kleurenzicht

De additieve primaire kleuren zijn onzichtbaar . Het diagram rechts toont de locatie op het CIELUV-chromaticiteitsdiagram van drie monochromatische lichtbronnen (bij 460 nm, 530 nm en 650 nm) die vaak zijn gebruikt in kleurenzichtonderzoek om trichromatische kleurmatches en tegenkleurmengsels te analyseren.

De focus ligt hier op de witte driehoek of het kleurbereik dat de drie primaire lichtbronnen met elkaar verbindt. Dit definieert het bereik van daadwerkelijke additieve kleurmengsels die mogelijk zijn met die drie primaire kleuren. Dit kleurbereik omvat het grootste deel, maar niet het hele chromaticiteitsgebied, dat het gebied van alle fysiek mogelijke lichtkleuren definieert. Een aanzienlijk deel van het chromaticiteitsdiagram ligt buiten het kleurbereik. Met andere woorden, de "echte" RGB-primaire lichtbronnen kunnen niet alle zichtbare kleuren mengen .

De "groene primaire kleur" zorgt dus voor een volledige mengdekking van rood tot geel, maar kan (met de "blauwviolette" primaire kleur) de meest intense groen-, blauwgroen- en blauwtinten niet mengen. Bovendien kunnen de "blauwviolette" en "rode" monochromatische primaire kleuren de meest intense paars- en roodviolette tinten niet mengen.

De ware additieve primaire kleuren, de enige "primaire kleuren" die alle mogelijke kleuren kunnen mengen, zijn de outputs van de L- , M- en S- kegeltjes. We zijn ons nooit direct bewust van deze outputs en daarom zijn ze onzichtbaar. We ervaren ze alleen als de neiging tot een rode, groene of blauwe kleursensatie die voortkomt uit de combinatie en interpretatie van deze outputs in de visuele cortex.

Hoe kiezen we de RGB-verlichting? Sommige kunstenaars denken dat deze primaire kleuren dezelfde tinten zijn die de drie receptorkegeltjes het meest stimuleren. Ook dit is onjuist. De kegeltjes zijn in werkelijkheid het meest gevoelig voor "groenachtig geel", "groen" en "blauwviolet" golflengten, zoals hieronder weergegeven. Rood-oranje, groen en blauwviolet licht worden uit conventie en gemak gebruikt, en het is van deze overeenkomende kleuren dat we de namen rood, groen en blauw hebben gekregen die aan de additieve primaire kleuren zijn toegekend.

De toegevoegde primaire kleuren zijn slechts ter illustratie.

De golflengten van maximale gevoeligheid voor de L- , M-  en S  -kegeltjes (boven) staan ​​los van de gekleurde lichten die gebruikt worden om de kegeltjes te simuleren in demonstraties van additieve kleurmenging (onder).

Er zit een simpele logica achter de keuze voor deze primaire lichtbronnen. Vrijwel elke lichtgolflengte die één kegeltje stimuleert, stimuleert ook één of beide andere kegeltjes, omdat de gevoeligheidscurven van de kegeltjes (vooral L  en M ) elkaar overlappen . Om kleurmenging te verklaren als het resultaat van drie onafhankelijke typen fotoreceptorreacties, hebben we drie lichtgolflengten nodig die elk één kegeltje veel meer stimuleren dan de andere twee. Met andere woorden:

Een ideale additieve primaire kleurstof moet slechts één type receptorkegeltje ( L , M of S ) zo sterk mogelijk stimuleren en de andere twee typen kegeltjes zo min mogelijk stimuleren.

Binnen elk deel van het spectrum waar de L- , M-  of S-  kegel de dominante receptor is, kiezen we een golflengte die het grootste verschil in respons creëert tussen die kegel en de andere twee. Dit gebeurt rond de 420 nm in "violet" licht en boven de 680 nm in "rood" licht. Deze monochromatische lichten liggen echter zeer dicht bij de extremen van het spectrum en zijn daarom visueel vrij zwak. In de praktijk worden de tinten van de primaire rode en blauwe lichten vaak verschoven van de extreme uiteinden van het spectrum om meer helderheid te verkrijgen, afhankelijk van de gebruikte methode om ze te genereren. Het groene licht is altijd helder genoeg, dus wordt het meestal zo geplaatst dat het zowel een hoge relatieve bijdrage levert als de meest verzadigde gele kleur krijgt wanneer het gemengd wordt met het rode licht. Dit is meestal groen met een dominante golflengte tussen 510 nm en 530 nm. Soms wordt een zeer kleine hoeveelheid "violet" licht gemengd met het rode primaire licht om de gele tint in spectraal "rood" licht te elimineren.

Is het bij additieve kleurmenging noodzakelijk om RGB-licht te gebruiken? Veel kunstenaars gaan ervan uit dat rood, groen en blauwviolet licht gebruikt moeten worden om additieve kleurmenging uit te leggen of te demonstreren. Dat is niet waar. De keuze van het licht is willekeurig, en de ene selectie van primaire kleuren is alleen beter dan de andere als we een zo groot of compleet mogelijk kleurbereik nodig hebben.

We zouden additieve kleurmenging net zo makkelijk kunnen demonstreren met gekleurde lichten die de subtractieve primaire kleuren cyaan, geel en magenta vertegenwoordigen, hoewel de meeste blauwen, groenen en roden die we met deze lichten zouden kunnen mengen er vrij witachtig of onverzadigd uit zouden zien.

De enigszins willekeurige procedures voor het kiezen van de additieve primaire lichtbronnen zijn acceptabel, omdat de werkelijke lichtbronnen niet de feitelijke basis vormen voor additieve kleurmenging. De echte additieve primaire kleuren zijn de output van de fotoreceptoren. We gebruiken RGB- kleuren om de output van de LMS- receptoren te symboliseren , omdat dit ook de meest effectieve manier is om die output te manipuleren .

het kleurenspectrum van RGB-primaire kleuren
dat wordt gebruikt in onderzoek naar kleurenzicht.

Additieve lichtmengingsgamut gedefinieerd door licht met golflengten van 460, 530 en 650 nm.

Additieve prismatische mengsels . Er bestaat een obscure maar invloedrijke discussielijn binnen de kleurentheorie die gebaseerd is op mengsels van licht en kleur die door een prisma worden geproduceerd. Deze discussie verdient een korte toelichting, omdat ze bijdraagt ​​aan een dieper begrip van additieve mengsels.

In zijn Farbenlehre (1807) legt Johann Wolfgang von Goethe aanzienlijke nadruk op de kleuren die ontstaan ​​door een lichtstraal door een prisma te laten gaan of door een zwart-witpatroon door een prisma te bekijken. Beide vormen van breking produceren franjes van "rood" + "geel" of "blauw" + "violet" licht langs de randen tussen licht en donker, en deze franjes versmelten op afstand in het midden om het zonnespectrum te vormen. Die demonstratie met additieve mengsels uit de 18e eeuw wordt hier uitgelegd .

Ik stuitte op een interessantere demonstratie op de website van ColorCube , waar een prisma wordt gebruikt om de lichtmengsels in de kleuren die op een computermonitor worden weergegeven te analyseren. Dit gebruik van een prisma werd voor het eerst beschreven in Isaac Newtons Opticks (1704), waar gekleurde draden en beschilderde kaarten in plaats van een computermonitor werden gebruikt.

Om te beginnen, scrollt u op deze webpagina totdat de afbeelding van de prismakleuren (hieronder) zich ongeveer op ooghoogte bevindt wanneer u naar uw computerscherm kijkt.

de prisma-kleurbalken

Plaats het prisma zo dat het van begin tot eind waterpas en parallel aan uw computermonitor ligt, met één hoek naar beneden gericht en de bovenkant plat. Houd het prisma halverwege tussen uw oog en uw monitor, onder het prismabeeld, en sluit één oog. Beweeg het prisma op en neer totdat u een deel van het prismabeeld in het onderste vlak ziet, breng het prisma vervolgens dichter bij uw oog om het hele beeld te zien (diagram, rechts).

Als het prisma correct is uitgelijnd, zien de kleurbalken van het prisma op een LCD-scherm van een computer eruit zoals in de afbeelding (hieronder). In deze afbeelding:

• De franjes die aan de boven- en onderrand van de zwarte rechthoek verschijnen, komen overeen met de franjes die verschijnen wanneer een zwart-witpatroon door een prisma wordt bekeken. (Merk op dat de kleurovergang "rood" → "geel" altijd in dezelfde richting loopt als de oriëntatie van het prisma van vlak naar hoek.)

• De gekleurde balken op de zwarte achtergrond zijn opgesplitst in hun spectrale componenten, die overeenkomen met delen van het complete spectrale beeld dat wordt gevormd door de witte stip aan de rechterkant van elke balk. Deze banden zijn niet even zuiver — zo vertoont het groene prismabeeld bijvoorbeeld spookachtige sporen van "rood" en "blauw" licht — omdat de LCD-filters van de computer niet monospectraal zijn. Alle spectrale tinten verschijnen in een of meer van deze prisma-kleurenbalkbeelden.

