Jak vznikají barvy a proč je vidíme? Barevné modely a způsoby jejich popisu

S vědomím důležitosti barev v životě spotřebitelů a výrobců jsme na toto téma připravili velké množství informací.

Světlo jako zdroj barev

Když mluvíme o barvách, nelze nezmínit světlo. Je to jedna z nejdůležitějších otázek a znalosti v této oblasti vám pomohou pochopit mechanismus vytváření barev a najít odpověď na otázku, jak věci vidíme. Začněme tedy od úplného začátku. Povaha světla byla po mnoho let záhadná a těžko pochopitelná. Dnes víme, že světlo se chová jako vlna i jako proud částic. Tento jev se nazývá dualita vlna-částice. Elektromagnetické vlny o délce 380-780 nanometrů se nazývají viditelné světlo . Bílé světlo vzniká smícháním sedmi jednoduchých jednotlivých barev, kterým se říká základní barvy. Po rozložení je lze pozorovat v podobě běžně známých sedmi barev duhy. Tento jev se objevuje na obloze za slunečných dnů, kdy prší. Padající kapky vody fungují jako hranol a štěpí bílé světlo na jeho složky, tedy barvy. Každá ze sedmi barev odpovídá určitému rozsahu vlnových délek. Elektromagnetická vlna s nejdelší vlnovou délkou (635-770 nm) je červená, zatímco nejkratší (380-450 nm) je zodpovědná za vidění fialové. Základní barvy, které vidíme, jsou uvedeny níže. Pokud je vlna střední délky ze dvou sousedních rozsahů, vytvoří se přechodové barvy .

Proč vidíme barvy?

Nyní, když víme, že určité elektromagnetické vlnové délky mají definovanou barvu, zamysleme se nad tím, proč vidíme barevné předměty. Barevné vidění vyplývá přímo z citlivosti příslušných receptorů v oku na vlnovou délku světla. Můžeme vidět barvy různých předmětů (např. pastelky nebo květiny), protože odrážejí a pohlcují paprsky světla, které na ně dopadají. Tyto objekty nesvítí vlastním světlem, ale absorbují specifické elektromagnetické vlnové délky z oblasti viditelného světla a odrážejí ty zbývající. Vidíme určitou barvu, protože část záření odraženého od povrchu předmětu se dostane k našim očím. Pro lepší pochopení tohoto mechanismu je nejlepší si jej vysvětlit na příkladu. Červené máky pohlcují elektromagnetické paprsky všech vlnových délek kromě těch, které odpovídají červené barvě. Vlny této délky se odrážejí, což způsobuje, že oko vidí červenou barvu, když vlny dosáhnou oka. Když je objekt bílý, znamená to, že se od něj odráží veškeré bílé světlo. Černé předměty na druhou stranu pohlcují všechny vlnové délky v oblasti viditelného světla.

Fyziologie vnímání barev – jak se to stane, že vidíme?

Fenomén absorpce a odrazu elektromagnetického vlnění, díky kterému vidíme svět kolem sebe barevně, by bez očí nebyl možný. Jsou to extrémně citlivé orgány zraku, které se podílejí na tvorbě obrazů, běžně známých jako zrak. Abychom zjistili, proč vidíme elektromagnetické vlnění jako barvu, musíme se podívat na strukturu oka. Zrakový orgán je vybaven fotosenzitivními receptory, tj. tyčinkovými buňkami a čípky. Fotosenzitivní buňky se nacházejí v zadní části oční bulvy zvané sítnice. Tyčinkové buňky jsou zodpovědné za vnímání tvaru a pohybu. Jsou tak citlivé, že dokážou zachytit i jediný foton. Kužele jsou na druhé straně zodpovědné za vidění barev. V lidském oku existují tři typy čípků, které reagují na různé vlnové délky, a proto umožňují vidět červené, modré a zelené barvy. Pokud receptory zaregistrují střední vlnové délky, reagují na podnět všechny tři skupiny čípků a vytvářejí v mozku dojem přechodné barvy tvořené třemi základními barvami.

Mechanismus tvorby obrazu

Viditelné světlo není nic jiného než elektromagnetické vlny v rozsahu 380-780 nm. Světlo dopadající na předmět je částečně absorbováno a částečně odraženo. Poté je elektromagnetická vlna odražená od předmětu nasměrována na receptory v oku, tedy čípky a tyčinkové buňky v sítnici, kde vzniká zmenšený a převrácený obraz. V další fázi vyšle receptory impuls do mozku, ve kterém se data interpretují a na jeho základě se vytvoří obraz předmětu. Vše se děje extrémně rychle, což poznáte při pohledu kolem sebe. Barvy, které vidíme, jsou okamžitě registrovány a zpracovány, čímž vzniká obraz. Neuvěřitelný zrakový orgán, oko, rozlišuje obrovské množství barev. Podle literatury je jich několik milionů. Stojí za zmínku, že barva není znakem světla, ale pouze dojmem, který vytváří elektromagnetická vlna určité délky v mozku. Vidění barvy je chvilkové a není zaznamenáno v naší paměti. Proto je velmi obtížné znovu rozpoznat stejnou barvu, protože nemáme vzor, ke kterému bychom mohli barvu přirovnat. Vzhledem k tomu, že barevné vidění je subjektivní, je důležité si uvědomit, že interpretace barev různými pozorovateli může být nejednoznačná a nepřesná.

