Bohaterem tego wykładu jest „barwa”, która jest cechą każdego przedmiotu tak jak jego kształt, ciężar itd. Jednak jest to specyficzna cecha. Ciężar czy kształt pozostaje taki sam. Natomiast z barwą jest o tyle ciekawie, że bywa ona bardzo kapryśna i lubi się zmieniać w zależności od tego np. jaki przywitał nas dzień. Barwa przedmiotów będzie inna, gdy pada deszcz i jest pochmurno, gdy świeci słońce. Te zmiany czasem są bardzo delikatne i nawet ich nie zauważamy, przypisując danemu przedmiotowi już na stałe wcześniej zapamiętaną barwę. Jest wiele czynników od, których zależy jak daną barwę postrzegamy w danym momencie i zostały one ujęte w pewne reguły, ale tak naprawdę widzenie barw jest subiektywnym procesem.

Wyróżniamy następujące CECHY BARWY:


PODZIAŁ BARW
Barwy dzielimy na chromatyczne i achromatyczne. Do barw achromatycznych zaliczamy barwę białą i czarną oraz wszystkie barwy pośrednie między nimi będą określane jako stopnie lub poziomy szarości (określenie odcień jest zarezerwowane dla barw chromatycznych). Wszystkie inne barwy (o nasyceniu różnym od zera) są określane jako barwy chromatyczne.


Postrzeganie barw jest możliwe tylko za pośrednictwem zmysłu wzroku. I tak np. Informacje na temat kształtu otrzymane za pośrednictwem wzroku możemy kontrolować przez zmysł dotyku. Mamy wówczas dwa źródła wiedzy o danej cesze przedmiotu. Informacja o barwie otrzymujemy tylko z jednego kanału informacji i działa on na następującej zasadzie. Do całego tego „przedsięwzięcia” zaangażowane są: rogówka, tęczówka, soczewka, siatkówka z pręcikami i czopkami, nerw prowadzący do mózgu. Cały proces widzenia jest możliwy dzięki światłu, które wpada do wnętrza oka przez przejrzystą rogówkę.



TRZY RODZAJE WIDZENIA


Wszystko co widzimy zawdzięczamy, światłu. To one pozwala dostrzegać otoczenie. Kiedy go brak widzimy ciemność, ale to nie oznacza, że to co wcześniej widzieliśmy zniknęło? Raczej nie, chyba, że mamy do czynienia z magiczna sztuczką. Brak światła nie dematerializuje przedmiotów. Możemy sprawdzić to dotykając ich. Tą drogą dowiadujemy się jaki mają kształt. A jak jest z barwą? Czy barwa znika wraz ze światłem?

Niewątpliwie postrzeganie barw jest związane ze światłem - wycinek widma elektromagnetycznego, które obejmuje zakres fali od 380-750 nm. Poprzez rozszczepianie światła (dyspersję) otrzymujemy widmo. Jest to wielobarwne pasmo świetlne, które w górnej części widzimy jako światło czerwone (długie fale), a w dolnej części jako światło fioletowe (fale krótkie). Pomiędzy tymi dwoma barwami występują barwy kolejno: pomarańczowa, żółta, zielona, niebieska.

W widmie wszystkie barwy przechodzą bardzo płynnie jedna w drugą - pasmo ciągłe. Każdej barwie przypisana jest inna długość fali. Czyli mamy białe światło które po rozszczepieniu przekształca się w wielobarwne widmo. To doświadczenie pozwala nam uświadomić sobie „anatomię” światła.



Jak to się dzieje, że widzimy przedmioty w różnych barwach? Kiedy światło pada na przedmiot, część wiązki światła wnika w strukturę ciała a druga część zostaje odbita jako rozproszona.
Proporcja światła odbitego do światła pochłoniętego przez przedmiot oraz rodzaj fale z widma, które znajdują się w grupie fal odbitych i fal pochłoniętych, decyduje o tym jaką barwę zobaczymy. Na tą proporcje wpływają dwa czynniki – rodzaj materiału przedmiotu oraz rodzaj światła jakie na nie pada.




