Głębia światła, część II – światło, barwy i kolory

To już druga część poradnika zawierającego elementarną wiedzę, którą moim zdaniem powinien posiąść każdy młody adept scenicznej sztuki oświetleniowej. Dlaczego sztuki? Pamiętajmy, że zawody związane z oświetleniem scenicznym dawno już przestały być rzemiosłem, gdzie trzeba posiadać tylko wiedzę z zakresu elektryki. Owszem zdarza się na przykład w teatrach, że reżyserowie czy aktorzy, szczególnie starszego pokolenia, na scenie czy za konsoletą zamiast technika oświetlenia lub realizatora nadal szukają po prostu „pana elektryka”…  Z chęcią podjąłbym z takimi osobami szeroko zakrojoną dyskusję na temat ewolucji, która wydarzyła się na wszystkich scenach świata przez ostatnich kilka dekad. To z pewnością świadczy o fakcie, iż aktorzy i reżyserowie są naprawdę długowieczni. Nie znaczy to wcale, że staję po drugiej stronie barykady z artystami, dla których pracujemy na co dzień. Wszak nasze zawody są naturalną konsekwencją rozwoju sztuk teatralnych i estradowych, jednak w dobie nowoczesnych technologii kolejnym następstwem było również pojawienie się kolejnych zawodów o zabarwieniu artystycznym. Jakich? Na początku nawiązałem do sztuki, ponieważ praca ze światłem to również uprawianie stosunkowo młodej profesji, jaką stał się light designer. Projektowanie iluzji oświetleniowej w wykonaniu mistrzów zawodu często staje się sztuką samoistną. Niniejszy poradnik to nie tylko wiedza teoretyczna. Owszem, dwie pierwsze części zawierają więcej informacji o fizyce niż o oświetleniu scenicznym, ale to działanie jak najbardziej celowe. Następne części będą zawierały konkrety z podwórka oświetlenia scenicznego i nie tylko. Nie bez powodu wspomniałem o light designerach. W cyklu niniejszego poradnika będą pojawiać się takie postacie, będziemy mogli też podglądać pracę mistrzów od kuchni. Póki co zachęcam do przyswojenia wiedzy teoretycznej. Uwierzcie mi, że to wszystko, co zostało napisane poniżej, bardzo przyda się później w zrozumieniu konstrukcji reflektorów i sposobie ich stosowania.  Jaka jest różnica między barwą a kolorem? Choć polska literatura nie wyjaśnia w sposób jednoznaczny różnicy między tymi dwoma rzeczownikami, postaram się zobrazować fakt, dlaczego te dwa słowa często odnoszą się do tego samego w zależności od kontekstu zdania. Zanim jednak nakreślę różnicę między barwą a kolorem, wyjaśnię, skąd wziął się taki bałagan językowy.  W języku potocznym barwa i kolor to zdecydowanie synonimy, które można używać wymiennie. Słowo kolor w języku polskim było używane wcześniej i swoje korzenie ma w łacinie. Barwa natomiast jest pochodna od słowa farba. Można tutaj doszukiwać się słowiańskich korzeni, ponieważ w sąsiednich słowiańskich krajach brzmi ono podobnie. Co ciekawe, nawet w języku niemieckim (choć to nie jest językowa rodzina słowiańska) to słowo również brzmi podobnie. Zacznijmy zatem od rzeczownika „kolor”.  Kolor jest wrażeniem wzrokowym, zależnym od pochłaniania, rozpraszania lub przepuszczania promieni świetlnych padających na dany przedmiot. Podobnie brzmi definicja słownika języka polskiego zaczerpnięta z wydawnictwa PWN.   