Чтобы детально разобраться в тонкостях профессии, необходимо знать, хотя бы фрагментарно некоторые элементы из смежных дисциплин, многие решения происходят не внутри, а на стыке профессий. Не зря, художник по свету является и художником и психологом и инженером одновременно. Физиология, психология,  электроника, программирование, оптика и электрика и ещё многие дисциплины составляют основу нашей профессии. Я не говорю уже о художественном кругозоре. Без знания основ смежных дисциплин  (хотя бы фрагментарного, на уровне представления), невозможно стать полноценным художником по свету. В данном учебнике частично представлены, самые необходимые основы смежных знаний. Не всё дисциплины  требуется изучить «от корки до корки», но иметь представление о существовании этих разделов, чтобы при необходимости, разобраться в теме более глубоко необходимо.

Физика света. Оптика.

Раздел физики, в котором изучается свет, носит название оптика. С  точки зрения физик,  свет –  это электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом. Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов-частиц, обладающих определённой  энергией, импульсом и нулевой массой. Оперируя физическими понятиями, важно понимать, что человеческий глаз, воспринимающий свет, орган весьма субъективный, а человек, не центр вселенной. Световые волны существуют вне зависимости от того, воспринимает их глаз или нет. Физика оперирует различными величинами характеризующими свойства света.

Энергетические величины

К основным из них относятся энергетические (абсолютные)  величины, характеризующие свет безотносительно к свойствам человеческого зрения. Они выражаются в единицах энергии или мощности, а также производных от них. К энергетическим величинам в частности относятся энергия излучения, поток излучения, сила излучения, энергетическая яркость, светимость и облученность. Эти величины используются в науке и в нашей профессии используются редко.

Фотометрические величины

Для художника по свету существенно знать что, каждой энергетической величине соответствует аналог-световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что оценивают свет по его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Световыми аналогами перечисленных выше энергетических величин являются световая энергия, световой поток, сила света, яркость, светимость и освещенность.

Важнейшим свойством света является его интенсивность. Количественно, интенсивность света характеризуют с помощью фотометрических величин.

Световая энергия Qv – физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин. Характеризует способность энергии, переносимой светом, вызывать у человека зрительные ощущения. Единица измерения люмен-секунда (лм/с).

Световой поток Ф –  физическая величина, определяющая количество «световой мощности» в соответствующем потоке излучения. Если излагать сущность светового потока, это весь поток (весь свет), излучаемый или лампой во все стороны или прибором, в основном направлении. Световой поток основная величина, характеризующая «силу» светового прибора. Единица измерения – люмен(лм) (не путать с ansilumen.) Употребление терминов «яркость» или «мощность» в обиходе, является некорректным, т.к. в физике, применяются к совершенно другим характеристикам.

Сила света Iv  – физическая величина,  определяющая величину световой энергии, переносимой в некотором направлении. Количественно определяется соотношением дельты светового потока к  дельте телесного угла. Единица измерения канделла (кд).

Телесный угол – часть пространства, конус- определяющий объединение всех лучей в пространстве, выходящих из вершины угла и пересекающих некую поверхность, которая называется поверхностью, стягивающей данный угол. Единица измерения – стерадиан или квадратный градус.  В практике, часто используется термин – угол расхождения, измеряемый в градусах.

Яркость – световой поток, посылаемый в данном направлении и поделённый на элементарно малый телесный угол и на проекцию площади источника света на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Проще говоря, соотношении силы света, излучаемой поверхностью к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Единица измерения канделла на метр кв. (кд/м.кв.).

Светимость – световой поток, испускаемый с малого участка светящейся поверхности. Равна отношению светового потока, исходящего с малого участка, к площади этого участка. Единица измерения Ватт на квадратный метр (вт/м.кв).

Освещённость –  величина характеризующая поверхность, на которую падает определённый световой поток. Численно равна световому потоку, падающему на участок поверхности малой единичной площади. Отношение дельты потока, к дельте площади. Единицей измерения служит люкс (лк).

Закон обратных квадратов – закон, который утверждает, что значение некой величины в данной точке пространства обратно пропорционально квадрату расстояния от источника поля которое характеризует эта величина, применительно к свету-источника света.

Художник по свету должен всегда помнить, что весь световой поток излучаемый прибором, распределяется на площадь, равной проекции луча на плоскость. Чем эта площадь больше, тем освещённость меньше, и наоборот. Применяя zoom (см. ч.III), мы весь световой поток распределяем в границах луча, чем луч шире, тем освещённость в конкретной точке меньше, а чем луч уже, тем освещённость больше, то есть световой поток неизменен. Применяя же iris, мы отсекаем часть светового потока и луч чем уже, тем слабее.

Оптические свойства света

Распространение света

Часто свет распространяется в какой либо среде, в веществе, но может распространятся и в вакууме. В вакууме, свет распространяется со скоростью (с), равной 299 792 458 м/с . С точки зрения современной физики, этопредельная скорость перемещения любого физического тела. Эффективная скорость света в различных прозрачных веществах, содержащих обычную материю, меньше, чем в вакууме, например, скорость света в воде составляет около 3/4 того, что в вакууме. Тем не менее, замедление процессов в веществе, как полагают, происходит не от фактического замедления частицы света, а от их поглощения и переизлучения заряженными частицами в веществе. Теоретически, «остановленный свет» перестаёт быть светом.

