Волновой метод построения цветовой палитры

В колористике существует несколько методов построения цветовой гаммы (цветовой палитры), основанных на расположении цветов друг относительно друга в цветовом круге и, как правило, имеющих одинаковую яркость.

Их гармоничность восприятия не обоснована в достаточной степени с физической точки зрения.

Волновой метод построения цветовой гаммы основан на взаимосвязи цветовых и акустических волн, а также понятии консонанса (созвучия) в теории музыки (соответствующая статья на сайте arxiv.org). Все результаты доступны на сайте Wavepalette.

В теории музыки есть понятие консонирующих интервалов. Консонансами называют интервалы, звучащие более мягко и гармонично. Есть три группы консонансов: весьма совершенные (чистый унисон, октава), совершенные (чистая квинта, чистая кварта) и несовершенные (большая терция, малая терция, секста).

Также есть понятие консонирующего аккорда — мажорное или минорное трезвучие, состоящее исключительно из консонирующих интервалов.

Акустически сущность разницы между консонансом и диссонансом выражается в различной длине периодов регулярно повторяющихся групп колебаний. Критерием различия между консонансом и диссонансом является простота или сложность отношений: чем проще отношения, тем консонантнее, чем сложнее — тем диссонантнее.

Числовые пропорции можно выражать двояко: через отношения длин струн или через отношения числа колебаний.

Другими словами, степень консонантности двух нот определяется числом совпадений периодов соответствующих гармонических функций зависимости звукового давления от времени за единицу времени.

К примеру, ноты до и соль (чистая квинта) имеют длины звуковых волн, отличающиеся в полтора раза. Графики функций зависимости звукового давления нот от времени пересекаются на оси абсцисс (звуковое давление равное нулю), когда функция звукового давления ноты до делает два колебания, а функция ноты соль — три (первый рисунок). На первом рисунке этот момент отмечен вертикальной чертой.

Если представить распространение звукового давления в пространстве в фиксированный момент времени (вблизи источника звука), то мы получим такой же рисунок (второй рисунок).

Ноты до и ми (большая терция) имеют длины звуковых волн, отличающиеся в 1,25 раза. Их графики пересекаются на оси абсцисс, когда функция звукового давления ноты до делает четыре колебания, а функция ноты ми — пять. Именно поэтому чистая квинта является более консонантной, чем большая терция.

Цвет, как и звук, также является и волной (корпускулярно-волновой дуализм). В случае построения консонирующего интервала для цвета мы не ограничены небольшим набором нот, но границами длин волн видимого света, как и звук — границами длин волн слышимого звука.

Рассмотрим построение цветовой гаммы для спектральных и неспектральных цветов.

Спектральный цвет представляет собой цвет, имеющий определённую длину волны. Для построения цветовой палитры сначала возьмём наиболее консонантный к нему цвет — цвет с длиной волны, отличающейся в 1,5 раза, но не выходящий за пределы видимого спектра.

Далее аналогичным образом будем брать менее консонантные интервалы до тех пор, пока не достигнем желаемого количества цветов в искомой палитре.

Возьмём, например, синий цвет с длиной волны 450 нм. Цвет, длина волны которого меньше в 1,5 раза, выходит за рамки видимого излучения. Цвет с длиной волны большей в 1,5 раза (675 нм) — красный цвет. Цвет с длиной волны большей в 0,75 раза (600 нм) — оранжевый цвет.

В итоге мы получили следующую цветовую гамму: основной цвет — синий, наиболее подходящий к нему цвет — красный, немного менее подходящий к синему цвету — оранжевый цвет (третий рисунок). К тем же результатам можно прийти, оперируя вместо длин волн их частотами.

Также в музыке существует понятие лада. Сочетание нот может звучать не только гармонично, но и иметь оттенок — лад (ионийский, дорийский, фригийский, лидийский и другие). Аналогичные ощущения можно перенести и в цветовую гамму, используя при её построении соответствующие пропорции.

К неспектральным цветам относят цвета, которые не содержатся в спектре и состоят из нескольких спектральных цветов. Исходя из закона аддитивности Грассмана, следует, что в случае подбора цветовой гаммы для неспектральных цветов следует производить те же операции над его составляющими цветами, сохраняя пропорции и учитывая границы длин волн видимого спектра.

