رنگ و رابطه آن با نور

رنگ و رابطه آن با نور موضوع جذابی است که در این مقاله تشریح کرده ام. ممکن است در دنیای نورپردازی ممکن است، ماهیت، رابطه و تاثیر نور بر ادارک رنگ سوالهایی از این قبیل را برای شما به وجود آورده باشد:

نورپردازی چه تاثیری در دیده شدن رنگ دارد؟

چگونه با نورپردازی یک جسم رنگی را جذابتر کنیم؟

برای یافتن پاسخ این سوالات این مقاله را بخوانید.

تعریف دقیق رنگ و رابطه آن با نور

رنگ به گونه های متفاوتی توسط افراد مختلف تعبیر و تعریف شده است ولی از میان همه تعاریف گزینه جامع تر و صحیح تر، این عبارت است:

رنگ یک پدیده فیزیکی – روانی است.

در اینجا دو سوال مطرح می شود که فیزیکی یعنی چه؟  و روانی یعنی چه؟ که به توضیح آنها می پردازم.

فیزیکی یعنی چه؟

عوامل فیزیکی متعددی بر چگونه دیده شدن رنگ موثر هستند. یعنی هر عاملی که در خارج از بدن ما قرار دارد می تواند بر روی چگونه دیده شدن آن اثر بگذارد. ولی مهمترین آنها دو عامل زیر می باشد :

• مشخصات منبع نوری که بر روی رنگ می تابد
• مشخصات ذاتی خود رنگ

نوار قلب منبع نور

منابع نور همانگونه که از لحاظ ظاهری بسیار گسترده هستند از لحاظ باطنی هم دارای تفاوت های زیادی هستند. هر منبع نور متناسب با تکنولوژی ساخت، مواد به کار رفته در آن و چگونگی تولید نور، دارای یک منحنی توزیع توان طیفی (SPD: Spectral Power Distribution) است.

منحنی توزیع توان طیفی یک منبع نور همانند یک نوار قلبی است که از آن منبع نور گرفته شده تا معلوم شود آن منبع نور کدامیک از طیف های نور مرئی (از قرمز تا بنفش ) را دارد و مقدار هر کدام از طیف های موجود چقدر است. این کارتوسط دستگاهی به نام اسپکترورادیومتر انجام می شود.

همان طور که از شکل بالا مشخص است یک لامپ التهابی یک طیف پیوسته دارد و مقادیر زیادی طول موج های قرمز را در خود جای داده است.

لمس رنگ

رنگ در اصل از رنگ دانه هایی به نام های پیگمنت ( pigment ) و دای ( dye) که واقعا قابل لمس و فیزیکی هستند تشکیل شده است. پیگمنت ها معمولا با رزین و مواد نفت پایه مخلوط می شود و رنگ های معمول بازار را ایجاد می کند. دای هم رنگدانه ای است که معمولا به صورت محلول در آب، رنگ را تشکیل می دهد.

پس متوجه شدیم که یک قسمت از رنگ واقعا فیزیکی است و می توانیم آن را در دست بگیریم و لمس کنیم.

نوار قلب رنگ

وقتی رنگ بر روی سطحی پاشیده شود، برای دیدن واقعی و صحیح آن باید آن را در زیر نور خورشید و یا منابع استاندارد نور قرار داد تا رنگ واقعی آن مشخص شود. اما سنجش دقیق انعکاس طیفی آن توسط دستگاهی به نام اسپکتروفتومتر انجام می شود که خروجی این دستگاه، یک منحنی از رفتار انعکاس طیفی رنگ ( SRD: Spectral Reflectance Distribution ) مورد نظر ماست.

به عبارت ساده تر یعنی این دستگاه یک نوار قلب از رنگ مورد نظر می گیرد و بیان می کند که کدامیک از طیف ها ( از قرمز تا بنفش ) را دارد و مقدار هر کدام از طیف های موجود چقدر است.

