دیدن رنگ: چشمان ما چگونه حس می کنند و دوربین ها چطور ثبت می کنند

در این مطلب لنزک شما عزیزان را به دنیای رنگ ها خواهیم برد. از تئوری سه رنگی و فرایند مخالف گرفته تا فضای رنگ سه بُعدی Lab. ما همچنین به سوال هایی چون: چشم انسان چگونه رنگ ها را می بیند؟ یا اصلا رنگ ها چگونه به وجود می آیند پاسخ می دهیم و دید انسان را با آنچه دوربین می بیند و ثبت می کند مقایسه خواهیم کرد. این مطلب لنزک، طولانی و بیشتر تئوری است، اما شما را به ماجراجویی در دنیای رنگ ها دعوت می کند و کمک خواهد کرد تا درک و شناخت بیشتری از رنگ ها پیدا کرده و از آنچه می آموزید به نفع عکاسی خود استفاده کنید.

شما در مهمانی خانوادگی در تعطیلات آخر هفته اوقات بسیار خوشی داشته اید. شما یک عکس عالی از پدربزرگ و مادربزرگتان گرفته اید – عکسی که دوست دارید برای آنها چاپ کرده و قاب کنید. شما چند ویرایش کوچک انجام داده اید، سپس آن را در چاپگر عکس خود در خانه چاپ کرده اید. نتیجه بسیار تاریک بوده است و عکس گرفته به نظر می رسد. بدون هیچ تغییری، شما همین عکس را به یکی از خدمات چاپ عکس آنلاین می سپارید، اما وقتی عکس به دستتان می رسد، می بینید که پوست پدربزرگ و مادربزرگتان به طور غیر طبیعی زرد و ژاکت بنفش رنگ مادربزرگتان آبی به نظر می رسد. مشکل کجاست؟ شما تراز سفیدی را قبل از گرفتن عکس ها تنظیم کرده بودید و عکس روی کامپیوتر خوب به نظر می رسید. به نظر می رسید که عکس بدون هیچ گونه تغییر در رنگ یا غلظت بر روی وب نمایش داده می شود. اما هر نسخه از تصویر کمی متفاوت به نظر می رسد و هیچ یک از آنها آن چیزی که فکر می کردید در آن لحظه دیدید نیستند!

به دنیای مدیریت رنگ در عکاسی خوش آمدید. به نظر می رسد که همه چیز باید کاملا فنی و ریاضی باشد. تعادل رنگ، سفیدها را سفید به دست می آورد (حاصل می دهد). یک مرجع رنگ (ColorChecker Target) به شما کمک می کند تا به دقت رنگ بین عکاسی و پردازش دست پیدا کنید. پروفایل های ICC (کنسرسیوم رنگ بین المللی) مدیریت رنگ را استاندارد می کنند. و با این حال، نتایج شما آنچه که شما به یاد می آورید یا انتظار داشتید نیستند. حتی عکس های سیاه و سفید شما هم گاهی اوقات «دور از هدف مورد نظر شما» به نظر می رسند.

آنچه شما می بینید لزوما آن چیزی که دریافت می کنید نیست

وقتی که من بچه بودم، گاهی با دوستانم این بازی را می کردیم: ما سعی می کردیم مشخص کنیم که همه ما یک رنگ خاص را به شیوه ای یکسان می بینیم یا نه. آیا آنها رنگ قرمز را همانطور که من می دیدم می دیدند، یا قرمز را آنطور که من بنفش را می دیدم می دیدند، اما هر دوی ما برداشت خود را «قرمز» می نامیدیم چون این کلمه ای بود که آموخته بودیم به چیزی که می بینیم نسبت دهیم؟ شاید آن یک بازی دوران بچگی بود، اما حیرت انگیز است که آنقدرها هم دور از واقعیت نبود.

آنچه ما می بینیم

دید انسان پیچیده است: ما نه تنها برای دیدن رنگ و نور، بلکه برای پردازش آنچه که از طریق مغزمان می بینیم نیز ظرفیت های مختلفی داریم، که لایه هایی از تفسیر را به رنگ و نور اضافه می کند.

