Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Mieszanie przez dodawanie i odejmowanie

Mieszanie przez dodawanie i odejmowanie
Kolorami podstawowymi są czerwony, żółty i niebieski, prawda? Cóż, niezupełnie. Ludzie nauki przypominają, że twierdzenie to oparte jest raczej na przyzwyczajeniach niż na twardych faktach.

W skrócie jest tak: gdy mówimy np. o malowaniu, podstawowymi kolorami rzeczywiście są: czerwony, żółty i niebieski. Jeśli jednak zaczynamy poruszać się w sferze fizyki i światła, barwami podstawowymi stają się: czerwony, zielony i niebieski. Skąd ta rozbieżność? Istnieją dwie różne teorie kolorów, czy inaczej - syntezy.

Pierwszy rodzaj - synteza addytywna - to zjawisko mieszania barw poprzez sumowanie wiązek światła widzialnego różnych długości (1). Synteza addytywna trzech barw przeciwstawnych z koła barw daje światło o barwie białej (teoretycznie, pod warunkiem precyzyjnej przeciwstawności barw i równego natężenia wszystkich trzech strumieni). Synteza tego rodzaju zachodzi np. podczas projekcji na biały ekran światła ze źródeł o różnych barwach. W miejscu oświetlonym jednocześnie różnymi barwami oko ludzkie widzi odbity strumień będący sumą wszystkich padających w to miejsce barw (w widzianym przez nas strumieniu odbitym występują jednocześnie wszystkie długości fal, odpowiadające poszczególnym strumieniom światła padającego).

1. Addytywne mieszanie kolorów

Na bazie syntezy addytywnej pracują monitory oraz inne wyświetlacze kolorowe, emitując wiązki świateł Red (czerwony), Green (zielony), Blue (niebieski) - w skrócie RGB. Czarny ekran to wynik braku emisji światła, a biały to wynik złożenia świateł R, G, B z maksymalną jasnością.

Drugi rodzaj mieszania, synteza subtraktywna (2), jest zjawiskiem mieszania kolorów przez odejmowanie promieniowań widzialnych różnych długości - najczęściej poprzez pochłanianie niektórych długości fal przez powierzchnię, od której odbija się światło białe, lub przez szeregowo ustawione filtry przepuszczające światło. Taka synteza zachodzi np. przy mieszaniu farb o różnych kolorach: w miejscu pokrytym farbą powstałą ze zmieszania farb o różnych kolorach oko ludzkie widzi odbity strumień światła będący tą częścią światła białego, która zostanie po pochłonięciu wszystkich składowych barwnych przez poszczególne farby wchodzące w skład mieszanki. Synteza subtraktywna dwóch barw przeciwstawnych (dopełniających) z koła barw daje wrażenie wzrokowe barwy achromatycznej (teoretycznie, pod warunkiem precyzyjnej przeciwstawności barw i pełnego pochłaniania wszystkich składowych barwnych poza składową odbitą).

Metodę tę wykorzystuje się m.in. w druku: dokonuje się go na podłożu o określonej barwie - dla uproszczenia niech to będzie biały papier. Farba drukowa, pokrywając papier, tworzy filtr, a niepochłonięte długości fal świetlnych docierają do oka, wywołując wrażenia określonej barwy.

2. Subtraktywne mieszanie kolorów

Jak CMYK ma się do RGB?

Widzimy, bo światło dostaje się do naszych oczu, a czyni to na dwa sposoby - bezpośrednio ze źródła oraz jako odbite od obiektów. Prowadzi to do dwóch rodzajów mieszania kolorów, dodawania i odejmowania. Oba systemy realizują jedno zadanie - stymulowanie odpowiedzi trzech typów fotoreceptorów stożkowych w naszych oczach, wrażliwych, z grubsza rzecz biorąc, albo na światło czerwone, albo na zielone, albo niebieskie.

W wieku 23 lat Isaac Newton dokonał rewolucyjnego odkrycia: używając pryzmatów i luster, zdołał połączyć światło czerwone, zielone i niebieskie (RGB) w białe. Kierując się logiką, uznał te trzy kolory za „podstawowe”, ponieważ były to główne składniki potrzebne do stworzenia czystego, białego światła. Większość źródeł podaje więc za Newtonem, że podstawowe barwy to czerwona, zielona i niebieska, jednak współcześnie badacze zauważają, że chodzi jednak o nieco bardziej złożony problem.

