Barwy - paleta

Barwy podstawowe, zwane też barwami pierwszorzędowymi - barwy, z których połączenia otrzymuje się barwy pochodne. Barwy podstawowe są charakterystyczne dla danej konkretnej metody tworzenia barw pochodnych. Każdą barwę można potraktować jako barwę podstawową, jeśli założy się, że stanowi ona składnik do tworzenia innych barw. Najczęściej jednak barwami podstawowymi są barwy skrajne, czyli barwy, których nie można w danej metodzie uzyskać z łączenia innych barw.
Najczęściej jako barwy podstawowe wykorzystuje się bartwy proste lub barwy czyste

? paleta artysty malarza: żółty, czerwony, niebieski, oraz czerń i biel

Barwy proste (monochromatyczne, widmowe) - barwy otrzymane z rozszczepienia światła białego.
Barwa prosta to wrażenie wzrokowe wywołane falą elektromagnetyczną o konkretnej długości z przedziału fal widzialnych czyli ok. 380 nm - ok. 760 nm (podaje się tutaj różne podobne zakresy, normy nigdy nie będzie, bo nie można sztywno określić granic fizjologicznych ludzkiego wzroku). W rzeczywistości dobrze widzialne barwy to jeszcze węższy zakres (400-700). Tylko z barw prostych składa się tęcza, załamanie światła w krysztale, odbicie w płytce kompaktowej, a nawet w dostatecznie cienkiej plamie oleju samochodowego na kałuży. Barwami prostymi (trzema konkretnymi wybranymi barwami prostymi) świeci kolorowy kineskop, jeśli przyjrzymy mu się z bliska (jednak u różnych producentów bywają to odmienne barwy). W naturze barwy proste są rzadkością.
Barwy proste to stopniowo zmieniające się barwy od fioletu poprzez indygo, niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy, czerwony aż do purpury. Zakłada się, że skrajna purpura jest takim samym kolorem jak skrajny fiolet. Ponieważ jednak pojęcie samego koloru jest pojęciem nienaukowym (wynika jedynie z psychicznych, indywidualnych wrażeń każdego człowieka), to konkretne barwy proste określa się wyłącznie podając ich długość. Barwy proste są nierozszczepialne i stanowią w postaci mieszanin wszystkie pozostałe kolory widziane przez człowieka. Te pozostałe barwy to barwy złożone.
kolor
długość fali
nm (10-9m)
częstotliwość
THz (1012Hz)

czerwony ~ 625-740 ~ 480-405
pomarańczowy ~ 590-625 ~ 510-480
żółty ~ 565-590 ~ 530-510
zielony ~ 520-565 ~ 580-530
cyjan ~ 500-520 ~ 600-580
niebieski ~ 450-500 ~ 670-600
indygo ~ 430-450 ~ 700-670
fioletowy ~ 380-430 ~ 790-700


Barwy i szarości, czyli o mechanizmach widzeniaIle mamy barw?
- z odcieniami - nieskończenie wiele, choć możliwości rozróżnienia kolorów przez człowieka są ograniczone do kilku milionów. Jednak niektóre zwierzęta widzą rodzaje światła, których ludzkie oko nie rejestruje - pszczoły widzą część fal ultrafioletowych, niektóre węże z kolei wyczuwają niewidoczne dla oka promieniowanie podczerwone.
Opisanie barw za pomocą wzorów matematycznych (a tym w końcu zajmuje się fizyka) jest skomplikowane. Jest to m.in. związane z faktem, że oko ludzkie ma dwa rodzaje receptorów światła: czopki i pręciki. Czopki widzą słabo (wymagają sporej energii oświetlenia), ale za to rozróżniają kolory; pręciki działają nawet w ciemnościach (no może nie egipskich...), jednak rejestrują wszystko na szaro.
Jeszcze bardziej skomplikowane od rozróżniania szarości jest widzenie barwne.
Okazuje się, że światło białe jest mieszaniną barw tęczy. Tęcza zawiera kolory od czerwieni, poprzez pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, do fioletowego.

Gdyby wszystkie możliwe kolory zawierały się w tęczy, sprawa była by w miarę prosta - należałoby opisywać kolor z pomocą dwóch liczb - jednej na jasność, a drugiej na położenie pomiędzy początkiem a końcem tęczowego widma. Jednak tęcza nie gromadzi wszystkich możliwych kolorów (brak jest tu m.in. bieli, szarości, purpury, koloru złotego, czy brązowego), dlatego do zapisania informacji o kolorze trzeba użyć dość zaawansowanych metod.
Dlaczego ta lilia ta jest czerwona?


