Struktura

Barvy a jejich vnímání

Barvy a jejich vnímání

Vnímání barev a i barvy samotné jsou důležitou součástí lidského života. Od životně důležitých barev – světla semaforu či mimikry živočichů, až po módní barvy nejnovějších trendů oblečení. Barvy nás obklopují a barevné vidění dokážeme ocenit zejména při sledování černobílých filmů. Jak je ale možné, že člověk vidí jednotlivé barvy a dokáže je rozlišit? Chcete vymalovat lososovou, meruňkovou či hráškovou barvou?

Člověk je díky perfektně vybavenému oku schopen rozlišovat několik desítek barev, přesto existují v živočišné říši i dokonalejší zraková ústrojí než je to lidské (naleznete v levém sloupci). Mezi lidmi existují i lidé barvoslepí (nevidí zelenou a červenou barvu) a také lidé slepí, pro které je pojem barva naprosto abstraktní a nepředstavitelný.

Jak je tedy možné, že člověk vidí, a dokonce barevně? Řekněme, že k tomu, aby člověk viděl, potřebuje dvě věci – své vlastní oko
a část elektromagnetického záření – viditelné světlo = bílé světlo (UV – VIS). Barvy vnímáme pomocí světla vstupujícího do našeho oka. Podívejme se blíže na lidské oko a viditelnou část elektromagnetického záření (světla).

Lidské oko

  

Obr. 1: Lidské oko

Pro člověka je jednoznačně nejdůležitějším smyslem právě zrak (přibližně 80% informací přijímá člověk zrakem). Umožňuje lidem vnímat světlo, barvy, tvary a například také vzdálenosti.

Světlo (elektromagnetické záření) vstupuje do oka přes čočku, která láme vstupující paprsky tak, aby se setkaly na sítnici. Sítnice je velmi prokrvená tkáň, která obsahuje světločivné buňky, které se nazývají tyčinky a čípky. V lidském oku se obvykle vyskytují tři druhy čípků, které zajišťují vnímání barev – hovoříme pak o trichromatickém vidění (člověk pomocí čípku vnímá červenou, zelenou a modrou barvu – různé vlnové délky elektromagnetického záření – bílého světla). Tyčinky zabezpečují vidění v odstínech šedi (člověk pomocí tyčinek vidí za šera).

Obr. 2: Stavba sítnice; v pravé (vnější) vrstvě jsou tyčinky a jeden čípek

Největší koncentrace světločivných buněk – čípků – je v místě na sítnici označovaném jako žlutá skvrna – místo nejostřejšího vidění. Naopak místo, kde z oční koule vystupuje zrakový nerv a kde nejsou žádné světločivé buňky, se nazývá tzv. slepá skvrna. Pokud světelné paprsky dopadnou na slepou skvrnu, člověk určitou věc nevidí. Snadno si to můžete ověřit pokusem, který najdete v levém sloupci. Všechna podstatná místa v lidském oku vyhledejte na obrázku.

Elektromagnetické spektrum

  

Obr. 3: Viditelná část elektromagnetického spaktra

Lidské oko zaznamenává (vidí) pouze v úzké části elektromagnetického spektra, kterou nazýváme VIS – viditelné světlo. Tato část elektromagnetického vlnění označovaná jako VIS (viditelné světlo) se nachází v rozmezí vlnových délek 380-780 nm (každá z barev je charakterizována vlastní vlnovou délkou: fialová 380-430 nm, modrá 430-520 nm, zelená 520-580 nm, žlutá 580-620 nm, červená 620-780 nm).

  

Obr. 4: Tabulka vlnových délek a frekvencí jednotlivých barev

Bílé světlo (VIS) lze rozložit na základní spektrální složky: na červené světlo, zelené světlo a modré světlo. Tyto barvy označujeme jako primární (známé jako RGB modelRed, Green, Blue). Tam, kde se primární barvy sčítají (překrývají), vznikají barvy sekundární – azurová (Cyan), purpurová (Magenta) a žlutá (Yellow). Kombinací (překrytím) základních spektrálních složek (RGB) vzniká opět světlo bílé, viz obrázek č. 5.

  

Obr. 5: RGB model

Je nutné si uvědomit, že hovoříme o skládání barev světla. Jednotlivé barvy se sčítají a výsledkem je tak vždy barva světlejší. Tento způsob se označuje jako aditivní (sčítací) míchání barev.