• Daarentegen zijn de kleurbalken op de witte achtergrond allemaal opgedeeld in slechts drie kleuren: de subtractieve "primaire kleuren" geel, groenblauw en roodviolet. Deze drie kleuren komen overeen met de prismabeelden van de zwarte stippen aan de linkerkant van elke balk.

prismabeeld van de kleurbalken

het bekijken van de prismakleurenbalken

Houd het prisma lager dan de kleurstaven met de bovenkant plat; het prismabeeld zal door de onderkant verschijnen.

Waarom worden de spectrale beelden van kleurbalken, weergegeven op een zwarte achtergrond, opgesplitst in hun samenstellende spectrale tinten, terwijl de spectrale beelden van dezelfde balken, weergegeven op een witte achtergrond, alleen worden opgesplitst in de subtractieve primaire tinten? Het diagram (rechts) illustreert het antwoord.

Omdat het prisma violette golflengten onder een grotere hoek breekt dan rode golflengten, is het spectrale beeld van elk deel van het prismadiagram verticaal ongeveer vier keer zo langgerekt. Dit is te zien in het spectrale beeld van de witte stippen op de zwarte achtergrond (diagram hierboven), die verschijnen als vier afzonderlijke stippen in de verticale volgorde rood, groen, blauw en violet. (Merk op dat deze rek varieert met de rotatie van het prisma ten opzichte van het beeldscherm.)

De beeldverlenging betekent dat het spectrale beeld van elk gebied in het diagram overlapt met de spectrale beelden van de gebieden erboven en eronder. Het diagram (rechts) geeft dit weer door de vier gekleurde stippen van het "witte" spectrale beeld diagonaal naast elkaar te kopiëren; het "rood" van elk spectrale beeld is door een stippellijn uitgelijnd met het beeldgebied waaruit het is ontstaan. Deze overlappende spectrale beelden worden door het oog horizontaal bij elkaar opgeteld langs elke stippellijn: een wit gebied lijkt "wit" in het spectrale beeld omdat het bestaat uit zijn eigen "rode" licht, plus het "groene" licht van het gebied er direct boven, plus het "blauwe" licht van het gebied daarboven, plus het "violette" licht van het gebied daarboven. We zien dit door de gekleurde stippen langs de stippellijn voor elk wit beeldgebied bij elkaar op te tellen: W = R+G+B+V .

Het ware spectrale beeld van elke gekleurde balk verschijnt wanneer deze tegen een zwarte achtergrond wordt weergegeven, omdat het spectrale beeld overlapt met het spectrale beeld van zwart, wat geen kleur oplevert. Daarom kopiëren we dit spectrale beeld (met zijn verticale zwarte achtergrond) naar de locatie die overeenkomt met het spectrale beeld van elke R- , Y- , G- , C- , V- en M- gekleurde balk.

Deze spectrale beelden bevatten hiaten, omdat bepaalde golflengten ontbreken in een kleurenbalk. Zo bevat het spectrale beeld van de rode balk (weergegeven tegen een zwarte achtergrond) geen "groen", "blauw" of "violet" licht. Deze ontbrekende spectrumgedeelten worden in het diagram (rechts) aangegeven met witte stippen.

We verkrijgen de subtractieve kleuren door eenvoudige additieve menging: magenta ontstaat wanneer "groen" ontbreekt in het spectrale beeld van een kleurenbalk; cyaan wanneer "rood" ontbreekt, en "geel" wanneer "violet" of "blauw" ontbreekt.

Ter bevestiging laat het diagram de relatieve verticale verschuiving zien van de prismabeelden van dezelfde balk op een witte en zwarte achtergrond. Zo ligt het "magenta" en "gele" spectrale beeld van de rode balk op een witte achtergrond lager dan het "rode" spectrale beeld van de rode balk op een zwarte achtergrond; het "cyaan" spectrale beeld van de cyaan balk op een witte achtergrond ligt hoger dan het "groene", "blauwe" en "violette" spectrale beeld van de cyaan balk op een zwarte achtergrond.

Om je begrip te testen, gebruik je een soortgelijk diagram om uit te leggen waarom Goethes "blauwe" en "violette" franjes aan de bovenrand van de zwarte achtergrond verschijnen, en de "rode" en "gele" franjes aan de onderrand.

Een wetenschappelijke theorie over kleurenzien . Eeuwenlang was het gedrag van kleurmengsels moeilijk te verklaren, omdat materiële kleuren, die verankerd leken te zijn in 'echte' objecten in de buitenwereld, conceptueel niet werden onderscheiden van de 'illusoirische' kleuren in regenbogen of prisma's. De twee soorten mengsels gedroegen zich verschillend, maar de reden voor dit verschil was onbekend.

De trichromatische theorie bood een verhelderende verklaring en voorspelling van alle kleursensaties als gevolg van het gedrag van het oog. Omdat de responsen van de L- , M-  en S-  receptoren wiskundig voorspeld kunnen worden op basis van de som van de intensiteit van alle golflengten in een lichtprikkel, verbinden de additieve primaire kleuren empirisch een meetbare lichtprikkel met een meetbare (overeenkomende) kleursensatie – tenminste, onder experimenteel beperkte kijkomstandigheden. Dit maakt additieve kleurmenging, in de wetenschappelijke zin van het woord, tot een theorie van kleurenzien.

subtractieve kleurmenging

Subtractieve kleurmenging is, in vergelijking met additieve kleurmenging , een gebrekkige poging om de kleuren te beschrijven die ontstaan ​​wanneer lichtabsorberende stoffen worden gemengd. Het is geenszins een rigoureuze theorie, maar eerder een beschrijving van hoe kleuren in het ideale geval zouden moeten mengen . De theorie van subtractieve kleurmenging imiteert de belangrijkste kenmerken van de additieve kleurentheorie, en om te begrijpen waarom subtractieve kleurmenging de kleuren van stofmengsels niet nauwkeurig beschrijft, moeten we deze imitatiepunten één voor één blootleggen.

Subtractieve mengprocessen komen voor in stoffen . Laten we eerst duidelijk maken wat de regels voor subtractieve menging proberen te verklaren. Alle subtractieve kleurmenging vindt plaats in de buitenwereld , in een grote verscheidenheid aan materiële stoffen.

In principe zou de subtractieve kleurentheorie de kleurveranderingen in elk soort materiaalmengsel moeten kunnen verklaren. Sterker nog, ze zou ook de kleurveranderingen moeten kunnen verklaren die optreden wanneer een oppervlak wordt belicht door verschillende lichtbronnen (kleuren licht). En dat is nu juist de fundamentele moeilijkheid van de subtractieve mengtheorie: ze moet het gedrag van een te groot aantal verschillende stoffen verklaren . Dit probleem wordt weliswaar geminimaliseerd, maar zeker niet volledig opgelost, door de toepassing van de subtractieve mengprincipes te beperken tot geproduceerde kleurstoffen. Zelfs in dat geval zou de verscheidenheid aan materialen zowel lichtreflecterende stoffen (zoals poeders, verf, kleurstoffen of inkt) als lichtdoorlatende stoffen (zoals fotografische filters, glas-in-lood of gekleurde vloeistoffen) omvatten.

Als we alleen geïnteresseerd zijn in de kleur van een pigment of kleurstof op zich, dan kunnen we de materiële kleureigenschappen ervan bepalen door de spectrale reflectiecurve te meten . Deze curve definieert het lichtmengsel dat naar het oog wordt gereflecteerd – in feite definiëren alle reflectiecurven het subtractieve mengsel van een pigment of kleurstof met "wit" licht. Het reflectieprofiel definieert op zijn beurt de reacties van de fotoreceptoren onder normale kijkomstandigheden, oftewel de kleur van het materiaal . Zolang we alleen het spectrale profiel van het licht dat het oog binnenkomt, of het mengsel van spectrale profielen als lichtmengsels die het oog binnenkomen, beschouwen, bevinden we ons in het domein van de additieve kleurentheorie en is het voorspellen van de kleur die wordt geproduceerd door de reflectiecurven en hun mengsel een eenvoudig probleem. Maar wanneer twee of meer kleuren fysiek worden gemengd, of gecombineerd als lichtfilters, interageren alle fysieke eigenschappen van de stoffen, waardoor hun reflectiecurven op onverwachte manieren kunnen combineren en een onverwachte kleur in het mengsel kunnen produceren. De belangrijkste van deze problemen met fysieke mengsels zijn:

1. De schijnbare kleur definieert geen unieke reflectiecurve . Dezelfde groene verfkleur kan worden geproduceerd door veel verschillende reflectiecurven, en deze verschillende curven zullen verschillende blauwe kleuren opleveren wanneer ze elk met dezelfde paarse verf worden gemengd. Dit is het probleem van materiaalmetamerie . De schijnbare kleur, niet de reflectiecurve, is alles waarmee een schilder moet werken. De subtractieve mengregels van schilders worden niet geformuleerd in termen van reflectiecurven, zoals "deze reflectiecurve gemengd met die reflectiecurve levert deze schijnbare kleur op", maar in termen van categorische kleurlabels, zoals "geel en blauw maken groen".

subtractieve kleuren van prism kleurbalken

2. De reflectiecurve verandert met de fysieke toestand van de kleurstof . Een pigment zoals chinacridonviolet (PV19) heeft geen vaste, onveranderlijke kleureigenschappen. De reflectiecurve, en daarmee de waargenomen kleur onder standaard kijkomstandigheden, verandert met de fysieke toestand van het pigment: het pigment kan droog of nat zijn, het kan in water of olie opgelost zijn, het kan verdund of geconcentreerd zijn, en het kan als een dunne of dikke laag worden weergegeven (diagram rechts). Bij de meeste kleurstoffen zal elk van deze fysieke veranderingen de reflectiecurve aanzienlijk beïnvloeden.

