K článku mě inspiroval text Color Survey Results publikovaný na blogu blog.xkcd.com autorem randallpmunroy. Pisatel provedl webový průzkum, kterak obyčejní lidé nazývají různé barvy. Na monitoru jim zobrazoval jejich vzorky a dobrovolníci je pojmenovávali. Více než 200 tisíc účastníků průzkumu pojmenovalo na pět milionů barev. K jedné z prvních odpovědí byl přiložen obrázek tropící si žerty z toho, jak se dívky s hochy na názvu barvy neshodnou (obr. 1).
Výsledky průzkumu vliv pohlaví respondenta na pojmenovávání barev potvrdily jen málo. Ženy sice byly shledány upovídanější, protože v názvech barev měly tendenci používat více přívlastků, ale jinak se s muži shodly.
Tolik na úvod. Předpokládám, že nyní je zřejmé, jak názvy barev používané lidmi v běžném hovoru k přesné identifikaci konkrétního odstínu nestačí, a odstíny musí být definovány nějak jinak.
Názvy barev podle vzoru
Země je modrá jako pomeranč – tímto citátem surrealistického básníka Paula Éluarda uvádím, jak ošidné je slovní pojmenování konkrétního odstínu jeho přirovnáním k barvě nějaké obecně známé věci: Červený jako růže. Blankytně modrý jako obloha. Bohužel však ani růže, ani obloha nemají jen jeden jediný přesně definovaný odstín (obr. 2).
Název podle pigmentu
Sofistikovanější je přístup, kdy odstín pojmenujeme po pigmentu, jenž je původcem dotyčné barvy. Starší generace si jistě vybaví své školní vodové barvy, ve kterých byly jednotlivé „knoflíky“ barev popsány exotickými názvy „umbra“ a „siena pálená“. Pro nás děti to zkrátka byla hnědá, první světlejší a ta druhá, nehezká, více do černa. Krom toho, že se skutečnými pigmenty umbrou a sienou měly tyto vodovky pramálo společného, měl každý žák ve třídě jejich odstín trochu jiný. Barevnost pigmentu totiž také není absolutně stálá, neměnná bez ohledu na jeho zdroj, čistotu, podmínky výroby, jemnost mletí atp. (Mladší generace o to byla ošizena, protože po zavedení zákona na ochranu spotřebitele si ty matoucí názvy do vodovek už nikdo netroufal vkládat.)
Vzorníky
Zmíněná myšlenka spojení konkrétní barevné plochy s jednoznačným názvem, nějakým ID (identifikací), je ale skvělá a je principem tvorby vzorníků. Ty mohou být zhotoveny a šířeny buďto jednotlivými výrobci barev, potom prezentují palety barev jejich vlastních výrobků, nebo mohou být vytvářeny na výrobcích nezávislými organizacemi, ať již obchodními (RAL, NCS, Pantone), či státními (např. zrušená ČSN 67 3067, příklad: 1003 – světlá šeď pastelová).
Uspořádání odstínů ve vzorníku může být v zásadě dvojí:
- buďto je to sbírka omezeného počtu komerčně či jinak významných odstínů,
- nebo to je realizace nějakého barevného systému, stupnice či barevného prostoru.
Nejznámějším a v průmyslové výrobě mezinárodně používaným vzorníkem, který je představitelem prvého typu, je vzorník RAL (Reichs-Ausschuss für Lieferbedingungen – Říšský výbor pro dodací podmínky). První vzorník RAL vznikl roku 1927, nazýval se RAL 840 a definoval soubor pouhých čtyřiceti významných barev. Během let byl vydáván znovu a znovu. V současné době je rozšířený vzorník RAL Classic, který obsahuje 210 odstínů včetně několika metalických.
Je nutné si uvědomit, že odstíny ve vzornících prvního typu mezi sebou nemají žádný vztah. Jsou to jen diskrétní barvy, mezi kterými nelze nikterak interpolovat. Druhý typ vzorníku, založeného na nějakém barevném systému, možnost interpolace naopak předpokládá.