Při míchání pigmentů a barviv (např. při tisku, malování na papír apod.) je situace poněkud jiná. Jednotlivé barevné vrstvy fungují jako filtry a snižují množství odraženého světla. Zatímco bílý papír odráží téměř všechno dopadlé světlo – jeví se jako bílý, barevný papír (např. červeně potištěný) pohlcuje část světla (v tomto případě modré a zelené světlo) a odráží jen „svou“ barvu (v tomto případě světlo červené). Dochází tak k odečítání části spektra, takové míchání barev se označuje jako subtraktivní (odečítací) a výsledná barva je vždy tmavší.

V polygrafickém průmyslu jde o CMYK model - kombinaci čtyř základních barviv (barev), ze kterých lze namíchat jakoukoliv jinou barvu. Hojně užívaná zkratka CMYK je složena z počátečních písmen anglických názvů základních barviv (barev) – azurová (Cyan), purpurová (Magenta), žlutá (Yellow) a černá (Key).

Ještě doplníme, že černou barvu lze získat smícháním azurové, purpurové a žluté. Viz obrázek č. 6.

  

Obr. 6: CMYK model

Barevnost objektů

Barva objektu záleží na jeho fyzikálních vlastnostech a na vnímání pozorovatele. Z hlediska fyzikálního můžeme říci, že povrch má barvu světla, které odráží nebo vyzařuje. V případě odrazu závisí na složení spektra dopadajícího světla a na tom, které složky spektra tohoto světla povrch odráží a které pohlcuje a s jakou intenzitou. Stejně tak záleží na úhlu pozorování objektu.

 

Zdroje

  • PŘIKRYLOVÁ, Eva. Teorie barev (DUMY) Materiál vznikl v rámci projektu Kvalitní a efektivní vzdělávání pro žáky (DUMY)/ VY_32_INOVACE_02 (číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0772) 

  • Wikipedie. Otevřená encyklopedie. [online]. [cit. 2014-07-01]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki

Obrázky:

  • Obr. 15: Archiv autora.

Zajímavost

Content 250px dragonfly eye 3811

Obr. 7: Složené oko vážky

Složené oči (fasetové) jsou typy očí, které jsou hlavním zrakovým orgánem u korýšů a naprosté většiny hmyzích dospělců, u velké většiny vývojových stádií hmyzu s nedokonalou proměnou. Tento druh zraku je zaměřen na jiné priority než je tomu u člověka, a proto je vnímání okolí výrazně odlišné. Velkou výhodou složených očí je schopnost lépe vnímat pohyb a velký zorný úhel. Další výhodou je možnost fungování
i při mikroskopické velikosti
, kdy by efektivní funkci jednoduchých očí znemožnil ohyb světla na otvoru panenky. I při značné relativní velikosti pokrývají složené oči jen povrch hlavy. Nevýhodou složených očí je ale značná neostrost
a mozaikovitost pohledu.  Důsledkem této neostrosti je i neschopnost vidět malé předměty, tato schopnost je oproti lidskému zraku snížena několikanásobně (např. u vos bývá udáváno zhruba 25krát).

Vnímání barev pomocí složených očí je radikálně odlišné od vnímání barev běžného u člověka. Tento rozdíl je způsoben jinými zrakovými pigmenty. Hmyz tak vnímá barvy, které člověk nedokáže vnímat (ultrafialové světlo) a zároveň nevnímá barvy, které člověk vnímá (červenou barvu).

Se složeným okem jsou většinově spojeny dva typy pigmentů, pomocí nichž je možno vnímat barvy. První z nich reaguje na ultrafialové (vlnová délka cca 360 nm) a modré světlo (cca 480 nm)
a druhý typ reaguje na zelené žluté světlo (cca 550 nm).

Některé druhy hmyzu (např. motýli) mají i třetí druh pigmentů a vnímají tak rozmezí od ultrafialového po zelené světlo (tj. 360 až 580 nm).

Člověk vnímá vlnové délky v rozmezí mezi 400 a 750 nm. To znamená, že živočichové se složeným okem nevidí červenou barvu.

Schopnost vnímat ultrafialové světlo je pro hmyz velmi důležitá, neboť mnoho květů obsahuje ultrafialové barvy, kterými se snaží přilákat hmyz. Motýli tuto barvu často využívají na svých křídlech 
k přilákání partnera.