3. Afzonderlijke reflectiecurven van kleurstoffen specificeren niet de kleur van het fysieke kleurstofmengsel . Dit probleem ontstaat omdat een kleurstof veel meer fysieke eigenschappen heeft dan alleen reflectie-eigenschappen. Dezelfde reflectiecurve kan worden geproduceerd door stoffen die sterk verschillen in deeltjesgrootte, brekingsindex, transparantie (dekkracht) en kleurintensiteit. Al deze factoren kunnen van invloed zijn op hoe de kleurstoffen eruit zullen zien wanneer ze in een bindmiddel worden gedispergeerd, of welke kleurstof dominant zal zijn wanneer deze in een mengsel met andere kleurstoffen of pigmenten wordt gebruikt.

4. De kleuren van een mengsel verschillen bij verschillende soorten subtractieve mengtechnieken . Zelfs als we de mengkleur van twee kleurstoffen bepalen door ze daadwerkelijk te mengen, voorspelt die kleur niet noodzakelijkerwijs de kleur die ontstaat als ze op andere manieren worden gemengd – er bestaan ​​namelijk verschillende soorten subtractieve mengtechnieken. Subtractieve mengsels van reflecterende verf of kleurstoffen volgen andere mengregels dan subtractieve mengsels van doorlatende filters; verf aangebracht op sterk absorberend wit papier lijkt doffer en witter dan verf aangebracht op zwaar gelijmd wit papier; pigmenten aangebracht als aquarelverf (waarbij geen verflaag wordt gevormd ) zien er anders uit dan verf aangebracht als olieverf of acrylverf (waarbij wel een verflaag wordt gevormd).

Van al deze kwesties is materieel metamerisme (1) waarschijnlijk het meest problematisch. Bij additieve kleurmenging is metamerisme niet in strijd met ons vermogen om de ongerelateerde kleurperceptie te beschrijven die het gevolg is van lichtmengsels, omdat de visuele chromaticiteit van een lichtbron het menggedrag met andere lichtbronnen voorspelt. Maar bij subtractieve mengsels is het niet de kleur van de stof, maar het reflectieprofiel en de fysieke eigenschappen die het gedrag ervan in een fysiek mengsel bepalen, en deze informatie wordt simpelweg genegeerd wanneer we stoffen indirect definiëren, in termen van visuele kleurcategorieën zoals blauw of geel .

Zelfs als we alle belangrijke fysische eigenschappen van de kleurstoffen die we mengen kennen, is het voorspellen van hun subtractieve menging op basis van hun afzonderlijke reflectiecurven wiskundig complex. Een verflaag is in wezen een fysiek object (het heeft dikte, oppervlak, transparantie, enzovoort), dus de voorspelling moet de materiaaleigenschappen van de verf aanzienlijk beperken of vereenvoudigen. (Zie de opmerkingen over de Kubelka-Munk- theorie hieronder.) Deze willekeurige beperkingen en verloren complexiteit betekenen dat er meestal meer praktische en betrouwbare manieren zijn om beslissingen over kleurmenging te nemen. Zoals een kleurchemicus in de auto-industrie mij uitlegde: je mengt de twee pigmenten en kijkt naar de kleur die je krijgt. Of zoals ik het graag zeg: concepten voor subtractieve kleurmenging zijn alleen bruikbaar als kompas voor kleurimprovisatie .

Ik noem de onzekerheid over de substantie die schuilgaat achter de verwarrende verbanden tussen de reflectiecurve van een kleurstof, de fysieke eigenschappen, de schijnbare kleur wanneer deze in een specifiek medium wordt bereid, en de mengkleur met andere kleurstoffen. Ik ga hieronder dieper in op deze kwesties. Voorlopig is het belangrijkste punt dat we de kleurwaarneming van twee verfsoorten niet betrouwbaar kunnen gebruiken om de kleurwaarneming van hun mengsel te voorspellen . Dit is het belangrijkste verschil met de additieve kleurentheorie, waarbij de kleur van twee lichtbronnen met een gemiddelde helderheid de kleur van hun mengsel kan voorspellen.

De subtractieve "primaire" kleuren . Subtractief kleuren mengen draait in essentie om stoffen, en daarom is het ook de kleurmengtechniek met de langste commerciële toepassing. Additief kleuren mengen is technisch gezien pas belangrijk sinds de komst van kleurentelevisie, zo'n 50 jaar geleden. Subtractieve mengsels worden al sinds het oude Griekenland erkend en gebruikt in de ambachten van ververs en schilders . Die lange periode van vallen en opstaan ​​leidde tot de vaststelling dat blauw, geel en rood de beste subtractieve primaire kleuren zijn, wat in de 18e eeuw de vorm aannam van een gepubliceerde "theorie" .

In feite werd de historische keuze van primaire kleuren beperkt door de historische beschikbaarheid van geschikte pigmenten, die tot het einde van de 19e eeuw relatief dof en donker waren. De kleurkeuze is tegenwoordig enorm uitgebreid door de moderne industriële chemie , waardoor de moderne subtractieve "primaire" kleuren cyaan, geel en magenta ( CYM ) zijn, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De traditionele en op de basisschool geleerde subtractieve primaire kleuren – blauw, geel en rood – zijn overblijfselen van de 18e-eeuwse kleurentheorie en kunnen beter vergeten worden.

subtractieve kleurmengsels

zoals aangetoond in overlappende vellen transparant gekleurd plastic (transmissie- of filtermengsel)

Deze primaire kleuren leveren de mengsels op die we kennen van verf. Wanneer we gele en magenta verf mengen , ontstaat er een scharlakenrode of oranje tint; een mengsel van magenta en cyaan levert paarse en blauwe tinten op, en geelgroen en blauwgroen ontstaan ​​door een mengsel van geel en cyaan.

Hieronder staan ​​voorbeelden van de subtractieve primaire kleuren geel, cyaan en magenta in de kleuren van uw computermonitor.

Wat is er "primair" aan subtractieve primaire kleuren? De subtractieve primaire kleuren cyaan, geel en magenta worden gepresenteerd als de basis- of elementaire kleuren bij subtractieve kleurmenging, ongeacht welke materialen – verf, inkt, kleurstoffen, pigmenten of filters – worden gebruikt om die kleuren te verkrijgen.

Hierbij wordt de schijnbare kleur, de kleurwaarneming in gemiddelde of individuele ogen, in de plaats gesteld van de chemische en fysische eigenschappen van verf of inkt die de reflectiecurve bepalen. De schijnbare kleur negeert alle materiële eigenschappen van verfpigmenten, met name minerale en dekkende pigmenten.

De "zwarte" kleurentheorie . De eerste vraag die we moeten beantwoorden is: wat is het universele visuele effect op kleur dat optreedt wanneer we materiële stoffen mengen?

Het antwoord: wanneer we verf, kleurstoffen of filters mengen, verhogen we niet hun lichtreflectie (of -doorlaatbaarheid), maar juist hun lichtabsorptie. Een subtractief mengsel absorbeert lichtgolflengten die elk van de kleurstoffen afzonderlijk absorbeert . Een subtractief mengsel verhoogt altijd de donkerte van de materiaalkleuren.

Dit maakt subtractief kleuren mengen tot de "zwarte" kleurentheorie . Het mengen van alle drie de subtractieve primaire kleuren levert een donkere neutrale kleur op, het tegenovergestelde van wit, omdat elke verfsoort licht absorbeert dat door de andere verfsoorten zou kunnen worden weerkaatst. Subtractieve kleurenmengsels kunnen alleen lichter worden gemaakt door de hoeveelheid pigment in het mengsel te verdunnen met witte verf of water; beide methoden verzwakken de kleurverzadiging. Subtractief mengen vermindert dus doorgaans ook de zuiverheid van de tint (verhoogt de grijstint) in de kleur van de gemengde stoffen.

Om dezelfde reden reflecteert een subtractief mengsel alleen die lichtgolflengten die beide kleurstoffen afzonderlijk reflecteren . Een mengsel kan alleen in de "blauwe" golflengten reflecteren als beide kleurstoffen aanzienlijke hoeveelheden "blauw" licht reflecteren. Geel en blauw maken alleen groen omdat zowel gele als blauwe verf aanzienlijke hoeveelheden "groen" licht reflecteren. Ultramarijnblauw gemengd met cadmiumrood geeft een donker, dof paars, maar gemengd met chinacridonrood (dat dezelfde tint heeft als cadmiumrood) geeft een helderder paars, omdat cadmiumrood geen "blauw" licht reflecteert, terwijl chinacridonrood dat wel doet.