Metody popisu a hodnocení barev

Lidské oko nedokáže objektivně posoudit barvu, ale existují zařízení, která barvu přesně měří. Instrumentální metody umožňují definovat barvu v numerické podobě na základě standardizovaného výpočtu pomocí kolorimetrů nebo spektrofotometrů. Matematický barevný záznam byl vyvinut Mezinárodní komisí pro osvětlení (CIE) a je v souladu s vizuálním hodnocením. Barvu lze popsat pomocí tří atributů : odstín, jas a sytost.

• Odstín je barevný znak, který závisí na záření specifické vlnové délky, které je zachyceno receptory v oku. Poté můžeme vidět konkrétní barvu, např. zelenou, červenou nebo modrou. Barvy, které mají odstín, se nazývají chromatické barvy.
• Jas nebo intenzita barvy je citlivost na intenzitu záření, která způsobuje vývoj barvy. Měřítkem barevného jasu je jas, který má za denního světla nejvyšší hodnotu pro žlutozelenou barvu o vlnové délce 555 nm a v noci pro vlnovou délku 510 nm odpovídající modrozelené barvě.
• Sytost znamená smíchání chromatické barvy s bílou, šedou nebo černou. Pastelové barvy se nazývají nenasycené, protože obsahují hodně bílé barvy.

Prezentované atributy barev jsou také standardizovány systémem CIE, který umožňuje plně popsat barvu pomocí tří proměnných.

Tolerance barev

Vzhledem k tomu, že model ideální shody barev v průmyslovém měřítku je nedosažitelný, je běžnou praxí nastavit rozsahy tolerance barev . Nedostatek 100 %shody barev může být způsoben řadou důvodů, včetně rozdílů v dodávkách surovin pro výrobu, které byly barveny. Dalším důvodem je změna barvy při navazujících procesech ve výrobě. Ve skutečnosti má každá šarže produktů určitou barevnou odchylku. Rozsah této chyby je rozsah, ve kterém lze barvu považovat za přijatelnou a téměř v souladu se zavedeným vzorem. Definice přijatelnosti barev je obvykle stanovena individuálně mezi dodavateli.

RGB model

Dalším způsobem, jak popsat barvy, je model RGB. Jedná se o způsob vyjádření barevného prostoru v souřadnicovém systému, popsaný zkratkou RGB pocházející z anglických názvů barev: R – red, G – green, B – blue. Je založen na dojmu, že lidské oko vidí jakoukoli barvu, která vznikne smícháním tří paprsků světla v těchto barvách ve specifických poměrech. Pouze tento model může vysvětlit, jak vzniká barevný dojem v lidském mozku. Model má bohužel pár nedostatků – například nevysvětluje, proč se při smíchání jasných barev nevyrábí světlejší barva nebo čistě bílá. Je důležité mít na paměti, že RGB model je pouze teoretický a jeho reprodukce závisí na konkrétním zařízení.

Model CMY nebo CMYK

Stávající barevný model CMY v praxi není dostatečným základem pro získání všech barev rozlišených lidským okem. Smícháním komponent modelu, tj. modré (azurové), červené (purpurové) a žluté, nikdy nevznikne černá. Často se proto mluví o modelu CMYK, který je doplněn černou barvou zvanou K – klíčová barva (black). Je to nejčastěji používaný barevný model pro vytváření vícebarevných tisků nebo počítačové grafiky. Jednotlivé barvy modelu CMYK lze získat kombinací čtyř hlavních barev pomocí vhodných proporcí.

Teorie versus praxe – barevný popis a hodnocení

Nyní, když znáte nejoblíbenější modely hodnocení barev, lze konstatovat, že stačí smíchat barvy modelu RGB s barvami modelu CMYK a teoreticky bychom měli získat všechny možné barvy. Nicméně není tomu tak. Proč? Protože lidské oko nereaguje lineárně a barviva a barevné materiály nejsou dokonalé. Proto se v praxi používají různé metody maskování nedokonalostí. Způsoby kompenzace těchto vad se označují jako výroba barev , mezi které patří např. tisk, průmyslové barvení nebo výroba pastelek, barev a laků. Ukazuje se, že problém není konkrétní barvu vyrobit, ale vyjádřit ji – jaká přesně má být. Jak definovat a pojmenovat barvu, aby název pochopili všichni stejně? Tato otázka dosud nebyla zodpovězena, ale možná bude v budoucnu vyvinut univerzální systém barevného kódování, který by tento problém vyřešil.