Ryszard Suwalski, Katarzyna Krajewska

Co widzimy – kolor czy barwę?

Terminy „kolor” i „barwa” są w języku polskim synonimami, nie mniej jednak w wielu dziedzinach, jak np. malarstwo czy poligrafia, rozróżnia się te dwa pojęcia: barwy – jako wrażenia wzrokowego, zjawiska psychofizycznego, oraz koloru – jako pojęcia technicznego, cechy materii. (Np. farba o określonym kolorze, po nałożeniu na dwa różne podłoża może dać efekt widzenia dwóch odmiennych barw).

Organem, który umożliwia nam rozpoznawanie koloru i widzenie w ogóle, jest narząd wzroku. Niestety soczewka oka ludzkiego, jako aparat do odbioru fal świetlnych, z punktu widzenia fizyki oceniana jest bardzo nisko.

Na to, jaki kolor widzimy, wpływają sygnały odbierane bezpośrednio przez mózg, przez trzy podstawowe rodzaje receptorów. Odwzorowują one odpowiednio światło czerwone, zielone i niebieskie. Czerwone i zielone światło oddaje wrażenie koloru żółtego, czerwone i niebieskie – magenty, niebieskie i zielone – cyjanu. Czerwień, zieleń i niebieski nazywamy barwami podstawowymi. Kolejne trzy, to barwy drugorzędne. Zmieszanie barw podstawowych i drugorzędnych w idealnie równych proporcjach daje nam światło białe, podobnie jak wymieszanie światła czerwonego, zielonego i niebieskiego, czy zmieszanie zielonego i odpowiedniej ilości magenty.

Czym więc właściwie jest barwa biała? Z definicji jest zrównoważoną mieszaniną barw prostych, która jest odbierana przez człowieka jako najjaśniejsza odmiana szarości. Ponieważ w skład widma światła białego może wchodzić od trzech do nieskończoności barw prostych, nie ma jednej konkretnej barwy białej (wrażenie „czystej bieli” jest bardzo indywidualne dla każdego człowieka), natomiast istnieje pewien zakres odcieni bieli – od lekko zażółconej do zaniebieszczonej.

Z rozszczepienia światła białego otrzymamy barwy proste (monochromatyczne). Są to barwy wywołane falą elektromagnetyczną konkretnej długości z przedziału fal widzialnych. (Np. tylko z kolorów prostych składa się tęcza).

Barwy proste są nierozszczepialne i stanowią w postaci mieszanin wszystkie pozostałe kolory widziane przez człowieka. Te pozostałe barwy to barwy złożone.

Ze względu na stopień złożoności całego procesu widzenia, na obserwatora czeka cały szereg pułapek przy ocenie koloru. Spróbujmy spojrzeć na kilka przykładów i sytuacji kiedy możemy popełnić błędy.

Różny kąt spojrzenia

Ten sam kolor jest inaczej postrzegany przez dwie różne osoby patrzące nań pod różnym kątem. Dzieje się tak dlatego, ponieważ na postrzeganie jednego koloru mają wpływ dwa rodzaje światła: światło odbite i światło przechodzące. O ile to drugie pozostaje bez większego wpływu na to co widzimy (niezależnie od kąta patrzenia), o tyle światło odbite daje zupełnie inny odbiór koloru pod różnymi kątami. Światło odbite (czyli różnica między światłem białym a odbiciem) to w rzeczywistości widmo. Dlatego też przy ocenie zgodności próbki koloru z danym materiałem, kolorysta zazwyczaj zamienia porównywane przedmioty miejscami.

Nieodpowiedni podkład

Duże znaczenie przy ocenie koloru ma też podkład. Dla optymalnej oceny powinien być on biały, ponieważ najlepiej odbija światło przechodzące przez oglądany materiał, które odbite, wraca następnie do obserwatora zakłócone optycznymi własnościami badanego obiektu. Gdyby obserwować cienką folię na czarnym podkładzie, światło odbite przejdzie przez folię i zostanie pochłonięte (w dużej mierze) przez podkład, a więc nie powróci do obserwatora. Tak więc, przy porównywaniu próbki koloru ze wzorcem, należy umieścić oba na identycznym (najlepiej białym) podkładzie.

Otoczenie (kontrast koloru)

Czy kółka są jednakowe? – Tak, różnica jest tylko złudzeniem.

Im otoczenie, na tle którego oceniamy kolor jest ciemniejsze, tym jaśniejsza wydaje nam się oceniana barwa. Dzieje się tak ponieważ na krawędzi badanego przedmiotu tło jest zamazane, utrudniając rozpoznanie ludzkiemu oku, gdzie znajduje się granica miedzy ocenianym przedmiotem a otoczeniem. Natomiast krawędź przedmiotu wyostrza się w przypadku obiektu ciemnego (wokół powstaje jakby „jasna poświata”).

Rodzaj i źródło światła

Najistotniejszy podział źródeł światła to podział na źródła gorące i zimne. Źródła gorące to światło żarowe, czyli takie, które powstaje podczas emisji fal elektromagnetycznych z zakresu fal widzialnych z ciała rozgrzanego do białości (słońce, żarówka, lampa halogenowa). Bardzo ważną cechą budowy światła białego przez źródła gorące jest występowanie pełnego spektrum światła białego (pełnego widma).

Źródła zimne to wszelkiego rodzaju lampy wyładowcze i indukcyjne (np. świetlówka). Tego typu źródła światła świecą tylko kilkoma wąskimi zakresami widma (barwami prostymi) w ten sposób, aby było zachowane wrażenie bieli. W przypadku zimnych źródeł, o jakości bieli mówi parametr zwany stopniem oddawania barw (renderowania barw, wierności bieli). Jeśli parametr ten jest niski, to zimne źródło światła oświetla prawidłowo tylko typowe materiały białe i szare, natomiast w przypadku powierzchni kolorowych może dojść do dużych przekłamań.

Pomimo tych wszystkich pułapek istnieją poważne przesłanki, które przy ocenie koloru wskazują na wyższość ludzkiego wzroku nad aparaturą. W fizyce mamy jedynie do czynienia z pewnym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, które do odbiorcy dociera najczęściej w postaci mieszaniny fal o różnych częstotliwościach. Konkretną barwę można zmierzyć za pomocą odpowiednich urządzeń (np. spektofotometrem) i przedstawić w postaci liczbowej, umieszczając ją w określonej przestrzeni barw. Pomiar nie jest jednak w stanie oddać subiektywnego odbioru barwy przez oko ludzkie, w tym odczucia „zimna” czy „ciepła” koloru, a przecież tak często kolory dzielimy na takie w życiu codziennym.

Wykorzystując nieczuły aparat spektrofotometryczny w celach badawczych, cieszmy się jednak prawdziwym pięknem koloru oglądanego gołym okiem.

Autorzy: Ryszard Suwalski – dyrektor d/s rozwoju, Katarzyna Krajewska – referent d/s reklamy i promocji w firmie COLEX Spółka z o.o.