Multiplicatieve donkertemenging . Het tweede verschil met additieve kleurmenging heeft te maken met de manier waarop de kleuren zich combineren in subtractieve mengsels. Dit is een vorm van vermenigvuldiging of product van de afzonderlijke reflectiecurven , ervan uitgaande dat de twee verfsoorten een identieke kleurkracht, deeltjesgrootte, brekingsindex en dekkracht hebben en in gelijke verhoudingen worden gemengd. Een voorbeeld hiervan is hieronder weergegeven voor twee veelvoorkomende verfkleuren, categorisch aangeduid als magenta en geel.

subtractieve kleurmenging van geel en magenta

De witte lijn toont de reflectiecurve van het subtractieve mengsel; een hoge reflectie blijft alleen behouden waar beide verfsoorten licht reflecteren.

In dit mengsel absorbeert de gele kleur licht van de "blauwe" reflectie in magenta, en de magenta absorbeert licht van de "groene" reflectie in geel. De gemeenschappelijke reflectie, het licht dat door beide verfsoorten wordt weerkaatst, bevindt zich grotendeels in het "rood-oranje" en "rode" deel van het spectrum, wat ongeveer de tint van het mengsel is. Het is juist deze wederzijdse tegenstelling tussen lichtabsorberende stoffen die subtractieve kleurmenging probeert te verklaren.

Zoals hierboven uitgelegd , hangt deze onderlinge tegenstelling af van vele fysieke eigenschappen van de kleurstoffen, waardoor er geen "wetten van Grassmann" bestaan ​​voor het mengen van materiële kleuren. Voor de meeste verven en kleurstoffen in de meeste toepassingen ligt de reflectie die voortkomt uit een fysiek mengsel van pigmenten echter meestal dicht bij het geometrisch gemiddelde van de afzonderlijke reflectiecurven van de verf over elke golflengte in het spectrum. (Het geometrisch gemiddelde van twee getallen is de wortel van hun product.) Als bijvoorbeeld een witte verf 98% van het licht reflecteert bij 452 nm en een zwarte verf 10% van het licht reflecteert, zal hun mengsel (in gelijke verhoudingen en met gelijke kleurintensiteit) ongeveer 31% van het licht bij die golflengte reflecteren.

Omdat subtractief mengen zich echter anders gedraagt ​​in verschillende stoffen, moeten we een andere mengregel gebruiken voor filters of voor pigmenten in suspensie, waarbij de kleur van het mengsel meestal gelijk is aan het product van de afzonderlijke transmissieprofielen. Dat wil zeggen dat twee filters die afzonderlijk 98% en 10% van een golflengte doorlaten, samen ongeveer 9,8% van het licht doorlaten.

Wanneer we deze mengberekeningen toepassen op de reflectie- of transmissieprofielen, zien we dat het mengprofiel altijd dichter bij het donkerste profiel in de gecombineerde totale reflectiecurve ligt, of donkerder is dan het donkerste profiel in de gecombineerde totale transmissiecurve. Het mengen van wit en zwart in gelijke verhoudingen vermindert de helderheid van wit niet met de helft, maar met minstens twee derde. Als gevolg hiervan resulteert het sequentieel (transmissief) mengen van twee kleurstoffen altijd in een donkerder mengsel dan het fysiek mengen van dezelfde twee kleurstoffen; en het fysiek (subtractief) mengen van twee kleurstoffen resulteert altijd in een doffere, donkerdere kleur dan het visueel (additief) mengen van dezelfde kleurstoffen, bijvoorbeeld op een kleurenschaal !

Dubbele kegelstimulatie . We hebben de multiplicatieve combinatie van lichtverduisterende (absorberende) eigenschappen geïdentificeerd als de twee universele kenmerken van subtractieve kleurmenging. Maar we hebben de eigenschappen die de subtractieve primaire kleuren cyaan, geel en magenta definiëren nog niet vastgesteld. Wat is de materiële eigenschap van "geelheid" die in alle geelgekleurde stoffen voorkomt ? Waarom kiezen we juist die visuele kleuren en niet andere?

Het antwoord begint met het feit dat bij het mengen van kleuren de helderheid van het materiaal altijd wordt aangetast ("afgetrokken"), waardoor de kleur donkerder en doffer wordt. Om dit te compenseren, zouden schilders moeten beginnen met kleuren die zowel licht als helder zijn (dat wil zeggen, licht van waarde en sterk verzadigd).

Als we echter experimenteren met verschillende lichtgekleurde, sterk gekleurde verfsoorten, zoals de schilders en ververs uit de oudheid deden, ontdekken we dat sommige veel beter geschikt zijn als subtractieve primaire kleuren dan andere. Waarom? Omdat de sleutel tot subtractieve primaire kleuren niet alleen in hun lichtwaarde of hoge kleurintensiteit ligt. Het zit hem in hoe die kleurintensiteit het oog beïnvloedt:

Een ideale subtractieve primaire kleur moet twee soorten receptorkegeltjes ( L en M , of M en S , of L en S ) zo sterk en gelijkmatig mogelijk stimuleren, en het derde type kegeltje zo min mogelijk stimuleren.

Met andere woorden, de subtractieve primaire kleuren zijn slechts een indirecte manier om de L- , M-  en S  -kegelreacties van additieve kleurmenging te specificeren! Nogmaals, deze kegeluitkomsten zijn de "echte" primaire kleuren van de kleurmenging .

Sommige teksten drukken dit punt in negatieve termen uit, door te stellen dat elke subtractieve primaire kleur de golflengten van een enkele additieve primaire kleur absorbeert of "aftrekt" van "wit" licht. Deze worden vaak weergegeven (of schematisch weergegeven) als subtractieve formules, met zowel wit ( W ) als zwart ( K ):

C = W – R
M = W – G
Y = W – B
K = W – (R + G + B)

Cyaan trekt dus "rood" licht af van het totale "witte" lichtspectrum; magenta trekt "groen" licht af van het spectrum; geel trekt "blauw" licht af; zwart trekt al het licht af van het spectrum.

Deze manier om subtractieve primaire kleuren te definiëren is handig om hun complementaire kleuren te onthouden , maar het is in wezen een definitie die doffe "primaire" kleuren toelaat. Zo absorbeert rauw oker bijna volledig "blauw" licht en absorbeert ijzerblauw (Pruisisch blauw) bijna volledig "rood" licht, waardoor ze als primaire gele en blauwe kleuren gebruikt kunnen worden, ook al absorberen ze ook licht uit andere delen van het spectrum en lijken ze daardoor relatief dof of donker.

Ideale subtractieve primaire kleuren . Zodra we hebben vastgesteld dat de beste subtractieve primaire kleuren de maximaal mogelijke stimulatie van twee soorten kegeltjes en de minimaal mogelijke stimulatie van het derde type kegeltje opleveren, kiezen we eenvoudigweg de kleurstoffen die deze receptoreffecten zoveel mogelijk bereiken in een fysieke kleurprikkel.

Om onze zoektocht te sturen, blijkt dat we aan die criteria kunnen voldoen door middel van een ideaal reflectieprofiel . De ideale profielen waarnaar we op zoek zijn, zijn optimale kleuren , die de theoretisch helderst mogelijke kleuren definiëren in een niet-fluorescerend fysiek oppervlak. Deze kleuren hebben altijd de maximaal mogelijke verzadiging of tintzuiverheid van elke oppervlaktekleur bij een gegeven tint en helderheid, en de maximaal mogelijke helderheid van elke oppervlaktekleur bij een gegeven tint en verzadiging.

Het onderstaande diagram (bovenste rij) toont de spectrale reflectiecurven en kegelreacties die worden geproduceerd door deze drie geïdealiseerde subtractieve primaire kleuren.

ideale spectrale reflectiecurven voor subtractieve primaire kleuren

Elke subtractieve primaire kleur reflecteert of zendt het licht door dat twee additieve primaire kleuren vertegenwoordigt.

Om als optimale kleur te kwalificeren, moet een reflectieprofiel aan twee kenmerken voldoen: (1) de reflectie (of transmissie in filters of opgeloste kleurstoffen) moet 100% of 0% zijn bij elke golflengte over het gehele spectrum, en (2) de reflectiecurve mag niet meer dan twee keer binnen het spectrum (willekeurig, 400 nm tot 700 nm) veranderen van 100% naar 0% of van 0% naar 100%.

Volgens deze criteria zijn er ruwweg 136.532 unieke (maar niet per se merkbaar verschillende) optimale kleuren, gelijk verdeeld over alle niveaus van helderheid en verzadiging. Als we deze kleuren sorteren totdat we de reflectieprofielen vinden die twee van de drie kegeltjestypen zo veel en zo gelijkmatig mogelijk stimuleren, terwijl we de stimulatie van het derde kegeltjetype zo veel mogelijk beperken, verkrijgen we de reflectiecurven voor optimale primaire verfkleuren (bovenste rij in de afbeelding).

De kegelresponsprofielen (middelste rij) laten zien hoe deze optimale subtractieve primaire kleuren het oog beïnvloeden. De ideale gele kleurstof laat bijvoorbeeld al het "rode", "gele" en "groene" licht door en blokkeert al het licht in de "blauwe" en "violette" golflengten; dit spectrale profiel resulteert in een hoge stimulatie van de L-  en M  -kegeltjes en een lage stimulatie van de S-  kegeltjes. De onderste rij toont de waargenomen kleuren die het resultaat zijn van de kegelresponsen bij additieve kleurmenging: reflectie van "rood" en "groen", zonder reflectie van "blauw", verschijnt als een helder geel ( Y ). De geïdealiseerde profielen, kegelresponsen en waargenomen kleur voor magenta en cyaan worden op dezelfde manier weergegeven.