MIESZANIE ADDYTYWNE BARW
- metoda ta ma miejsce, gdy do jednej wiązki światła o pewnej barwie dodawana jest druga o innej barwie, wyniku czego powstaje wrażenie barwy trzeciej. W oparciu o tę metodę mieszania barw pracują monitory, emitując wiązki świateł red (czerwony), green (zielony), blue (niebieski) (RGB). Czarny ekran to wynik braku emisji światła a biały to wynik złożenia świateł r + g + b z maksymalną jasnością.



SUBSTRAKTYWNE MIESZANIE ŚWIATŁA
Substraktywna metoda mieszania barw powstaje w wyniku “odejmowania” od wiązki światła określonych długości świateł, w wyniku czego przefiltrowane światło wywołuje wrażenie innej barwy. Metodę tę wykorzystuje się m.in. w druku: druk dokonuje się na podłożu o określonej barwie, dla uproszczenia niech to będzie biały papier. Farba drukarska, pokrywając papier tworzy filtr, a niepochłonięte długości fal świetlnych docierają do oka wywołując wrażenia określonej barwy.

W zależności z jakiego materiału jest wykonany dany przedmiot występują różne efekty powierzchniowe ciał. Połysk powstaje przy całkowicie gładkiej powierzchni. Ciała matowe, posiadają drobnoporowatą, mniej lub więcej szorstką powierzchnię. Różnicę można dostrzec oglądając tą samą fotografię wywołaną na papierze matowym i na papierze z połyskiem. Na papierze z połyskiem kontrasty barwne są mocniejsze.



Rodzaj światła ma natomiast wpływ między innymi na jasność widzianych barw. Przy zmianie natężenie światła zmienia się ilość odbitego światła a co za tym idzie zmienia się jasność barw. Można to zaobserwować w ciągu dnia, kiedy słońce intensywnie świeci, wszystkie przedmioty dookoła są jasne, natomiast, gdy wieczorem moc słońca słabnie, barwy ciał ciemnieją. Zwiększanie natężenie światła powoduje, że barwy stają się bardziej wyraziste, aż do momentu, gdy następuje oślepienie. O zmroku barwy biała i czarna szarzeją. Dopiero w pełnym świetle można postrzegać czystą biel i głęboką czerń.

Postrzeganie barw w ciągu dnia i o zmierzchu różni się jeszcze jednym elementem. Mianowicie w oświetleniu dziennym najwyższa widoczność odpowiada fali 555nm, czyli promieniowaniu żółtemu. Natomiast o zmierzchu są to fale od 450-500nm – promieniowanie zielono-niebieskie. W tych warunkach widzialność względna promieni czerwonych zmniejsza się niemal do zera. O zmierzchu czerwień bardziej przypomina czerń a barwa żółta wygasa i szarzeje. Również zieleń i błękit szarzeją, ale te barwy w takich warunkach wydają się jaśniejsze niż w świetle dziennym. Pomarańczowa i zielona, które w białym silnym świetle mają równą jaskrawość, w słabym świetle białym pierwsza będzie się wydawać czarna a druga jasnoszara. Gerard Zeugner, Barwa i człowiek, Wydawnictwo „Arkady” W-wa 1965, Veb Verlag Fur Bauwesen Berlin, str 102

Na barwy nie ma tylko wpływ moc oświetlenia, ale także jego rodzaj. Dlatego barwa przedmiotu będzie wydawać się inna w świetle słonecznym, inna przy oświetleniu żarowym, jarzeniowym czy halogenowym. „Powierzchnia, która w świetle słonecznym ma barwę oliwkową wydaje się nieco przytłumiona (zszarzona) w świetle jarzeniowym, a brązowa w świetle żarowym.”



