Principy vnímání barev - fyzikální a fyziologická omezení/old

Jaké jsou fyzikální vlastnosti světla důležité pro vnímání barev? Na jakém principu funguje aditivní a subtraktivní vytváření barev? Jaké základní fyziologické procesy se uplatní při zrakovém vnímání?

• Žára, J., Beneš, B., Sochor, J., Felkel, P.: Moderní počítačová grafika. Computer Press, Praha 2005, kapitola 1
• Vostrovský V.: Základy počítačového publikování, CZU, skripta, Praha 2003, kapitola 6

Přehled

Vnímání barev je složitým procesem ovlivněným nejen vlastnostmi pozorovaných objektů, ale i vlastnostmi pozorovatele – od těch fyzických, přes psychické až ke kulturnímu a sociálnímu kontextu, ve kterém žije. Teorie vnímání a vytváření barev je velice důležitým tématem využitelným při tvorbě veškerých vizuálních materiálů.

Obsah

Viditelné světlo Je pouze částí elektromagnetického spektra, rozmezí 380 – 780nm. Působí na něj však i záření jiných vlnových délek: 100-315 nm – absorbuje se převážně v rohovce, zbytek se rozptýlí v komorové vodě 315-400 nm – absorbuje se převážně v čočce za pomoci přeměny proteinů 400-1400 nm – prochází skrz čočku a dopadá na sítnici, kde při velké intenzitě může způsobit i vážné poškození. Viditelné světlo 400-700 nm je oko schopné během 0,25 s zredukovat pomocí panenky na snesitelné množství, ale na kratší vlnové délky již nedokáže tak rychle zareagovat více než 1400 nm – je absorbováno v rohovce a způsobuje silné slzení a zvyšování teploty a tlaku komorové vody. Druhy elektromagnetického záření od nejkratší vlnové délky: Rádiové vlny, Dlouhé vlny, Střední vlny, Krátké vlny, Velmi krátké vlny, Ultra krátké vlny, Mikrovlnné záření, Infračervené záření, Viditelné světlo, Ultrafialové záření, Rentgenové záření, Gama záření.

Čárové spektrum - je charakteristické pro světelné zdroje, které září pomocí přeskoků elektronů mezi energetickými hladinami. Například lasery, výbojky, zářivky, LEDky, luminofory, chemoluminiscence, studené světelné zdroje. Energie fotonů přesně odpovídá rozdílu energetických hladin elektronů, které foton vyzářily. Spojité spektrum - vyzařují všechny tepelné zdroje, tedy žárovky, hvězdy, Slunce. Ideálně se tomu říká "záření absolutně černého tělesa". Fotony vznikají na základě chaotického tepelného pohybu, proto má každý jinou energii.

Barva Bílé (tzv. achromatické světlo) je složeno ze záření všech viditelných složek spektra. Spojité spektrum odpovídá záření absolutně černého tělesa. Barevná teplota se udává v Kelvinech.

Čím má těleso vyšší teplotu, tím vyšší je energie vyzářených fotonů. Vyšší energii mají fotony modré, nižší mají červené. Teplota vlákna žárovky je nízká (3000K), proto žárovka svítí oranžově ve srovnání se sluncem. Je-li spektrum spojité, mozek se na změnu barevné teploty velmi dobře adaptuje a zkoriguje i vnímání barev. Avšak při osvětlení s nižší barevnou teplotou se červené předměty jeví jako světlejší, modré jako tmavší. Při osvětlení s vyšší barevnou teplotou je tomu naopak.

Vnímání barev Je přímo ovlivněno: Dominantní vlnovou délkou – barva (hue); Spektrální čistotou barvy – sytost (saturation); Intenzitou – jas (brightnes). Vnímání barev člověkem závisí na mnoha okolnostech a podmínkách. Mezi ně patří také směr dopadu světla, směr pohledu pozorovatele, vlastnosti povrchu a vlastnosti pozorovatele například kvalita zraku, přizpůsobení okolnímu světlu nebo věk. Protože přenosy vzruchů do mozku probíhají oboustraně, dochází proto k mnoha efektům. Roli hrají zkušenosti, paměť, vrozené a získané vyhodnocovací procesy. Smyslovým orgánem je oko (oculus), je složeno z oční koule a přídatných orgánů. Vlastní světločivná vrstva oka, sítnice, obsahuje fotoreceptory, vysoce specializované světločivé buňky, tyčinky a čípky. Ty jsou zanořeny v pigmentovém epitelu, který zajišťuje jejich výživu a světelnou izolaci. Člověk má v každém oku přes 100 miliónů světločivých buněk. Vlastní vnímání světla je založeno na citlivosti zrakových pigmentů (např. rodopsin) na světlo. Světlem se zrakové pigmenty rozkládají, čímž zahájí řetěz chemických reakcí, které vedou k převedení signálu na elektrický potenciál, vzruch, který přenáší informaci do zrakových center mozku.

Vnímání barev zajišťují čípky. V lidském oku existují tři druhy čípků, lišící se barevnými pigmenty (L, M, S) a citlivostí k vlnovým délkám které určují jednotlivé barvy (citlivost na červenou barvu 0,3, na zelenou 0,6 a na modrou 0,1). Čípky vnímající červenou, zelenou a modrou barvu tedy zajišťují vnímání všech barev. Normální vidění je trichromatické.