De reflectiecurve verandert
met de fysische toestand.

De reflectiecurve van chinacridonviolet (PV19) verandert van vorm, niet alleen van het algehele niveau, wanneer het wordt verdund met een tint.

Deze optimale kleuren vertegenwoordigen het fysieke ideaal. Het is daarom leerzaam om te zien hoe de chromaticiteit van deze ideale subtractieve primaire kleuren zich verhoudt tot de chromaticiteit van historische en hedendaagse pigmentkeuzes voor subtractieve primaire kleuren in aquarelverf of drukinkt. Over het algemeen zijn de voorkeursgele primaire kleuren te rood, de rode primaire kleuren te geel en de blauwe primaire kleuren te rood, vergeleken met het theoretische ideaal. Sterker nog, de theoretisch optimale pigmenten die in het diagram zijn onderstreept – bismutgeel ( PY184 ), kobaltblauwgroen ( PG50 ) en kobaltviolet ( PV49 ) – zijn nooit gebruikt als "primaire" verf- of inktpigmenten!

De belangrijkste reden voor deze voorkeuren is dat de phalocyanine- en chinacridonpigmenten zeer goed werken als "primaire" kleurstoffen. Ze hebben een veel kleinere deeltjesgrootte, een hogere kleurkracht, een hogere transparantie en een grotere kleurintensiteit dan de minerale kobaltpigmenten, vooral wanneer ze als inkt worden gebruikt. Belangrijker nog: historische visuele voorkeuren vereisten altijd het gebruik van primaire kleuren die intense gele tot rode tinten mogelijk maakten, ten koste van relatief doffe groene en paarse mengsels.

Ten slotte stimuleren alle drie de fysisch ideale subtractieve primaire kleuren in de bovenstaande ideale kegelresponsprofielen in aanzienlijke mate de derde of "ongewenste" L- , M-  of S-  kegel. (Let in het bijzonder op de M-  respons in magenta.) In elk geval kunnen we geen visueel zuivere primaire kleur verf bereiken vanwege een fysiologische beperking: de overlap tussen de grondtonen van de M-  kegel en de L -  kegel . We kunnen de L -kegel nu eenmaal niet stimuleren  met "oranjerood" licht, of de S -kegel met "violetblauw" licht, zonder ook de M-  kegel te stimuleren, net zoals wanneer we deze met "groen" licht zouden stimuleren. Paradoxaal genoeg is de "onzichtbare" kwaliteit van de echte additieve primaire kleuren gedeeltelijk verantwoordelijk voor de "onzuivere" kwaliteit van de materiële subtractieve primaire kleuren.

Het mengen van subtractieve primaire kleuren . Wat gebeurt er als deze ideale primaire kleuren worden gemengd? Omdat twee subtractieve primaire kleuren reflectie delen in de "rode", "groene" of "blauwe" golflengten die geassocieerd zijn met één enkele additieve primaire kleur, zorgt het mengen van twee subtractieve primaire kleuren ervoor dat de respons van een enkele fotoreceptor constant blijft . Geel en magenta delen "rode" reflectie die de L- kegel stimuleert , geel en cyaan delen "groene" reflectie die de M- kegel stimuleert , en magenta en cyaan delen "blauwe" reflectie die de S- kegel stimuleert .

het mengen van twee ideale subtractieve primaire kleuren

De reflectie die een enkele additieve primaire kleur vertegenwoordigt, blijft hoog; andere delen van het spectrum reflecteren ook licht (de witte lijn toont de kegelrespons op een 50:50 verfmengsel), en dit vlakkere kegelresponsprofiel wordt waargenomen als een grijzere kleur.

En hoe zit het met de andere twee fotoreceptoren? In elk subtractief mengsel moeten de resterende twee additieve primaire kleuren met elkaar concurreren . Zoals hierboven is aangetoond voor het mengsel van geel en cyaan, wordt het "rode" licht dat voornamelijk de L- kegel stimuleert, gereflecteerd door geel maar geabsorbeerd door cyaan; het "blauwe" licht dat de S- kegel stimuleert, wordt gereflecteerd door cyaan maar geabsorbeerd door geel. Beide worden dus aanzienlijk donkerder.

subtractieve primaire kleuren

gedefinieerd als optimale stimuli, met echte CYM-pigmenten in het CIELAB a*b*-vlak

De gemeenschappelijke of gedeelde additieve primaire kleur (dat wil zeggen, de M-  respons van het oog, in het geval van cyaan en geel) blijft ongeveer gelijk, maar de andere twee additieve primaire kleuren (de L-  en S  -respons van het oog) werken elkaar tegen: net als een wip, neemt de reflectie van "blauw" af naarmate deze toeneemt, en omgekeerd. Het resulterende lichtmengsel wordt volgens additieve principes geïnterpreteerd als voornamelijk "groen" reflecterend, maar variërend van blauwgroen (wanneer de reflectie van "blauw" de reflectie van "rood" sterk overtreft) tot geelgroen (wanneer de reflectie van "rood" de reflectie van "blauw" overtreft).

Deze afwegingen betekenen ook dat mengsels van twee subtractieve primaire kleuren licht reflecteren uit alle delen van het spectrum . Het resultaat is een vlakker kegelresponsieprofiel (weergegeven in het middelste diagram van de afbeelding), wat de perceptie van een minder verzadigd kleurenmengsel creëert – een kleur die dichter bij grijs ligt. Dit verklaart de verzadigingskosten in subtractieve mengsels – de neiging van verfmengsels om donkerder en grijzer te zijn dan de oorspronkelijke verfkleuren.

Deze verzadigingskosten — de ongewenste stimulatie van de derde kegel in ideale kleuren en de extra "witte" reflectie in echte kleuren — zijn de fundamentele reden waarom primaire kleuren ofwel denkbeeldig ofwel onvolmaakt zijn , zoals hier wordt uitgelegd . Er bestaat geen combinatie van drie echte primaire kleuren in een specifiek medium (kleurstoffen, verf, fosforen, filters) die elke mogelijke kleur in dat medium kan mengen. En elke set primaire kleuren die elke mogelijke (zichtbare) kleur kan mengen, moet denkbeeldig zijn — ze kunnen niet worden belichaamd in een materiële substantie of lichtbron, dus kunnen ze niet door het oog als kleuren worden ervaren.

Verwar additieve en subtractieve mengprocessen niet . Ik hoop dat je nu begrijpt waarom alle kleurmenging te maken heeft met de reactie van het netvlies op licht; de enige vraag is of en hoe we de fysische eigenschappen van stoffen het gedrag van de lichtprikkel laten beïnvloeden.

Omdat subtractieve kleurmenging (in materialen) feitelijk een indirecte manipulatie is van additieve kleurmenging (in kegeltjesreacties), kunnen de twee soorten kleurmenging op oppervlakkig vergelijkbare manieren worden aangetoond. Om verwarring te voorkomen, is het belangrijk te onthouden dat het fundamentele verschil is of lichtgolflengten worden tegengehouden door de gekleurde stoffen voordat het licht het oog bereikt (de lichtmenging vindt plaats in de buitenwereld), of dat lichtgolflengten afzonderlijk de receptorkegeltjes kunnen bereiken (de lichtmenging vindt plaats in het oog):

•  Gekleurde transmissiefilters – bij de demonstratie van additieve kleurmenging wordt een geel filter over een bundel wit licht geplaatst en een blauw filter over een tweede bundel wit licht. De twee gekleurde bundels worden vervolgens op een reflecterend oppervlak geprojecteerd. Omdat elk filter over een aparte lichtbundel is geplaatst, worden het blauwe en gele licht afzonderlijk naar het oog gereflecteerd. Daar beïnvloeden ze beide de receptorkegeltjes, waardoor de waarneming van "wit" licht ontstaat. Bij de demonstratie van subtractieve kleurmenging worden dezelfde blauwe en gele filters over één enkele lichtbundel geplaatst. De twee filters werken dan samen voordat het licht het oog bereikt; de enige golflengten die tegelijkertijd door beide filters kunnen passeren, bevinden zich in het "groene" deel van het spectrum. Groen is dus de kleur die we zien.

•  Verf mengen – bij de demonstratie van additief mengen kunnen de twee verfsoorten nog steeds afzonderlijk licht reflecteren wanneer ze visueel gemengd worden op een draaiend oppervlak (een kleurentol ) of als dicht bij elkaar liggende kleurstippen (bij visuele fusie ); maar ze heffen elkaars reflectie op wanneer ze materieel gemengd worden als verf.

Tot slot is het duidelijk waarom rood en blauw geen subtractieve primaire kleuren zijn . Rode verf reflecteert alleen licht van het "rode" uiteinde van het spectrum; het stimuleert voornamelijk de L-  kegeltjes, maar niet de M-  of S- kegeltjes . De meeste blauwe verven reflecteren voornamelijk "blauw" en een beetje "groen" licht, waardoor de S-  en M  -kegeltjes worden gestimuleerd, maar niet de L- kegeltjes . Het mengen van beide kleuren levert daarom een ​​zeer doffe paarse kleur op, omdat de twee kleuren geen reflectie gemeen hebben: de meeste golflengten die door de ene kleur worden gereflecteerd, worden door de andere geabsorbeerd.