 

Możemy przypisywać „moce” każdej z barw, które uzależnione od oświetlenia oraz od usytuowania barwy w polu widzenia się. Na schematycznym szkicu stref spostrzeżeń barwnych w polu widzenia, widać że barwę czerwoną spostrzegamy wyraźnie tylko w środku pola widzenia. Na krańcach pola widzenia traci swoją intensywność i wydaje się szara. Podobnie dzieje się z barwami zieloną i fioletową. Barwę żółta nawet na krańcach pola widzenia spostrzegamy jako barwę efektowną. Podobnie jest z barwą niebieską, ale ona jest barwą bierną – mało zwracającą uwagę. Zjawiska te związane są z właściwościami czopków i pręcików oraz ich rozłożeniem na siatkówce.
Jak już wiemy o zmierzchu czynne są tylko pręciki siatkówki, które przekazują wrażenia szarości. Głównie zajmują one krańce siatkówki a w środku występują tylko pojedynczo. W centrum siatkówki znajdują się czopki, które w świetle dziennym pracują i dlatego w środku naszego pola widzenia dobrze rozpoznajemy barwy i kształty. Natomiast przy słabym oświetleniu koncentrując wzrok na jednym punkcie będziemy słabo dostrzegać szczegóły, ale gdy wykonamy pobieżne, boczne spojrzenie będziemy postrzegać elementy bardziej dokładnie.

KONTRAST RÓWNOCZESNY
Na postrzeganie barwy wpływa również kontekst, czyli tło, otoczenie w którym się znajduje. I tak sąsiadująca barwa może rozjaśniać barwę naszego przedmiotu bądź wręcz przeciwnie powodować, że przedmiot będzie się wydawał ciemniejszy. Wszystko zależy od kontrastu pomiędzy sąsiadującymi barwami.

„Klasyczne sformułowanie zasady kontrastu kolorystycznego podaje Michel Eugene Chevreul, francuski chemik i zarządca tapisjerskiej manufaktury Gobelinów. Opisuje on kontrast kolorystyczny następująco: „Gdy ktoś ogląda jednocześnie dwa obszary o różnej jasności, lecz takim samym kolorze, lub o takiej samej jasności, lecz innym kolorze w zestawieniu, czyli graniczące ze sobą – oko będzie dostrzegać ( pod warunkiem, że obszary nie są za duże ) modyfikacje, które w pierwszym wypadku dotyczą intensywności koloru, a w drugim optycznej kompozycji dwóch zestawionych kolorów.” Czopki w otoczeniu o nierównomiernym rozkładzie jaskrawości przystosowują się do pewnej średniej jaskrawości, co pociąga za sobą zmiany czułości receptorów.

http://www.percepcja.yoyo.pl/barwa02.swf

JASNOŚĆ A KONTRAST
Na rysunku poniżej widzimy specyficzną szachownicę z dwoma dopełniającymi kolorami: czerwonym i zielonym w różnych stopniach jasności. W lewym dolnym rogu znajdują się obok siebie zieleń i czerwień, każda o pełnym nasyceniu tworzą największy kontrast tonu barw przy najmniejszej różnicy jasności. Natomiast w prawym górnym rogu zieleń i czerwień posiadają największą i jednakową jasność. Wpatrując się na przekątną pomiędzy wcześniej wspomnianymi rogami, zauważymy że cały ten pas migocze i działa nieprzyjemnie na odbiorcę. Na tym pasie zgrupowane zostały barwy o największym kontraście tonów przy najmniejszej różnicy jasności.
W górnym lewym i dolnym prawym rogu spotykają się barwy już o dużej różnicy jasności. Te pary mimo dopełniającego oddziaływania nie migoczą.



Kiedy obserwujemy dwie stykające się powierzchnie barwne o tej samej jasności i różnym tonie, granica pomiędzy nimi nie jest wyraźna. Dlatego takie sytuacje wymagają konturów w obszarach granicznych.
Wniosek: Odrębność każdej barwy zależy od jasności a nie od tonu.



