Разноцветное освещение цветных предметов

[Denis Russkih]

Внезапно стукнули в голову следующие вопросы...

Насколько я понимаю, если некий предмет имеет чисто зелёный цвет, то это значит, что он полностью (или в значительной мере) поглощает все длины волн из спектра видимого света — за исключением тех, что соответствуют зелёному цвету. Зелёный свет наш предмет отражает, и именно поэтому выглядит зелёным.

Но что, если зелёного света просто не будет в падающих на него лучах?.. Если мы возьмём очень яркий источник света — но такой, что совсем не излучает "зелёных" длин волн? По идее, в этом свете зелёный предмет должен выглядеть чёрным?..

Например, светим яркой чисто оранжевой лампой на чисто зелёный шар. (Т.е. лампа излучает только оранжевый свет, шар отражает только зелёный свет.) Шар будет выглядеть чёрным в этом свете?.. Так же, как и чисто оранжевый шар, освещаемый чисто зелёной лампой?..

Наверное, да, ведь это было бы довольно логично. Но тогда сразу возникает следующий вопрос.

Человеческое зрение устроено так, что позволяет получать новые цвета смешением исходных цветов. Например, зелёный цвет можно получить смешением жёлтого и синего. И вот давайте представим, что у нас есть шар, весь покрытый мелкими чисто жёлтыми и чисто синими крапинками — так, что издалека для человеческого глаза он выглядит зелёным. Что же будет, если посветить на этот шар чисто синей лампой? По идее, жёлтые крапинки в этом свете будут выглядеть чёрными, а синие — отражать синий свет. Таким образом, мы получим уже не чёрный, а темновато-синий шар! Или я не прав?

Выходит, два зелёных шара, издалека выглядящие абсолютно одинаково при белом свете, могут начать выглядеть сильно по-разному при освещении их чисто жёлтым или чисто синим светом?.. И по их "реакции" на это освещение мы можем судить о том, какой шар окрашен чистым цветом, а какой — смешанным?.. Офигеть, если так. :)

Только, умоляю, не требуйте с меня "попыток самостоятельного решения". По-моему, то, что я уже сказал, как раз и является такой попыткой. Ничего более внятного мой мозг родить не может, потому что для этого надо хоть немного знать физику, а я в ней дуб.

Просто стало любопытно. :)

[Pphantom]

В общем это так. Правда, сверху накладывается куча других эффектов - от особенностей цветового зрения до деталей того, как шар покрашен в два цвета - но основная идея правильная.

[Munin]

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

Но что, если зелёного света просто не будет в падающих на него лучах?.. Если мы возьмём очень яркий источник света — но такой, что совсем не излучает "зелёных" длин волн? По идее, в этом свете зелёный предмет должен выглядеть чёрным?..

Да.

Но мозг его может "увидеть" всё равно зелёным. Это одна из оптических иллюзий.

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

Выходит, два зелёных шара, издалека выглядящие абсолютно одинаково при белом свете, могут начать выглядеть сильно по-разному при освещении их чисто жёлтым или чисто синим светом?.. И по их "реакции" на это освещение мы можем судить о том, какой шар окрашен чистым цветом, а какой — смешанным?.. Офигеть, если так. :)

Да.

Причём смешивание может быть не на уровне квадратиков, а на уровне того, что каждое место поверхности шара отражает именно жёлтый и синий цвета. Спектр отличается от чисто зелёного шара. Но оба они выглядят для нас (при белом освещении) одинаково зелёными.

[Aritaborian]

Восприятие зависит также от особенностей поверхности предмета: сочетания зеркального и диффузного компонентов отражения.

[wrest]

См. "Метамеризм"

[arseniiv]

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

Человеческое зрение устроено так, что позволяет получать новые цвета смешением исходных цветов. Например, зелёный цвет можно получить смешением жёлтого и синего.

На самом деле человеческое зрение устроено так, что отображает спектры в цвета (в некоторой области средних интенсивностей света — линейно). Когда люди говорят о смешении цветов, на самом деле это вольность речи (если человек понимает в колориметрии; иначе это даже кое-что похуже) и имеется в виду смешение чего-то другого: красителей, потоков света, причём процессы получаются разные. Наложив две окрашеные поглощающие пластинки, можно получить разные зелёные цвета в зависимости от спектральных характеристик красок (доли прошедшего света умножаются), и можно при желании получить даже чёрный или серый. Окрасив поверхность альтернативно, чтобы области разных цветов не пересекались, можно издалека увидеть её цвет как некоторое взвешенное среднее между цветами, которые вышли бы при полном окрашивании одной и красок. Смешав два пучка света, мы увидим сумму.