«ما جهان را آنطور که هست نمی بینیم، ما آن را آنطور که خودمان هستیم می بینیم» – آنیس نین

چشمان ما رنگ و نور را با دو نوع سلول درک می کنند، که به عنوان «استوانه ای» و «مخروطی» شناخته شده اند. یک مجموعه از سلول ها – مخروطی ها – حساس به رنگ هستند، اما نیازمند نور خوب می باشند. مجموعه دیگر سلول ها – استوانه ای ها – نسبت به روشنایی (میزان روشن یا تاریک بودن) حساس بوده اما نسبت به رنگ کمتر حساس هستند. نتیجه این است که وقتی نور تاریک تر می شود، رنگ، عمق، و جزئیات از دست می روند. ما آنچه را که در نور کم می بینیم، به صورت مسطح و غیر اشباع شده درک می کنیم. در مقابل، در نور روشن جزئیات فوق العاده ای را می بینیم.

این دو نوع سلول نه به قسمت های مساوی وجود دارند و نه به طور مساوی در چشم ما توزیع می شوند. تعداد سلول هایی که رنگ را می بینند و نیازمند نور روشن هستند کمتر است و در مرکز دید ما متمرکز شده اند. تعداد سلول هایی که در نور کم می بینند بیشتر بوده و عمدتا در اطراف لبه های دید ما متمرکز شده اند. اگر شما اهل اردو زدن یا کوهنوردی باشید، می دانید که بهترین راه برای قدم زدن در تاریکی، به جای تمرکز بر آنچه مستقیما روبروی شماست، تمرکز بیشتر بر روی آنچه که در هر دو طرف شماست می باشد. اگر از چراغ قوه استفاده می کنید، به جای مستقیم تاباندن نور به جلو، اگر نور را از یک طرف به طرف دیگر بتابانید بهتر در تاریکی مسیریابی خواهید کرد. علت آن این است که سلول هایی که جزئیات را در نور کم و تاریک می بینند، در دید جانبی ما فعال تر از همه هستند.

منبع تصویر: iStock

چه نور تاریک تر شود و چه روشن تر، کاهش در آنچه ما می بینیم بسیار تدریجی است. ما می توانیم جزئیات را در نور روشن ببینیم، و در هایلایت های بسیار روشن، اگر جزئیات را به خوبی نبینیم، رنگ را خواهیم دید. توانایی ما برای تشخیص رنگ ها و جزئیات همانطور که نور محو می شود، به تدریج کاهش پیدا می کند، اما ما قادر به تشخیص حرکت و دیدن اَشکال در سایه بسیار عمیق هستیم.

وقتی مقابل چشم اندازی قرار می گیریم، سلول های چشمان ما رنگ، روشنایی، و جزئیات را ثبت می کنند. اما مغز ماست که به ما می گوید که چه چیزی می بینیم. مغز ما اطلاعات را تفسیر کرده و شکاف ها را پر می کند. مغز ما همچنین به خاطرات و تجربیاتمان رجوع می کند تا آنچه می بینیم را تفسیر کند. ما متوجه نمی شویم که خطوط همانطور که با زیاد شدن فاصله از ما دور می شوند، چطور همگرا می شوند، چون مغز ما اعوجاج را اصلاح می کند. به طور مشابه، ما متوجه نمی شویم که چقدر زرد یا صورتی یا سبز ممکن است در نور یک اتاق وجود داشته باشد چون مغز ما این موضوع را به اندازه توجه به اینکه گوشت قرمز اکنون تا حدودی خاکستری است، مهم در نظر نمی گیرد.