Dezelfde overwegingen verklaren waarom de additieve RGB- primaire kleuren alleen effectief zijn bij lichtprikkels, zoals televisies of computermonitoren, maar niet bij verf of inkt. Er is geen gedeelde reflectie in de reflectiecurven van rood-oranje, groen en blauwviolet, waardoor deze bij subtractieve menging zeer doffe, donkere kleuren opleveren. De additieve primaire kleuren zijn alleen effectief wanneer de menging in het netvlies plaatsvindt.

Om dezelfde reden zijn de CYM- primaire kleuren niet effectief in televisies of computermonitoren. Er is een grote overlap in de emissiecurven van cyaan, geel en magenta licht, waardoor hun additieve lichtmengsels wit en helder lijken – het equivalent van donker en dof bij subtractieve menging. De subtractieve primaire kleuren zijn alleen effectief wanneer de menging in materialen plaatsvindt.

Partitieve menging . Een speciaal geval van additieve kleurmenging levert voor sommige lezers een verwarrende paradox op. Bij partitieve menging worden een afbeelding, bestaande uit kleine, afzonderlijke maar dicht opeengepakte kleurpuntjes of pixels, door het oog samengevoegd tot een visueel vloeiend of continu kleurvlak. De tekst en elke afbeelding op deze webpagina worden dus op uw kleurenscherm gegenereerd als duizenden kleine RGB- lichtjes die door middel van partitieve menging tot kleur worden gemengd.

Visuele fusie treedt op wanneer een oppervlaktestructuur, zoals de afstand tussen de kleine lampjes in uw computermonitor, te klein is om optisch of retinaal te worden waargenomen. Dit is het proces dat ervoor zorgt dat kleurvlakken ontstaan ​​uit een raster van halftonen of overlappende gekleurde stippen in gedrukte boeken en tijdschriften, of in de kleine kleurstofmoleculen van kleurenfotopapier. Additieve (retinale) kleurmenging lost vervolgens de verschillen in lichtstimulatie tussen aangrenzende RGB- kegeltjes in het oog op. Toch gebruiken alle foto's en gedrukte kleurenafbeeldingen de subtractieve CYM- primaire kleuren. De vraag rijst dan ook: waarom worden niet de additieve RGB- primaire kleuren gebruikt?

Om het antwoord te begrijpen, is het handig om eerst het onderstaande diagram af te drukken op uw kleurenprinter.

subtractieve primaire kleuren

als subtractieve kleuren en als additieve RGB-pixels

In deze afbeelding worden de CYM- kleurgebieden in de bovenste rij feitelijk op de computermonitor gecreëerd door de visuele fusie en additieve menging van twee van de drie RGB- monitorlampjes. Deze zijn fysiek van elkaar te onderscheiden, maar net te klein om door het oog als afzonderlijke stippen te worden waargenomen. De kleurgebieden in de onderste rij worden gecreëerd door de visuele fusie van afwisselende RGB- pixels. Elke pixel bevat slechts één monitorlampje, waardoor de hoeveelheid zwart (niet-verlicht) gebied binnen elke kleur verdubbelt. (Bekijk de twee gebieden met een vergrootglas.) Deze verdubbelde zwarte afstand tussen de lampjes, en de visuele fusie tussen de donkere pixel en de zwarte achtergrond, maakt de schermtextuur voldoende ruw om deze zichtbaar te maken.

de subtractieve inkten en additieve mengsels afgedrukt op papier

De afgedrukte versie ziet er heel anders uit (zie afbeelding hierboven), allereerst omdat de printer stilletjes een zuivere gele inkt gebruikt in plaats van de "gele" R + G- lichtmix van de monitor. Je computerscherm is echter in principe een lichtbron, ondanks de illusie (gecreëerd door de gedempte "witte" helderheid en het lichte zwartmakende effect van de lichtopeningen in de monitor) dat het een oppervlak is. Het afgedrukte papier is een echt oppervlak en daarom hebben de inkten die erop gedrukt zijn de absorberende grijstint die kenmerkend is voor de kleurwaarneming van een oppervlak. Als je het afgedrukte diagram naast je computermonitor houdt en het papier tot dezelfde helderheid verlicht, zul je zien dat de inkten donkerder en minder verzadigd lijken dan de kleuren van de monitor – vooral in cyaan en magenta. Absorberende inkten zijn inherent een minder effectieve lichtbron dan emitterende lichtbronnen.

Als je de afdruk vervolgens apart bekijkt, zie je dat het geel dat is ontstaan ​​door de pure gele inkt (bovenste rij) veel helderder is dan het geel dat is ontstaan ​​door de visuele samensmelting van afwisselende, afgedrukte rode en groene stippen. Je printer print de pixels zonder zwarte ruimte ertussen, waardoor de verdonkering niet hetzelfde is als op je monitor; visuele samensmelting middelt namelijk de helderheid (reflectie) van aangrenzende stippen; ze worden niet bij elkaar opgeteld zoals bij gemengde lichtkleuren. De gemiddelde helderheid van rode of groene inkt is veel lager dan die van pure gele inkt, waardoor het visueel samengesmolten en additief geïnterpreteerde geel veel donkerder lijkt en daardoor meer neigt naar een doffe oker- of bruine tint. Een vergelijkbare verdonkering treedt op bij de cyaan- en magenta-mengsels.

De RGB- primaire kleuren hebben dus drie nadelen wanneer ze op oppervlakken worden aangebracht: (1) ze verliezen de inherente helderheid van lichtbronnen, en (2) RGB-inkten zijn veel donkerder (lagere luminantie) dan zuivere gele, cyaan of magenta inkten. Dit beperkt hun effectiviteit bij de additieve kleurmenging die door visuele fusie wordt veroorzaakt aanzienlijk. Omdat RGB-inkten drastisch donkere subtractieve mengsels opleveren – denk aan het mengen van een gele kleur uit rode en groene verf – (3) zouden ze als afzonderlijke, niet-overlappende stippen moeten worden afgedrukt, wat de visuele textuur van een afgedrukte afbeelding zou verdubbelen en de registratieprecisie (puntuitlijning) die nodig is voor een scherpe afbeelding aanzienlijk zou verhogen.

Omdat subtractieve kleuren op een enkele punt- of pixelpositie over elkaar heen gedrukt kunnen worden om een ​​subtractieve menging met elkaar en met het witte papier te creëren, produceren ze een veel fijnere visuele textuur met minder registratieprecisie. De overdruk creëert tevens subtractief het scala aan oranje, groene en violette kleuren dat nodig is om de kleurencirkel te voltooien. Deze punten van subtractieve menging worden door visuele fusie vervaagd en vervolgens gemiddeld door additieve kleurmenging. Dit zorgt voor een acceptabele simulatie op gedrukte oppervlakken en fotopapier van de helderheid en het contrast die worden ervaren in de lichtbeelden van monitorfosforen, projectietransparanten en de oppervlakken van de echte wereld.

De afdeling Computerwetenschappen van Brown University beheert een kleurentheoriebibliotheek met verschillende Java-applets waarmee je additieve en subtractieve kleurmenging, kleurmetameren en meer kunt onderzoeken.

onzekerheid over de inhoud

Tot nu toe hebben we subtractief kleuren mengen onderzocht door te kijken naar geïdealiseerde reflectiecurven. Maar, zoals we net hebben gezien, zijn er verschillen tussen subtractief mengen met behulp van geïdealiseerde spectrale profielen en het daadwerkelijke kleuren mengen met verf. Als kunstenaar zul je je altijd blijven verbazen over verfmengsels totdat je dit verschil grondig begrijpt.

Materiële kleuren en visuele kleuren . De kern van het probleem ligt in het onderscheid tussen materiële kleur, de lichtgolflengten die een verf daadwerkelijk reflecteert, en visuele kleur, de kleur die we met onze ogen zien.

De lichtabsorberende en lichtreflecterende eigenschappen van een pigment worden nauwkeurig beschreven door de spectrale reflectiecurve . Daarom toont de handleiding voor aquarelpigmenten de reflectiecurve van alle belangrijke pigmenten, die te vinden is via het spectrumpictogram .

Met behulp van colorimetriemethoden kan de reflectiecurve worden vertaald naar drie kleurkenmerken die onze visuele kleurwaarneming beschrijven onder normale licht- en beeldschermomstandigheden. Deze kleurkenmerken sluiten aan bij de manier waarop we van nature over kleuren denken en zijn veel eenvoudiger te interpreteren dan reflectiecurven. De reflectiecurve specificeert dus ook exact de visuele kleur – tenminste in standaard beeldscherm- en lichtomstandigheden, en exclusief alle oppervlaktekenmerken van de kleur zoals textuur, glans of diepte.

Verschillende reflectiecurven kunnen echter exact dezelfde kleurweergave opleveren , en dit metamerisme betekent dat we de materiële reflectiecurve van het pigment niet alleen op basis van de visuele kleur kunnen bepalen.

