Ako vznikajú farby a prečo ich vidíme? Farebné modely a spôsoby ich opisu

Keďže poznáme dôležitosť farieb v živote spotrebiteľov a výrobcov, pripravili sme na túto tému veľké množstvo informácií.

Svetlo ako zdroj farieb

Keď hovoríme o farbách, nemožno nespomenúť svetlo. Je to jedna z najdôležitejších otázok a znalosti v tejto oblasti vám pomôžu pochopiť mechanizmus tvorby farieb a nájsť odpoveď na otázku, ako veci vidíme. Začnime teda od úplného začiatku. Povaha svetla bola dlhé roky tajomná a ťažko pochopiteľná. Dnes vieme, že svetlo sa správa ako vlna aj ako prúd častíc. Tento jav sa nazýva vlnovo-časticová dualita. Elektromagnetické vlny s dĺžkou 380-780 nanometrov sa nazývajú viditeľné svetlo . Biele svetlo vzniká zmiešaním siedmich jednoduchých farieb , ktoré sa nazývajú základné farby. Po rozklade ich možno pozorovať v podobe bežne známych siedmich farieb dúhy. Tento jav sa objavuje na oblohe počas slnečných dní, keď prší. Padajúce kvapky vody pôsobia ako hranol a rozkladajú biele svetlo na jeho zložky, teda farby. Každá zo siedmich farieb zodpovedá špecifickému rozsahu vlnových dĺžok. Elektromagnetická vlna s najdlhšou vlnovou dĺžkou (635-770 nm) je červená, zatiaľ čo najkratšia (380-450 nm) je zodpovedná za videnie fialovej. Základné farby, ktoré vidíme, sú zobrazené nižšie. Ak má vlna strednú dĺžku z dvoch susedných rozsahov, vytvoria sa prechodné farby .

Prečo vidíme farby?

Teraz, keď vieme, že určité elektromagnetické vlnové dĺžky majú definovanú farbu, zamyslime sa nad tým, prečo vidíme farebné predmety. Farebné videnie vyplýva priamo z citlivosti príslušných receptorov v oku na vlnovú dĺžku svetla. Farby rôznych predmetov (napr. pasteliek alebo kvetov) môžeme vidieť, pretože odrážajú a pohlcujú lúče svetla, ktoré na ne dopadajú. Tieto objekty nesvietia vlastným svetlom, ale absorbujú špecifické elektromagnetické vlnové dĺžky z oblasti viditeľného svetla a odrážajú zvyšné. Vidíme určitú farbu, pretože časť žiarenia odrazeného od povrchu predmetu sa dostane do našich očí. Pre lepšie pochopenie tohto mechanizmu je najlepšie vysvetliť ho na príklade. Červené maky pohlcujú elektromagnetické lúče všetkých vlnových dĺžok okrem tých, ktoré zodpovedajú červenej farbe. Vlny tejto dĺžky sa odrážajú, čo spôsobuje, že oko vidí červenú farbu, keď vlny dosiahnu oko. Keď je objekt biely, znamená to, že sa od neho odráža všetko biele svetlo. Čierne predmety na druhej strane absorbujú všetky vlnové dĺžky v rozsahu viditeľného svetla.

Fyziológia vnímania farieb – ako sa to stane, že vidíme?

Fenomén pohlcovania a odrazu elektromagnetických vĺn, vďaka ktorému vidíme svet okolo seba farebne, by nebol možný bez očí. Sú to mimoriadne citlivé orgány zraku, ktoré sa podieľajú na vytváraní obrazov, bežne známych ako videnie. Aby sme zistili, prečo vidíme elektromagnetické vlnenie ako farbu, musíme sa pozrieť na štruktúru oka. Zrakový orgán je vybavený fotosenzitívnymi receptormi, tj tyčinkovými bunkami a čapíkmi. Fotosenzitívne bunky sa nachádzajú v zadnej časti očnej gule nazývanej sietnica. Tyčinkové bunky sú zodpovedné za vnímanie tvaru a pohybu. Sú také citlivé, že dokážu zachytiť čo i len jeden fotón. Kužele sú na druhej strane zodpovedné za videnie farieb. V ľudskom oku existujú tri typy čapíkov, ktoré reagujú na rôzne vlnové dĺžky, a preto umožňujú vidieť červenú, modrú a zelenú farbu. Ak receptory zaregistrujú stredné vlnové dĺžky, všetky tri skupiny čapíkov reagujú na podnet a vytvárajú v mozgu dojem strednej farby tvorenej tromi základnými farbami.

Mechanizmus tvorby obrazu

Viditeľné svetlo nie je nič iné ako elektromagnetické vlny v rozsahu 380-780 nm. Svetlo dopadajúce na predmet je čiastočne absorbované a čiastočne odrazené. Potom je elektromagnetická vlna odrazená od predmetu nasmerovaná na receptory v oku, teda čapíky a tyčinkové bunky v sietnici, kde vzniká zmenšený a prevrátený obraz. V ďalšej fáze prenesú receptory impulz do mozgu, v ktorom sa dáta interpretujú a na jeho základe sa vytvorí obraz objektu. Všetko sa deje extrémne rýchlo, čo môžete vidieť pri pohľade okolo seba. Farby, ktoré vidíme, sú okamžite zaregistrované a spracované, čím sa vytvorí obraz. Neuveriteľný zrakový orgán, oko, rozlišuje obrovské množstvo farieb. Podľa literatúry je ich niekoľko miliónov. Stojí za zmienku, že farba nie je znakom svetla, ale iba dojmom, ktorý vytvára elektromagnetická vlna určitej dĺžky v mozgu. Vidieť farbu je chvíľkové a nie je zaznamenané v našej pamäti. Preto je mimoriadne ťažké znovu rozoznať rovnakú farbu, pretože nemáme vzor, ku ktorému by sme mohli farbu prirovnať. Keďže vieme, že videnie farieb je subjektívne, je dôležité si uvedomiť, že interpretácia farieb rôznymi pozorovateľmi môže byť nejednoznačná a nepresná.