آنچه دوربین می بیند و ثبت می کند

آنچه که یک دوربین «می بیند» را می توان به سادگی شرح داد: سنسور یک دوربین محدوده باریکی از نور و رنگ را ثبت می کند، و گیرنده های عکس به طور یکنواخت در سراسر میدان دید پاسخ می دهند. گیرنده های عکس، نه اشباع رنگ را در سایه ها کاهش می دهند، و نه وقتی که نور روشن تر می شود جزئیات بیشتری را ثبت می کنند. به طور مشابه، گیرنده های عکس رنگ بیشتری را در مرکز میدان دید ثبت نمی کنند. هر گیرنده عکس، صرف نظر از محلش روی سنسور، رنگ و نور را در صورتی که در داخل محدوده روشنایی سنسور وجود داشته باشند، ثبت خواهد کرد. علاوه بر این، توانایی یک سنسور برای ثبت رنگ و جزئیات به سادگی در هر دو انتهای محدوده روشنایی سنسور به پایان می رسد (یعنی به طیف روشنایی سنسور محدود است). خارج از این محدوده، هایلایت ها (قسمت های روشن صحنه) سفید و سایه ها سیاه می شوند.

دوربین ها آنچه را که سنسورهای عکس ثبت می کنند تفسیر می کنند، اما تفسیر آنها محدود و بر اساس یک الگوریتم ثابت است. تفسیر شامل مقایسه و تعمیم اطلاعات موجود برای پر کردن شکاف های کوچک با منطق است. تفسیر روان و قابل انعطاف نیست. خطوط همگرا هنوز هم همگرا خواهند شد، و میزان رنگ زرد در نور لامپ رشته ای، به تناسب همان مقدار رنگ زرد موجود در یک موز را نشان خواهد داد.

طیف سنج ها (Spectrometers) – دستگاه های مورد استفاده برای کالیبره کردن نمایشگر هایی مانند مانیتورها – به شیوه ای یکسان با سنسورهای دوربین کار می کنند. آنها رنگ را به طور یکنواخت و به روش خطی ثبت می کنند. این بدان معناست که مدیریت رنگ دیجیتال در میان تمام دستگاه های کالیبره شده سازگار است، اما کالیبراسیون قرار نیست بر چگونگی دیدن رنگ و نور توسط ما منطبق باشد.

نمای زنده در مقابل نمای دیجیتال

اختلاف دیگری بین دید ما و دستگاه های دیجیتال، اینکه چطور رنگ و نور را می بینیم، وجود دارد. وقتی ما به یک صحنه نگاه می کنیم، چشمان ما حرکت می کنند – حتی اگر این حرکت جزئی و ظریف باشد – و مقدار زیادی اطلاعات خارج از میدان دید اصلی ما را دریافت می کنند. ما ممکن است از رنگ، نور، و اَشکال در دید محیطی خود آگاه نباشیم، اما مغز ما آن اطلاعات را صرف نظر از این مسئله می گیرد و از آن برای تفسیر آنچه که ما بلافاصله می بینیم استفاده می کند.

دوربین ها نیز ممکن است نور و رنگی را انتخاب کنند که از خارج میدان دید سرچشمه می گیرد، اما تنها در صورتی که آنها از میدان دید دوربین عبور کنند.

دوربین ما بخشی از هرچیزی که ما می بینیم را می بیند.

هنگام نگاه کردن به عکس صحنه ای که قبلا گرفته شده در نمایی جدید، ما لایه دیگری از پیچیدگی را به آنچه در اصل دیده بودیم اضافه می کنیم.

تئوری های رنگ

هنگامی که بحث درک رنگ و نقش آن در عکاسی مطرح باشد، بررسی این که رنگ ها چطور برای ایجاد رنگ های دیگر ترکیب می شوند نیز حائز اهمیت است. شما ممکن است قبلا یاد گرفته باشید – احتمالا در کلاس هنر – که قرمز، زرد، و آبی رنگ های اصلی هستند، و ترکیب آنها رنگ های ثانویه ی سبز، نارنجی، و بنفش را ایجاد می کند. این ایده از قرن هفدهم وجود داشته، و هنوز هم رویکرد غالب مورد استفاده در هنر کلاسیک است. با این حال، اگرچه آن نظریه ممکن است هنگام ترکیب رنگ عملی باشد، اما آنطور که ما رنگ ها را می بینیم نیست و آنطور که رنگ در عکاسی یا چاپ باز تولید می شود نیز نیست.

