Newton malkomponis sunan lumon al spektro da koloroj
Kio estas koloro, kaj kiel oni ĝin reprezentas? Pri tiaj demandoj iam okupiĝis nur artistoj kaj filozofoj, kaj eble farbistoj, kiam ili miksis novan kolor-tonon. Sed en la komputila epoko multaj homoj jen kaj jen produktas kolorajn skizojn, bildojn, tekstojn; preskaŭ ĉiu persona komputilo havas koloran ekranon, kaj multaj fotografoj almenaŭ parte preferas la ciferecan fotografadon al la tradicia, kiu uzas kemiajn filmojn.
Por ĉiuj ĉi okazoj estas utile, scii iom pri la naturo de la koloroj, kaj pri la teknikoj uzataj por stori kaj prilabori ilin en komputiloj.
Ĉirkaŭ la jaroj 1700 kaj 1800 du homoj kreis sufiĉe malsamajn teoriojn pri koloroj: Sir Isaac Newton (Neŭtono, 1643-1727) malkomponis blankan sunan lumon per vitra prismo, trovis la buntan spektron de tiu lumo kaj starigis la teorion, ke blanka lumo vere estas nur miksaĵo el koloraj lumoj. Johann Wolfgang von Goethe (Goeto, 1749-1832) starigis la teorion, ke la koloroj formas duoblan, cirklan kontinuaĵon inter malhela nigro kaj hela flavo, kaj ke certaj paroj da koloroj (ruĝa/verda, blua/oranĝa) estas opoziciaj en la cirklo.
Newton malkomponis sunan lumon al spektro da koloroj
Por Goethe la koloroj formis cirklon
Por Newton la koloroj estis io objektive ekzistanta en la naturo; por Goethe koloroj estis subjektiva sensaco de homoj (kaj bestoj), ekestanta nur en la homa menso. Iusence ambaŭ pravis: la koloroj de la spektro ekzistas ekster la homa menso, sed la maniero, kiel ni perceptas lumon, dependas de la homaj fiziologio kaj menso. Estas konate, ke kelkaj besto-specioj kapablas distingi kolorojn, sed ilia kolor-vido certe estas malsama al nia. Eĉ inter homoj estas tiurilate diferencoj, kaj ekzistas homoj, kiuj ne aŭ malbone kapablas distingi certajn kolorojn (kolor-blindeco, daltonismo).
Ambaŭ, Newton kaj Goethe, trovis gravajn sciojn pri la koloroj; Newton el la vidpunkto de la abstrakta, eksperimenta fiziko, Goethe el la vidpunkto de la homa kolor-percepto. Por la komputila grafiko gravas ambaŭ aspektoj: Necesas fiziko por konstrui aparatojn, kiuj prezentas kolorojn (ekranoj, projekciiloj, presiloj), sed tiujn kolorojn perceptas homoj. Tial fiziko, fiziologio kaj psikologio devis interhelpi por solvi la enigmon de la koloroj.
Kiam suna lumo iras tra tri-angula vitra prismo, ĝi disiĝas en multajn kolorojn. Tio estas fizika fakto:
Vitra prismo disigas blankan lumon al koloroj.
Skeptikulo povus dubi, ĉu la prismo vere nur disigas la diversajn kolorojn aŭ eble mem produktas ilin. Sed eblas re-kunigi la diversajn kolorojn en unu punkto, uzante konverĝigan lenson, kiel en la sekva bildo. Tiam rezultas denove blanka lumo, kio pruvas, ke la miksado de la diversaj koloroj rezultigas blankon.
Konverĝiga lenso kunigas kolorajn lumojn al blanka lumo.
Alia fakto estas, ke por la homa vido la koloroj emas miksiĝi: ekzistas flaveca ruĝo (oranĝa koloro) kaj verdeca bluo (turkisa, cejana koloro); sed ne ekzistas flava bluo aŭ ruĝa verdo. Tiuj kolor-paroj, kiujn Goethe metis opozicie en sian kolor-cirklon, ŝajnas ne-mikseblaj.