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

И вот давайте представим, что у нас есть шар, весь покрытый мелкими чисто жёлтыми и чисто синими крапинками — так, что издалека для человеческого глаза он выглядит зелёным. Что же будет, если посветить на этот шар чисто синей лампой? По идее, жёлтые крапинки в этом свете будут выглядеть чёрными, а синие — отражать синий свет. Таким образом, мы получим уже не чёрный, а темновато-синий шар! Или я не прав?

Всё верно.

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

Выходит, два зелёных шара, издалека выглядящие абсолютно одинаково при белом свете, могут начать выглядеть сильно по-разному при освещении их чисто жёлтым или чисто синим светом?..

Кроме того, оба шара могут быть покрашены совершенно однородно, и при одном источнике света выглядеть одного цвета, а при другом — разных. Это называется метамерией. (О, wrest уже.)

Кроме того есть ещё эффекты, когда освещение фона (большой области вокруг того места, на которое мы смотрим — это всегда довольно маленький кусочек, хотя и могущий скакать туда-сюда благодаря движениям глаза, которые мы не осознаём) влияет на то, какой цвет мы видим. Например, то, что считаем белым, подстраивается в довольно широких пределах. (Никакого же единственно правильного физически или колориметрически белого цвета, кстати, не существует.)

-- Вт июл 18, 2017 01:38:39 --

Aritaborian в сообщении #1234263 писал(а):

Восприятие зависит также от особенностей поверхности предмета: сочетания зеркального и диффузного компонентов отражения.

Ну, вообще отражение намного страшнее. Мало того, что свет может залезть под поверхность, пораспространяться там чуток и вылезти назад, так даже предыдущая модель не самая лучшая. А уж если начать учитывать волновую оптику…

[Aritaborian]

arseniiv в сообщении #1234266 писал(а):

Мало того, что свет может залезть под поверхность, пораспространяться там чуток и вылезти назад

Тоже хотел упомянуть SSS, но решил не пугать ТС. Теория-то большая и богатая, можно ещё и иридесценцию вспомнить и прочее...

[arseniiv]

Кстати, ещё можно вспомнить фосфоресценцию, люминесценцию и иже с ними.

[Sphinx Pinastri]

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

Например, зелёный цвет можно получить смешением жёлтого и синего.

Неверно. Желтый в аддитивной системе -- это смесь красного и зеленого. После добавки синих крапинок получается серый. При смешивании желтой и синей краски получается зеленый,
потому что идеальную синюю краску изготовить трудно, и реальные краски обычно пропускает много зеленого света. Желтая краска поглощает синий и остается только зеленый.

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

Таким образом, мы получим уже не чёрный, а темновато-синий шар! Или я не прав?

Тот факт, что цвет зависит от освещения, очевиден. Вопрос, какого цвета будет реальный зеленый шар, если его осветить белым светом через красное стекло, например, красным фотографическим светильником? Попросту, как выглядит кактус в фотолаборатории?

[arseniiv]

Sphinx Pinastri в сообщении #1234279 писал(а):

Желтый в аддитивной системе -- это смесь красного и зеленого.

Это, в принципе, не важно. Главное — что если взять какую-нибудь жёлтую и какую-нибудь синюю точки, на отрезке между ними столь же насыщеного зелёного близко не будет. Если взять их аккуратно (никто не говорил, что их надо брать оппонентными)…

какой-то зелёный получить можно — хотя и весьма серый (как и утверждалось, конечно). Это всё аргумент в пользу того, что для колориметрических утверждений человеческие названия цветов подходят плохо — слишком большие области и, к тому же, культурозависимые. (Компоненты sRGB, кстати, тоже — средние, тем более неоткалиброванные, мониторы не очень-то близки к стандарту. Но с ними уже можно получить хотя бы какую-то воспроизводимость.)

[Munin]

arseniiv в сообщении #1234266 писал(а):

(Никакого же единственно правильного физически или колориметрически белого цвета, кстати, не существует.)

