htmlbook.ru - Для тех, кто делает сайты
Шаг за шагом Графика для Web
Шаг за шагом > Свет и цвет > Соотношение цветов

Шаг 2. Соотношение цветов

Джон Хеджкоу

Видимый свет образуется во внешних оболочках нагретых атомов. Каждый атом состоит из облака электронов, вращающихся вокруг ядра, и число электронов на каждой орбите ограничено. Когда вещество нагревается, колебания атомов увеличиваются, они с большой силой сталкиваются друг с другом, и тогда некоторые электроны перескакивают на более высокие орбиты, поглощая при этом тепловую энергию. Затем они, теряя энергию, заполняют пустоты, образовавшиеся на низших уровнях. Потерянная энергия превращается в электромагнитное излучение и оставляет атом.

Поскольку количество энергии, которое электрон теряет во время скачка, меняется, то меняется и цвет излучения. Если высвобождается сравнительно большое количество энергии, то происходит вспышка, скажем, синих или ультрафиолетовых лучей. Преобразование малого количества энергии приводит к вспышке красных или инфракрасных лучей. Но все спектральные лучи видимого света в совокупности с ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами составляют лишь небольшую часть потока излучения, который включает лучи от рентгеновских, несущих большой заряд энергии, до радиоволн, несущих малый заряд энергии (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Наибольшая длина видимого спектра чуть меньше 1 мкм

Рис. 2.1. Наибольшая длина видимого спектра чуть меньше 1 мкм (одной миллионной метра)

Однако важнее то, что соотношение цветов в спектре видимого света меняется в зависимости от источника освещения. В изображении спектральный состав освещения часто оценивается цветовой температурой. Цветовая температура выражается в кельвинах (К), международных единицах измерения температуры. Чтобы перевести кельвины в величину, выраженную по шкале Цельсия, нужно из первого числа вычесть 273.

Представьте, что мы нагреваем железный стержень, имеющий комнатную температуру. При температуре 1000 К он излучает световой поток с различными длинами волн, но основную часть составляет инфракрасное излучение, которое мы ощущаем как тепло. Когда температура железа достигает 3000 К, оно продолжает излучать разнородный световой поток, но теперь он в значительной степени видим — железо раскаляется. Инфракрасные лучи все еще преобладают в световом потоке, и в его спектре красных лучей больше, чем в спектре солнечного света, поэтому раскаленное железо имеет красную окраску.

При температуре 6000 К, близкой к температуре поверхности Солнца, наибольшая часть светового потока находится в пределах видимого спектра, и в нем доминируют сине-зеленые лучи. Мы видим, что железо раскалилось добела. Считается, что источник света с подобным составом спектра имеет цветовую температуру 6000 К и при таком свете цвета выглядят естественными.

Если нагреть железо до точки испарения, а затем нагреть пар до 20 000 К, то пиковое излучение будет ультрафиолетовым. Невооруженному глазу цвет пара покажется ослепительно синим. Так как свет голубого неба при некоторых условиях имеет тот же спектральный состав, считается, что его цветовая температура равна 20 000 К. Эта цифра не имеет отношения к действительной температуре воздуха на какой-либо высоте, поскольку атмосферные газы не излучают, а рассеивают небесный свет. Цветовая температура — удобный способ обозначения цветности естественного и искусственного света, но ее не следует путать с тепловой температурой источника света.

Шкала цветовой температуры начинается с величины около 1000 К и не имеет верхнего предела (рис. 2.2). При каждой данной температуре источник света излучает поток разных по длине волн, но некоторые из них доминируют, что и определяет цвет. Благодаря этому цвет излучаемого светового потока во многих случаях можно выразить в единицах цветовой температуры, хотя она редко совпадает с действительной температурой. Большинство приборов искусственного освещения имеют цветовую температуру от 2000 К до 6000 К. При более высокой температуре в дневном свете преобладают короткие волны и, следовательно, голубые тона.

Рис. 2.2. Шкала цветовой температуры

Рис. 2.2. Шкала цветовой температуры

В полдень при ясной погоде на цвет небесного света (непрямой солнечный свет) влияет рассеивание его отдельными молекулами (группами связанных между собой атомов) воздуха. Молекула поглощает небольшую часть солнечного света и сразу же излучает его во всех направлениях. Синие лучи рассеиваются в гораздо большей степени, чем красные, а ультрафиолетовые — в большей степени, чем синие.

Когда в воздухе содержится много водяных паров, частиц пыли или тумана, это сказывается прежде всего на коротковолновых лучах. Но так как эти частицы поглощают часть синих лучей, у пасмурного неба меньше голубых тонов, чем у ясного, и его цветовая температура около 9000 К. В свете, пропущенном облаком, голубых тонов и того меньше. Цветная пленка для дневной съемки рассчитана на сочетание прямого солнечного света и света ясного неба с редкими белыми облаками. Однако утром и вечером, когда солнце находится низко над горизонтом, солнечному свету приходится преодолевать более толстые слои атмосферы, чем в случае, когда солнце в зените. Активное поглощение синих лучей, даже при относительно ясной погоде, вызывает появление красных отблесков у рассветного и закатного солнца, знакомых нам и по фотографиям, сделанным при таком освещении.

Цветная обратимая пленка должна воспринимать красноватые тона света, исходящего от относительно низкотемпературного источника, например лампы накаливания. Соотношение цветов при пользовании другими искусственными источниками света можно регулировать также при помощи светофильтров, например света флюоресцентных ламп, который достигает пика в определенных цветах спектра (и потому не может иметь цветовой температуры).

На фотографиях (рис. 2.3) видно, как меняется цвет освещения в течение дня. При восходе солнца (рис. 2.3, а) освещение имеет красноватый оттенок, ввиду поглощения синих лучей атмосферой. В полдень (рис. 2.3, б) снег, освещенный прямым солнечным светом, становится белым, но теневые участки под влиянием света, отраженного от неба, с высоким содержанием рассеянных лучей с короткой длиной волны окрашены в насыщенный синий цвет. На крайнем правом снимке (рис. 2.3, в) туман ослабил интенсивность синих тонов.

Рис. 2.3а. Свет утреннего Рис. 2.3б. Дневной свет Рис. 2.3в. Туман
а. Свет утреннего
солнца
б. Дневной свет в. Туман

Рис. 2.3. Изменение освещения в течение дня

Фотопленка для дневного света, на которую снимают объекты, освещаемые искусственным светом, дает красноватую окраску, как видно по первым двум снимкам (рис. 2.4). Эта окраска при свете керосиновой лампы (рис. 2.4, а), на левом снимке насыщенней бледно-оранжевого тона, получившегося на среднем снимке при свете лампы накаливания (рис. 2.4, б). Правый снимок был сделан с рассеивающей электронной вспышкой, имеющей ту же цветовую температуру, что и дневной свет, и по сравнению с двумя другими снимками выглядит более естественно (рис. 2.4, в).

Рис. 2.4а. Керосиновая лампа Рис. 2.4б. Свет лампы накаливания Рис. 2.4в. Лампа-вспышка дневного света
а. Керосиновая лампа б. Свет лампы накаливания в. Лампа-вспышка
дневного света

Рис. 2.4. Изменение освещения в зависимости от цветовой температуры источника

По материалам книги: Джон Хеджкоу. Искусство цветной фотографии. Издательство «Планета», 1988

Статья опубликована: 14.08.2005 Последнее обновление: 14.08.2005
Свет и цвет

Copyright Влад Мержевич, по всем вопросам пишите по адресу: vlad@htmlbook.ru