Historické pokusy o systemizaci barev
Starověk a středověk
Pokusy zavést mezi barvy nějaký pořádek, seřadit je a vytvořit barevný model, ve kterém by každá měla své místo, se táhnou celou lidskou civilizací. S tím souvisí i hledání základních barev, ze kterých lze ty ostatní připravit. V Evropě stály na počátku této snahy úvahy antických řeckých filozofů Empedokla (cca 500–430 př. n. l.), Platona (428–348 př. n. l.) a Aristotela (384–322 př. n. l.). Jejich myšlenky se v Evropě uplatňovaly až do 17. století.
Z pozorování rozbřesku a západu slunce, kdy se na obloze objevují červánky, Empedokles odvodil, že červená barva musí vznikat mícháním bílého denního světla a černé barvy noci. Ze všech barev vybral čtyři základní a přiřadil je čtyřem živlům: oheň – bílá, země – okrová, vzduch – červená, voda – černá (obr. 3). Z dnešního pohledu dosti neobvyklé, že?
Myšlenku stvořil Aristoteles, který vytvořil první lineární (resp. bipolární) barevný systém, ve kterém barvy seřadil od bílé do černé podle jejich jasu: bílá – žlutá – oranžová – červená – zelená – modrá – černá (obr. 4). Jeho úvahy byly odvozeny od pozorování duhy. Za základní barvy zvolil červenou, zelenou a purpurovou (fialovou). Aristotelovy představy však byly zatíženy vážnou chybou: Nerozlišoval aditivní mísení světel od subtraktivního mísení pigmentů, a proto se domníval, že mísením žlutého a modrého světla vznikne světlo zelené.
Ve středověké Evropě se teorií barev zabývali významní křesťanští myslitelé, jako např. první rektor univerzity v Oxfordu Robert Grosseteste (1168–1253), Tomáš Akvinský (1225–1274), teolog a filozof Roger Bacon (1214–1294). Jejich úvahy se však většinou nesly ve vztahu k víře.
V období renesance znovu nastoupila barevná estetika. Zmínit musím alespoň slavného polyhistora Leonarda da Vinciho (1452–1519). Přenesme se však do 17. století, ve kterém byly položeny základy vědecké koloristiky.
Sigfridus Aronus Forsius (1569–1624)
Teprve ve 20. století byl v Královské knihovně ve Stockholmu objeven zapomenutý rukopis finského astronoma, kněze a profesora v Uppsale, Sigfrida Forsia. Roku 1611 v něm popsal první moderní barevný systém založený na čtyřech základních barvách tak, jak je užíváme dnes. Těmi barvami byly červená, žlutá, zelená a modrá. Barvy uspořádal na povrch koule (obr. 5). Na jejích pólech byly bílá a černá. Na rovníku pak šedá a zmíněné pestré barvy. Barevné přechody mezi primárními a sekundárními barvami technicky vyřešit nedovedl. Jeho model tedy nebyl trojrozměrný ani dvourozměrný, ale zůstal multilineární sítí.
Isaac Newton (1643–1727)
Nejstarším barevným systémem, který měl člověk vždy před očima, byl ten, který mu poskytovala sama příroda. Byla to duha. Naneštěstí to však byl systém obtížně použitelný, protože jej člověk neuměl vytvořit, a to až do druhé poloviny 17. století, kdy Isaac Newton objevil rozklad světla hranolem.
Jeho barevný systém (obr. 6) byl projekcí spektrálních barev do plochy, konkrétně na barevné kolo, a to tak, že infračervený konec spektra spojil s ultrafialovým. Úseky na obvodu kola, které sedmi spektrálním barvám (červené, oranžové, žluté, zelené, modrozelené, tmavomodré a fialové) příslušely, byly přímo úměrné rozsahu jejich vlnových délek. Ve středu kola byla bílá jako symbol toho, že součet celého spektra je bílé světlo. Černá barva se v jeho systému nevyskytovala.