همان طور که از شکل بالا مشخص است یک سیب قرمز نیز مقادیر زیادی طول موج قرمز را در خود دارد.

عامل روانی یعنی چه؟

رنگ دقیقا با ظاهر فیزیکی خودش درک نمی شود و در این بین به سیستم چشم – مغز فرد بیننده هم وابسته است یعنی نحوه دریافت پرتوهای منعکس شده از جسم توسط چشم و تحلیل آن با مغز بیننده، بر چگونه دیده شدن رنگ تاثیر گذار است که به آن عامل روانی می گوییم.

فرایند دیدن

وقتی نور از منبع نور خارج می شود و به سطح یک جسم برخورد می کند، مقداری از نور تابیده شده بازتاب می شود و نور بازتاب شده به چشم ما می رسد و ما آن جسم را می بینیم.

در درون چشم ما یک لایه ای به نام شبکیه وجود دارد که این شبکیه نقش اصلی را در دیدن ما بازی می کند. شبکیه از چندین لایه تشکیل شده که در هر لایه سلول های متعددی برای انجام وظایف مختلفی وجود دارند.

در سطحی ترین لایه سلول های با ظاهر مخروطی شکل وجود دارند که وظیفه آن ها جذب پرتوهای رنگی نور و فرستادن آنها به مغز است یعنی به کمک این سلول ها  و تفسیر مغزمان، ما دنیا را رنگی می بینیم. این سلول ها به خاطر شکل ظاهریشان به سلول های مخروطی معروف هستند.

اگر سلول های مخروطی یا واحد پردازش رنگ در مغز به هرعلت معیوب باشند (مادر زادی یا در اثر حوادث ) رنگ ها را به درستی درک نخواهیم کرد.

افرادی که دچار کور رنگی مادرزادی هستند در ادارک یک، دو یا سه رنگ اصلی دچار مشکل هستند که برای رفع این مشکل، راهکارهای گوناگونی از جمله به کارگیری لنزها و یا عینکهای مخصوص پیشنهاد می شود. برای اینکه متوجه شوید شما نیز از این دسته افراد هستید یا نه، این مقاله را بخوانید.

پس متوجه شدیم که بخشی از فرایند درک رنگ هم به غیر ازعوامل فیزیکی به شرایط روانی ( سیستم چشم – مغز ) بستگی دارد.

مدلسازی

محققین برای کشف رموز و چگونگی ادراک انسان همیشه سعی کرده اند تا فرایند ها را مدلسازی کنند تا بتوانند آزمایشات متعدد و تکرار پذیر را در هر لحظه از زمان انجام بدهند. درک رنگ هم از این قاعده مستثنی نیست و فرایند این درک توسط انسان نیز مدلسازی شده است و با یافتن رابطه ریاضی آن، دستگاههای مختلفی ساخته شده است.

همان ریاضی که بسیاری از ما از آن خاطره خوشی نداریم امروز به کمک ما آمده است تا بتوانیم پشت پرده نحوه ادارک انسان از پدیده ها را مدل کنیم و به ناشناخته هایی دست یابیم.

آزمایش

در این مقاله قصد دارم با سه منبع نور مختلف و یک سیب قرمز خوشمزه، تاثیر نور بر رنگ را برای شما توضیح دهم.

منابع نور عبارتند از: منبع نور استاندارد D65 (لامپ فلورسنت استاندارد 6500K) ، یک لامپ التهابی (2800K) و یک لامپ بخار سدیم فشار بالا (2000K)

سوژه تحت آزمایش: یک سیب قرمز خوشمزه

هدف: فهمیدن چگونگی ادراک رنگ توسط انسان

شرح آزمایش

همان گونه که در بالا شرح داده شد، منبع نور یک منحنی توزیع توان طیفی دارد به نام SPD و سیب مورد آزمایش ما هم یک منحنی انعکاس طیفی دارد به نام SRD.