Преломление

Когда луч света пересекает границу между вакуумом и другой средой, или между двумя различными средами, длина волны света изменяется, но частота остается неизменной. Если луч света не является нормальным к границе, изменение длины волны приводит к изменению направления луча. Такое изменение направления и является преломлением света. Преломление света линзами часто используется для такого управления светом, при котором изменяется видимый размер изображения, как, например, в линзах световых приборов. Другими словами, это явление, при котором меняется направление распространения луча света, когда он переходит из одной среды в другую, как например, из вакуума или воздуха в такую другую среду, как стекло или вода или наоборот.

Показатель преломления – численное значение, указывающее на степень преломления среды и выраженное формулой n=sin i/sin r. «n» – это константа, не связанная с углом падения светового луча, указывающая на показатель преломления преломляющей среды по сравнению со средой, из которой исходит луч. Для обычного оптического стекла «n», как правило, обозначает показатель преломления стекла по отношению к воздуху.

Дисперсия

Явление, при котором оптические характеристики среды меняются в зависимости от длины волны светового луча, проходящего через среду. Когда свет поступает в линзу или призму, характеристики дисперсии линзы или призмы вызывают изменения показателя преломления в зависимости от длины волны, в результате чего свет рассеивается. Иногда это явление называют также цветовой дисперсией.

Отражение

Отражение отличается от преломления тем, что представляет собой явление, ведущее к тому, что часть света, падающего на стекло или на другую среду, отделяется и идет в совершенно новом направлении. Направление движения одинаково, независимо от длины волны. Когда свет попадает в линзу, не имеющую противоотражательного покрытия, и выходит из нее, то приблизительно 5% света отражается на границу между стеклом и воздухом. Количество отраженного света зависит от показателя преломления стеклянного материала.

Дифракция

Явление, при котором световые волны попадают в район тени от объекта. В случае с объективом светового прибора и особенно в объективе фото-видеокамеры экспозиция часто регулируется путем изменения размера диафрагмы (отверстия для прохождения света) объектива (апертуры), чтобы отрегулировать количество света, проходящего через объектив. Дифракция в объективе происходит при малых диафрагмах, когда ребра диафрагмы мешают прохождению световых волн по прямой линии, в результате чего лучи света проходят близко к ребрам диафрагмы, огибая эти ребра на пути через диафрагму. Дифракция вызывает уменьшение контрастности и разрешающей способности изображения, в результате чего получается неконтрастное изображение. Хотя дифракция имеет тенденцию появляться тогда, когда диаметр диафрагмы меньше определенного размера, на самом деле она зависит не только от диаметра диафрагмы, но и от различных факторов, таких, как длина волны света, фокусное расстояние и светосила объектива.

Поляризация света

Как любая электромагнитная волна, свет может быть поляризованным . У линейно-поляризованного света определена плоскость (т.н. плоскость поляризации), в которой происходят колебания электрического вектора волны. У циркулярно-поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, вращается по или против часовой стрелки. Неполяризованный светявляется смесью световых волн со случайными направлениями поляризации. Поляризованный свет может быть выделен из неполяризованного пропусканием через поляризатор или отражением/прохождением на границе раздела сред при падении на границу под определённым углом, зависящим от показателей преломления сред, называемого углом Брюстера. Некоторые среды могут вращать плоскость поляризации проходящего света, причём угол поворота зависит от концентрации  оптически активного вещества.

Видимость света

Под понятием свет, понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области  света, не воспринимаемым человеческим глазом. Наряду с «видимым светом», существует  «невидимый свет»:  ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет, радиоволны. Длины волн видимого светалежат в диапазоне от фиолетового 380 до красного 740 нанометров,что соответствует частотам от 790 до 405 террагерц. Учёт световыми величинами зависимости зрительных ощущений от длины волнысвета приводит к тому, что при одних и тех же значениях, например, энергии, перенесённой зелёным и фиолетовым светом, световая энергия, перенесённая в первом случае, будет существенно выше, чем во втором. Такой результат находится в полном согласии с тем, что чувствительность человеческого глаза к зелёному свету выше, чем к фиолетовому. С подобным явлением, мы часто сталкиваемся в повседневной работе, красное световое пятно будет казаться темнее, чем зелёное. В телевизионной практике, особенно в «доцифровой», зелёный цвет передается на порядок лучше, чем красный.

Источники света 

Существование человека и всего живого неразрывно связано с главным источником светана Земле – Солнцем. Это, как знает каждый, раскаленная звезда. Любое тело, излучающее лучистую энергию, видимую глазом человека будет называться источником света.Большинство источников света выделяют лучистую энергию при нагревании, тем или иным способом.

Цветовая температура

Солнце не исключение, и представляет собой нагретое тело. Солнце, как и другие звезды имеет свою температуру. Одни звезды раскалены сильнее и они носят названиеголубых звёзд, другие гораздо холоднее и носят название красных.

Чем сильнее раскалено тело, тем более его оттенок стремится в сторону голубого цвета. Солнце, по сравнению с другими звездами, имеет среднюю температуру, оно желтое. Температура нагрева звезды получила название цветовой или колориметрической температуры. Закономерно, что другие тела или вещества, при нагреве тем или иным способом излучают свет и обладают определённой цветовой температурой.

Не все источники излучают свет при нагревании (глубоководные организмы, бактерии), но все источники цвета обладают определенной световой температурой. Важно понимать, что любой освещённый предмет, будет светится отраженным светоми соответственно иметь свою цветовую температуру.