To zgadza się (choć jak zobaczymy dalej - niedokładnie) dla światła w różnych barwach. Synteza subtraktywna dotyczy obiektów materialnych, takich jak książki i obrazy. Kolory subtraktywne odbijają mniej światła, gdy są zmieszane. Kiedy farby malarskie są mieszane, światło jest pochłaniane, co powoduje, że barwy stają się ciemniejsze i bardziej matowe niż kolory pierwotne. Kolory podstawowe farb drukarskich to wspominane na początku czerwony, żółty i niebieski (RYB). Dlaczego? Ponieważ nie mogą być wykonane z mieszanin innych pigmentów. I teoria Newtona, i fizjologia receptorów wzrokowych nie mają tu zastosowania.

Ale rzeczywistość jest jeszcze bardziej skomplikowana. Okazuje się, że w praktyce trzy najlepsze użytkowo podstawowe kolory to nie niebieski, lecz cyjan, nie czerwony, lecz magenta i żółty. To te barwy są tradycyjnie wykorzystywane do syntezy gam kolorów przez np. przemysł poligraficzny. To ich angielskojęzyczne nazwy tworzą znany skrót CMYK (litera K odpowiada czarnemu). Nie są to jednak barwy czerwone, żółte i niebieskie. Błędem też jest przekonanie, że cyjan i magenta to tylko fantazyjne nazwy dla niebieskiego i czerwonego. To raczej używanie nazw „czerwony” i „niebieski” pozostaje błędem.

O co tu chodzi? W syntezie subtraktywnej barwy te nie odpowiadają za emitowanie światła, lecz jego pochłanianie. Żółty kontroluje ilość światła niebieskiego - im go więcej, tym mniej niebieskiego. Magenta kontroluje na podobnej zasadzie ilość światła zielonego, a cyjan - czerwonego. Podstawowe elementy subtraktywne „pracują” przez pochłanianie różnych ilości czerwonego, zielonego i niebieskiego, a nie przez emisję jak w syntezie addytywnej ilości.

Jak widać, RGB z syntezy addytywnej nie zgadza się z teoretycznym subtraktywnym zestawem kolorów - RYB. Jak powtarzają naukowcy, na pytanie „dlaczego?” nie ma dobrej odpowiedzi, a w dodatku czerwony, żółty i niebieski nie są w ogóle prawdziwymi podstawowymi barwami subtrakcyjnymi - tymi są bowiem magenta, żółty i cyjan. Zastosowanie zestawu RYB doprowadziłoby do znacznego zubożenia palety barwnej i powstawania mieszanek matowych, o niskim stopniu nasycenia kolorem. Co za tym idzie, gama kolorów, które można wyprodukować, byłaby niewielka.

Tak więc, jeśli cyjan, magenta i żółty są prawdziwymi kolorami podstawowymi w stosunku do obiektów materialnych, dlaczego prawie wszyscy wciąż myślą, że zaszczyt bycia barwami podstawowymi należy do czerwonego, niebieskiego i żółtego? Prawdopodobnie winna jest nieprecyzyjna edukacja, która utrwala błędne przekonania.

Zapomnij o czystych kolorach

Stephen Westland (3), profesor nauk kolorystycznych na Uniwersytecie w Leeds w Anglii, podjął działania na rzecz przewrócenia błędnych przekonań o kolorach. Jego zdaniem, pomysł, że trzy czyste podstawowe barwy mogą stworzyć wszystkie inne, jest z gruntu fałszywy. Jeśli użyjemy trzech podstawowych kolorów, możemy wykonać wszystkie odcienie kolorystyczne, ale nie otrzymamy wszystkich kolorów, przekonuje.

3. Stephen Westland

Jego zdanie można udowodnić tak: otwieramy program graficzny w swoim komputerze i tworzymy czerwoną plamę na ekranie, którą drukujemy, używając drukarki CMYK.

- Drukarka będzie produkować czerwony, mieszając magentę i żółte atramenty, które ma na stanie - wyjaśnia Westland. - Czerwony może być wykonany przez zmieszanie magenty i żółtego. Jeśli używamy RYB lub CMYK, to możemy wykonać wszystkie odcienie, jednak nie damy rady stworzyć wszystkich kolorów. Przy użyciu CMYK otrzymamy jednak największą ich gamę i dlatego możemy powiedzieć, że CMYK są optymalnymi podstawami subtrakcyjnymi, tak jak RGB są optymalnymi podstawami addytywnymi.

Jak zaznacza brytyjski profesor, newtonowskie kolory podstawowe w syntezie subtraktywnej powstają wg trzech wzorów: niebieski to B = M + C, zielony to G = C + Y, czerwony to R = Y + M.

Ponieważ jednak owo subtraktywne mieszanie kolorów dotyczy „realu”, świata rzeczy namacalnych, być może nie musimy się przejmować, gdyż nasze życie pośród świecących ekranów i emisji coraz bardziej ogarnia synteza addytywna, czyli barwy newtonowskie, RGB.

Mirosław Usidus