Barwa – ku zaskoczeniu, według wspomnianego słownika definicja barwy brzmi bardzo podobnie. Z tą różnicą, że nie użyto słów „wrażenie wzrokowe”, a „właściwości ciała” – i dalej – zależne od stopnia pochłaniania, rozpraszania lub przepuszczania promieni świetlnych… Czy zatem należy przyjąć, że kolor jest odczuciem subiektywnym (bo każdy z nas widzi kolory inaczej), a barwa jest doprecyzowanym określeniem tego samego i stanowi obiektywny wyraz percepcji koloru? Trochę to skomplikowane. Zobaczmy, jak te terminy funkcjonują w świecie artystycznym, np. w malarstwie, jak i naukowym – w domenie fizyki.  Malarstwo W malarstwie terminy te są już doprecyzowane i rzadko używa się ich wymiennie. Kolor jest traktowany zdecydowanie jako cecha fizyczna farby, niezależnie od tego, czy widzimy ją „nałożoną” – czyli użytą na danym dziele, czy też na palecie malarskiej. Barwa natomiast jest zjawiskiem psychofizycznym czy wrażeniem zmysłowym. Kiedy człowiek lub zwierzę wykazuje zdolność widzenia, do jego mózgu trafia mieszanina fal z zakresu promieniowania elektromagnetycznego w tzw. paśmie widzialnym. O falach i promieniowaniu pisałem w pierwszej części mojego poradnika. Barwa wywołujew mózgu szereg wrażeń psychicznych wówczas, gdy oko odbiera promienie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym. W opracowaniach na temat malarstwa możemy znaleźć szereg informacji na temat percepcji barw. Z pewnością na ocenę barw wpływa rozkład widmowy, o którym również pisałem w poprzedniej części, ale także nasycenie i jaskrawość. W postrzeganiu danej barwy znaczenie z pewnością mają sąsiadujące inne barwy, które mogą się znaleźć w naszym polu widzenia. Należy też pamiętać o właściwościach indywidualnych obserwatora. Z podwórka scenicznego można podać prosty przykład: doświadczony oświetleniowiec na pewno ma bardziej wyćwiczony zmysł odbierania barw i „widzi więcej” niż jego młodszy kolega. Na koniec dorzuciłbym jeszcze inne cechy czysto fizyczne obserwatora, takie jak zdrowie, samopoczucie, spożywane leki, brak witamin czy wiek. Naukowcy udowodnili, że osoby starsze gorzej postrzegają barwy niebieskie i zielone.  FizykaW fizyce czy – mówiąc konkretniej – w optyce, częściej mówimy o barwie jako o pojęciu definiowanym li tylko przez jeden parametr – długość fali światła. Kolor natomiast jest pojęciem kształtowanym przez kilka czynników, w tym również przez barwę. Niestety. I tu opracowania naukowe nie są spójne. Dlatego napisałem: „częściej”, ponieważ w poważnych, naukowych materiałach spotkałem się z wymiennością tych słów. Pewnie dlatego właśnie interdyscyplinarny dział wiedzy o barwach został nazwany „Teorią koloru”. Podobnie jest z graficznym poglądowym modelem wyjaśniającym istotę mieszania barw. Pierwotnie ten model opracował Izaak Newton w 1704 roku. Dziś częściej mówimy o kole kolorów, a nie kole barw (wrócimy jeszcze do koła kolorów przy okazji sposobu mieszania barw).  Aby ukrócić galimatias związany z nazewnictwem, przytoczę trafne spostrzeżenie pana Jacka Tarasiuka, wykładowcy krakowskiej AGH: „W języku polskim natrafiamy na szereg problemów wynikających z potocznej równoznaczności określeń barwa i kolor. (…) W języku angielskim problem ten w ogóle nie występuje. Nasza barwa to po prostu color, a nasz kolor (odcień) to hue. Osobiście skłaniałbym się do utrzymania równoznaczności słów barwa – kolor i używania słowa odcień jako odpowiednika hue. W literaturze polskiej przyjęło się jednak inaczej…” Wniosek zatem jest następujący – tak naprawdę w stosunku do obu rzeczowników z całą stanowczością mogę jeszcze raz podkreślić to, co napisałem na początku. Użycie słów barwa czy kolor tak naprawdę w dużej mierze zależy od kontekstu całej wypowiedzi i jej logicznego ciągu, a także od natury wypowiedzi czy opracowania (w sensie takim, czy tekst ma strukturę naukową, artystyczną czy inną). My – jako że niniejszy poradnik nie jest opracowaniem naukowym – będziemy tych terminów używać wymiennie.   