Цветовая температура описывается в физике, как температура абсолютно черного тела, при которой оно испускает излучение, идентичное цветовому тону рассматриваемого излучения. Измеряется в кельвинах (К). Свет при нагревании испускают как естественные источники: звезды, магма вулкана, лесной пожар, так и искусственные источники: взрыв, костер, свеча, лампа. Не всегда искусственный источник света обязательно нагрет. Существует свечение холодных веществ – люминесценция.

Шкала цветовых температур распространённых источников света

800К – начало видимого темно-красного свечения раскалённых тел, раскаленный металл

1500 – 2000К – свет пламени свечи

2800К – лампа накаливания 100 Вт

3200 – 3250К – галогеновая лампа

3400К – солнцеу горизонта

3500К – люминесцентная лампа белого света

4000К – люминесцентная лампа холодного белого света

4300 –4500К – утреннее солнце и солнце в обеденное время

4500-5000К – ксеноновая дуговая лампа, электрическая дуга

5000К – солнце в полдень

5500К – облака в полдень

5500–5600К – фотовспышка

5600–7000К – люминесцентная лампа дневного света

6200К – свет, близкий к дневному свету

6500К – стандартный источник дневного белого света

6500-7500К  – облачность

7000К – светодиодный белый свет

7500К – дневной свет с большой долей рассеянного от чистого голубого неба

7500–8500К – сумерки

9500К – синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца

15000К – ясное голубое небо в зимнюю пору

20000К – синее небо в полярных широтах

Цветовая температура источника света имеет первостепенное значение в постановочном освещении. Дело в том, что человеческий организм имеет и своеобразную генетическую память и сильно подвержен собственному опыту. Несмотря на то, что Солнце является желтой звездой, солнечный свет воспринимается, как абсолютно белый, как эталон, как точка отсчета в восприятии человека. Всё, что выше по цветовой температуре, то более голубое, что ниже, то более желтое. Именно с желтым оттенком связано понятие теплоты и уюта, это традиционно пламя свечи, домашнего освещения. Именно к такой цветовой температуре привык человеческий глаз. Именно такой свет, чуть желтоватый применяют в бытовом освещении, стремясь создать дома уютный свет. Именно этот свет будет более привычным для освещения лица актера.

При постановочном свете, естественное освещение не используется, за исключением разве что, уличных мероприятий. Основным источником света является искусственный свет, свет лампы.

Физические свойства цвета

Как сказано выше, свет на границе между средами испытывает преломляется и отражается. Распространяясь в среде, свет поглощается веществом и рассеивается. Оптические свойства среды характеризуются показателем преломления, действительная часть которого равна отношению фазовой скорости света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде, мнимая часть описывает поглощение света. В изотропных средах, где распространение света не зависит от направления, показатель преломления является  скалярной, ступенчатой  (без вектора) функцией , в анизотропных средах, где распространение света зависит от направления, показатель преломления  представляется в виде тензора, объекта, линейно преобразующий элементы одного линейного пространства в элементы другого.

Зависимость показателя преломления от длины волны света (дисперсия) приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью; благодаря этому возможно разложение немонохромного (излучения, с разной длиной волн) света, например, белого в спектр. В широком смысле, спектр – это распределение интенсивностей электромагнитного излучения по частотам и длинам волн. Совокупность всех волн в диапазоне от 380 до 740 даёт свет, воспринимаемый глазом, как белый. Различными способами, белый свет может разделятся на совокупность участков с разными длинами волн именую, в дальнейшем видимым спектром, или спектром.

Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в вакууме. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света.

Одной из характеристик света является его цвет, который для монохромного излучения (излучения с одной длинной волны) определяется длиной волны, а для сложного излучения – его спектральным составом. Для художника по свету представляет интерес два способа получения монохромного излучения.

лазеры– источники света, выделяющие исключительно монохромный луч, более того, излучение лазера когерентно, то есть длина волны совпадает по фазе, точнее, постоянна во времени.

светофильтры (цветофильтры) – оптическое устройство, выделяющее из линечатого спектра лампы нужную линию (или несколько линий)  монохромного излучения, подавляя все остальные участки спектра.

 Цветовое зрение человека

Очень важно понимать, что в физике нет, как такового синего или пурпурного цвета, а есть цвета вызывающий ощущения синего или пурпурного цвета. Поэтому многие физические явления рассматриваются, через призму физиологии человека. В дальнейшем мы будем подходить к пониманию цвета не только и не столько с позиции физических характеристик, сколько с позиций физиологии глаза человека в частности и восприятия цвета человеческим мозгом в целом.

Физиология восприятия света и цвета

Физиология зрения

Для художника по свету, кроме художественных и инженерных представлений, крайне необходимо иметь представление о физиологических и психических процессах, происходящих в организме человека, когда он видит свет на сцене.

Более 90% процентов всей сенсорной информации человек получает через органы зрения.

Представим человеческий глаз, как аналог оптической системы фотоаппарата или видеокамеры, нейроны, как передающие кабели, а мозг, как сложнейший компьютер, воспринимающий и обрабатывающий видеоинформацию. Первым устройством, непосредственно воспринимающим информацию является человеческий глаз. Глаз имеет форму шара, заполненного эластичным стекловидным телом, надежно защищенным от внешних воздействий глазницами черепа.

Вспомогательные органы глаза

Веки, прикрывающие глаз снаружи, покрыты кожей, а изнутри тонкой оболочкой коньюктивой.

Слезные органысмачивают поверхность глазного яблока, веки свободно скользят по слизистой поверхности, защищая глаз от внешней среды;

Шесть глазные мышцработают согласованно и служат для вращения глазного яблока.