وقتی سیب قرمز زیر منابع نورآزمایشی قرار می گیرد به علت SPD های گوناگون منابع نور، متفاوت دیده می شود یعنی در زیر نور  D65  یک سیب قرمز بی حال به نظر می رسد در حالی که در زیر نور لامپ التهابی یک سیب قرمز تازه و خوشمزه درک می شود اما در زیر نور لامپ بخار سدیم فشار بالا یک سیبب نه چندان دلچسب و یا حتی نا سالم رویت می شود.

شرح مدلسازی ریاضی

این مدلسازی گویای این است که بخشی از فرایند دیدن بدین شکل است که منحنی SPD منبع نور در منحنی SRD سیب ضرب می شود و ظاهر رنگی سیب را می سازد.

در شکل زیر این فرایند را با ریاضی مدل کرده ام تا به راحتی متوجه آن شوید.

از شکل بالا این مطالب را متوجه می شویم

• چون منبع نور  D65 مقادیر زیادی طول موج آبی و سبز را در خود دارد، هنگامی که بر روی سیب قرمز می تابد، حاصلضرب SPD منبع نور در SRD سیب قرمز یک منحنی با طول موج های قرمز کاهش یافته می شود و سیب قرمز ما یک سیب قرمز بی حال به نظر می رسد.
• لامپ التهابی مقادیر زیادی طول موج قرمز دارد، هنگامی که بر روی سیب قرمز می تابد سبب اشباع قرمزی سیب شده و سیب قرمز، تازه و دلربا جلوه می کند.
• لامپ سدیم فشار بالا چون طول موج قرمز بسیار کمی دارد، حاصلضرب SPD آن در SRD سیب قرمز، عدد بسیار کوچکی شده که نه تنها قرمز بودن سیب را به خوبی نشان نمی دهد بلکه سبب می شود تا سیب قرمز از واقعی به نظر نرسیده و سیب ناسالم و نه چندان دلچسب به نظر برسد.

اما فرایند دیدن یک مرحله دیگر نیز دارد و آن منحنی حساسیت سلول های مخروطی چشم است زیرا نور منعکس شده باید به چشم برسد و از این فیلترها نیز عبور کند تا به قسمت پردازشگر مغز برسد و آنگاه ما رنگ سیب را درک کنیم.

این منحنی می گوید که هر کدام از سلول های سه گانه مخروطی چشم چه مقدار به طول موج های مختلف ( رنگ های مختلف ) حساس هستند.

به طور خلاصه، روند دیدن رنگ اجسام بدین شکل است:

SPD منبع نور در  SRD جسم ضرب می شود و نتیجه حاصل شده در منحنی حساسیت مخروط های چشم ضرب شده و نتیجه کلی برای پردازش به مغز فرستاده می شود.

جمع بندی

در این مقاله متوجه شدیم که فرایند دیدن سه مرحله دارد:

• منبع نور با SPD اختصاصی خود به جسم بتابد
• جسم با SRD اختصاصی خود نور منبع را دریافت و سپس بازتابش کند
• نور بازتاب شده از جسم به چشم برسد و از سلول های مخروطی به مغز منتقل شده و در آنجا پردازش شود

همچنین متوجه تاثیر نورپردازی شدیم که اگر سیستم چشم – مغز بیننده سالم باشد، خصوصیات SPD منبع نور بر چگونه دیده شده رنگ اجسام تاثیر زیادی دارد یعنی با انتخاب دمای رنگ منبع نور و شاخص نمود رنگ آن می توانیم اجسام را به بهترین شکل یا بدترین شکل نمایش دهیم.

نویسنده: سعید صادقیان

ممنون که این مقاله را مطالعه نمودید! به پاس قدر دانی از شما، هر گونه سوالی راجع به این مقاله را در زیر عنوان کنید تا نهایتا پس از یک روز پاسخ دهیم