Vytváření barev 1. Aditivní barevný model – model míchání barev, při němž se jednotlivé složky barev sčítají a vytváří tak světlo větší intenzity. Například RGB schéma je příkladem aditivního způsobu míchání barev. RGB vychází z principu míchání tří základních barev - červené, zelené a modré. Na tomto principu fungují například monitory CRT. U nich je každý pixel složen ze tří subpixelů - červeného, zeleného a modrého. Kombinací těchto u sebe blízko ležících bodů vznikne výsledná barva celého jednoho pixelu.

2. Subtraktivní – model míchání barev, kdy každá přidaná barva naopak část světla ubírá, tzn., že výsledkem smíchání všech barev je černá. Příkladem je překrývání barevných filtrů nebo míchání pigmentových barev. Základní barvy jsou: žlutá, azurová, purpurová. Základní barvy subtraktivního míchání jsou komplementární (doplňkové) k základním barvám při jejich aditivním míchání.

Gamut Gamut je dosažitelná oblast barev v určitém barvovém prostoru. Barvy mimo tuto oblast lze v daném barvovém prostoru zobrazit jen přibližně. Gamut popisuje, jaké barvy je dané zařízení schopné zobrazit, případně zaznamenat. V barevné reprodukci, zahrnující počítačovou grafiku a fotografii, je gamut nebo barevný gamut zajisté kompletní podskupinou barev. Nejběžnější využití odkazuje na podskupinu barev, které mohou být přesně zastoupeny v daných situacích, jako například v daném barevném modelu nebo v určitých výstupních zařízeních. Další význam, méně používaný, ale nijak nesprávný, odkazuje na kompletní sadu barev nalezenou v obraze v daném čase. V této souvislosti, digitalizace fotografie, převádění digitalizovaného obrazu do různých barevných modelů nebo jejich výstup do dané jakosti, využívající určité výstupní zařízení, zpravidla změní jejich gamut, ve smyslu, že některé barvy z původního obrazu se ztratí během procesu. V teorii o barvě je gamut nějakého zařízení nebo postupu, ta část barevného modelu, která může být zastoupena nebo reprodukována. Obecně je barevný gamut specifikován v rovině odstín–sytost. Mnohá zařízení jsou schopná vytvořit barvy s širokým rozsahem intenzity v rámci jejich barevného gamutu, navíc pro odčítací barevná zařízení, například polygrafická, rozsah intensity dostupné v daném zařízení pro většinu částí nesouvisí s jejich osvětlením.

Anotovaná bibliografie

Žára, J., Beneš, B., Sochor, J., Felkel, P.: Moderní počítačová grafika. Computer Press, Praha 2005. Kapitoly: Rovinná grafika, Trojrozměrné modely, zobrazování prostorových dat, Animace a virtuální realita, Matematika pro počítačovou grafiku.

Vostrovský V.: Základy počítačového publikování, CZU, skripta, Praha 2003, kapitola 6. Témata: Principy vnímání barev, fyzikální omezení, principy digitální reprezentace, reprezentace a princip vytváření barev.

Demonstrace

Barvy a navigace webových portálů Navigace hraje v použitelnosti stránek a účinnosti jejich sdělení klíčovou roli. Bude-li navigace nepřehledná, mnozí uživatelé ji nepoužijí a na některé stránky se tedy vůbec nedostanou. V závislosti na (ne)zřetelnosti navigace může být rozdíl v poměru počtu skutečně shlédnutých stránek ku počtu návštěvníků při jinak zcela totožném obsahu i několikanásobný. Tyto rozdíly samozřejmě nemají na svědomí jen barvy, ale jejich role je velmi významná. Při návrhu barevnosti navigace je dobré vyjít z těchto zásad:

1. Odkazy v běžném textu by měly být zřetelně barevně odlišeny. Zásadně nestačí odlišení podtržením, nebo velikostí písma.

2. Tradiční HTML i CSS umožňuje barevně odlišit již použité odkazy od dosud nepoužitých. Tuto možnost byste měli využít a pro použité odkazy zvolit méně nápadnou barvu. Když už ne vždy, tak alespoň na stránkách, na kterých je odkazů mnoho. Pomůžete tím uživateli rychle nalézt odkazy, které ještě nenavštívil.

3. Pokud to není v příkrém rozporu s vaším barevným schématem stránky, zvolte pro odkazy tradiční barvy (modrá pro nenavštívené, vínová pro navštívené). Tyto barvy na webu stále dominují a někteří uživatelé se na odkazy v jiných barvách vůbec nepokusí kliknout.

4. Zásadně používejte pro všechny odkazy v běžném textu na celém vašem webu jedinou barvu písma (resp. kombinaci pro nenavštívené/nenavštívené). Naopak, barvy zvolené pro písmo odkazů zásadně nepoužívejte na běžný text.

5. Souvislé části stránek sloužící výhradně navigaci (typicky menu v postranním sloupci, či horním pruhu) pojednejte odlišnými barvami než běžný obsah. Ideální je, pokud vystačíte s jinou barvou pozadí a barva písma odkazů tak zůstane všude jednotná.

Zdroj: http://interval.cz/clanky/magie-barev-na-webu-barvy-a-navigace/