Глазное яблоко состоит из наружной, средней и внутренней оболочек.

Наружная оболочкасостоит из склеры (глазной белок), отвечающей за постоянство формы, объема и тонуса глаза и роговицы, вставленной в склеру.

Роговица– наиболее выпуклая часть переднего отдела глаза, прозрачная, сферическая чувствительная оболочка, выполняет функции объектива.

Средняя оболочка глаза состоит из радужки, выполняющей функции диафрагмы, располагается позади прозрачной роговицы.  В центре радужки расположен зрачок,через который, лучи достигают сетчатки. Зрачок  с помощью мышц регулирует количество поступающего света. Диаметр зрачка способен изменяться в зависимости от освещения и состояния нервной системы.

В области зрачка расположен хрусталик, представляющий собою своеобразную  двояковыпуклую линзу.

Оптическая система глазаспособна рефлекторно адаптироваться к различным условиям, в первую очередь, фокусировать изображение. Способность адаптации глаза, называют аккомодацией. На практике, следует учитывать, что в условиях плохой видимости взгляд человека фокусируется вблизи, вызывая эффект Мандельбаума.

Между роговицей и радужкой, радужкой и хрусталиком находятся камеры глаза, заполненные прозрачной светопреломляющей жидкостью — водянистой влагой, которая питает роговицу и хрусталик.

Позади хрусталика расположено желеобразное, прозрачное,стекловидное тело.

Свет, попадающий в глаз, преломляется оптической системой и проецируются на заднюю поверхность глаза, покрытую необычайно сложной и чувствительной рецепторной субстанцией, называемой сетчаткой. Фактически, сетчатка выполняет функции фотопленки в фотоаппарате или матрицы в цифровой камере. Стоит обратить внимание, что изображение попадающее на  сетчатку является перевернутым, как в классической схеме простейшего оптического устройства.

Сетчатка неоднородна по своей структуре и состоит из десяти слоев, разные участки сетчатки по разному реагируют на попадающий свет. На сетчатке расположены отростки светочувствительных клеток — палочек,отвечающие за световую чувствительность и колбочек, отвечающих, преимущественно, за восприятие цветов. В них протекают фотохимические процессы обеспечивающие цветовое зрение. Палочки расположены ближе к краям сетчатки, что позволяет контролировать периферийное зрение, колбочки, напротив — тяготеют к центру. Нужно отметить, что чувствительность колбочек примерно в 100 раз ниже, чем у палочек,  поэтому, при низкой освещенности, восприятие цвета понижено. Этот эффект называют сумеречным зрением. Подобное явление описывается в эффекте Пуркинье– красные цвета при пониженном освещении кажутся более темными, нежели зелеными, а синие, наоборот — более светлыми.

Центральная область, где  находятся большее количество рецепторов, наиболее чувствительна и её называют желтым пятном. Область, где рецепторы отсутствуют, называется слепым пятном, отсюда пучок нейронов выходит на обратную сторону сетчатки и далее в мозг.

Зрительная система человека обладает свойством бинокулярности, объемного зрения. Эта способность обусловлена тем, что человеческий мозг анализирует данные, полученные двумя глазами, причем информация, от расположенных соосно, но на некотором расстоянии друг от друга источников изображения (глаз) несколько отличается. Положение предмета в пространстве воспринимается мозгом, как ощущение (сенсорное чувство).

Бинокулярное зрение. При взгляде на какой-либо предмет у человека с нормальным зрением не возникает ощущения двух предметов, хотя и имеется два изображения на двух сетчатках. Изображения всех предметов попадают на так называемые корреспондирующие,или соответственные, участки двух сетчаток, и в восприятии человека эти два изображения сливаются в одно. Бинокулярное слитие или объединение сигналов от двух сетчаток в единый нервный образ происходит в первичной зрительной коре.

Информация, полученная периферическим парным органом зрения — глазами, через длинную и сложную цепь зрительных нервов, зрительный тракт и зрительные путипоступает в промежуточный мозг с первичными зрительными центрами .

Зрительные пути  переплетаются со звуковыми путямив так называемом варолиевомузле. Именно это свойство обуславливает взаимное влияние света и  звука. Усиление звука влияет на зрительные рецепторы и наоборот — усиление света влияет на чувствительность звуковых рецепторов. Природа взаимодействия неоднозначна и подлежит тщательному изучению.

Наличие параллелей между цветом и звуком до сих пор остается спорным вопросом. Зрительные и слуховые нейронные дуги анатомически тесно переплетены . Очевидно, что между восприятием цвета и звука существует некая связь. Над закономерностью связи цветового тона и ноты бились и бьются до сих пор лучшие умы человечества. Скрябин, Римский-Корсаков, Чюрленис – как композиторы, обладали так называемым цветным слухом, где каждой ноте присваивался определенный цвет. А. Скрябин, создал цветомузыкальное произведение «Прометей» («Поэма огня»), в котором наряду с нотной партитурой, прописана  специальная цветовая строка – «люче». Эта строка по сегодняшний день является загадкой для многих специалистов в области светомузыки. По сути, она до сих пор не разгадана. К. Чюрленис создавал наряду с музыкальными произведениями, произведения живописные, давая им названия своих музыкальных произведений.

