Kuidas silm näeb värvusi

Silma võrkkestas on kahte liiki valgustundlikke rakke: ühtesid nimetatakse kepikesteks, teisi kolvikesteks. Silmas on kepikesi ligikaudu 130 miljonit, kolvikesi 7 miljonit. Valguse mõjul toimuvad kepikestes ja kolvikestes keemilised protsessid, mis ärritavad närviotsakesi ja tekitavad elektrilise signaali, mis lõpuks jõuab ajju ja tekitab valgusaistingu.

Kepikesed ja kolvikesed on erineva valgustundlikkusega.

Kepikesed on suurema valgustundlikkusega ja reageerivad ka üsna nõrgale valgusele. Seetõttu võimaldavad kepikesed näha hämaras ja üldse nõrga valguse korral. Kepikesed värvusi ei erista, seetõttu paistavad värvilised esemed nõrgas valguses hallid.

Kolvikesed on väiksema valgustundlikkusega, kuid reageerivad värvustele. Seetõttu eristab silm värvusi alles piisavalt tugeva valguse korral. Kolvikesi on kolme liiki. Ühed reageerivad sinisele valgusele, teised rohelisele valgusele ja kolmandad punasele valgusele. Silm lahutab valguse kolme eri värvi komponendiks, millest siis ajus tekib vaadeldava eseme värvusele vastav valgusaisting.

Nii kepikestes kui ka kolvikestes on valguse toimel muunduv aine. Sinisetundlik kolvike sisaldab ainet, mis muundub sinise valguse toimel. Joonisel näitab graafik 1, kuidas sinisetundlik kolvike võtab vastu valgust. Valgustundlikku ainet muundub kolvikeses kõige rohkem graafiku maksimumile vastavas piirkonnas. Sellist sinist valgust tajub inimene kõige paremini. Langeb silma roheline valgus, siis sinisetundlikus rakus olev aine peaaegu ei muundugi. Valgusele reageerib nüüd rohelisetundlik aine, kusjuures jälle tajub silm kõige enam graafiku 2 maksimumile vastava piirkonna osa. Sama on punase valgusega, mida iseloomustab graafik 3.

Inimese silm võtab vastu kolme värvi valgust – punast, rohelist ja sinist. Nende valguste erineva intensiivsusega kombinatsioonid võimaldavad tekitada erinevaid värvusi.

Suuname punase, rohelise ja sinise valguse valgele pinnale nii, et valgussõõrid osaliselt kattuvad. Punase ja rohelise valguse liitumise kohas näeme kollast valgust. Rohelise ja sinise valguse liitumise kohas näeme helesinist valgust. Sinise ja punase valguse liitumise kohas näeme purpurpunast valgust. Seal, kus liituvad punane, roheline ja sinine valgus, on tulemuseks valge valgus.

Teiste värvuste saamiseks peame muutma valguse intensiivsust. Kui tahame saada punase ja rohelise liitumise kohas oranži laiku, siis peame rohelise valguse tegema nõrgemaks. Selliselt võime erinevalt kombineerides saada kõiki värvusi. Kuna punase, rohelise ja sinise abil saame kõiki teisi värvusi, nimetatakse neid ka põhivärvusteks.

Inglisekeelsete nimetuste red, green, blue järgi nimetatakse sellist värvuste tekitamise süsteemi RGB värvimudeliks. RGB-mudelist lähtuvalt on ehitatud värvilised pildiekraanid (televiisor, arvutikuvar). Ekraani moodustavad miniatuursed punased, rohelised ja sinised valgusallikad. Valgusallikaid saab välja lülitada, aga ka nende valgustugevust muuta. Kolme eri värvi valgusallikaga saab tekitada värvilisest objektist loomutruu pildi.

Tänapäeva digitaalne fotokaamera registreerib samuti kolme põhivärvust. Kaamera sensor koosneb paljudest imepisikestest osadest – rakkudest. Rakke on mitu miljonit. Pildi üks täpike salvestatakse neljal sensori rakul. Sensori ees on kolme värvi valgusfiltreid: punane (R), roheline (G) ja sinine (B) filter.

Päikeselt tuleb rohelist valgust rohkem kui punast või sinist. Inimese silm on sellega kohastunud. Et ka kaamera salvestaks värvid loomutruult, on rohelise filtri aknaid kaks korda rohkem kui punase või sinise filtri aknaid.

Valgele paberile trükitud musti tähti näeme seetõttu, et tähtedelt peegeldub palju vähem valgust kui tähti ümbritsevalt valgelt paberilt. Neid kohti keha pinnal, mis peegeldavad rohkem valgust, näeme heledamatena kui neid kohti, mis peegeldavad vähem valgust.

Värvilise pildi trükkimisel kasutatakse põhivärvuste vastandvärvusi. Need on vastavalt: helesinine, purpurpunane ja kollane. Tähistatakse neid vastavalt C, M ja Y (inglisekeelsetest nimetustest cyan, magenta, yellow). Vastandvärvused on seotud valguse neeldumisega, helesinine neelab punast, purpurpunane neelab rohelist ja kollane neelab sinist.

Värvilise pildi tekitamiseks ekraanil saadakse värvusi kolme põhivärvuse liitmisel. Värvilise pildi trükkimisel aga segatakse värvaineid selliselt, et ebavajalikud värvused neelduksid. Värviline pind peegeldab kindlat värvi valgust, kõik ülejäänud värvused neelduvad. Seetõttu kasutataksegi värvitrükil vastandvärvusi.

Vastandvärvuste liitumisel saame põhivärvused: kollase ja purpurpunase liitumine annab punase, kollase ja helesinise liitumine annab rohelise ning purpur­punase ja helesinise liitumine annab sinise. Mis aga kõige olulisem, kolme vastandvärvuse liitumisel saame musta. Kuna aga musta saamiseks kolmest vastandvärvist kuluks palju trükivärvi, siis on trükkimisel otstarbekas lisada neile kolmele veel must värv. Nii ongi tänapäeval trükitehnikas välja kujunenud neljavärvitrükk, mille lühendiks on CMYK (viimane K tähistab siin vastandvärvidele lisatud musta). Ka tavalised värviprinterid kasutavad sama neljavärvitrüki tehnikat.

Värvifoto trükkimiseks neljavärvitrükis tehakse kõigepealt värvilahutus. Värvilahutus tähendab, et fotost tehakse kolm erinevat värvi pilti ja üks hallides toonides pilt. Nende nelja pildi üksteise peale trükkimine annab algse värvifoto trükikoopia. Kui varem tehti värvilahutus valgusfiltrite abil, siis nüüdisajal toimub see arvutitöötlusega.

Ülemise foto värvilahutus neljaks pildiks: pilt 1 on helesinine, pilt 2 on purpurpunane, pilt 3 on kollane ja pilt 4 on hallides toonides.

Kui vaadata ülaltoodud värvuste diagrammi, siis näeme, et sinine taevas tekib helesinise ja purpurpunase liitumisel, roheline rohi aga helesinise ja kollase liitumisel.

1. Vasta õppetüki alguses olevale küsimusele.
2. Milliseid valgusi tajub inimese silm?
3. Kuidas tekitab kuvar värvipilti?
4. Miks kasutatakse värvitrükil vastandvärvusi?