Краткая история теории цвета

Некоторые вопросы, касающиеся цветовой композиции могут оказаться неожиданно сложными, так как могут быть рассмотрены как со стороны искусства, так и со стороны науки. Я неоднократно встречал дизайнеров, которых ставили в тупик такие простые вопросы, как: является ли жёлтый цвет основным? Какие сочетания цветов считать гармоническими? Какой цвет является дополняющим для синего?

Я надеюсь, что мы сможем пролить свет на некоторые из этих вопросов, выделив достоинства и недостатки разных взглядов на теорию цвета. В этом довольно сжатом введении я хочу обратить внимание на конфликт между двумя различными, но, тем не менее, близкими областями знания, оперирующими термином «теория цвета»: художественной теорией цвета, основанной на визуальном восприятии цветовой композиции в изобразительном искусстве, и научной теорией цвета, описывающей природу цвета с помощью сложных, но точных цветовых моделей. В следующих главах мы будем развивать заложенные здесь основы. Я уверен, что для дизайнера необходимо глубокое понимание теории, чтобы принимать правильные решения, связанные с цветом.

Рафаэль Санти, «Афинская школа», фрагмент

Одна из первых известных нам теорий цвета изложена в коротком трактате «О цвете», написанном в древней Греции. Текст был первоначально приписан Аристотелю, но сегодня считается, что, скорее всего, текст написан перипатетиками — учениками Аристотеля. Базирующийся на наблюдениях за поведением цвета в природе, трактат утверждает, что все цвета существуют в спектре между светом и тьмой, и что четыре основных цвета происходят от четырех элементов: огня, воздуха, воды и земли. Сегодня такое утверждение кажется наивным, но, в общем, эти наблюдения не лишены смысла: растения зеленого цвета над поверхностью почвы, корни же их белые, значит, цвет исходит от солнца. Кроме того, цвет высохшего растения теряет яркость, таким образом, вода тоже определяет цвет. Несмотря на ошибочность теории, трактат «О цвете» содержит ряд важных наблюдений, таких как «темнота является не цветом, а отсутствием света» — открытие, на которое натолкнуло наблюдение за облаками, становящимися темнее по мере увеличения их толщины.

Ньютоновский эксперимент с призмой

Как и в многих других областях науки, Исаак Ньютон полностью перевернул традиционные теории о поведении света, когда опубликовал первое издание «Оптики» в 1704 году. Ньютон открыл, что белый солнечный свет является комбинацией всех видимых цветов спектра, а не бесцветным, как считалось ранее. Основой его эксперимента было хорошо известное явление: когда белый свет проходит сквозь призму, он расщепляется на все цвета спектра. Ньютон обнаружил, что он может рекомбинировать эти цвета и снова получить белый свет.

Ньютоновский цветовой круг, основанный на музыкальной октаве

Ньютон также обнаружил, что если смешать первый цвет видимого спектра (красный) и последний (фиолетовый), можно получить экстраспектральный пурпурный цвет, который вы не увидите в радуге. Смешение первого и последнего цветов побудило его развернуть цветовой спектр в круг, что положило начало традиции использования фигур для демонстрации цветовых моделей. Ньютону нравилось, что круг давал возможность легко предсказать результат смешения цветов, просто выбирая пространство между ними. Размеры цветовых сегментов Ньютон сделал пропорциональными интенсивности каждого цвета в спектре, а количество основных цветов выбрал по аналогии с музыкальной октавой, имеющей семь интервалов.

В то время, как Ньютон был заинтересован в научном объяснении цвета, немецкий поэт, мыслитель и естествоиспытатель Вольфганг фон Гёте посвятил свою книгу «Теория цвета» (1810 г.) человекоориентированному анализу восприятия цвета. Проведя серию экспериментов, в которых он измерял реакцию глаза на определенные цвета, Гёте создал, пожалуй, самый известный цветовой круг. На круге расположены три основных цвета — пурпурный, желтый и синий — из которых, как он полагал, можно получить все остальные цвета.

Цветовой круг Гёте с тремя базовыми цветами — пурпурным, желтым и синим

«Теория цвета» Гёте во многом противоречит теории Ньютона, так как Гёте считал, например, что за создание цвета ответственна сама призма, а не свет, сквозь неё проходящий, а также что темнота это не отсутствие света. Хотя Ньютон в конце концов выиграл спор о природе цвета, работа Гёте важна для нас, так как она фокусируется на когнитивном эффекте, который цвет оказывает на человека. Его исследование эффектов остаточных изображений и оптических иллюзий особенно интересно, так как предвосхищает более поздние работы Иоганнеса Иттена и Джозефа Альберса.