Отдельного упоминания заслуживают наши современники и соотечественники. Многолетние теоретические и практические исследования Ванечкина, Галеева в области светомузыки, послужили созданию единственного в мире «СКБ Прометей» (Казань). Многолетние эксперименты в Музее космонавтики (Москва) проводимые Правдюком, это уже история развития русской театральной школы. Этими людьми придумано огромное количество прототипов приборов, которые сейчас используются в театральной  и концертной технике. Описание этих приборов и теоретические исследования опубликованы и доступны.

Необходимо отметить, что помимо пересечения со звуковыми трактами, зрительные тракты, частично пересекаются у основания мозга, в зоне хаизмы. Окончательный анализ зрительных сигналовпроисходит в стволовых (подкорковых) центрах и непосредственно в коре головного мозга. Изначально информация от левой части сетчатки каждого глаза обрабатывается преимущественно левым полушарием головного мозга, а информация от правой части, соответственно — правым, затем информация складывается.

Необходимо учитывать на практике, что человеческое зрение очень адаптируемо. При переходе от темноты к свету наступает временное ослепление, а затем чувствительность глаза постепенно снижается. Это явление называют световой адаптацией. Обратное явление – темновая адаптация, наблюдается при снижении освещенности. Первое время, при резком снижении уровня освещенности, человек почти ничего не видит, затем начинают проявляться контуры предметов, потом детали. Повышение световой чувствительности при снижении освещенности происходит неравномерно: первые 10 минут чувствительность увеличивается в десятки раз, а затем, в течении час- в десятки тысяч раз. На чувствительность  к свету, кроме звуковых сигналов, оказывают влияние также вкусовые и обонятельные сигналы.

Явление дифференциальной зрительной чувствительностипроявляется при оценке участков поверхности, освещенных по разному. Для того чтобы человеческий глаз увидел разницу в освещенности разных поверхностей, эта разница должна быть не менее 1-1.5 % (закон Вебера).

Соседние нейроны взаимодействуют друг на друга. Торможение этих нейронов проявляется в явлении яркостного контраста.Серая полоска бумаги, лежащая на светлом фоне, кажется темнее такой же полоски, лежащей на темном фоне. Светлый фон возбуждает множество нейронов сетчатки, а их возбуждение тормозит клетки, активизированной серой полоской. Наиболее сильно подобное торможение действует между близко расположенными нейронами, осуществляя локальный контраст. Происходит кажущееся  усиление перепада яркости на границе поверхностей разной освещенности. Этот эффект называют подчеркиванием контуров: на границе яркого поля и темной поверхности  видны две дополнительные линии ( еще более яркую – на границе светлого поля, и еще более темную – на границе тёмного поля).

Слишком яркий свет вызывает  ощущение слепоты. Верхняя граница слепящей яркости зависит от адаптации глаза: чем дольше была темновая адаптация, тем меньшая яркость света вызывает ослепление. Если в поле зрения попадают очень яркие предметы, они ухудшают чувствительность в значительной части сетчатки . При слишком ярком концентрированном свете мелких детали не различаются. Это явление называют слепящей яркостью света.

Зрительное ощущение появляется не мгновенно. Прежде чем возникнет ощущение, в зрительной системе должны произойти многократные преобразования и передача сигналов. Времяинерции зрения,необходимое для возникновения зрительного ощущения, в среднем равно 0,03—0,1 с. Это ощущение исчезает также не сразу после того, как прекратилось раздражение, — оно держится еще некоторое время. Если в темноте водить по воздуху какой-либо яркой точкой , то мы увидим не движущуюся точку, а светящуюся линию. Быстро следующие, одни за другим световые раздражения сливаются в одно непрерывное ощущение.

Минимальная частота следования световых вспышек света, при которой происходит слияние отдельных раздражений рецепторов, называется критической частотой слития мельканий. На этом свойстве зрения основаны кино и видео: мы не видим промежутков между отдельными кадрами (от 24 кадров  в секунду), так как зрительное ощущение от одного кадра еще длится до появления другого. Это и обеспечивает иллюзию непрерывности изображения и его движения.

Ощущения, продолжающиеся после прекращения раздражения, называются последовательными образами. Если посмотреть на включенную лампу и закрыть глаза, то она видна еще в течение некоторого времени. Если же после фиксации взгляда на освещенном предмете перевести взгляд на светлый фон, то некоторое время можно видеть негативное изображение этого предмета, то есть его светлые части — темными, а темные — светлыми (отрицательный последовательный образ). Причина его в том, что возбуждение от освещенного объекта локально тормозит  определенные участки сетчатки. Если после этого перевести взгляд на равномерно освещенный экран, то его свет сильнее возбудит те участки, которые не были возбуждены ранее.

Остротой зрения называется максимальная способность глаза различать отдельные детали объектов. Остроту зрения определяют по наименьшему расстоянию между двумя точками, которые глаз различает, то есть, видит отдельно, а не слитно. Нормальный глаз различает две точки, видимые под углом в 1°. Максимальную остроту зрения имеет желтое пятно. К периферии от него острота зрения намного ниже.

Поле зрения. Если фиксировать взглядом небольшой предмет, то его изображение проецируется на желтое пятно сетчатки. В этом случае мы видим предмет центральным зрением. Его угловой размер у человека 1,5—2°. Предметы, изображения которых падают на остальные места сетчатки, воспринимаются периферическим зрением. Пространство, видимое глазом при фиксации взгляда в одной точке, называется полем зрения. Измерение границы поля зрения производят периметром. Границы поля зрения для бесцветных предметов составляют книзу 70°, кверху — 60°, внутрь — 60° и кнаружи — 90°. Поля зрения обоих глаз у человека частично совпадают, что имеет большое значение для восприятия глубины пространства. Поля зрения для различных цветов неодинаковы и меньше, чем для черно-белых объектов, так как на периферии количество колбочек минимально. Следует обратить внимание, что большинство живописных работ, видео экраны,  зеркало сцены представляют собой горизонтальный прямоугольник. Это облегчает зрению воспринимать картину в целом, с одного взгляда.

