Как родилась цветная фотография.
Рассказ об истоках возникновения цветной фотографии необходимо начать с описания цветового видения человека.
Вопросами исследования физической природы света и цвета занимался еще великий Исаак Ньютон.
Исаак Ньютон.
В 1704 году он опубликовал книгу «Оптика, или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» (“Opticks: or a Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexionsand Colours of Ligt” ). Но свою первую работу в области оптики он представил в 1672 году в «Философских трудах» Королевского общества Англии.
В своих опытах Ньютон направлял тонкий луч света, проникающий в темную комнату через маленькое отверстие в окне, на трёхгранную стеклянную призму и на противоположной стене вместо белого света получал цветные полосы (спектр). Затем он выделял одну цветную полосу из полученного спектра и пропускал свет этой полосы снова через призму, при этом на экране получалась полоса того же цвета. Этот свет уже не расщеплялся на цветные составляющие.
Опыт Ньютона по разложению белого света в спектр.
В другом опыте он разместил на одной линии несколько призм, через них пропускал луч света, получая при этом спектр после каждой призмы, и затем эти спектры проектировал на один экран, где изображения от разных призм совмещались, смешивались. В результате получался вновь белый свет. Из этих опытов был сделан фундаментальный вывод о том, что белый свет содержит в себе все возможные цвета.Таким образом он показал, что цветные составляющие не возникают при взаимодействии света с призмой (как тогда считали), а уже имеются в составе белого света.
Также Ньютон занимался и вопросами восприятия света человеческим глазом.
Изучая свет, Ньютон пришел к выводу, что при смешивании только трех основных цветов можно получить белый цвет. Но почему их три? Английский физик и врач Томас Юнг (1773 — 1829г.г. ) в своем «Курсе лекций по натуральной философии (1807 г.) предположил, что в основе может лежать физиологическая причина. Возможно у нас в глазу «три типа ощущений на сетчатке», т.е. имеется три типа рецепторов , и смешивание их сигналов в мозге дает воспринимаемый цвет.
Современное понимание цветового зрения человека подтверждает это предположение. Сетчатка глаза содержит в себе два типа светочувствительных рецепторов: палочки и колбочки. Палочки обладают более высокой чувствительностью к свету, поэтому они реагируют на низкие уровни освещенности и отвечают за ночное зрение. Однако палочки обладают ограниченной восприимчивостью к свету и различают только белый, черный и оттенки серого цвета. Колбочки же функционируют при более высоких уровнях освещенности, чем палочки. Они обеспечивают восприятие цветов и ответственны за дневное зрение.
В сетчатке глаза имеется три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на три участка спектра освещения — красный, зеленый и синий. Сигналы от этих трех типов рецепторов смешиваются в мозгу и позволяют различать все многообразие цветов.
При воздействии на эти рецепторы очень ярким светом возникает ощущение слепящего белого света. Это происходит от того, что кривые чувствительности рецепторов частично перекрываются, возникает эффект метамерии. Примерно равное , равномерное раздражение всех трех чувствительных рецепторов вызывает ощущение белого цвета, что соответствует средневзвешенному дневному свету.
Следующим ученым, который начал исследование цветов был Джеймс Клерк Максвелл, автор теории электромагнитного поля.
- Джеймс Клерк Максвелл.
В то время был уже известен классический цветовой круг, который был разделен на семь секторов, каждый из которых был окрашен в один из спектральных цветов. (см. рис.)
- Цветовой круг.
Если быстро вращать этот круг, наш глаз не может зафиксировать каждый отдельный цвет, нарисованный на круге, все цвета смешиваются. Физик Форбс, который был наставником Максвелла в Эдинбурге, вращая цветовой круг, пытался получить разные цвета путем смешивания основных спектральных. Однако при смешивании некоторых цветов, например, синего и желтого , как это делали художники, он получил не зеленый цвет, а к своему удивлению, розовый. Ошибка состояла в том, что смешивание цветных пигментов (красителей) и цветного света — не одно и то же. Теперь мы знаем, что существует два механизма смешивания основных цветов — первое (при смешивании пигментов) субтрактивное, а второе — аддитивное ( об этом речь пойдет дальше). При первом смешивании глаз воспринимает желтый свет, который не поглощается желтой краской, а отражается.
Джеймс Максвелл доказал, что если экспериментировать с цветовым кругом, содержащим три основных цвета – красный, зеленый и синий , можно получить все возможные цвета.
Максвелл ввел понятие цветового треугольника.
Цветовой треугольник Максвелла.
Каждая точка треугольника изображает цвет, который можно получить при смешении трех основных цветов, центральная точка показывает белый цвет. Вершины треугольника дают значения трех основных спектральных цветов.
Для определения величины каждой точки Максвелл придумал уравнение:
Цвет=%К + %З + %С, где
%К — красного цвета, %З — процент зеленого цвета, %С — процент синего цвета.
