Principy vnímání barev - fyzikální a fyziologická omezení: Porovnání verzí

m
Značky: editace z Vizuálního editoru, možná chyba ve Vizuálním editoru
Řádek 6: Řádek 6:
  
 
[[File:Colours_of_the_visible_light_spectrum.png|thumb|300x300px|Barevné spektrum]]
 
[[File:Colours_of_the_visible_light_spectrum.png|thumb|300x300px|Barevné spektrum]]
 +
Zrak, tedy i vnímání barev, je umožněno komplexním procesem, při němž světlo vniká do oka.  V každém oku je v ochranném obalu uložena vrstva receptorů, na něž optický systém soustřeďuje světelné paprsky, a systém neuronů, které vedou signály od receptorů do mozku. Tak vzniká zrakový vjem.
 +
 
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 s''měsí'' těchto záření o různých vlnových délkách, pak vzbuzený barevný vjem (tedy to jakou má barvu) závisí na spektrálním složení směsi.  
 
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 s''měsí'' těchto záření o různých vlnových délkách, pak vzbuzený barevný vjem (tedy to jakou má barvu) závisí na spektrálním složení směsi.  
  
Řádek 12: Řádek 14:
 
=== Základní fyzikální vlastnosti světla ===
 
=== Základní fyzikální vlastnosti světla ===
  
Světlo má mnoho vlastností podobných elektromagnetickému vlnění.
+
Světlo je elektromagnetické záření. Přesněji řečeno, světlo je pouhá malá výseč, viditelná část celého elektromagnetického spektra o vlnové délce přibližně 380 - 750 nm. Elektormagnetické záření obecně charakterizují tyto údaje:
 
* Rychlost '''c''' - rychlost šíření světla v m/s,
 
* Rychlost '''c''' - rychlost šíření světla v m/s,
 
* Frekvence světla '''f'''
 
* Frekvence světla '''f'''
Řádek 35: Řádek 37:
  
 
[[File:Spectre_visible_light.svg|thumb|300x300px|Pro člověka viditelné záření (tzv. viditelné světlo) zobrazené v celé škále elektromagnetického spektra]]
 
[[File:Spectre_visible_light.svg|thumb|300x300px|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.
+
Člověk je schopen vnímat pouze malou část elektromagnetického spektra (vlnové délky cca 380–750 nm).
  
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.
+
Jednotlivé barvy od sebe nejsou nijak ohraničené - celé spektrum světla je spojité, jedna barva přechází plynule ve druhou. Ne všechny barvy jsou na spektru přítomné - mnohé vznikají smícháním několika vlnových délek dohromady. Čistá barva dána jedinou frekvencí se nazývá chromatická. Pří smíchání všech vlnových délek viditelného spektra (typicky sluneční světlo) vzniká světlo bílé (tzv. achromatické).
  
Tabulka uvádí spektrum světla dle vlnové délky barev.
+
Důležitou skutečností je, že vjem bílé barvy, kterékoliv barvy spektra a dokonce i mimo spektrum ležící barvy purpurové, je možno dosáhnout smíšením světla červeného (vlnová délka 723 až 647 nm), zeleného (575–492 nm) a modrého (492 až 450 nm). Proto nazýváme červenou, zelenou a modrou základními barvami (analogické k modelu RGB).
 +
 
 +
Další důležitý bod je ten, že vnímání barev částečně závisí na barvách ostatních předmětů v zorném poli. Tak např. červený předmět je vnímán jako červený, pokud je pole osvětleno zeleným nebo modrým světlem, ale pokud je pole osvětleno červeným světlem, je vnímán jako bledě růžový nebo bílý.  
  
 
=== Neviditelné záření ===
 
=== Neviditelné záření ===
Řádek 46: Řádek 50:
  
 
== Míchání barev ==
 
== Míchání barev ==
 +
Lidské oko obsahuje tři druhy čípků, resp. obsahuje čípky, ktreré mají odlišnou citlivost na různé vlnové délky, tedy na tři základní barvy - červenou, modrou a zelenou. Pouze kombinací těchto základních barev tak můžeme vnímat všechny ostatní z viditelného spektra - lidské vidění je tzv. trichromatické.
 +
 +
Při osvětlení bílým světlem dopadají na povch každého předmětu tři barevné složky světla: modrá, červená a zelená. Některé materiály dopadající světlo odrážejí, jiné je pohlcují. Většinou však dochází k odrazu jen některých složek. Pokud se odráží všchny složky, barva je bílá, pokud žádné, barva je naopak černá.
  
 +
=== Barevný model ===
 +
Teoretický barevný model matematicky popisuje vytvoření jednotlivých barev z několika dílčích složek. Využívá k tomu jak technické možnosti, tak specifické vlastnosti lidského oka. Člověk je schopen vidět až 168 milionů barev (najednou je jich schopen ale rozeznat jen 10 tisíc), přičemž na různé barvy je různě citlivý. Navíc je schopen vnímat barevné body jen do určité velikosti, pokud se jejich rozměr zmenší pod určitou mez, barevné body splývají a tvoří barevné plochy. Počítače se jednoduše řečeno snaží nedokonalými prostředky technicky napodobovat něco, co v plné šíři umí pouze příroda. Prostor dosažitelných barev v daném modelu nazýváme barevný “gamut”.
 
=== Aditivní míšení ===
 
=== Aditivní míšení ===
  
Řádek 61: Řádek 70:
 
Ukázkou subtraktivního míchání je např.''' model CMYK''', který se využívá např při vytváření materiálů pro tisk.
 
Ukázkou subtraktivního míchání je např.''' model CMYK''', který se využívá např při vytváření materiálů pro tisk.
  