Оценка расстояния. Восприятие глубины пространства и оценка расстояния до объекта возможны как при просмотре одним глазом – монокулярное зрение, так и двумя глазами – бинокулярное зрение. Во втором случае оценка расстояния  будет гораздо точнее. Некоторое значение в оценке близких расстояний при монокулярном зрении имеет явление аккомодации. Для оценки расстояния имеет значение также то, что образ предмета на сетчатке тем больше, чем он ближе.

Оценка величины объекта. Величина предмета оценивается, как функция величины изображения на сетчатке и расстояния предмета от глаза. В случае, когда расстояние до незнакомого предмета оценить трудно, возможны грубые ошибки в определении его величины.

Движение глаздля зрения. При рассматривании любых предметов глаза двигаются. Глазные движения осуществляют мышцы, прикрепленных к глазному яблоку. Движение двух глаз совершается одновременно и синхронно. Рассматривая близкие предметы, необходимо сводить (конвергенция), а рассматривая далекие предметы — разводить зрительные оси двух глаз (дивергенция). Следует обратить внимание, что для непрерывного получения мозгом зрительной информации необходимо движение изображения на сетчатке. Как уже упоминалось, импульсы в зрительном нерве возникают в момент включения и выключения светового изображения. При длящемся действии света на одни и те же фоторецепторы импульсация в волокнах зрительного нерва быстро прекращается и зрительное ощущение при неподвижных глазах и объектах исчезает через 1— 2 с. Чтобы этого не случилось, глаз при рассматривании любого предмета производит не ощущаемые человеком непрерывные скачки . Вследствие каждого скачка изображение на сетчатке смещается с одних фоторецепторов на новые, вновь вызывая импульсацию клеток. Продолжительность каждого скачка равна сотым долям секунды, а амплитуда его не превышает 20°. Чем сложнее рассматриваемый объект, тем сложнее траектория движения глаз. Они как бы прослеживают контуры изображения, задерживаясь на наиболее информативных его участках. Движение глаз актера, как наиболее информативного участка на сцене подсознательно привлекает внимание зрителя. Любое движение объекта на статичной сцене, моментально привлекает внимание.

Для художника по свету важно применять полученные знания на практике и помнить, что чувствительность глаза варьируется в очень широких приделах, глаз адаптируется к  изменению освещенности очень гибко, поэтому в исключительных случаях допустимо применять источники света малой мощности, важно только не забывать про четыре момента:

а) при недостаточной освещенности глаз излишне напрягается;

б) важны не абсолютные яркостные характеристики комплекта световых приборов, а их соотношение между собой;

в) иногда для выделения яркого акцента или создания ощущения вспышки достаточно заранее, незаметно для зрителя снизить на какой-то срок общую яркость картинки и потом резко вернуть на прежний уровень. Для создания ощущения темноты, достаточно резко, но незначительно снизить яркость всех приборов;

г) снижение чувствительности глаза, вызывает снижение чувствительности звука. При более ярком освещении, чувствительность уха повышена, поэтому концерты симфонической музыки рекомендуется проводить при более ярком освещении, чем рок концерты.

Психология восприятия цвета

Цвета спектра. Цветовой круг.

Впервые непрерывный спектр на семь цветов разбил Исаак Ньютон. Это разбиение условно и во многом случайно. Условность разбиения на семь цветов вызвана европейским менталитетом ученого и определенными европейскими традициями: семь нот, семь планет, семь металлов, семь грехов и т.д. Для неевропейских культур — число 7 магического значения не имеет. Стоит заметить, что существенный вклад в цветоведение внесли художники, философы и поэты.

Величайший поэт И. В. Гёте создал трактат «Учение о цвете». Все явления, связанные с цветом, Гёте рассматривал  с позиции воздействия цвета на человека, выделяя два вида таких воздействий: на организм человека (физиологическое) и на его духовный мир(психологическое). Цвет он называл продуктом света, продуктом, вызывающим эмоции. Гёте первым предложил четкую систему, описывающую воздействие различных цветовых впечатлений на психику человека.

У Гёте каждый цвет– это сгусток эмоциональной сущности, имеющий свой темперамент и по-разному проявляющийся в столкновении с другими цветами. Эмоциональные реакции на эти взаимоотношения являются эстетической основой цветовой гармонии. Шесть основных цветов образуют два треугольника. Свернув непрерывную линию спектра в кольцо, поэт создал цветовой круг Гете, где друг напротив друга оказались противоположные цвета, сочетания которых принято считать гармоническими сочетаниями.

Первая характерная пара – желтый и синий, являлась основанием цветового треугольника, на вершине которого, Гёте расположил «царственный» пурпурный цвет. Вторая характерная пара – оранжевый и фиолетовый, служила основанием треугольника, вершина которого отводилась «плебейскому» зеленому цвету. Таким построением Гёте впервые установил иерархию гармонических взаимосвязей.

По мнению  Гёте, цвет объективен, как и электромагнитные колебания, столь высоко ценимые физиками. Этот подход не отрицает наличия электромагнитного спектра, регистрируемого физическими методами, как индикатора некоторых цветов.