La trovoj de Newton, Goethe kaj aliaj pioniroj ankoraŭ estas bazaj al nia scio pri la perceptado de koloroj.
Elirante de la spektro oni trovas, ke ĝi enhavas multajn kolorojn; en kelkaj lingvoj la ĉielarko, natura formo de la suna spektro, estas simbolo de multkoloreco, kaj oni parolas pri "ĉiuj koloroj de la ĉielarko". Sed detala analizo montras tri interesajn faktojn pri la homa vido:
Simpla teorio pri la miksado de koloroj estus, ke egal-kvanta miksaĵo inter du spektraj koloroj aspektus kiel la spektra koloro meze inter ili. Sed tiel ne estas. La purpura koloro, kiu ne estas spektra, pruvas tion. Do, se ni volas konservi la belan principon, ke la rezulto de kolormiksado situas inter la miksitaj koloroj, ni devas iom kurbigi la spektron por krei lokon por la miksitaj nespektraj koloroj. Kontraŭe al la natura ĉielarko, kies koloroj varias laŭ-radiuse, la koloroj de nia arko varias laŭ ĝia longo. Kaj inter la finoj, viola kaj ruĝa, estas spaco por la purpura koloro.
En la kurbigita spektro estas loko por la purpura koloro.
Meze de la kurbigita spektro troviĝas blanka punkto, ĉar la kombinoj el (blua+flava) aŭ (blu-verda+ruĝa) lumoj aspektas blankaj. Tiaj kolor-paroj, kiuj kune aspektas blankaj, nomiĝas komplementaj aŭ inter-komplementaj (ili estas komplementaj "inter si"). La homa vido ne povas distingi ĉu blanka lumo konsistas el blua kaj flava aŭ el blu-verda kaj ruĝa lumo, aŭ el aliaj kombinoj. Tiuj kombinoj aspektas idente, kvankam fizike ili estas malsamaj, kaj per vitra prismo eblas konstati la malsamecon.
|
|
ĉiu punkto interne de la kurbigita spektro havas sian koloron. |
Ĉiu koloro en la interno de la spektra arko estas miksita, sed ekzistas multaj manieroj mikse ricevi la saman koloron. Ekzemple oni povas miksi blankan lumon el blua+flava aŭ el blu-verda+ruĝa lumoj. Mezurado de la vido de multaj homoj rezultigis, ke en la duon-cirkla aŭ duon-elipsa spektro tiaj sam-aspektaj, sed malsame miksitaj koloroj ne havas precize la saman lokon; do tiu modelo ne precize priskribas la vidon de miksaj koloroj. Por precizigi la bildon necesas iom adapti la formon de la spektra linio, kiel en la sekva bildo:
En la "kolor-triangulo" ĉiu videbla koloro havas sian lokon, sendependan de la spektraj koloroj, el kiuj ĝi estas miksita. Evidente ne temas pri vera triangulo, sed pri figuro kun kurba rando; moknomo por ĝi estas "ŝu-plandumo", ĉar ĝi similas la antaŭan parton de ŝuo, vidata de malsupre.
Tiu figuro estas la (proksimuma) kolor-triangulo fiksita en 1931 de la Internacia Lum-Komisiono CIE (Commission Internationale d'Eclairage). La koordinata sistemo, kiu enhavas la kolor-triangulon, orientiĝas inter du virtualaj kolor-paroj:
Sed ĉar ekster la spektra linio la homa okulo nenion vidas, ne ekzistas idealaj ("virtualaj") bluo, flavo, ruĝo kaj verdo, el kiuj oni povus kombini ĉiujn kolorojn.