Jak widzimy światło?W poprzedniej części opisywałem dość szczegółowo fale elektromagnetyczne. Teraz skupimy się na tym, co jest w stanie dostrzec nasze oko. Otóż, zakres fal elektromagnetycznych wywołujących reakcję w ludzkim oku nazwano światłem. Jak to się dzieje, że widzimy? Nie będziemy analizowali budowy całego oka ludzkiego – przyjrzymy się siatkówce. Na powierzchni siatkówki mieszczą się wyspecjalizowane komórki zwane pręcikami i czopkami. Pręciki odpowiadają za postrzeganie kształtów i zmian ilości światła. Te fotoreceptory postrzegają również ruch. Są bardziej czułe w momencie występowania słabego natężenia światła (dzięki nim widzimy po zmroku). Są w miarę równomiernie rozsiane po siatkówce. Każdy z nas w oku ma ich około stu milionów, a niektóre źródła podają, że nawet sto dwadzieścia milionów. Czopki są natomiast bardziej skupione i występują w miejscu siatkówki zwanym plamką żółtą. Jest ich zdecydowanie mniej, bo od pięciu do sześciu milionów. Czopki przydają się do widzenia dziennego i są podzielone na trzy grupy. Tu właśnie pojawia się teoria widzenia barwnego, którą zapoczątkował Thomas Young. Czopki są podzielone na trzy grupy, ponieważ w każdej z nich występuje większa wrażliwość na konkretne długości fal. Nie oznacza to wcale, że wszystkie czopki nie odbierają całego zakresu fal świetlnych. Odbierają, jednak każda z grup jest wyspecjalizowana, innymi słowy – bardziej wrażliwa na konkretny zakres fal. I tak: pierwsza z nich jest wrażliwarównoznaczna zakres około 420 nm, co wywołuje reakcję wrażenia widzenia barwy niebieskiej. Druga to zakres około 530 nm – to z kolei długość fali odpowiadająca za zieleń. I wreszcie trzecia to zakres około 700 nm – nie trudno się domyślić, że ten zakres to czerwień. Czy już teraz wiadomo, skąd wziął się wzorzec Red Green Blue (w skrócie RGB)? Gdy nasze oko widzi różne długości fal, wtedy odpowiednie grupy reagują z właściwym natężeniem. W zależności od liczby impulsów nasz mózg odbiera wszystkie te informację w taki sposób, że sumarycznie powstaje wrażenie barwy pośredniej. Teraz sytuacja się nieco komplikuje, bo wrażenie postrzegania koloru zależy nie tylko od długości fal i ich proporcji, ale także od ilości światła, które wpada do oka. Tutaj istotną rolę znów odgrywają nie tylko czopki, ale i pręciki. Reasumując – cały ten skomplikowany aparat fotoreceptorów w ludzkim oku dostarcza do naszego mózgu mieszankę informacji, która powoduje, że kolor jesteśmy w stanie widzieć w różnych odcieniach, z różnym nasyceniem i z różną jasnością.  Barwa nie jest cechą światła! A teraz najważniejsza informacja: barwa nie jest cechą światła! Co to ma znaczyć? To właśnie jest tylko wrażenie, które odbiera nasz mózg. W naturze wszystkie przedmioty, które widzimy, po prostu pochłaniają niektóre długości fal, a inne odbijają. Nasze receptory widzą tylko te odbite. Często podaje się przykład zielonego jabłka, które pochłania wszystkie zakresy fal prócz zakresu zieleni. W ten sposób przykłady można mnożyć. Tak właśnie widzimy kolory.  