Рассмотрим подробнее явление консонанса между двумя неспектральными цветами. Музыкальный звук состоит из элементарных тонов, так как вместе с колебаниями самого источника звука в целом одновременно колеблются и его части.

Колебания частей вибрирующего тела рождают слабые призвуки — обертоны, поглощаемые основным тоном. Образующая сложный звук шкала простых тонов соответствующих амплитуд называется частотным спектром.

Все элементарные тоны, входящие в сложный звук, называются гармониками. Степень консонантности интервала определяется числом совпадающих гармоник спектров обоих нот: чем больше гармоник совпадает, тем консонантнее интервал.

Исходя из этого, мы полагаем, что суть явления гармонии (консонанса) состоит в одновременном состоянии покоя (энергия равна нулю) обеих волн.

На графиках это состояние покоя отображается в пересечении двух волновых функций на оси абсцисс (времени, рисунок четвёртый). И степень консонантности двух волновых функций определяется количеством таких пересечений за единицу времени (либо длины, при условии одинаковой скорости распространения): чем больше — тем консонантнее.

Данное понятие степени консонантности распространяется также и на неспектральные цвета, так как они также являются волновыми функциями.

Человек способен воспринимать цвета с длинами волн в диапазоне 380–780 нм. Любые четыре цвета являются линейно зависимыми, однако существует бесконечное количество комбинаций из трёх цветов, которые являются линейно независимыми (первый закон Грассмана).

Независимость цветов по Грассману состоит в том, что цветовое ощущение, вызываемое одним из тройки цветов, не может быть получено путем смешивания двух других цветов в каких-либо пропорциях. Было замечено, что наиболее удобно оперировать красным, зелёным и синим цветами. Именно по такому принципу и работают почти все современные мониторы.

В 1931 году Международный осветительный конгресс (CIE) принял характеристику цветовых свойств среднего (стандартного) наблюдателя, основанную на результатах полученных в 1926–1930 годах Райтом и Гилдом.

В основу данного колориметрического стандарта, действующего по сей день, легли следующие цвета: 700 нм (красный), 546,1 нм (зелёный) и 435,8 нм (синий) (система RGB). Принятая характеристика содержит взаимосвязь между результирующей длиной волны смеси и количеством красного, зелёного и синего цветов в данной смеси.

В дальнейшем, для удобства вычислений, Международный осветительный конгресс ввёл абстрактную систему CIE XYZ, основанную на нереальных цветах.

Данная координатная система очень удобна для осуществления перехода от одной системы к другой. Также были рассчитаны длины волн видимого света и соответствующие координаты CIE XYZ — смеси, основываясь на результатах полученных для системы RGB.

Для воспроизведения одинаковых цветовых ощущений на различных устройствах вывода (монитор или принтер) каждое такое устройство имеет свой цветовой профиль, который содержит его связь с абстрактной системой CIE XYZ.

Другими словами, цветовой профиль нужен для возможности перехода между различными цветовыми системами (sRGB, AdobeRGB и другие). Наиболее распространённым цветовым пространством является система sRGB.

На сайте производится построение следующих консонантных интервалов:

Для построения используются три системы: sRGB (white point D65), CIE XYZ и xyY, а также таблицы, содержащие длины волн видимого света: CIE 1931 2-deg (XYZ CMFs).

Для спектральных цветов (на главной странице сайта) мы строим консонантные интервалы, не выходящие за пределы видимого спектра. Также производится пропорциональное увеличение или уменьшение относительной яркости цвета при помощи системы xyY.

Для sRGB цветов (на странице sRGB) мы строим консонантные интервалы, не выходящие за пределы видимого спектра для каждого (красный, зелёный и синий) цвета по-отдельности.

Если интервал выходит за пределы видимого спектра, мы оставляем цвет как есть. Далее все три полученных цвета суммируются отдельно по каждому RGB-компоненту (красный, зелёный и синий) по относительной яркости с помощью системы xyY.

#цвет

#дизайн

Вывести в ленту #дизайн_логотипов

#цветовая_психология

#дизайн_логотипа

#графическийдизайн

#дизайнеры