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 model – Red, 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.