Metódy popisu a hodnotenia farieb

Ľudské oko nedokáže objektívne posúdiť farbu, existujú však zariadenia, ktoré farbu merajú presne. Inštrumentálne metódy umožňujú definovať farbu v číselnej forme na základe štandardizovaného výpočtu pomocou kolorimetrov alebo spektrofotometrov. Matematický farebný záznam bol vyvinutý Medzinárodnou komisiou pre osvetlenie (CIE) a je v súlade s vizuálnym hodnotením. Farbu možno opísať pomocou troch atribútov : odtieň, jas a sýtosť.

• Odtieň je farebný znak, ktorý závisí od žiarenia špecifickej vlnovej dĺžky, ktoré je zachytené receptormi v oku. Potom môžeme vidieť konkrétnu farbu, napr. zelenú, červenú alebo modrú. Farby, ktoré majú odtieň, sa nazývajú chromatické farby.
• Jas alebo intenzita farby je citlivosť na intenzitu žiarenia, ktorá spôsobuje vývoj farby. Mierou jasu farby je jas, ktorý má pri dennom svetle najvyššiu hodnotu pre žltozelenú farbu s vlnovou dĺžkou 555 nm a v noci pre vlnovú dĺžku 510 nm zodpovedajúcu modrozelenej farbe.
• Sýtosť znamená zmiešanie chromatickej farby s bielou, sivou alebo čiernou. Pastelové farby sa nazývajú nenasýtené, pretože obsahujú veľa bielej farby.

Prezentované atribúty farieb sú tiež štandardizované systémom CIE, ktorý umožňuje úplne opísať farbu pomocou troch premenných.

Farebná tolerancia

Vzhľadom na skutočnosť, že model ideálneho zladenia farieb v priemyselnom meradle je nedosiahnuteľný, je bežnou praxou nastaviť rozsahy tolerancie farieb . Nedostatok 100 %zhody farieb môže byť spôsobený viacerými príčinami, vrátane rozdielov v dodávke surovín na výrobu, ktoré boli farbené. Ďalším dôvodom je zmena farby pri následných procesoch vo výrobe. V skutočnosti má každá šarža produktov určitú farebnú odchýlku. Rozsah tejto chyby je rozsah, v rámci ktorého možno farbu považovať za prijateľnú a takmer v súlade so zavedeným vzorom. Definícia prijateľnosti farby je zvyčajne stanovená individuálne medzi dodávateľmi.

RGB model

Ďalším spôsobom, ako opísať farby, je model RGB. Je to spôsob vyjadrenia farebného priestoru v súradnicovom systéme, ktorý je opísaný skratkou RGB pochádzajúcou z anglických názvov farieb: R – red, G – green, B – blue. Je založená na dojme, že ľudské oko vidí akúkoľvek farbu, ktorá vznikne zmiešaním troch lúčov svetla v týchto farbách v špecifických pomeroch. Len tento model dokáže vysvetliť, ako vzniká farebný dojem v ľudskom mozgu. Bohužiaľ, model má niekoľko nedostatkov – napríklad nevysvetľuje, prečo sa pri zmiešaní jasných farieb nevytvorí svetlejšia farba alebo čistá biela. Je dôležité mať na pamäti, že RGB model je len teoretický a jeho reprodukcia závisí od konkrétneho zariadenia.

Model CMY alebo CMYK

Existujúci farebný model CMY v praxi nie je dostatočným základom pre získanie všetkých farieb odlíšených ľudským okom. Zmiešaním komponentov modelu, tj modrej (azúrovej), červenej (purpurovej) a žltej, nikdy nevznikne čierna. Preto sa často hovorí o modeli CMYK, ktorý je doplnený čiernou farbou s názvom K – kľúčová farba (black). Je to najčastejšie používaný farebný model na vytváranie viacfarebných výtlačkov alebo počítačovej grafiky. Jednotlivé farby modelu CMYK možno získať kombináciou štyroch hlavných farieb s použitím vhodných proporcií.

Teória verzus prax – farebný popis a hodnotenie

Teraz, keď poznáte najobľúbenejšie modely hodnotenia farieb, by sa dalo povedať, že stačí zmiešať farby modelu RGB s farbami modelu CMYK a teoreticky by sme mali získať všetky možné farby. Nie je to však tak. prečo? Pretože ľudské oko nereaguje lineárne a farbivá a farebné materiály nie sú dokonalé. Preto sa v praxi používajú rôzne spôsoby maskovania nedokonalostí. Spôsoby kompenzácie týchto defektov sa označujú ako výroba farieb , medzi ktoré patrí napríklad tlač, priemyselné farbenie alebo výroba pasteliek, farieb a lakov. Ukazuje sa, že problém nie je vyrobiť konkrétnu farbu, ale ju vyjadriť – aká presne má byť. Ako definovať a pomenovať farbu, aby názov pochopil každý rovnako? Táto otázka ešte nebola zodpovedaná, ale možno sa v budúcnosti vyvinie univerzálny systém farebného kódovania, ktorý by tento problém vyriešil.