تئوری سه رنگی

دو تئوری وجود دارد که شرح می دهند ما چگونه رنگ را می بینیم. طبق تئوری سه رنگی، ما گیرنده های متفاوتی برای رنگ های متفاوت در سلول های مخروطی چشمانمان (سلول هایی که رنگ را می بینند) داریم. گیرنده های مختلف سه طول موج نور مختلف را انتخاب می کنند: بلند، متوسط، و کوتاه، که ما به صورت قرمز، آبی، و سبز می بینیم. این سه رنگ با یکدیگر ترکیب می شوند تا تمام رنگ های قابل مشاهده دیگر را برای ما فراهم کنند.

پس جای تعجب نیست که تمام رنگ ها در دستگاه های خروجی روشنایی (دوربین ها، مانیتورهای کامپیوتر، پروژکتورها، و غیره) با ترکیبات مختلفی از رنگ های قرمز، آبی، و سبز تشکیل می شوند. از آنجا که RGB رنگ های نور هستند، اگر شما هر سه رنگ را با هم جمع کنید، رنگ سفید را به دست می آورید. هر سه رنگ را از هم کم کنید و به رنگ سیاه می رسید. این اساس مدل رنگ RGB است.

مدل رنگ چاپ – CMY – برعکس مدل RGB است، اما بر اساس تئوری سه رنگی نیز هست. CMY رنگ های چاپ هستند. جوهر برای ایجاد رنگ، طول موج های مشخصی از نور را جذب می کند و بقیه را بازتاب می دهد. اگر شما هر یک از رنگ های قرمز، سبز، و آبی را از سفید کم کنید، به رنگ های متضاد فیروزه ای یا سایان (Cyan)، ارغوانی یا مجنتا (Magenta) و زرد (Yellow) می رسید که به اختصار CYM نامیده می شوند. اگر شما هر سه رنگ (CMY) را به هم اضافه کنید، به رنگ (تقریبا) سیاه می رسید. (K – سیاه – به مدل رنگ چاپ اضافه می شود تا یک سیاه واقعی ارائه دهد، و در هزینه استفاده از هر سه رنگ برای تولید جوهر سیاه صرفه جویی کند.)

با تاباندن نور از میان دو لایه ژلاتینی قرمز، سبز، و آبی یک کلاژ (collage) رنگارنگ ایجاد می شود.

تئوری فرآیند مخالف

تئوری فرآیند مخالف (opponent process theory) می گوید که سلول های مخروطی چشمان ما از نظر عصبی به هم متصل اند تا سه جفت رنگ متضاد را شکل دهند: آبی در مقابل زرد، قرمز در مقابل سبز، و سیاه در مقابل سفید. وقتی یکی از این جفت ها فعال می شود، فعالیت در دیگری کاهش داده می شود. به عنوان مثال، وقتی قرمز فعال می شود، ما سبز کمتری می بینیم، و وقتی سبز فعال می شود، ما قرمز کمتری می بینیم.

اگر شما برای یک دقیقه به یک قطعه (تکه) قرمز خیره شوید، سپس نگاه خود را به یک قطعه سفید صاف تغییر دهید، یک رد تصویر (پس دید) سبز در وسط سفید خواهید دید. این فرآیند مخالف در دید شماست که دارد فعالیت می کند. دلیل این که ما سبز را بعد از خیره شدن به قرمز می بینیم این است که ما با خیره شدن، پاسخ عصبی برای رنگ قرمز را خسته کرده ایم. این امر به واکنش عصبی برای رنگ سبز اجازه می دهد تا افزایش پیدا کند.

شما این تئوری رنگ را در عمل هنگام متعادل کردن رنگ تصاویر دیده اید. وقتی شما قرمز را کاهش می دهید، تصویر شما سبزتر می شود، و وقتی زرد را افزایش می دهید، آبی تصویر شما کمتر می شود. تضاد سیاه و سفید بر روشنایی (luminance) یک تصویر تاثیر می گذارد.