Хотя цветовые круги Ньютона и Гёте противоречат друг другу, в некотором смысле они оба верны, так как отражают поведение цвета в разных средах. Ньютон описывает, как спектральные цвета образуют все видимые оттенки, включая белый, с позиции аддитивного смешения света: комбинируя разные оттенки света, мы в результате получим белый свет. Гёте описывает, как его три основных цвета образуют все видимые оттенки, включая черный, и это тоже верно, потому что пигменты смешиваются субтрактивно — по принципу вычитания: смешивая краски разных цветов мы в конце концов получим черную краску.

Аддитивная RGB и субтрактивная CMY цветовые модели

Пытаясь создать единую систему для цвета, наподобие общепринятой музыкальной нотации, художники вскоре стали изображать цветовой спектр в виде объемных фигур. Характерный пример — цветовые треугольники Тобиаса Майера, описанные в его книге «Комментарий о родстве цветов», опубликованной посмертно в 1775 году. Майер стремился точно определить количество оттенков, которые может различать человеческий глаз, и это потребовало добавления дополнительного измерения для отображения изменения яркости каждого цвета. Майер расположил в углах треугольника три традиционных для живописи базовых цвета — красный, желтый и синий — и заполнил пространство между углами, смешивая противоположные цвета. В отличие от цветового круга, он изобразил множество треугольников разной яркости и расположил их друг над другом. Таким образом, цвет определялся положением в трехмерном пространстве, и такой метод используется по сей день. Майер в конечном счете потерпел неудачу в создании модели с равномерным шагом, так как он не имел представления об особенностях восприятия цвета человеческим глазом.

Цветовые треугольники Тобиаса Майера

Немецкий художник Филипп Отто Рунге использовал аналогичный подход при создании своего сферического представления цветового спектра, описанного в его рукописи «Цветовая сфера», опубликованной в 1810 году. У сферы Рунге были белый и черный полюса с цветовыми поясами, расположенными между ними. Тем не менее, как и другие цветовые модели до неё, сфера не делала различия между яркостью и насыщенностью цвета. Как следствие, такая модель описывала лишь небольшой градиент по интенсивности цвета. Как и в треугольниках Майера, изменение цвета в сфере Рунге было неравномерным.

Цветовая сфера Филиппа Отто Рунге

Мишель Эжен Шеврёль попытался решить эту проблему в своей полусферической модели в 1839 году. Вместо того чтобы смешивать оттенки, основываясь на количественном отношении используемых в смеси цветов, он выбирал те оттенки, которые визуально казались верными. Вдохновленный трудами Гёте, Шеврёль использовал остаточные изображения для проверки правильности своего выбора. Если человек будет долго смотреть на зеленый квадрат, а потом посмотрит на белую стену, то увидит пурпурный цвет. Это происходит из-за усталости зеленых рецепторов в сетчатке глаза, и Шеврёль использовал этот эффект, чтобы определить дополняющие цвета в своей модели.

Цветовая полусфера Мишеля Эжена Шеврёля

Одна из наиболее исторически значимых цветовых фигур была создана американским художником Элбертом Хенри Манселлом в начале ХХ века. Как и его предшественникам, Манселлу хотелось создать модель с перцептивно равномерным шагом, и, несмотря на то, что он был художником, его подход был чрезвычайно научным. Он использовал испытуемых и целый набор инструментов собственного изобретения, чтобы создать удивительно точную модель. Важная особенность манселловской модели заключалась в том, что он по-новому обозначил пространственные координаты: «оттенок» определял тип цвета (красный, синий и т.д.), «значение» определяло яркость (темный цвет или светлый), и «цветность» определяла насыщенность (чистоту цвета). Эти обозначения используются до сих пор в некоторых представлениях цветовой модели RGB.