Взгляды И. В. Гёте позволяют выйти из сферы физики и физиологии в область, непосредственно относящуюся к психологии.

Практика художников наглядно показывала, что очень многие цвета и оттенки можно получить смешением небольшого количества красок.

Философы , анализируя явления природы, пытались разложить цвет на элементы, привело к выделению основных цветов, в качестве которых эмпирически выбрали красный, зелёный и синий.

Основные и дополнительные цвета. Сложение цветов.

В Англии основными цветами долго считали красный, жёлтый  и синий. Лишь в 1860 г. Д. К. Максвелл ввел аддитивную систему RGB(красный, зеленый, синий).Эта система в настоящее время доминирует в различных системах цветовоспроизведения. Система основана на аддитивном (прибавление) сложении цветов.

В 1951 г. Э. Мюллер предложил субтрактивную(вычитание) систему CMY (сине-зеленый, пурпурный, желтый). Эта системашироко применяется в живописи и полиграфии. Та же система широко применяется и в постановочном освещении. Только в отличии от живописи, где «смешиваются» (на самом деле вычитаются) пигменты, в постановочном свете эти цвета, в разных соотношениях вычитаются из белого цвета. И в том и в другом случае эти три основных цвета, задействованные на 100% каждый, в сумме дадут черный цвет. Чёрная краска в живописи и полностью темный луч в постановочном свете.

Понятие дополнительный цветбыло введено по аналогии с основным цветом.Было установлено, что оптическое смешение некоторых пар цветов может давать ощущение белого цвета. Так, в триаде основных цветов красный-зелёный-синий, дополнительными являются голубой-пурпурный-жёлтый.

На цветовом круге Гёте, эти цвета располагают оппозиционно, так что цвета обеих триад чередуются. В полиграфической практике в качестве основных цветов,  используют разные наборы основных цветов.

Восприятие цвета

С точки зрения физиологии, цвет — это субъективная характеристика, электромагнитного излучения оптического диапазона, которая определена физиологическим зрительным ощущением и определяемая на основании возникающего и зависящая от физических, физиологических и психологических факторов. Восприятие цвета определяется индивидуальностью человека, а также спектральным составом, цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света, а также несветящимися объектами.

Следует отличать отраженный цвет, как психофизиологическую характеристику объекта (бурый медведь, малиновый  автомобиль) и испускаемый цвет, как характеристику источника света (красный свет, зеленый свет). С точки зрения физиологии, существуют несколько взглядов на природу восприятия цвета.

Теории цветоощущения

Наибольшим признанием пользуется трехкомпонентная теория (Г. Гельмгольц), согласно которой цветовое восприятие обеспечивается тремя типами колбочек с различной цветовой чувствительностью. Одни из них чувствительны к красному цвету,другие – к зеленому,а третьи – к синему.Всякий цвет оказывает действие на все три цветоощущающих элемента, но в разной степени. Эта теория прямо подтверждена в опытах, где измеряли поглощение излучений с разной длиной волны у одиночных колбочек сетчатки человека. Согласно другой теории, предложенной Э. Герингом,в колбочках есть вещества, чувствительные к бело-черному, красно-зеленому и желто-синему излучениям. В опытах, где микроэлектродом отводили импульсы  клеток сетчатки животных при освещении монохроматическим светом, обнаружили, что разряды большинства нейронов  возникают при действии любого цвета. В других клетках-модуляторах импульсы возникают при освещении только одним цветом. Выявлено 7 типов модуляторов, оптимально реагирующих на свет с разной длиной волны (от 400 до 600 нм).

В сетчатке и зрительных центрах найдено много, так называемых, цветооппонентных нейронов. Действие на глаз излучений в какой-то части спектра их возбуждает, а в других частях спектра-тормозит. Считают, что такие нейроны наиболее эффективно кодируют информацию о цвете.

На практике, если долго смотреть на окрашенный предмет, а затем перевести взор на белую бумагу, то тот же предмет виден окрашенным в дополнительный цвет . Причина этого явления в цветовой адаптации, т. е. снижении чувствительности к этому цвету. Поэтому из белого света как бы вычитается тот, который действовал на глаз до этого, и возникает ощущение дополнительного цвета. Такое явление вызывает последовательные цветовые образы.

Характеристики цвета

Прежде всего необходимо ещё раз подчеркнуть, что цвет это свойство тел вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого, или видимого излучения. Цвет как явление изучается целым рядом наук. Поэтому изучению подлежат наблюдаемые цвета.

Цвет любого тела воспринимается нами благодаря тому, что тела пропускают или отражают часть световых лучей, падающих на них.

Поглощение и отражение лучей избирательно для каждого тела, так что мы видны цвет тела таким, который соответствует суммарному эффекту смешения между собой отдельных лучей, входящих в спектр.

Все цвета делятся на две группы. В первую входят белые, черные и все серые цвета — от самого светлого , до самого темного. Такие цвета называются ахроматическими.Ахроматические цвета различаются между собой только яркостью. Никакой другой характеристики они не имеют.

Во вторую группу входят все спектральные цвета, плюс — пурпурный, со всеми переходами между ними и всевозможными оттенками. Эти цвета называются хроматическими. Каждый хроматический цвет обладает тремя свойствами: цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.0016.jpg

Цветовой тон — основная характеристика цвета, которую имеют в виду, называя цвет красным, синим и т. д. Цветовой тон может быть определен местом спектра,  наиболее подходящим к данному цвету.