En daar zit hem de crux. Zoals hierboven uitgelegd , hangt de kleur van een verfmengsel af van de gecombineerde reflectieprofielen van de te mengen verfsoorten. Wanneer de reflectiecurven van twee visueel identieke verfkleuren verschillen, zullen ze, wanneer ze met een derde verf worden gemengd, verschillende reflecties produceren en er visueel anders uitzien. Maar we kunnen niet, alleen al door naar de kleur te kijken, zien welke golflengten een verf absorbeert of reflecteert. We kunnen dus niet, alleen al door naar de kleur te kijken, voorspellen dat twee verfsoorten met dezelfde kleur op dezelfde manier met andere verfsoorten zullen mengen.

De kleur op zich zegt niets over de samenstelling van de verf . Voor schilders is metamerie de belangrijkste oorzaak van onzekerheid over de samenstelling van de verf, omdat de kleur van een verf niet bepalend is voor de kleur van mengsels die met die verf worden gemaakt .

Er bestaat een geïdealiseerde en een praktische manier om de complexiteit van het metamerische probleem aan te tonen. Laten we beginnen met geïdealiseerde fotografische gelfilters (transparante filters), die we zo ontwerpen dat ze 100% of 0% van het licht bij elke golflengte doorlaten. In deze voorbeelden zijn er geen beperkingen aan de golflengten die we kunnen filteren, en worden twee filters voor een enkele bundel "wit" licht geplaatst. De schijnbare kleur van het doorgelaten licht is dan het additieve (retinale) mengsel van alle golflengten die doorgelaten worden door het subtractieve (materiële) mengsel van de afzonderlijke spectrale transmissieprofielen.

subtractieve mengsels van verschillende gele en oranje filters

Het bovenstaande voorbeeld toont vijf paren ideale filters die er geel en oranje uitzien voor het oog — ze zouden allemaal dezelfde "kleur" (dat wil zeggen, tint) hebben, hoewel ze enigszins zouden verschillen in helderheid of verzadiging. Zoals de voorbeelden echter laten zien, kan hetzelfde "geel plus oranje" mengsel zeer verschillende mengresultaten opleveren, afhankelijk van de specifieke overlap in hun transmissieprofielen. Geel en oranje kunnen combineren tot geel, oranje, rood of zwart ... gele en oranje filters zouden zelfs groen kunnen vormen!

En in principe (hoewel ik nog niet alle varianten heb uitgeprobeerd) is het mogelijk dat twee hypothetische transmissiefilters van willekeurige kleur door menging elke andere kleur produceren . Het onderstaande voorbeeld laat zien hoe twee "neutrale" grijze filters een intense rode (of groene, of blauwe...) kleur kunnen produceren.

hoe de subtractieve menging van twee grijsfilters een intense "rode" kleur kan produceren

Het eerste grijze filter laat alle even golflengten in het spectrum door; het tweede grijze filter laat alle oneven golflengten onder 600 nm door, en alle even golflengten boven 600 nm.

Het doel van deze abstracte voorbeelden is om aan te tonen dat er absoluut geen logisch of noodzakelijk verband bestaat tussen de visuele kleur van twee stoffen en de kleur van hun subtractieve mengsel . Als we van twee stoffen alleen hun visuele kleur kennen (niet als spectrale reflectiecurven, maar zoals ze er voor onze ogen uitzien of zoals de helderheid, verzadiging en tint gemeten door een spectrofotometer), dan kan het materiële mengsel van die twee stoffen in principe elke andere kleur opleveren. Er kunnen nooit universele of onveranderlijke kleurmengregels bestaan ​​bij subtractieve kleurmenging – die bestaan ​​simpelweg niet.

De onzekerheid over de samenstelling van verf . Maar laten we het praktisch bekijken. De extreme, geïdealiseerde variaties die ik heb beschreven, zijn onwaarschijnlijk. We kunnen zeker geen rode kleur mengen uit twee grijze verfsoorten! Sterker nog, er zijn vaak regelmatigheden of patronen te zien in de manier waarop gekleurde stoffen zich mengen. Hoe komt dat?

Omdat we in een reële wereld van atomaire stoffen leven, en de atomaire oorzaken van kleur de organiserende patronen van chemie en natuurkunde volgen, produceren deze in de meeste stoffen transmissie- of reflectiecurven die een regelmatiger patroon volgen, zoals het "warme klif" -profiel dat kenmerkend is voor verzadigde rode, oranje en gele verf en filters. Bovendien werken schilders met een zeer beperkt scala aan gekleurde stoffen – hun verf – en moderne kleurstoffen produceren een vrij voorspelbaar domein van reflectieprofielen.

Daarom moet ik mijn toevlucht nemen tot demonstraties van het mengen van verfkleuren om de praktische omvang van het metamerische probleem voor schilders (of iedereen die verf, kleurstoffen of inkt mengt) te beoordelen. Laten we daarvoor eens kijken wat er gebeurt met de meest expliciete verfmengtest die er is (en de meest geliefde in de kleurentheorie): het maken van een zuiver grijs mengsel van twee complementaire verfkleuren .

De test is eenvoudig (hoewel tijdrovend). Begin door, uitsluitend op basis van de visuele kleur, alle beschikbare "warme" kleuren in een reeks te rangschikken, van groengeel tot paars, aan één kant van een vel papier. Rangschik vervolgens alle complementaire "koele" kleuren, van blauwviolet tot geelgroen, aan de tegenoverliggende kant. Zorg ervoor dat de kleuren ongeveer overeenkomen als mengcomplementparen — blauwviolet tegenover geel, blauw tegenover diepgeel, enzovoort. Meng vervolgens alle mogelijke combinaties van deze warme en koele kleuren om de paren te identificeren die een neutrale (grijze of zwarte) mengkleur opleveren. Verbind ten slotte deze mengcomplementkleuren met een donkere lijn.

Als complementaire verfmengsels worden bepaald door de visuele kleur van de verf, en als alle verfsoorten regelmatige, eenvoudige reflectiecurven hebben, dan zouden de lijnen die deze complementaire paren verbinden ongeveer parallel moeten lopen (diagram rechts). Naarmate de tint van de warme verf verandert van diepgeel naar violet, zou de tint van de complementaire mengkleur in gelijke mate moeten veranderen van blauwviolet naar groen.

Dit is precies wat er níét gebeurt, zoals hieronder blijkt!

Onzekerheid over de samenstelling van aquarelverfmengsels

Het mengen van complementaire kleuren zoals gemeten op het a*b* -vlak in CIELAB: pigmenten die "zuiver grijs" mengsels vormen, worden verbonden door donkere lijnen, "bijna grijs" mengsels door lichte lijnen (zie deze pagina voor meer informatie).

In plaats daarvan waaieren de menglijnen van elk pigment uit elkaar, of buigen ze willekeurig omhoog of omlaag. De mengcomplementaire kleur van turquoiseblauw kan variëren van een helder scharlakenrood tot een dof kastanjebruin – en er zijn zelfs verven tussen scharlakenrood en kastanjebruin (zoals quinacridonerood, PR209) die geen nauwe grijze tint met turquoiseblauw mengen! En dat is uiteraard het typische geval voor elk pigment dat in het diagram wordt weergegeven.

De beperkende wetten van de natuurkunde en scheikunde halen ons weg van die geïdealiseerde voorbeelden van transmissiefilters, waar subtractieve kleurentheorie niet bestaat, maar ze brengen ons niet helemaal naar een perfecte wereld waar alle pigmentkleuren op een consistente manier mengen of waar de reflectiecurve van de verf zichtbaar is in de visuele kleur. Dus belanden we ergens in het midden, in een vage, rommelige realiteit waar subtractieve kleurmenging een echte, wazige puinhoop is.

Dit diagram laat ook zien waarom een ​​subtractief of mengend kleurenwiel nooit precies gedefinieerd kan worden : het menggedrag van pigmenten of verfsoorten wordt slechts zwak voorspeld door hun tintverhoudingen, of de verhoudingen zijn te complex om te worden samengevat in een eenvoudig wiel. De onzekerheid over de samenstelling van de substantie is een belangrijke reden voor de misvatting van het kleurenwiel .

Tot slot laat het diagram duidelijk zien hoe moeilijk het is om "primaire" kleuren te gebruiken om kleurmenging uit te leggen. Kobaltblauwgroen ( PG50 ) mengt bijvoorbeeld een puur grijs met zowel naftolscharlaken ( PR188 ) als cadmiumrood diep ( PR108 ). Scharlaken bevat echter aanzienlijk meer "geel" dan dieprood: hoe kan het dan hetzelfde grijs mengen met dezelfde groenblauwe verf? Simpelweg omdat subtractieve "primaire" kleuren geen logische of noodzakelijke relatie hebben met de visuele kleur van twee stoffen of met de kleur van hun subtractieve menging.

Zouden we de onzekerheid over de samenstelling niet kunnen vermijden als we kleurstoffen uit de praktijk zouden gebruiken met regelmatige en eenvoudige reflectiecurven? Het antwoord is nee: de tweede reden voor de onzekerheid over de samenstelling komt voort uit de vele onzichtbare verschillen in de materiaaleigenschappen van pigmenten: brekingsindex, deeltjesgrootte, kristalvorm, dekkracht en kleurkracht. Zo hebben de pigmenten cadmiumgeel medium ( PY35 ) en hansageel medium ( PY97 ) vrijwel identieke reflectiecurven , maar leveren ze zichtbaar verschillende mengsels op met andere verfsoorten, omdat hun brekingsindices (hun uiterlijk in de verfbindmiddel) zo verschillend zijn.