Визуализация цветового дерева Манселла

Первоначально Манселл хотел организовать цвета в сферу, но заметил, что «желание вписать модель в простую геометрическую фигуру, наподобие пирамиды, конуса или куба, в сочетании с недостатком надлежащих испытаний, ведёт к многочисленным искажениям цвета». Манселл понял, что его цветовая фигура должна быть неправильной формы, чтобы соответствовать его модели цвета. Объяснить это можно довольно просто. Цвета с небольшой яркостью включают гораздо меньше видимых оттенков между нулевой и полной насыщенностью (цвета с нулевой яркостью включают всего один — черный). Кроме того, некоторые цвета просто имеют больший диапазон, чем другие. Вы можете смешать больше разных цветов от красного до белого, чем от желтого до белого, просто потому, что желтый цвет более светлый. Другая важная особенность манселловской модели заключается в том, что он использовал математические символы вместо названий цветов для определения положения цвета в пространстве. Это похоже на то, как мы сегодня обозначаем цвет в компьютерных программах. Модель Манселла имела свои недостатки и противоречия, но она впервые перекинула мостик между искусством и наукой, и по сей день составляет основу учебной программы во многих художественных образовательных учреждениях.

Многие европейские движения в искусстве начала 20 века проявляли глубокий интерес к субъективному восприятию искусства. Хотя школа Баухаус в Германии была ориентирована более на современный подход к искусству, дизайну и архитектуре, две важных публикации о цвете и его восприятии, характерные для этого времени, были написаны именно в Баухаусе: «Искусство цвета» Иоганнеса Иттена и «Взаимодействие цвета» Джозефа Альберса.

Здание школы в Дессау

Взгляд Иоганнеса Иттена, последователя религии Маздазнан, на искусство был сильно обусловлен его духовными предпочтениями. Убежденный вегетарианец, Иттен был известен выполнением дыхательных упражнений со своими студентами с целью раскрытия их творческого потенциала. Он, вслед за Гёте, считал, что наибольшее значение имеет субъективное восприятие цвета. Его книга посвящена способности цвета пробуждать чувства в наблюдателе. Главная идея его работы заключается в выявлении семи цветовых контрастов, которые художник должен научиться использовать для создания требуемого выразительного эффекта. Некоторые из этих контрастов просты, как контраст светлого и темного, который возникает, когда цвета разной яркости используются вместе, или контраст оттенков, который можно увидеть, когда вместе используются два разных цвета. Эти наблюдения и сейчас могут использоваться начинающими дизайнерами для выбора цветов, так как они систематизируют наше знание о цвете. Для объяснения своих идей Иттен использовал цветовую сферу RYB (красный-желтый-голубой), удивительно похожую на модель Рунге. Другие контрасты Иттена могут показаться весьма произвольными, например, его правило «одновременных» (simultaneous) контрастов, которое утверждает, что некоторые цвета создают выразительные эффекты при одновременном использовании. Иттен часто использовал свой субъективный опыт для создания обобщенной теории цвета, как можно увидеть из цитаты ниже:

Для решения многих проблем, однако, существуют объективные соображения, которые более важны, чем субъективные предпочтения. Таким образом, мясная лавка может быть оформлена в светло-зеленых и бирюзовых тонах с целью, чтобы куски мяса выглядели более свежими и более красными. Если дизайнер использует белые и желтые полосы в упаковке кофе, или узор в синий горошек для упаковки макарон, он будет неправ, потому что эти цвета и формы находятся в противоречии с содержимым.

Иоганнес Иттен

Здесь личные предпочтения Иттена по отношению к цветовой палитре ведут к строгому обобщению в отношениях цвета и содержания. Кто сказал, что желтые полосы или синий горох не могут быть эффективно использованы для создания упаковки тех или иных пищевых продуктов?

Джозеф Альберс, студент Иттена в Баухаусе, описал более наглядный подход в своей книге «Взаимодействие цвета» в 1963 году. Используя непрозрачные кусочки цветной бумаги, Альберс демонстрирует динамическую природу отношений цветов, в частности, как люди воспринимают цвет в зависимости от окружения. Вместо того, чтобы пытаться вывести некую единую теорию о том, почему цвета ведут себя таким образом, Альберс просто описывает, как студенты могут провести эксперименты, чтобы увидеть эффекты своими глазами. Это сделало «Взаимодействие цвета» одной из главных и долговечных работ по цветовой композиции. Ниже приведен один из его наиболее известных экспериментов с двумя квадратами на цветном фоне. Зритель полагает, что квадраты окрашены в цвета противоположного фона, хотя в действительности они одного цвета.