سه رنگی به علاوه فرآیند مخالف برابر است با دید رنگ

در ابتدا، محققان فکر می کردند دید رنگ ما را می توان تنها با یکی از این دو نظریه توضیح داد. با این حال، اگرچه محققان قادر به ارائه مدرک قطعی نیستند، در حال حاضر به طور گسترده پذیرفته شده است که ما از هر دو روش به طور ترکیبی برای دیدن رنگ استفاده می کنیم. نظریه سه رنگی توضیح می دهد که چشمان ما چگونه رنگ را دریافت می کنند و نظریه فرآیند مخالف پیوندهای عصبی ای را که به مغز ما کمک می کنند رنگ را پردازش کند، توضیح می دهد.

مجددا، ما کارکرد این نظریه ها را در حال حاضر به صورت ترکیبی در عکاسی می بینیم. تصاویر با کانال های قرمز، سبز، و آبی ایجاد می شوند. در مقابل قرمز، سبز و آبی، فیروزه ای، ارغوانی و زرد قرار دارند. رنگ بین قرمز و سبز، و زرد و آبی متعادل می شود. تنظیم تعادل سیاه (سایه ها) و سفید (هایلایت ها) به یک تصویر تراکم می دهد.

فضای رنگ Lab

سیستم رنگ های سه رنگی (RGB) و فرآیند تضاد (R/G, Y/B, B/W) هر دو وقتی در عکاسی استفاده می شوند، تخت (مسطح) می باشند. منظور من این است که تنظیمات در آن فرآیندها در یک زمان تنها یک متغیر را تحت تاثیر قرار می دهند. قرمز بیشتر و آبی کمتر یک رنگ را به سمت نارنجی متمایل خواهد کرد. اگر سبز را کاهش دهید، با سایه ای از بنفش کار خواهید کرد. تغییر بین سیاه و سفید رنگ را تیره تر یا روشن تر خواهد کرد.

در مقابل، Lab تلاش می کند تا پیچیدگی دید انسان را با ترکیب دو فرآیند رنگ در یک مدل سه بعدی تکرار کند. هر رنگ نتیجه ای از توازن ترکیب شده و همزمان قرمز و سبز (“a”)، آبی و زرد (“b”)، و سیاه و سفید (روشنایی، یا “L”) است. نتیجه یک مدل رنگ است که محدوده رنگ کاملی که چشم انسان می تواند ببیند را نشان می دهد.

منبع تصویر: کنسرسیوم رنگ بین المللی (ICC)

از آنجا که Lab colour بسیار وسیع و دقیق است، هر رنگ در هر مدل تولید رنگ دیگری، دارای مقدار متناظر در Lab است. در واقع، Lab به عنوان مدل پایه برای محاسبه هر رنگ در هر مدل استفاده می شود. بنابراین، یک سیستم قابل اعتماد برای ترجمه رنگ ها از یک مدل به مدل دیگر نیز هست.

برخی از عکاسان و هنرمندان دیجیتال ترجیح می دهند در فضای Lab کار کنند، اما برای بسیاری از آنها، سیستم برای استفاده جهت مصارف عمومی بیش از حد بزرگ و پیچیده است. در مقابل، RGB و هم نشینش، CMYK، مدل های راحت و از نظر مفهومی ساده ای هستند که بیش از اندازه کافی رنگ را ارائه می دهند.

موج ها، مسیرها، و اشیاء

یک مشخصه دیگر وجود دارد که اگر ما بخواهیم رنگ و چگونگی عملکرد آن در عکاسی را به طور کامل درک کنیم، باید آن را در نظر بگیریم: رنگ ها مولفه های (اجزای) نور هستند، که در امواج حرکت می کنند. اگر شما نور سفید را به یک منشور بتابانید، منشور نور را منحرف (خم) خواهد کرد (شکست نور) و رنگین کمانی از رنگ ها از طرف دیگر پدیدار خواهد شد.

