный. Он лишь в большей или меньшей дозе входит составной частью в белый. Такое же повышение насыщенности можно наблюдать, если в стакан с водой вливать по капле красные чернила. Сначала вода будет розоветь, затем станет бледно-красной, а когда количество влитых чернил значительно превысит первоначальный объем воды, ты получишь действительно красную жидкость.
Н. — Такой же эксперимент, несомненно, можно производить с чернилами фиолетового, синего, зеленого и вообще любого цвета. Значит, если я правильно понимаю, насыщенность не зависит от цветового тона.
Л. — Для каждого цветового тона можно получить полную гамму насыщенности от 0 до 100 % (рис. 10).
Рис. 10.Изменяя соотношение между белой и окрашенной поверхностью, получают шкалу насыщенности от 0 до 100 %.
Н. — Но я предполагаю, что насыщенность зависит от яркости. Чем сильнее свет, тем бледнее становится цвет.
Л. — Дорогой друг, ты ошибаешься. Возьми свой стакан с водой, в которую влиты чернила. Смотришь ли ты через этот стакан на 40-ваттную или 150-ваттную электрическую лампу, насыщенность идентична. Точно так же ты можешь взять полоску бумаги и с одного конца очень редко поставить маленькие цветные точки и постепенно увеличивать их густоту, чтобы на другом конце бумажной полоски точки почти сливались, образуя сплошь закрашенную поверхность. При рассматривании с некоторого расстояния такая полоска представляет собой прекрасную шкалу насыщенности. Разглядывай ее при свете свечи или на солнце, величина насыщенности не изменяется, хотя яркость изменяется в чудовищных пределах.
Н. — Понял. Теперь я хотел бы подвести итог всему сказанному тобой о восприятии цветов, чтобы посмотреть, все ли правильно уложилось в моем мозгу. Три фактора характеризуют для нас цвет: цветовой тон, яркость и насыщенность. Цветовой тон зависит от преобладающей длины волны в воздействующем на наш глаз спектре световых лучей. Яркость определяется мощностью этих лучей. И насыщенность зависит от спектрального состава совокупности воспринимаемых лучей. Можно сказать и иначе — насыщенность характеризует степень разбавленности цветового тона белым цветом.
Л. — Я в восторге от того, с какой ясностью ты сформулировал эти определения. Можешь ли ты теперь сказать мне, чему соответствуют эти факторы, если изобразить графически спектр лучей?
Н. — Цветовой тон определяется местом вершины кривой (рис. 11). Яркость соответствует высоте этой кривой. А что касается насыщенности, то можно ли сказать, что она характеризуется большей или меньшей «избирательностью» этой кривой?
Рис. 11.Кривые, характеризующие немонохроматические цвета.
а — цвета различаются по тону;
б — цвета различаются по яркости;
в — цвета различаются по насыщенности;
г — цвета различаются одновременно по тону, яркости и насыщенности.
Л. — Твоему способу выражать свои мысли не хватает изящества, но он прекрасно доказывает, что ты все правильно понял. Действительно, у насыщенных цветов кривая узкая и острая, как у избирательных контуров. Малая насыщенность характеризуется растянутой и уплощенной кривой, похожей на кривую контура с большим затуханием.
Н. — Любознайкин! Мне пришла в голову потрясающая идея…
Л. — Обычно я скептически отношусь к подобным вещам. Но сегодня ты проявляешь необыкновенную живость ума, и поэтому без стеснения поделись со мной своей гениальной идеей.
Н. — Не смейся, Любознайкин! Это очень серьезно. Я думаю об аналогии между восприятием звука и света. Так как для звука мы тоже пользуемся тремя характеристиками: высота (которая зависит от основной частоты), интенсивность, или «громкость», звука (которая зависит от мощности или амплитуды колебаний) и тембр, определяемый количеством и относительной мощностью гармоник. Я предлагаю тебе подвести итог.
Л. — Прими поздравления, Незнайкин! Твой спектакль «Цветомузыка» мне очень понравился. Я надеюсь, что в один прекрасный день твоя таблица будет повешена здесь в коридоре, соединяющем залы акустики и оптики. А пока продолжим наши эксперименты со сложением цветов. Закрой полностью диафрагму синего фонаря и смешай красный и зеленый лучи.
Н. — У меня получился желтый цвет. Как это происходит?
Л. — В этом нет ничего удивительного. Когда мы воспринимаем желтый свет, лучи воздействуют в основном на колбочки нашей сетчатки, чувствительные к красному и зеленому цветам, так как нет специальных колбочек для восприятия желтого цвета Сейчас ты производишь такой же эффект, выдавая этим же колбочкам соответствующие порции красных и зеленых лучей.
Н. — Понял. Теперь с помощью диафрагмы я изменяю соотношение зеленого и красного и получаю все промежуточные цвета спектра, включая оранжевый.
Л. — А теперь убери красный и смешай зеленый и синий лучи И в этом случае путем изменения дозировки ты получишь все промежуточные цвета, включая цветовой тон, который называют английским термином «циан» (сине-зеленый), которому, как я уже говорил, я предпочитаю термин «бирюзовый».
Н. — А теперь я убираю зеленый и смешиваю красный и синий лучи. На этот раз получаем разные оттенки пурпурного цвета. Этих цветовых тонов в спектре нет. Они, как ты уже дал мне понять, не соответствуют определенной длине волны. Воспринимаемый цвет является результатом возбуждения колбочек, чувствительных к красному и синему цветам.
Л. — Если ты будешь продолжать в таком темпе, то тебя оставят здесь во Дворце открытий в качестве лектора-демонстратора. С помощью трех фонарей с фильтрами трех основных цветов и регулируемой диафрагмы ты можешь воспроизводить бесконечное разнообразие цветов.
Н. — Я бы даже сказал «бесконечность в кубе», так как для каждого из бесконечного количества цветовых тонов может быть бесконечное количество значений напыщенности. А для каждой такой бесконечности в квадрате имеется бесконечное число градаций яркости. Для изображения этой «бесконечности в кубе» необходимо воспользоваться пространственным изображением с тремя осями координат (рис. 12).
Рис. 12. Аддитивная смесь первичных цветов. Этот рисунок (который имеется во всех книгах о цвете) показывает, какое впечатление производит одновременное восприятие двух или трех первичных цветов. Следовательно, здесь наблюдается психофизиологическое явление, вызываемое лучами света с различной длиной волны.