Principy vnímání barev - fyzikální a fyziologická omezení

Vnímání barev je možné díky fyzikální vlastnosti světla, jež se nazývá vlnová délka. Světlo obvykle nevyzařuje rovnoměrně na všech vlnových délkách a oko, které tyto vlnové délky umí rozpoznat, pak vnímá světlo jako barevné (v opačném případě se jedná o světlo bílé). Barevnost předmětů je dána jejich odrazivostí, tedy vlastností, jež určuje, které vlnové délky předmět pohlcuje a které naopak odráží.

Vnímání barev u lidí je zcela subjektivní. Tato odlišnost je nejvíce patrná mezikulturně. Lidé, kteří vyrůstají v rozdílných kulturních prostředích a mluví rozdílnými jazyky mají často rozlišný počet termínů, kterými označují jednotlivé barvy.

Princip vnímání barev lidským okem

Barevné spektrum

O barevné vidění se v lidském oku starají fotoreceptory nazvané čípky (vedle tyčinek, které umožňují vnímání kontrastů). Vjem barvy je dán spektrálním složením světla dopadajícího do oka. Záření o určitých vlnových délkách vždy vzbuzuje vjem určité barvy. Pokud se oko setká se směsí těchto záření o různých vlnových délkách, pak vzbuzený barevný vjem (tedy to jakou má barvu) závisí na spektrálním složení směsi.

Oko vnímá záření aditivně a jednotlivě vlnové délky skládá dohromady; nemá však schopnost analyzovat, tj. poznat z kterých vlnových délek je světlo přesně složené.

Základní fyzikální vlastnosti světla

Světlo má mnoho vlastností podobných elektromagnetickému vlnění.

• Rychlost c - rychlost šíření světla v m/s,
• Frekvence světla f
• Vlnová délka λ

Měřením světla z pohledu působení na lidské oko se zabývá speciální věda - fotometrie. Fotometrie definuje veličiny jako světelný tok (Φ), svítivost zdroje (I) a intenzitu osvětlení (E).

Šíření světla

Šíření světla je ovlivňováno vlastnostmi prostředí, jímž světlo prochází.Tělesa, jež vyzařují světlo, jsou světelné zdroje. V těchto zdrojích světlo vzniká přeměnami energie v elektronových obalech atomů. Prostředí, kterým se světlo šíří se označuje jako optické prostředí. Tato prostředí se dělí na:

• průhledné – nedochází k rozptylu světla,
• průsvitné – světlo prostředím prochází, ale zčásti se v něm rozptyluje,
• neprůhledné – světlo je silně pohlcováno, nebo se na povrchu odráží.

V homogenním izotropním prostředí se světlo šíří ve všech směrech přímočaře ve tvaru světelných paprsků.

Předmět osvětlený bílým světlem se jeví jako bílý, jestliže difúzně odráží světla všech vlnových délek; odráží-li pouze v krátkovlné oblasti, oko jej vidí jako modrý; odráží-li pouze v dlouhovlné oblasti, jeví se jako červený; neodráží-li světelné paprsky vůbec jeví se jako černý.

Viditelné světlo

Pro člověka viditelné záření (tzv. viditelné světlo) zobrazené v celé škále elektromagnetického spektra

Člověk je schopen vnímat pouze malou část elektromagnetického spektra (vlnové délky cca 400–750 nm). Většina barevných vjemů vzniká prostřednictvím směsi barev, u nichž se světlo dvou nebo více vlnových rozsahů překrývá.

Vlnové délky mezi 400-480 nm oko vnímá jako fialovou až modrou barvu, 480-550 nm jako modrozelenou až žlutozelenou, 550-560 nm jako žlutou, 560-570 nm jako žlutočervenou a od 570 dp 750 nm jako červenou. Směs všech vlnových délek, podle spektra Slunce, vnímá oko jako bílé denní světlo.

Tabulka uvádí spektrum světla dle vlnové délky barev.

Neviditelné záření

Pod hranicí cca 400 nm se vyskytuje tzv. ultrafialového záření a naopak v pásmu od přibližně 750 nm (někdy se uvádí pouze 700 nm) směrem výše se jedná o tzv. infračervené záření. Lidské oko tato záření nevnímá, avšak někteří živočichové tento rozsah vnímat umí.

Míchání barev

Aditivní míšení

Při aditivním (nebo také součtové míšení) barev se sčítají jednotlivé světelné toky a výsledné spektrum záření je poté vnímáno zrakem jako celek.

K aditivnímu míchání tedy dochází tehdy, když se jednotlivé složky barev sčítají a vytváří světlo větší intenzity. Výsledná intenzita se rovná součtu intenzit jednotlivých složek.Při současném dopadu dvou nebo více světel a to buď přímo, nebo odrazem od bílé plochy, která má konstantní činitel odrazu pro všechny složky, vzniká nová barva. Intenzita zrakového vjemu se sčítá, tedy jas se zvětšuje.

RGB (aditivní) vs. CMYK (subtraktivní

Příkladem takovéhoto míchání je model RGB, který se využívá např. v zobrazovacích zařízeních jako je monitor, mobil apod.

Subtraktivní míšení

Subtraktivní míchání barev je opačné aditivnímu. Barvy se zde vytváří překryvem - přidáváním na sebe. S každou další barvou se ubírá část předchozího světla. Např. tím, že z bílého (slunečního) světla odčítáme určité barevné složky, měníme poměr zbylých složek a dostáváme různé jiné barvy. Bílé světlo jakožto směs spektrálních barev ztrácí své složky zcela nebo do určité míry buď průchodem barevnými filtry, nebo odrazem od povrchu barevného tělesa. Např. žlutý filtr propustí jen spektrální žlutou barvu.

Ukázkou subtraktivního míchání je např. model CMYK, který se využívá např při vytváření materiálů pro tisk.

Fyziologická omezení

Fyziologické působení barev je často spojeno s vlnovou délkou světla. Barvy o kratší vlnové délce uklidňují psychickou činnost, kdežto barvy o delší vlnové délce ji povzbuzují. Nejvíce je oko citlivé na žluté světlo. Naopak na tmavě modrou reaguje oko nejhůře. Toto zapříčiňuje i další omezení - červená, oranžová a žlutá se zdají při silném osvětlení jasnější a naopak zelená a modrá jsou jasnější i při nízkých hodnotách světla - jedná se o tzv. Purkyňův efekt.

Lidské oko je navíc náchylné k mnoha poruchám vidění jako jsou např. krátkozrakost, dalekozrakost, astigmatismus a porucha barvocitu. Právě porucha barvocitu je z hlediska vnímání barev nejdůležitější a je potřeba na ní myslet např. při vytváření webových stránek a dalších propagačních materiálů.

S poruchou barvocitu se zajímavě vyrovnal konceptuální umělec Neil Harbisson, který pomocí implantované antény dokáže slyšet barvy.

Zdroje

Související články

• Reprezentace a vytváření barev

Archivovaná verze stránky je dostupná na tomto odkazu.