 +
Barvy mají tři základní vlastnosti: 
 +
* Odstín - neboli barevný tón, tato vlastnost odlišuje jednotlivé barvy od sebe, bez ohledu na jejich světlost a sytost
 +
* Světlost - charakterizuje odlišení dané barvy od černé
 +
* Sytost - která vyjadřuje účast čisté barvy a do jaké míry je prosta příměsi šedé
 
== Fyziologická omezení ==
 
== Fyziologická omezení ==
  

Verze z 13. 5. 2016, 13:35

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. [1]

Princip vnímání barev lidským okem

Barevné spektrum

Zrak, tedy i vnímání barev, je umožněno komplexním procesem, při němž světlo vniká do oka. V každém oku je v ochranném obalu uložena vrstva receptorů, na něž optický systém soustřeďuje světelné paprsky, a systém neuronů, které vedou signály od receptorů do mozku. Tak vzniká zrakový vjem.

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 je elektromagnetické záření. Přesněji řečeno, světlo je pouhá malá výseč, viditelná část celého elektromagnetického spektra o vlnové délce přibližně 380 - 750 nm. Elektormagnetické záření obecně charakterizují tyto údaje:

  • 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. [2]

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 380–750 nm).

Jednotlivé barvy od sebe nejsou nijak ohraničené - celé spektrum světla je spojité, jedna barva přechází plynule ve druhou. Ne všechny barvy jsou na spektru přítomné - mnohé vznikají smícháním několika vlnových délek dohromady. Čistá barva dána jedinou frekvencí se nazývá chromatická. Pří smíchání všech vlnových délek viditelného spektra (typicky sluneční světlo) vzniká světlo bílé (tzv. achromatické).

Důležitou skutečností je, že vjem bílé barvy, kterékoliv barvy spektra a dokonce i mimo spektrum ležící barvy purpurové, je možno dosáhnout smíšením světla červeného (vlnová délka 723 až 647 nm), zeleného (575–492 nm) a modrého (492 až 450 nm). Proto nazýváme červenou, zelenou a modrou základními barvami (analogické k modelu RGB).

Další důležitý bod je ten, že vnímání barev částečně závisí na barvách ostatních předmětů v zorném poli. Tak např. červený předmět je vnímán jako červený, pokud je pole osvětleno zeleným nebo modrým světlem, ale pokud je pole osvětleno červeným světlem, je vnímán jako bledě růžový nebo bílý.

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.[3]

Míchání barev

Lidské oko obsahuje tři druhy čípků, resp. obsahuje čípky, ktreré mají odlišnou citlivost na různé vlnové délky, tedy na tři základní barvy - červenou, modrou a zelenou. Pouze kombinací těchto základních barev tak můžeme vnímat všechny ostatní z viditelného spektra - lidské vidění je tzv. trichromatické.

Při osvětlení bílým světlem dopadají na povch každého předmětu tři barevné složky světla: modrá, červená a zelená. Některé materiály dopadající světlo odrážejí, jiné je pohlcují. Většinou však dochází k odrazu jen některých složek. Pokud se odráží všchny složky, barva je bílá, pokud žádné, barva je naopak černá.

Barevný model

Teoretický barevný model matematicky popisuje vytvoření jednotlivých barev z několika dílčích složek. Využívá k tomu jak technické možnosti, tak specifické vlastnosti lidského oka. Člověk je schopen vidět až 168 milionů barev (najednou je jich schopen ale rozeznat jen 10 tisíc), přičemž na různé barvy je různě citlivý. Navíc je schopen vnímat barevné body jen do určité velikosti, pokud se jejich rozměr zmenší pod určitou mez, barevné body splývají a tvoří barevné plochy. Počítače se jednoduše řečeno snaží nedokonalými prostředky technicky napodobovat něco, co v plné šíři umí pouze příroda. Prostor dosažitelných barev v daném modelu nazýváme barevný “gamut”.

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.[4]

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.[5]

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

Barvy mají tři základní vlastnosti:

  • Odstín - neboli barevný tón, tato vlastnost odlišuje jednotlivé barvy od sebe, bez ohledu na jejich světlost a sytost
  • Světlost - charakterizuje odlišení dané barvy od černé
  • Sytost - která vyjadřuje účast čisté barvy a do jaké míry je prosta příměsi šedé

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. [6]

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

Reference

  1. Film a filmová technika: určeno [též] posl. filmových škol. 1. vyd. Praha: SNTL, 1974, 356 s.. [cit. 2015-06-20]
  2. NEVŘIVÁ, Hana. Typy refraktometrů. Brno, 2011. Dostupné z: http://is.muni.cz/th/326354/lf_b/Typy_refraktometru.pdf. Bakalářská práce. Masarykova Univerzita. Vedoucí práce Mgr. Pavel Beneš.
  3. Barvy a jejich vnímání. ELUC [online]. [cit. 2015-06-20]. Dostupné z: http://eluc.cz/verejne/lekce/2546
  4. VÍT, Vladimír. Televizní technika. Praha: SNTL/ALFA, 1979, 919 s.
  5. VÍT, Vladimír. Televizní technika. Praha: SNTL/ALFA, 1979, 919 s.
  6. KLAŠKA, Michal. VLIV BARVY UŽIVATELSKÉHO ROZHRANÍ NA VÝKON UŽIVATELE. Brno, 2008. Dostupné z: http://is.muni.cz/th/178751/fss_b/. Diplomová práce. Masarykova univerzita. Vedoucí práce Mgr. Miroslav Šipula

Související články

Archivovaná verze stránky je dostupná na tomto odkazu.