Stel dat we verf zouden kunnen maken waarbij elke waargenomen kleur dezelfde reflectiecurve heeft, en ervoor zouden zorgen dat elke verf exact dezelfde materiaaleigenschappen heeft – zou dat het probleem dan niet oplossen? Het antwoord is wederom nee: de derde reden voor de onzekerheid over de substantie ontstaat namelijk in de materiaaleigenschappen van de drager en de manier waarop de verf wordt aangebracht. De eigenschappen van verschillende papiersoorten of canvasdragers hebben een aanzienlijke invloed. Glanzend, sterk reflecterend wit papier kan met moderne procesinkten tot wel 24.000 verschillende kleurmengsels weergeven. Dezelfde inkten, gedrukt op gewoon krantenpapier, genereren een veel kleiner kleurenbereik, misschien slechts 2.000 verschillende kleuren. Bij aquarelverf zal sterk absorberend papier (dat de pigmentdeeltjes in de cellulosemat trekt) doffere kleurmengsels opleveren dan sterk gelijmd, niet-absorberend papier. Deze effecten treden op omdat het aanbrengen van verf op papier in feite drie lichtreflecterende stoffen mengt – de twee verfsoorten in het mengsel en het papier – wat betekent dat de materiaaleigenschappen van alle drie de waargenomen kleur bepalen.

Kleurenmengsels hangen ook af van de manier waarop de verf wordt aangebracht. Een bekend voorbeeld voor aquarelschilders doet zich voor wanneer verf wordt gemengd door te glaceren of de ene kleur over de andere aan te brengen: cadmiumgeel over ftalogroen is een lichter en minder verzadigd mengsel dan ftalogroen geglazuurd over cadmiumgeel, zelfs als de twee mengsels precies dezelfde tint hebben.

Deze problemen met metamerisme, fysieke samenstelling, eigenschappen van de drager en toepassingsmethoden dragen allemaal bij aan één resultaat: de kleur van verf kan de kleur van een mengsel niet voorspellen . Dit komt doordat de theorie van subtractieve kleurmenging, door te proberen de theorie van additieve kleurmenging na te bootsen, veel te veel hooi op haar vork neemt.

Het is waar dat een complex wiskundig model, de Kubelka-Munk-theorie, met enig succes is gebruikt om kleurmengsels in de productie- en drukkerij-industrie te voorspellen, maar zelfs daar heeft het de empirische methoden van mengen op het oog of volgens vooraf gedefinieerde recepten (zoals die in de Pantone™- of proceskleursystemen die in de drukkerij worden gebruikt) niet vervangen. De Kubelka-Munk-vergelijkingen vereisen informatie over de reflectie van verf, het verstrooiingsvermogen en het dekvermogen van pigmenten over alle golflengten (wat vaak moeilijk te verkrijgen is voor de specifieke pigmenten die voor een bepaalde klus worden gebruikt), en ze gaan uit van een homogene laag verfbindmiddel met zeer kleine pigmentdeeltjes met een identieke kleurkracht die de kleurreflectie van de andere pigmenten niet beïnvloeden – beperkingen die vaak onrealistisch zijn.

Voor aquarelschilders is het zo dat aquarelverf op papier geen aaneengesloten verflaag vormt en de pigmenten zich niet op dezelfde manier over de drager verdelen als acryl- of olieverf. Theoretische modellen zijn daarom nog minder toepasbaar. Het is onmogelijk om aan de realiteit en de praktijk te ontsnappen om het abstracte en ideale te bereiken.

De kleur zit in het mengsel . De onzekerheid over de substantie is zo'n onoverkomelijk probleem voor populaire boeken over kleurentheorie en kleurencirkels dat ze er op de enige manier mee omgaan die ze kennen: ze negeren het! (Of, erger nog, ze ontkennen het stellig door hun uitleg over kleurmenging te presenteren binnen perfecte, geïdealiseerde driehoeken en cirkels.) De kunstenaar probeert verf te mengen volgens deze geïdealiseerde, perfecte regels van de kleurentheorie en raakt alleen maar in de war door de vele rommelige uitzonderingen die daaruit voortvloeien.

Ervaren schilders werken met een meer intuïtieve regel: de materiële kleur van verf komt tot uiting in de mengsels . Ze leggen de nadruk op de mengkleuren die een verf produceert met alle andere verven op het palet. Ze besteden meer aandacht aan de verzadiging en helderheid van de verf, niet alleen aan de tinten – of die nu intens of dof, licht of donker zijn. Door vallen en opstaan ​​leren ze hoe de verf zich gedraagt ​​wanneer deze wordt verdund en gemengd met alle andere verven op het palet, en ze geven de voorkeur aan verf die veelzijdig is, in plaats van verf die op zichzelf mooi is.

Dit is een belangrijke reden waarom ervaren schilders beter in staat zijn om kleuren te mengen dan beginnende schilders. Beginners denken aan de pure kleur van de verf zoals die op het papier wordt aangebracht en proberen mengsels te beoordelen op basis van de visuele kleur. Deze schilders, die vaak kleurentheorie leren aan de hand van de visuele kleuren van verf die op een kleurencirkel zijn gerangschikt, leren hoe ze tinten moeten mengen – "geel en blauw maken groen".

"Theorie" versus ervaring

Waar brengt dit ons? De fundamentele vraag is deze: de artistieke beheersing van "kleur" kan worden nagestreefd door ervaring of theorie . Het diagram laat de fundamentele spanning in dit proces zien.

het benaderen van kleur door middel van schilderervaring
of kleurentheorie.

Als we een specifiek onderdeel van een schilderij bekijken, zoals een groene vlek in een landschap, kunnen we dit beschouwen als het resultaat van een materieel proces waarbij verf of pigmenten op specifieke dragers worden gemanipuleerd met behulp van specifieke meng- en applicatietechnieken. Of we kunnen het zien als het resultaat van een intellectueel proces dat uitgaat van planning gebaseerd op traditionele principes van contrast en harmonie, abstracte kleurideeën en fictieve primaire kleuren, of geometrische kleurmodellen die worden gebruikt om kleurmengsels te 'voorspellen'.

Het materiële proces wordt geleid door schilderervaring , wat doorgaans een langdurig proces is van vallen en opstaan, van experimenteren en imiteren. Dit ontwikkelt het begrip van de schilder over de beste materialen en technieken om een ​​specifiek eindresultaat te bereiken – hoewel de reden waarom dat resultaat is bereikt vaak een raadsel blijft. Het intellectuele proces wordt geleid door de dogma's van de kleurentheorie , die soms accurate en soms inaccurate verklaringen geven voor waarom kleuren er op een bepaalde manier uitzien, maar geen van de procestechnieken verklaren die nodig zijn om het gewenste effect te bereiken.

Ik heb mijn best gedaan om u ervan te verzekeren dat de onzekerheid over de substantie alle abstracte regels, gebaseerd op kleurencirkels van kunstenaars of primaire kleuren, onnauwkeurig of willekeurig maakt. Er is geen eenduidige waarheid. Tegelijkertijd is het mengen van kleuren zo inherent complex dat een conceptueel kader essentieel is om het overzicht te bewaren en efficiënt te leren.

De sleutel is het vinden van een persoonlijke balans tussen praktische ervaring en abstracte regels , wat elke student kan bereiken door te studeren en te schilderen met het volgende in gedachten:

• Kleur is in wezen een subjectieve ervaring die van persoon tot persoon sterk verschilt;

• De regels van de kleurentheorie bestaan ​​uit beperkte vooropgezette ideeën gebaseerd op eerdere ervaringen met specifieke artistieke media, en niet uit voorspellende regels gebaseerd op abstracte wetenschappelijke principes;

•  ervaring met materialen , de ultieme maatstaf voor de beste schilderpraktijk en de vooroordelen die je hebt over hoe materialen zich gedragen;

• De principes van de kleurentheorie zijn nuttig wanneer ze uw schilder- en kleurervaring nauwkeurig samenvatten;

• Raadpleeg altijd de richtlijnen van de kleurentheorie wanneer u vastloopt bij een fundamenteel schilderprobleem of een ontwerpuitdaging;

• Vermijd het zinloze intellectuele spelletje van praten over kleurentheorie los van een specifiek ontwerp- of schilderprobleem in relatie tot dat specifieke ontwerp of schilderij; en

• Houd altijd je ogen open voor de effecten die je materialen creëren, zodat de theorie geen beperking vormt voor je artistieke ontwikkeling.

Uiteindelijk maakt opgedane ervaring het gemakkelijker om nieuwe ervaringen op te doen en te begrijpen, en wordt theorie minder belangrijk. Een grondige kennis van je verf, ondergrond en techniek is de sleutel tot effectieve kleurbeheersing. Het is altijd moeilijker om het daadwerkelijke gedrag van de verf die je gebruikt te observeren dan om de vereenvoudigde regels van de 'kleurentheorie' uit je hoofd te leren. Maar ervaring, niet memoriseren, is waar het leren werkelijk plaatsvindt.

VOLGENDE:   Bestaan ​​er "primaire" kleuren?

Laatst herzien 08.1.2015 • © 2015 Bruce MacEvoy