Nie bez znaczenia jest również wielkość plamy barwnej. Przy dużych powierzchniach, plama traci równomierną szarość. Szara plama w kontekście jaśniejszego tła będzie wydawać się:- ciemniejsza przy krawędziach - rozjaśniać się ku środkowi lub na odwrót.
W tych interakcjach między kolorami nie tylko dochodzi do pozornej zmiany jasności barwy, ale także zmiany tonu. Na rozległym barwnym tle, mała szara plama przybiera zabarwienie zbliżone do barwy dopełniającej dla tła. Szara plamka na czerwonym tle będzie się zazieleniać, a żółta plama na czerwonym tle będzie przybierać odcień zielono-żółty. Przy większych rozmiarach plamy zmiany barwy wystąpią tylko przy obwodzie.



W poprzednim zjawisku barwy w zestawieniu podkreślały swoją odrębność, jednak istnieją również sytuacje, gdy barwy wręcz przeciwnie, ujednolicają się. Zjawisko to można zaobserwować, kiedy tony graniczące ze sobą są dostatecznie podobne, albo kiedy obszary które zajmują są stosunkowo małe, wtedy kolory będą się „zbliżać do siebie” niż podkreślać swoją odrębność.
Jest to związane z faktem, że praca maleńkich receptorów nie odbywa się w pojedynkę, „lecz jako składniki pól receptywnych, z których każde jednoczy działania dużej liczby receptorów i przekazuje, w postaci całości, pojedynczej komórce zwojowej.”



AKTYWNOŚĆ BARW
Dwie takiej samej wielkości płaszczyzny, o skrajnie różnych jasnościach o tym samym odcieniu, optycznie będą posiadały różną siłę oddziaływania na obserwatora. Poprzez zwiększenie lub zmniejszenie powierzchni jednej z nich można wprowadzić stan równowagi optycznej.



Możemy wyróżnić barwy „aktywne”, które przy względnie małej powierzchni posiadają najkorzystniejszy efekt. Do tej grupy można zaliczyć barwę czerwoną, która na rysunku poniżej, nawet przy zmniejszeniu powierzchni, którą zajmuje nie traci swej „aktywności”.





MOC ODDZIAŁYWANIA
Każdej barwie można przypisać pewną „moc” oddziaływania na odbiorcę, ale nie można jej rozpatrywać w oderwaniu od otoczenia, w którym ta barwa się znajduje. Nawet przy dużych odległościach widza od obiektu, silny efekt działania ma barwa czarna na tle żółtym, co często wykorzystuje się w znakach komunikacji drogowej. Na schemacie uszeregowano grupy barw według ich działania na odległość.



Poprzednie rozważania pokazują jak wiele czynników wpływa na postrzeganie barw – dlatego zaprojektowanie systemu opisywania barw jest niezbędne. Wizualna ocena barwy zależy w dużej mierze od zdolności postrzegania barw przez indywidualnego obserwatora oraz czynników zewnętrznych np. barwa otoczenia, światło. Jednolity odcień barwy gra dzisiaj dużą rolę w przypadku wielu produktów, systemów identyfikacji. Aby barwa bez względu na to, jaka osoba ją stosuje była zawsze taka sama musi być wiadome jakie parametry należy jej przypisać. W każdym systemie opisującym barwy są one ściśle określane. Tylko w ten sposób możemy zapewnić obiektywną ocenę i kontrolę barw. Przez lata zaprojektowano wiele takich systemów barw. Branża komputerowa opisuje barwy za pomocą modelu RGB, natomiast branża poligraficzna używa do tego celu przestrzeni CMYK.