Sztuczne źródła światła Co w takim razie z sztucznymi źródłami światła np. w reflektorach scenicznych? Dlaczego widzimy kolory? Przecież nie jest to światło odbite. Sztuczne źródła światła, np. żarówka, emitują dość szeroki zakres promieniowania z odpowiednią temperaturą barwową – najczęściej w zakresie od 2700 K do 3200 K. Zagadnienie temperatury barwowej opisywałem w ubiegłym miesiącu. Możemy potocznie powiedzieć, że jest to światło białe. Aby stworzyć wrażenie niebieskiego źródła światła, wystarczy zastosować filtr, który zniweluje wszystkie inne zakresy długości fal, a „przepuści” jedynie barwę niebieską. W taki właśnie sposób zmienia się kolory w oprawach konwencjonalnych, ale i też w tzw. oprawach inteligentnych, np. w głowicach ruchomych, mających wyładowcze źródło światła. Również w sposób mechaniczny, za pomocą wbudowanych tarcz kolorów lub zespołów przysłon, zasłania się wiązkę światła odpowiednim filtrem lub zespołem filtrów dla uzyskania odpowiedniego koloru.   LED Nieco inaczej jest z oprawami, które mają źródła światła LED. Diody elektroluminescencyjne (LED) są produkowane z użyciem materiałów półprzewodnikowych. W określonych warunkach diody LED zaczynają emitować promieniowanie elektromagnetyczne w dość wąskim zakresie. Dlatego w zależności od zastosowanych materiałów mogą emitować zakres fal, które widzimy przykładowo jako kolor niebieski, czerwony czy zielony. Obecnie diody LED stosowane w urządzeniach oświetleniowych, to tzw. multichipy zawierające w swoich modułach kombinację RGB lub RGB+W lub RGB+Y czy też RGB+A. Inżynieria dotycząca mieszania poszczególnych LED-ów w multichipach jest rozwojowa. Ostatnio na rynku pojawiły się oprawy, które posiadają nawet siedem składowych diod o różnych kolorach, co znacznie poprawia parametry dotyczące jakości uzyskiwanych barw. Rodzajami modułów LED zajmiemy się w późniejszych odcinkach cyklu. Jak zatem uzyskać kolory w różnych odcieniach, mając np. do dyspozycji w oprawie oświetleniowej moduły RGB? Na to pytanie postaram się odpowiedzieć w następnym rozdziale.   Barwy podstawowe i rodzaje mieszania kolorów Skupmy się na dwóch najbardziej powszechnych modelach kolorów używanych praktycznie wszędzie. Za pomocą tych modeli, a także z bagażem wiedzy, którą – mam nadzieję – pozyskaliście dotychczas w niniejszym poradniku, będzie wam łatwiej zrozumieć, jak uzyskuje się przeróżne kolory i ich odcienie.   RGB – barwy podstawowe i mieszanie addytywneRGB to trzy barwy podstawowe inaczej prymarne: red (czerwony), green (zielony) i blue (niebieski). W dobie urządzeń ledowych każde dziecko wie, co oznacza ten skrót. Jednak co on oznacza w praktyce? Nakładając na siebie trzy podstawowe barwy w różnych proporcjach, jesteśmy w stanie uzyskać niemal każdy inny kolor. Nakładając je na siebie w pełni w równych proporcjach, uzyskamy biel. Biel nie jest barwą, a kolorem tzw. achromatycznym. Proces takiego mieszania barw nazywamy addytywnym (od ang. add – dodaj). Addytywny proces można określić prostymi słowami: jest to dodawanie kolorów do ciemności. Istnieją również schematy sześcienne ukazujące tworzenie kolorów za pomocą RGB i metody addytywnej. Taki schemat ukazuje również oś łączącą całkowity brak światła, czyli czerń (czerń nie jest kolorem tylko brakiem światła), z maksymalnym nałożeniem kolorów, czyli światłem białym. Wszystkie punkty pośrednie to odcienie szarości. Odcienie szarości to również kolory achromatyczne.   