عکس از کلوینسونگ (Kelvinsong) برگرفته از ویکی انبار

رنگ ها هر یک در طول موج خود حرکت می کنند. وقتی که رنگ ها همه مستقیما با هم حرکت می کنند، نتیجه نور سفید است. اما وقتی که نور مجبور به تغییر جهت می شود، هر رنگ به طور متفاوت، بسته به طول موج خود، خم خواهد شد. بنفش، با کوتاه ترین طول موج، بیشتر از همه خم خواهد شد. قرمز، با طولانی ترین طول موج، کمتر از همه خم خواهد شد. و بنابراین وقتی نور سفید به هر سطحی اصابت می کند، نور به رنگ های تشکیل دهنده خود شکسته می شود.

این مسئله را نیز به دانسته های خود اضافه کنید که برخی از مواد، مانند شیشه، نور را منتقل می کنند؛ مواد دیگر، مانند یک سنگ صاف، نور را جذب می کنند؛ و در عین حال مواد دیگر، مانند لاک خشک شده، نور را منعکس می کنند. و همانطور که در مورد منشور دیدیم، نور وقتی با یک شیء برخورد می کند به رنگ های تشکیل دهنده شکسته می شود، مگر اینکه شیء کاملا صاف باشد. به علاوه، حتی اگر کاملا صاف باشد اما کاملا شفاف (روشن) نباشد، مواد برخی از طول موج های نور را جذب کرده و بقیه آنها را منعکس خواهند کرد. بنابراین، یک سنگ صاف نور را جذب می کند اما برخی از طول موج های نور را نیز منعکس می کند، که به سنگ یک رنگ به عنوان مثال خاکستری-قهوه ای می دهد.

این که رنگ چگونه منتقل می شود، جذب می شود، و منعکس می شود، نه تنها بر رنگ هایی که ما می بینیم تاثیر می گذارد، بلکه بر کیفیت رنگ هایی که می بینیم نیز تاثیر می گذارد. یک شیء که مقدار زیادی نور را جذب می کند – مثال سنگی که زدیم– رنگ اشباع شده و صاف را منعکس خواهد کرد. در مقابل، ماده ای که مقدار زیادی نور را منعکس می کند – به عنوان مثال، لاک خشک شده – یک حس عمیق و روشن از رنگ برای ما فراهم می کند.

جمع بندی

در حال حاضر، شما ممکن است فکر کنید که همه این مطالب بسیار جالب بود، اما چه فرقی برای من ایجاد می کند وقتی که در حال گرفتن یا ویرایش عکس هستم؟

عکاسی دیجیتال فرصتی برای ما فراهم کرده است تا رنگ را به شیوه ای که قبلا تجربه نکرده ایم، دستکاری کنیم. هنرمندان سنتی در زمینه نظریه رنگ و استفاده از رنگ برای به دست آوردن مزیت بزرگ ایجاد کنتراست، انتقال احساسات، و جلب توجه بیننده، آموزش دیده و تحصیل کرده اند. عکاسان در حال حاضر به لطف خلاقیت گسترش یافته، همان فرصت ها را دارند.

با درک نظریه های رنگ و چگونگی عملکرد رنگ، ما می توانیم رویکرد فنی خود برای دقت و صحت رنگ را بهبود بخشیم.

درک عمیق تر از رنگ و مدیریت رنگ به عکاسی بهتر منجر می شود. تصاویر آنچه را که شما هنگام گرفتن عکس درک کرده و احساس کرده اید را بهتر ثبت خواهند کرد، و توانایی شما برای استفاده از رنگ به نفع خودتان، تاثیر عاطفی و جذابیت عکس را بهبود خواهد بخشید.

ما همچنان سعی می کنیم مطالب بیشتری در مورد رنگ ها در لنزک منتشر کنیم، از شناخت تئوری رنگ ها همچون مقاله فوق تا روانشناسی رنگ ها و استفاده از آن ها در ترکیب بندی، کافیست در سایت لنزک کلمه «رنگ ها» را جستجو کرده تا به این مطالب دسترسی پیدا کنید.

منبع

برگرفته از: tutsplus