Два внутренних квадрата одного цвета

Как было сказано ранее, наша история искусства полна спорами о природе базовых цветов, которые, частично, вызваны путаницей в понимании разницы между субтрактивной и аддитивной моделями цвета. Мы знаем, что не получится смешать желтый цвет из более темных красок, поэтому Гёте и другие художники считали желтый цвет «чистым», наделенным качествами, отличными от качеств других цветов спектра. Сегодня мы знаем, что концепция базовых цветов является довольно произвольной, и что не существует такого понятия, как пигменты «чистого» цвета. Можно взять три любых цвета и смешивать из них остальные, и некоторые цвета позволяют получить более широкий диапазон оттенков, чем другие, но в субтрактивной модели нет способа смешать весь спектр цветов таким образом. С другой стороны, у человека есть три вида рецепторов для восприятия цветов (условно «красные» колбочки, «зеленые» и «синие»), но, тем не менее, это не дает права говорить о «чистых» или «настоящих» цветах в искусстве.

Вывод […] состоит в том, что базовые цвета это лишь полезные фикции. Это либо воображаемые переменные, принятые в математических моделях цвета, либо несовершенные, но удобные допущения, принятые в специальных моделях смешивания света, цвета, красок или красителей.

Bruce MacEvoy

Это понимание глубоко интегрировано в устройства, которые мы используем повседневно. Промышленным стандартом для настольных принтеров и других печатающих механизмов, использующих субтрактивное смешивание пигментов, является наличие трех цветов из цветовой модели CMY: голубого, пурпурного и желтого. Мы знаем, что этот конкретный набор позволяет смешать приемлемый диапазон цветов в чернилах. В принтерах также используются черные чернила, так как три базовых цвета не могут эффективно смешать черный. Черные чернила добавлены из соображения экономии. Тем не менее, профессиональные принтеры могут использовать картриджи с большим количеством цветов для большей точности воспроизведения. Epson, лидер в области цифровой печати, использует десять цветов чернил в технологии UltraChrome ® HDR.

Промышленный стандарт для компьютерных экранов и других устройств, воспроизводящих изображение с помощью света, основан на аддитивной модели RGB и использует три базовых цвета на пиксель: красный, зеленый и синий. Эти три цвета смешиваются в допустимый диапазон спектра, точное значение которого определяется характеристиками монитора и видеокарты. Любая цифровая программа для дизайна дает возможность определять оттенок, исходя их комбинации этих трех основных цветов. Приятный момент в отношении RGB и CMY моделей — хотя они основаны на разных основных цветах, дополняющие цвета у них одинаковые.

Дополняющие цвета в аддитивной RGB и субтрактивной CMY моделях

Наряду с существующим сегодня общепринятым научным пониманием природы цвета, есть понимание, что человеческий опыт восприятия цвета является весьма сложным и субъективным феноменом. Принято считать, что невозможно создать простую, предсказуемую теорию цветовой гармонии, наподобие той, в которую верили Гёте и Иттен. Ряд таких факторов, как пол, возраст, настроение, личностный фон, а также актуальные тренды, определяют ваше восприятие цветовых комбинаций. В каком-то смысле, это облегчает участь начинающих дизайнеров — можно не принимать участие в несущественных дискуссиях о том, какие дополняющие цвета считать «правильными». Кроме того, без простого алгоритма поиска гармоничных цветов, студентам не остается ничего кроме как использовать свои глаза.

Учитывая, сколько художников и ученых потратило свои профессиональные усилия на создание моделей, которые бы могли помочь  другим художникам принимать обоснованные решения о цветовой композиции, очевидно, что способ, каким дизайнеры сегодня взаимодействуют с цветом, оставляет желать лучшего. Инструмент «пипетка», остающийся неизменным последние лет десять, является наглядным примером. Этот инструмент неспособен передать осмысленное восприятие спектра, хотя такие способы существуют уже около трехсот лет. Показывая квадратную область с одним цветом за раз, «пипетка» не дает дизайнеру возможности понять какое-либо отношение между цветами, которые он выбирает. Получается, что современные инструменты дизайна пренебрегают всей историей теории цвета, а, следовательно, ей пренебрегают и начинающие дизайнеры.

К счастью, в этой книге мы не связаны цифровыми инструментами. В следующих главах мы рассмотрим цветовые модели, цветовые пространства, а также множество техник, которые позволяют создавать цветовые схемы на компьютере. Чтобы не делать тех же ошибок, которые допустили наши предшественники, эти главы не будут нацелены на создание единой теории о том, какие цвета лучше подходят для определенных случаев. Вместо этого, мы просто разберемся, что такое цветовая палитра, и узнаем, как лучше использовать эффект от разных цветовых комбинаций. Мы надеемся, это поможет студентам создать прочную теоретическую основу для их практики.