Test

 

Barvoslepost (daltonismus) je porucha barevného vidění lidského oka. Její odborný název je odvozen od jména anglického přírodovědce Johna Daltona, který touto poruchou sám trpěl a vědecky ji popsal.

Barvoslepost má několik typů podle toho, jakou barvu člověk nevnímá. Zřídka se vyskytuje barvoslepost na všechny barvy (černobílé vidění). Nejčastějším případem je neschopnost rozlišit červenou a zelenou barvu, méně častá je barvoslepost na žlutou a modrou.

Barvoslepost se dá odhalit pomocí speciálních schémat.

Obr. 8: Ukázka testu barvosleposti

Obrázek

Content 508px schematic diagram of the human eye cs.svg

Obr. 9: Průřez lidského oka

Doplňující učivo

 

 

 

 

Obr. 10: Aditivní míchání barev

Aditivní míchání barev je takový způsob míchání barev, kdy se jednotlivé složky barev sčítají a vytváří světlo větší intenzity. Výsledná intenzita se rovná součtu intenzit jednotlivých složek.

Pracuje se se třemi základními barvami: červená, zelená a modrá.

Aditivní míchání barev odpovídá vzájemnému prolínání tří barevných kuželů světla ze tří reflektorů na bílém plátně. Každý reflektor má filtr odpovídající základní barvě. Část plátna, která je osvětlená rovnoměrně všemi třemi reflektory, je bílá. Když smícháme jen dvě barvy světla, např. červené a zelené, dostaneme barvu žlutou. Budeme-li clonou měnit poměr intenzity obou světel, dostaneme různé barevné odstíny mezi těmito barvami. Modrá a zelená barva ve stejném poměru dávají azurovou barvu, červená a modrá dávají barvu purpurovou.Smícháním dvou základních barev vznikne třetí, základní barva, která je barvou komplementární (doplňkovou).

 

 

 

 

 

Obr. 11: Princip aditivního míchání barev se uplatňuje například na počítačových monitorech a TV obrazovkách

 

 

 

 

Obr. 12: Subtraktivní míchání barev

Subtraktivní míchání barev je způsob míchání barev, kdy se s každou další přidanou barvou ubírá část původního světla. Pokud například skládáme na sebe barevné filtry nebo mícháme pigmentové barvy, mícháme je subtraktivní metodou.

Základní barvy jsou: žlutá, azurová, purpurová.

Základní barvy subtraktivního míchání jsou komplementární (doplňkové) k základním barvám při jejich aditivním míchání.

Smícháním modrozelené (azurové) a žluté barvy vznikne barva zelená, žluté a purpurové barva červená a purpurové a modrozelené barva modrá. Smícháním všech tří základních barev dostaneme barvu černou.

Tento princip je použit v tiskárnách. Z důvodu úspory pigmentu (inkoustu, toneru) při tisku tmavých odstínů se navíc používá i samostatný černý pigment.

Víte, že ...

... duha

se projevuje jako skupina soustředných barevných oblouků, které vznikají lomem a vnitřním odrazem slunečního nebo měsíčního světla na vodních kapkách v atmosféře.

  

Obr. 13: Duha

Za deště nebo mlhy prochází světlo každou jednotlivou kapkou. Protože má voda větší index lomu než vzduchsvětlo se v ní láme. Index lomu je různý pro různé vlnové délky světla a povrch kapky má tvar koule. Světlo se tedy na okrajích dešťových kapek rozkládá na jednotlivé barevné složky, které se odrážejí na vnitřní stěně a opouštějí pod různými úhly kapku.

  

Obr. 14: Rozklad, lom a jeden vnitřní odraz paprsku světla v kapce vody vedoucí ke vzniku duhy

Kapky, které jsou ve stejné úhlové vzdálenosti od zdroje světla (Slunce či Měsíce), se pak jeví, jako by měly stejnou barvu. Proto má duha tvar kruhu, případně jeho části.

Tip

Jak dopadnout slepou skvrnu...

Vezměte bílý list papíru a nakreslete černý bod.
Asi 5 cm napravo od něho černý křížek. Zavřete levé oko a pravým se upřeně dívejte na černý bod. Nyní zvedejte list papíru a pomalu jej přibližujte k oku. Přitom neustále sledujte černý bod. Zjistíte, že
v určité vzdálenosti papíru od oka přestanete křížek vidět, jeho obraz právě dopadl na slepou skvrnu oka.

                         

Obr. 15: Pokus na dopadení slepé skvrny

Prezentace

Logolink