А чем плоха диффузная поверхность, отражающая полностью во всём спектре, и освещённая планковским светом с температурой 5800 кельвин? С освещённостью, которую создаёт Солнце на Земле, на площадке, перпендикулярной солнечным лучам.

[Sphinx Pinastri]

arseniiv в сообщении #1234284 писал(а):

Если взять их аккуратно (никто не говорил, что их надо брать оппонентными)…

Если взять желто-зеленый свет и добавить сине-зеленого света, то их смесь будет зеленоватой, как на картинке. А если взять желто-оранжевый и добавить пурпурного, то получится серо-буро-малиновый. Для воспроизводимости результатов надо брать чистые цвета.

Munin в сообщении #1234293 писал(а):

А чем плоха диффузная поверхность, отражающая полностью во всём спектре, и освещённая планковским светом с температурой 5800 кельвин

В зависимости от окружающего фона, глаз может воспринимать многие другие цвета как белые, а этот цвет может казаться окрашенным. А если глазу показать равномерно окрашенный мир, то вскоре восприятие цвета пропадает совсем. И разные люди с нормальным зрением воспринимают цвета несколько по разному. В любом случае, восприятие цвета -- это физиология, а не физика.

[rockclimber]

Sphinx Pinastri в сообщении #1234279 писал(а):

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

Например, зелёный цвет можно получить смешением жёлтого и синего.

Неверно. Желтый в аддитивной системе -- это смесь красного и зеленого.

В аддитивной - да, но в следующем предложении написано

Denis Russkih в сообщении #1234259 писал(а):

И вот давайте представим, что у нас есть шар, весь покрытый мелкими чисто жёлтыми и чисто синими крапинками — так, что издалека для человеческого глаза он выглядит зелёным.

Покрашеный краской шар - это уже субстрактивная система, и там все почти правильно (надо брать не синий, а сине-зеленый, он же cyan, русского эквивалента для названия этого цвета нет).

[EUgeneUS]

Sphinx Pinastri в сообщении #1234309 писал(а):

В любом случае, восприятие цвета -- это физиология, а не физика.

(А вот забавно)

В этом посте

arseniiv в сообщении #1234284 писал(а):

... какой-то зелёный получить можно — хотя и весьма серый (как и утверждалось, конечно)...

Серозеленый квадрат при скроллинге страницы на ЖКИ мониторе "помаргивает" довольно ярким зеленым. Это физика (особенности монитора) или физиология (особенности восприятия глазом)?

[wrest]

Munin в сообщении #1234293 писал(а):

А чем плоха диффузная поверхность, отражающая полностью во всём спектре, и освещённая планковским светом с температурой 5800 кельвин? С освещённостью, которую создаёт Солнце на Земле, на площадке, перпендикулярной солнечным лучам.

Ничем не плоха, не хуже (и не лучше) чем 6500 кельвин (как например в sRGB или AdobeRGB) или 5500 кельвин. Но вот именно 5800 кельвинов почему-то не встречается, ряд "стандартных" чернотельных источников состоит из 5000,5500,6500,7500 кельвинов. "Эквиэнергетический" источник (равномерный спектр) примерно соответствует чернотельному излучению с температурой 5500 кельвинов.

Sphinx Pinastri в сообщении #1234309 писал(а):

Для воспроизводимости результатов надо брать чистые цвета.

"Чистые" в смысле монохроматические не нужно. Поэтому в стандартах стандартизуют т.н. "первичные" цвета (например цвета люминофоров воспроизводящего устройства).

-- 18.07.2017, 10:49 --

EUgeneUS в сообщении #1234316 писал(а):

Это физика (особенности монитора) или физиология (особенности восприятия глазом)?

Это особенности монитора, конечно. Вернее, особенности способа перерисовки изображения графической подсистемой ОС. Еще попробуйте помасштабировать страницу :)
Вообще-то, этот пост arseniiv с квадратиком немного читерский.
Как бы там не перемешивать пиксели, цвет все равно формируется тремя люминофорами монитора (ну, условно люминофорами. где-то одним люминофором и тремя фильтрами, где-то еще как - светодиодами), и в квадратике там основной (по суммарной яркости) цвет -- именно зеленого люминофора.