Tiu priskribo de la (homa) kolora sistemo ofte nomiĝas laŭ la sciencistoj Thomas Young (1773-1829) kaj Ludwig Helmholtz (1821-1894). Young (proksimuma samtempulo de Goeto) esploris la miksadon de koloraj lumoj kaj starigis la teorion, ke (por homoj) ĉiuj koloroj estas mikseblaj el tri bazaj koloroj (kio, pro la kurbeco de la kolor-triangulo, ne estas tute vera). Helmholtz, kiu laboris ne nur en la fiziko, sed ankaŭ en la fiziologio, esploris la procezon de la vido.
Kial la kolor-"triangulo" aspektas tiel? Aŭ science: Kial la kolor-spaco de la homa vido estas du-dimensia kaj havas tiun strangan formon? Fizika kialo por tio ne ekzistas; laŭ la fiziko povus ankaŭ esti, ke ni vidus plurajn spektrajn kolorojn aparte, simile kiel niaj oreloj aŭdas la sonfrekvencojn aparte.
La kialo estas en la homa fiziologio, de la okuloj kaj de la nerva sistemo. En la homa okulo troviĝas tri specoj de kolor-perceptiloj, nomataj konusetoj, (kaj nekolorajn perceptilojn, nomatajn "bastonetoj", kiujn ni uzas en malforta lumo). La perceptivo (percepta kapablo) de la diversaj konusetoj etendiĝas tra malsamaj partoj de la videbla spektro kaj havas sian maksimumon ĉe malsamaj lokoj:
|
|
En la homa okulo estas tri diversaj specoj de lum-sensivaj ĉeloj ("konusetoj"), kiuj havas sian maksimuman sensivon ĉe malsamaj lum-frekvencoj. (Kvara speco, "bastonetoj", servas por nigra-blanka vido en la krepusko.) |
Ĉar ni havas tri kolor-sensilojn, kiuj havas siajn maksimumajn sensivojn en la blua, verda resp. ruĝa parto de la spektro, oni povus supozi, ke nia subjektiva kolor-spaco estas tridimensia. Iusence tio estas vera, sed por nia kolor-impreso ne gravas la absoluta forteco de la koloraj lumoj, nur ilia relativa forteco. Se oni duobligas la fortecon de ĉiuj lumoj, ni vidas la saman koloron, nur pli helan. El tio rezultas du-dimensia kolor-spaco.
La sensivo-kurboj de la kolor-sensiloj klarigas multon pri la homa kolor-vido. Unue oni vidas, ke ne ekzistas spektraj koloroj, kiuj ekscitas nur la ruĝan, nur la verdan aŭ nur la bluajn sensilojn. Alie el tiuj tri koloroj eblus kunmeti ĉiujn homajn kolor-sensacojn. Sed tiu tri (hipotezaj) koloroj ne ekzistas. Krome videblas, ke ĉiuj bluaj koloroj iomete ekscitas ankaŭ la ruĝan kolor-sensilon. Pro tio la bluaj koloroj en la ŝu-plandumo situas ne malproksime de la ruĝaj.
La kolor-sensiloj estas nur unu parto de la homa kolor-vido; ili ne klarigas la fenomenon de la komplementaj koloroj. Se la senso-impulsoj atingus rekte la cerbon kaj estus tie analizeblaj (kiel diversaj tonoj en la orelo), ni havus tute alian vido-sperton. Sed en la retino okazas sufiĉe kompleksa procezado de la senso-informoj, en kiu okazas (interalie) la miksado de la trikanala kolor-informo al la koloroj de la dudimensia "triangulo".
Ne ĉiuj homoj estas identaj, kaj ankaŭ en la vido de koloroj ili diferencas. Ekzistas homoj, kiuj malforte aŭ tute ne vidas en unu el la kolor-kanaloj, kaj eĉ inter homoj, kiuj plene perceptas en tri kanaloj, la lum-frekvencoj de la maksimumaj sensivoj ne estas tute egalaj.
Multaj pliaj informoj pri koloroj, ankaŭ pri ilia psikologio, estas troveblaj en la Germana lingvo ĉe www.metacolor.de.
| ↑ enhavo | → sekva leciono |