CMY – mieszanie kolorów subtraktywne Tę metodę można ująć w bardzo prostych słowach. Jest ona przeciwieństwem metody addytywnej. Jak pamiętacie, metoda addytywna polega na dodawaniu kolorów. Metoda subtraktywna polega na odejmowaniu kolorów od bieli. Jednak skąd wzięły się składowe metody CMY? To skrót od angielskich nazw kolorów: cyan, magenta i yellow. Jak uzyskać te kolory? Przez zestawienie barw podstawowych parami. I tak: z niebieskiego i zieleni uzyskamy C (cyan), z czerwieni i niebieskiego – M (magenta), a zieleni i czerwieni – Yellow (żóły). Innymi słowy: eliminując w każdej z trzech kombinacji po jednej barwie podstawowej, uzyskamy CMY. Można powiedzieć, że CMY to specyficzne filtry dla barw podstawowych, a kolory uzyskujemy dzięki mieszaniu tych filtrów ze sobą w różnych proporcjach.   Modele koloru Niestety, nazwy kolorów są bardzo umowne i każdy z nas przez indywidualną percepcję barw ma delikatnie inne wyobrażenie, nawet przy użyciu dodatkowych przymiotników mających doprecyzować rodzaj koloru, np. ciemniejszy, jaśniejszy, cieplejszy. Dlatego świat na przestrzeni lat posługiwał się różnymi modelami kolorów. Oto ryciny kilku historycznych schematów.   W tworzeniu odpowiednich schematów pomocni po raz kolejny raz okazali się wielcy naukowcy sprzed stuleci. Wspominałem już o kole kolorów Newtona. Ten pierwotny schemat przedstawia geometryczną zależność między kolorami prymarnymi i ich pochodnymi. Koło to jest bezsprzecznie zalążkiem dla dopracowanych już narzędzi zwanych przestrzeniami kolorów.  Te narzędzia dostępne są w każdym profesjonalnym stole oświetleniowym, programie graficznym czy też programie do montażu wideo. Pozwalają one doprecyzować kolor. Poniżej przedstawiam trójwymiarowy schemat przestrzeni kolorów z określonymi parametrami HSV (hue – odcień, saturation – nasycenie, value – jasność).   W tym momencie dochodzimy do sedna sprawy: aby doprecyzować kolor, stosuje się najczęściej trzy wymienione jednostki, czyli odcień (barwę), nasycenie i jasność.   Dla standaryzacji i bardziej precyzyjnego określania kolorów, a także ich powtarzalnościw różnych gałęziach przemysłu opracowano schematy modeli kolorów. Oto kilka przykładów wzorcowych modeli kolorów: 1. System RAL stworzony został w 1927 roku, a rozwinięty finalnie w 1980. Wzorzec stosowany w przemyśle do produkcji farb, a także oznakowania przestrzeni publicznej  2. Opracowany w 1931 roku CIE (Commission Internationale d’Eclairage. System CIE opiera się na addytywnym mieszaniu barw.  3. CIE używany jest również jako pierwowzór dla przestrzeni LAB (skrót od koordynatów na osi L*, a* i b*). LAB z założenia ma być najwierniejszym modelem percepcji koloru przez człowieka.  4. Pantone – międzynarodowy standard identyfikacji kolorów opracowany początkowo dla branży kosmetycznej i firm związanych z modą, a później został wdrożony do celów poligraficznych. Ciekawostkę może stanowić fakt umieszczenia w wzorcu tzw. kolorów dodatkowych (specjalnych). Nie można uzyskać ich w druku czterokolorowym CMYK.    W następnym odcinku poruszę tematy związane z rodzajami scenicznych opraw oświetleniowych, omówię także ich historię oraz zastosowanie.   tekst Paweł Murlik Muzyka i Technologia