Friedrich Wilhelm OSTWALD (1853-1932), profesor chemii politechniki w Rydze i chemii fizycznej uniwersytetu w Lipsku opracował system opisywania barw. Prace te opisał w roku 1916 jako „Die Farbenfi bel” („Elementarz barw”), a w roku 1917 wydał swój „Atlas barw” („Der Farbatlas”). Układ barw ma postać dwu stożków stykających się wspólną podstawą. Na jej obwodzie znajdują się 24 barwy „pełne” powstałe ze zmieszania czterech podstawowych: żółtej, czerwonej, niebieskiej i zielonej.

W systemie Ostwalda barwę opisuje się trzema odrębnymi cechami - trzema różnymi wielkościami, które są oznaczone "r-b-c". Do tych wielkości sprowadza się każda dowolna barwa. R oznacza barwę czystą (pełną), b jest to udział ("zawartość") barwy białej, c - udział barwy czarnej. Stosunki tych trzech wielkości obrazuje tzw: "trójkąt o jednakowym tonie barw"



NCS-Natural Color System®© - Naturalny System Barw jest najczęściej stosowanym systemem, rozpowszechnionym na wszystkich kontynentach i w ponad dwudziestu krajach. Jest to system opisu barw w sposób w jaki odbiera je ludzki wzrok.

NCS opiera się o dokonania wielu naukowców w dziedzinie badania właściwości barw, m.in. na pracy Leonarda da Vinci, Forsius, Hering, Wilhelma Ostwalda. Z jego pomocą można określić wszystkie 10 milionów odcieni jakie ludzkie oko może rozróżnić. Natural Color System oparty jest na czerech podstawowych kolorach chromatycznych (żółty, czerwony, niebieski, zielony) i dwóch kolorach achromatycznych (biały i czarny). Kolory chromatyczne tworzą koło barw. Barwy podstawowe rozmieszczone są równomiernie co 90˚. Obszar pomiędzy nimi podzielony został na 100 równych części. Przy takim podziale można określić procentowy udział kolorów podstawowych w danej barwie. Np. Y90R oznacza „żółty z 90% czerwonego”, czyli w tym kolorze jest 90% udział czerwieni i 10% żółci.



Kolory biały i czarny umieszczone są nad- i pod kołem, tworząc bryłę przestrzenną. Na osi biały-czarny, przechodzącej przez środek koła, znajdują się odcienie szarości. Oś ta oraz promień koła (odcinek od środka koła do jego brzegu) również podzielone są na 100 równych części. Podział ten umożliwia określić procentowo stopień sczernienia i nasycenia kolorem chromatycznym dla każdej barwy.



Każdy kolor w systemie można zapisać w następujący sposób:
System NCS opisuje każde pole odcienia poprzez zależności procentowe pomiędzy sczernieniem chromatyczności S/C i tonem pomiędzy podstawowymi kolorami chromatycznymi (Φ) oraz bielą. Pierwsze dwie cyfry oznaczają stopień sczernienia, następne dwie podają stopień nasycenia kolorem chromatycznym. Znajdujące się po myślniku oznaczenie literowo - cyfrowe podaje procentowy udział podstawowych kolorów chromatycznych.
Przykład prezentuje odcień wywodzący się z tonu żółcieni Y w 90 % sczerwienionej R, którego nasycenie chromatyczności wynosi 50% a stopień sczernienia 10 %, zaś do pełnego odcienia brakuje jeszcze 40 % bieli.



Użytkownikami NCS są:
wytwórnie farb, lakierów i innych środków barwiących i materiałów kolorowych oraz ich dystrybutorzy,
architekci,
projektanci form przemysłowych, komunikacji wizualnej i reklam,
warsztaty farbiarskie,
firmy budowlane.

 

„John Ruskin ostrzegał malarza: każdy ton w twoim dziele ulega zmianie w skutek najlżejszego dotknięcia pędzlem w innym miejscu; ton, który jeszcze przed chwilą był ciepły – stygnie, kiedy indziej położysz gorętszy, a zestaw dotychczas zgodny traci harmonie gdy dochodzą doń nowi sąsiedzi.”