Однако не все цвета можно получить из решения данного уравнения. Некоторые цвета выходят за пределы треугольника (рис. б). В этом случае уравнение принимает вид, например, такой:
0,6К + 0,7З = Ц + 0,3С, 0,6К + 0,7З – 0,3С = Ц,
На рис. в показан график, на котором нанесены цветности всех существующих цветов.
Точка Е обозначает белый цвет, что соответствует уравнению:
ЦЕ = 0,33К + 0,33З + 0,33С
Цвета, расположенные на прямых линиях, веерообразно расходящихся из точки Е, отличаются от друг друга по цветовому тону. Чем дальше от точки Е расположен цвет, тем выше его насыщенность. Крайние точки, расположенные на кривой обозначают спектральные цвета, обладающие наибольшей насыщенностью. На графике показаны также длины волн (нм) соответствующих цветов .
Таким образом Максвелл впервые ввел точные математические измерения в теорию цвета.
______________________________________________
Каждый цвет как физическая величина характеризуется тремя параметрами — цветовым тоном, насыщенностью и светлотой.
Цветовой тон отражает степень близости света к одному из спектральных цветов (чистому цвету, например синему).
Насыщенность есть степень заметности цветового тона, которая зависит от количества белого света примешанного к данному цветовому тону. Чем больше к основному спектральному тону примешать белого света, равного по яркости основному, тем более цвет будет становиться белесым, насыщенность уменьшится.
Светлота определяется яркостью действующего на глаз освещения, т. е. когда одна часть объекта освещена ярче, другая того же цвета более темная, воспринимается как имеющая другой цвет.
Цветовой тон и насыщенность цвета совместно определяют его характеристику, называемую цветностью.
__________________________________________________________
Реальный вид кривых цветности показан на следующем рис.:
Для того, чтобы продемонстрировать правильность своей трехкомпонентной теории цвета Максвелл решил создать цветную фотографию. Помогать ему в этом деле взялся редактор издания “Заметки о фотографии” Томас Саттон, один из самых известных фотографов того времени. Они решили снять бант из трехцветной ленты на фоне темного бархата. Фотографирование велось при ярком солнечном свете через три светофильтра на три негативные стеклянные пластины. Затем с негативов были сделаны позитивы опять на стеклянных пластинах.
17 мая 1861 г. Максвелл выступал перед Королевским обществом с лекцией “О теории трех основных цветов”. Он установил три фонаря, перед каждым фонарем были установлены те же светофильтры, что и при съемке банта, свет направлялся на три закрепленные стеклянные пластины с черно-белыми изображениями, полученными при фотографировании через фильтры, затем через эти пластины свет проектировался на экран, где три изображения совмещались и давали одно общее. В результате было получено цветное изображение:
«Ленточка из шотландки» считается первой в истории цветной фотографией. А дату 17 мая 1861 г. принято считать датой рождения цветной фотографии.
С этой фотографией связан некий казус. В 1961 году, когда праздновалось столетие первой цветной фотографии, специалисты фирмы Кодак взялись повторить опыт Максвелла-Саттона, снять три негатива точно в тех же условиях. Однако из проведенных опытов следовал парадоксальный вывод: таким образом цветная фотография не могла быть получена! Материалы того времени были совершенно нечувствительны к зеленому и красному цветам. Современные ученые, проведя тщательные исследования, пришли к выводу, что Максвелл, сам того не подозревая, фотографировал в синих и невидимых ультрафиолетовых лучах. Задуманное у него получилось только благодаря последовательной цепи счастливых совпадений. С одной стороны, шотландка кроме красного света, отражала немного ультрафиолетового излучения, и красный фильтр Саттона пропускал эту часть спектра. С другой стороны, эмульсия, использованная в пластинках, была чувствительна совсем не к красному цвету, а к ультрафиолетовому. На самом деле фотография, сделанная якобы в красном свете, была получена в области спектра, невидимой человеческому глазу: в ультрафиолете. Третьим компонентом был зеленый цвет, который образовался в спектре синего цвета. Таким образом фотография была получена путем смешивания другой тройки цветов. Максвеллу просто повезло. И все же цветная фотография была получена и продемонстрирована, чем был достигнут триумф исследований.
Следует отметить, что сам Максвелл всерьёз цветной фотографией не занимался. А запатентовал метод получения цветной фотографии 23 ноября 1868 г. француз Луи Артюр Дюко Дю Орон. Его метод был очень сложен. Необходимо было трижды снимать один и тот же объект через три цветных светофильтра, а затем совмещать изображения с трех фотопластинок разных цветов.
Так рождалась цветная фотография.
В дальнейшем развитие цветной фотографии шло по пути упрощения и облегчения получения снимков. Так пришли к созданию цветной фотопленки. А эта история связана с историей знаменитой фирмы Кодак и созданием цветной фотопленки. Идея состояла в том, чтобы создать прозрачный носитель, на который нанести три слоя фоточувствительной эмульсии. Каждый слой чувствителен только к одному определенному цвету.
Поделиться в соц. сетях