Jacob Christoph Le Blon (1667–1742)
Za první opravdovou teorii barev je pokládána ta, kterou vytvořil frankfurtský malíř, rytec a tiskař J. Ch. Le Blon. Jeho teorie a praxe daly základ modernímu barevnému tisku s použitím tří a čtyř barev. Barvy azurovou (Cyan) a purpurovou (Magenta) jako primární barvy moderního tiskového systému CMYK ve své práci ještě nerozpoznal a ke svým tiskům používal červenou, žlutou, modrou a černou barvu (RYBK), avšak i s nimi byl schopen tisknout v plné škále barev. Pracoval metodou mezzotinty a ze tří nebo čtyř barevných výtahů vytvářel soutisk (obr. 7) jako na reprodukci portrétu kardinála de Fleury.
Současnost
Albert Henry Munsell (1858–1918)
V dějinách se posuneme o dalších dvě stě let, na začátek 20. století, k osobě A. H. Munsella. Tento americký malíř je známý jako autor prvního moderního barevného systému, který zohledňuje lidské vnímání. Jeho systém se, zejména v Americe, používá dodnes. Na rozdíl od svých předchůdců se Munsell nesnažil vměstnat všechny barvy do nějakého pravidelného geometrického tělesa, jako např. krychle nebo koule, ale dal přednost tomu, aby barevný prostor byl percepčně rovnoměrný. Jelikož se citlivost lidského oka k různým barvám liší, jeho barevné těleso je nepravidelného tvaru (obr. 8).
Munsellův barevný model popisuje vlastnosti barvy při přechodu od neutrální šedé k čistému spektrálnímu odstínu při stálé hodnotě jasu. V jeho cylindrickém souřadnicovém systému je barva lokalizována třemi souřadnicemi: odstínem (Hue), jasem (Value, lightness) a sytostí (Chroma, saturation).
Odstín je úhlovou souřadnicí se základním krokem 3,6° kódovanou alfanumericky: Po obvodu kruhu je pravidelně rozmístěno pět základních barev RYGBP (červená, žlutá, zelená, modrá a fialová). Mezi nimi je pět složených barev YR, GY, BG, PB a RP. Vzniklých deset barevných sektorů se dělí na dalších deset dílů označených čísly 1–10. Odstín 5R je čistá červená, po odstínu 10R následuje 1RY. Jas je středová osa válce, na které je neutrální škála šedí od černé (0) po bílou (10).
Sytost pak popisuje čistotu odstínu jeho vzdáleností (odlišností) od neutrální šedi stejného jasu. Hodnota sytosti 0 je na neutrální ose, radiálně od ní vzrůstá, přičemž její nejvyšší hodnota není omezena, ale mění se tak, jak se zlepšuje naše schopnost vyrábět syté pigmenty. Příklad zápisu kódu odstínu v Munsellově systému: 1YR 5/3 znamená odstín (H) = 1YR, tj. žlutočervená blíže k červené s jasem (V) = 5, tj. uprostřed stupnice, a sytostí (C) = 3.
Barevný systém NCS
Natural Color System (NCS) je v současnosti nejvýznamnější celosvětově rozšířený systém pro uživatelskou komunikaci barev. Používá se zejména ve formě barevných atlasů k identifikaci barvy porovnáním se vzorem (obr. 9).
Barevný prostor NCS je do jisté míry podobný Munsellovu. Jeho svislá osa je šedá škála od bílé (W) do černé (S) v rozsahu 0–100 %. Kolem ní jsou na obvodu kruhu v 90° odstupech čtyři základní odstíny – žlutá (Y), zelená (G), modrá (B) a červená (R) – všechny ve stoprocentní sytosti. Jednotlivé barvy jsou definovány procentním podílem (obsahem) těchto základních složek: obsah černé, sytost, odstín. Alfanumerický kód barvy, např. 2030-Y90R, znamená toto umístění barvy v systému: základní odstín barvy je žlutá (Y) s 90 % červené (R) a tento odstín je lomený šedou, ve které je 20 % černé, přičemž vzdálenost od barvy od svislé šedé osy (sytost) je 30 %. Před kódem barvy se může vyskytnout předpona S (S2030-Y90R), která značí druhé vydání vzorníku (Second edition).