Koło kolorów
Jednym ze znanych sposobów opisu barw jest tzw. koło kolorów
koło kolorów "koło" kolorów rozciągnięte w kwadrat



Koło kolorów zawiera barwy tęczy rozciągnięte wzdłuż okręgu i uzupełnione o kolor purpurowy. Na zewnątrz tego koła mamy barwy najbardziej nasycone (największa wartość zmiennej "nasycenie"), w środku są barwy wyblakłe, czyli nienasycone. Inaczej mówiąc w środku tego koła znajduje się biel. Żeby opisać położenie barwy na kole wystarczy podać kąt (czyli zmienną czystej barwy) oraz odległość od środka (czyli nasycenie tej czystej barwy). Do opisania położenia punktu na kole barw wystarczą dwie liczby. Jednak, jak to widać z rysunku, brak jest tu czerni i w ogóle kolorów zmieszanych z czernią. Oznacza to, że do pełnego opisu barwy trzeba dodać jeszcze jedną zmienną opisującą jasność całego koła barw - wtedy jasność zero (bez względu na wartość "kolorowych" współrzędnych) odpowiadać będzie czerni, natomiast każda z barw będzie jeszcze rozciągać się od najjaśniejszej do czerni. Model powyższy w angielskiej nomenklaturze nazywa się HSB (od Hue, czyli barwa/kolor, Saturation, czyli nasycenie tej barwy i Brightness - jasność)
Do pełnego opisu matematycznego znanych barw niezbędne jest posłużenie się minimum trzema współrzędnymi - liczbami określającymi każdy możliwy kolor. Takich trzyliczbowych poprawnych metod opisu można skonstruować wiele. Najważniejsze to:
model RGB - stosowany najczęściej przez konstruktorów monitorów (od angielskich nazw barw podstawowych Red , Green, Blue). Monitory składają obraz właśnie z triad mikroskopijnych plamek o tych właśnie kolorach. Aby się o tym przekonać wystarczy przez lupę obejrzeć zapalony na biało fragment obrazu (lepiej wychodzi to na telewizorze, niż na monitorze, bo tam poszczególne plamki barwne są znacznie większe)
Model CMY (Cyjan, Magenta, Yellow).
Częściej od CMY stosowany jest CMYK, czyli model nie trzy, lecz czterokolorowy model z kolorem czarnym dodanym dodatkowo do "kolorowych" barw. Używa się go w poligrafii i ogólnie wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z farbami. Kolor czarny jest dodany dlatego, że trudno jest wytworzyć takie barwniki, które dadzą się wymieszać do idealnej czerni (choć "teoretycznie" nie powinno być problemu).
Model CMYK tym jeszcze różni się od RGB, że tworzenie barw farbami opiera się na absorpcji (farby pochłaniają "lubiane" przez siebie składowe światła białego, odbijając do nas resztę składowych, czyli to, co widzimy), podczas gdy plamki świetlne monitorów emitują kolory, jakie wynikają z ich właściwości fizykochemicznych.
i inne - np. YUV, HLS, LAB, i inne..
Interesujące jest, że to samo wrażenie barwne może być uzyskane za pomocą bardzo różnych kolorów składowych - np. barwę zieloną można uzyskać po prostu z pojedynczej fali o barwie zielonej, lub jako mieszaninę barwy żółtej i niebieskiej.
Komputerowe eksperymenty z kolorami
Aby eksperymentów z kolorami można użyć komputera.
W Windows klikamy pracy klawiszem na pulpicie (w pustym jego miejscu), wybieramy [właściwości], następnie zakładkę [wygląd], a potem próbujemy zmieniać kolor dowolnego elementu wystroju systemu klikając jego [kolor] i wybierając [inne].
Teraz uzyskujemy pełne pole do popisu ? klikając na kolorowym polu można odczytywać wartości współczynników czerwonego (Red), zielonego (Green) i niebieskiego (Blue), a także w modelu Odcień, Nasycenie, Jaskrawość.

Odpowiedzi na pytania:
Dlaczego lilia jest czerwona?
- bo wśród różnych długości fal docierających od lilii do naszego oka dominują fale o barwie czerwonej (są to najdłuższe dostrzegane przez człowieka fale elektromagnetyczne).

Widzenie w odcieniach szarości
Zacznijmy więc od pisywania wrażenia szarości, co wydaje się być najprostsze. Można by przypisać np. kolorowi białemu 1, kolorowi czarnemu 0 (zero), a wszystkie szarości znalazłyby się pośrodku. Jednak i tu pojawiają się problemy - oko ludzkie ma swoją charakterystykę, co oznacza, że preferuje pewne odcienie widząc je wyraźniej, a inne słabiej. Oprócz tego, jak głosi prawo Webera - Fehnera, odczuwanie bodźców rośnie wraz z logarytmem ich natężania, a nie liniowo. Dlatego dwa razy większa energia światła nie będzie odczuwana jako dwa razy jaśniejsze światło. Wszystko to razem powoduje, że pełny opis wrażeń barwnych jest mocno skomplikowany