Barevné prostory CIE
Všechny barevné prostory zaměřené na mapování přirozeného vnímání lidského oka jsou ze své podstaty trojrozměrné, trichromatické, protože zdravé lidské oko obsahuje tři druhy čípků. Ani prostor CIE z toho nevybočuje. CIE definovala základní barevný prostor pomocí hodnot trichromatických složek X, Y a Z. Ty se stanovují fyzikálním měřením postupem normovaným CIE roku 1931. Zmíněný prostor se nazývá CIE-XYZ. Zjednodušeně lze považovat složku X za množství červeného světla, Y zeleného a Z modrého. tento třírozměrný prostor lze zobrazit v ploše tak, že se trichromatické složky normují na trichromatické souřadnice x, y, z (každá trichromatická složka se vydělí součtem všech tří složek). Důsledkem je, že ze znalosti dvou hodnot trichromatických souřadnic může být vypočítána ta třetí, protože platí: x + y z = 1. Výsledkem normování je kolorimetrický trojúhelník CIE-xy (obr. 10). Barvy spektrální sytosti a intenzity jsou znázorněny na obrysové křivce, na které jsou uvedeny rovněž příslušné vlnové délky záření. Bod W ležící uprostřed trojúhelníku představuje bílou.
Nevýhodou prostoru CIE-XYZ a kolorimetrického trojúhelníku CIE-xy je vizuální nerovnoměrnost, tj. že stejné vzdálenosti v jejich různých místech neodpovídá stejný subjektivně vnímaný rozdíl barevných vjemů. Proto byl tento prostor (a trojúhelník) ve specifikaci roku 1960 transformován na prostor CIE-UVW a na rovnoměrný diagram chromatičnosti CIE-uv.
Uvedené systémy sice umožňují definovat každou barvu třemi souřadnicemi, ale nejsou praktické pro posuzování barevných diferencí. Proto byla roku 1976 zavedena další transformace těchto prostorů – CIE-L*a*b* (též CIELAB), která umožnila názorné vyjádření barevných odchylek tím, že definovala jasovou souřadnici L*, souřadnici a* jako zeleno-červenou a osu b* modro-žlutou. (Žádný odstín zelené barvy nemůže být současně odstínem červené, ani žádná modrá nemůže být současně žlutá.)
Transformací systému CIE-L*a*b* do cylindrických (válcových) souřadnic je CIE-L*C*H°. Lightness – svislá škála šedí, Chroma – sytost odstínu (kolmá vzdálenost od šedé škály) a Hue – úhlová souřadnice pro odstín (obr. 11).
V souvislosti s těmito systémy je vhodné zmínit pojem barevný gamut. Bez nároku na jeho přesnou definici si gamut lze představit jako množinu barev, kterou je daným barevným systémem možno zobrazit. Např. ne každou barvu, kterou je člověk schopen vidět, je možné zobrazit na monitoru počítače nebo vytisknout na tiskárně.
Závěr
A tím se dostáváme zpět od barevných systémů k „lidskému“ vnímání pojmenování barev. Závěrem Color Survey Results na blogu xkcd byl obrázek mapující do systému RGB oblasti názvů jednotlivých barev (obr. 12).
Ing. Ivan Vaněček, CSc.
i.vanecek@baumit.cz
Literatura
- Welsch N., Liebmann C. C.: Farben, Natur, Technik, Kunst, Berlin 2003.
- www.colorsystem.com
- www.wikipedia.org
- blog.xkcd.com