Помимо цветового тона  цвета различаются по светлоте,  одни из них называются светлыми, а другие – темными.

Какую бы светлоту ни имел хроматический тон, всегда можно найти равный ему по светлоте ахроматический. Поэтому светлоту хроматического цвета характеризуют сравнением с ахроматическим.

Насыщенностью цвета называется степень отличия этого цвета от равного ему по светлоте ахроматического.

Наряду с предложенной существуют еще несколько характеристик цветов, оперирующих понятиями:

Оттенок, цветовой тон (цвет) – название цвета (красный, синий и т.д.).

Интенсивность – уровень концентрации цвета (преобладание того или другого тона).

Глубина – степень яркости или приглушенности тональности цвета.

Светлота – степень разбеленности (% присутствия в цвете белого и светло-серого тонов).

Насыщенность – % присутствия темно-серого и черного тонов.

Яркость – характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Контрастность – отношение разности яркостей объекта и фона к их сумме.

Важным свойством цвета является его теплота. Группу красных, оранжевых, желтых и желто-зеленых цветов принято называть теплыми (по сходству с цветом солнца, огня ), а голубо-зеленые, голубьте, синие и фиолетовые цвета – холодными (по сходству со льдом, прохладной водой, небом и т.д.). Теплые цвета – ближние, холодные – дальние.

Внутри каждого цвета-тона, может присутствовать полутон– характеристика теплоты цвета, внутри одного тона: теплый красный или холодный красный.

Это деление условно. Всякий цвет может иметь разные оттенки и в сочетании с другими казаться теплее или холоднее. Например, красный цвет с легкой примесью синевы будет холоднее оранжево-красного; чем больше в зеленом принеси золотисто-желтого, тем теплее его оттенок; лимонно-желтый оттенок холоднее золотистого и т. д.

Характеризуя цвет, художники зачастую употребляют и такие термины как светосила, интенсивность, звучность, блеклость.

Видимый цвет зависит от характера освещения. Вечером при свете лампы все холодные цвета темнеют, причем голубые зеленеют, синие теряют свою насыщенность; красный цвет при электрическом освещении становится насыщеннее, оранжевый — краснеет, светло-желтый трудно отличить от белого, который желтеет. В целом искусственное освещение (в комнате) отличается от дневного красновато-желтым оттенком.

Человеческий глаз обладает неодинаковой чувствительностью к разному цвету с изменением условий естественного освещения. Так, например, днем, когда колбочки наиболее задействованы, желтые цвета глаз видит самыми светлыми. Красный и синий цвет, к примеру, цветок мака и василек, воспринимаются близкими по светлоте.

При наступлении сумерек, колбочки постепенно перестают реагировать, палочки, нечувствительные к свету,  начинают превалировать. Постепенно, глаз перестает различать цвета, начиная с красных; дольше всех видим синий свет. Поэтому в сумерках василек выглядит светлее мака, который кажется почти черным.

Важно обратить внимание, человеческое восприятие цвета субъективно, оно связано с бесконечно разнообразными условиями наблюдения натуры и индивидуальным творческим восприятием, поэтому полученными знаниями нельзя пользоваться механически.

Настроение цвета

Общеизвестно, что цвет влияет на настроение человека, оперируя цветом в искусстве мы оперируем настроением зрителя. Наряду с многими другими факторами, цвет управляет взглядом зрителя. Кроме того, цвет незаменимый помощник в процессе передачи нужного  настроения. Это свойство цвета обусловлено множеством причин: генетическими, физиологическими, эмпирическими, традиционными, религиозными и т. д.

Важно понимать что цвет обладает, вдобавок, менталитетом: он зависит от традиции, религиозных и географических особенностей восприятия: белый цвет в Европе — цвет чистоты, бога, мира. В восточных культурах – цвет смерти, несчастий и траура. Красный в Японии – жизнь, в Индии – чистота, а в Южной африке – траур.

Красный – активный, возбуждающий, желтый – радостный, солнечный, зеленый – жизненный, успокаивающий, голубой – прохладный, облегчающий и т.д.

Да, отдельные цвета влияют на настроение зрителя, но во сто крат больше на настроение оказывают воздействие, не столько отдельные цвета, сколько цветовые сочетания.

Сочетания цветов. Контраст. Цветовая  гармония. Колорит.

Конечно, все люди чувствуют по разному, но некоторые закономерности восприятия цветовых сочетаний всё-таки присутствуют в довольно сильной степени. Именно цветовая гармония определяет, какую реакцию у зрителя вызовет то или иное цветовое сочетание. Важно понимать, что эмоции настроения вызывает не только и не столько сюжет произведения, сколько его колорит.

Существует огромное количество таблиц, выведенных эмпирически, где различные сочетания, вызывают определённые эмоции и характерные признаки.

К примеру, красно-черная гармония агрессивна, желто-черная обозначает насилие, желто-синяя-умиротворенность, фиолетово-желтая навязчивую неприличную роскошь и т. д.

Конечно, мало толку будет взять подобную таблицу и автоматически её перенести на сцену, очень важны будут не только сочетания цвета, но и полутона сочетания, светлость, насыщенность и многие другие факторы. Важно чтобы цветная картинка не рассыпалась, а воспринималась, как единое целое. Для этого важно использовать один  объединяющий тон, чередование тонов, их ритм.

В общем, те закономерности, которые называют цветовой композицией. Используя яркость, светлоту и насыщенность цвета, можно умело направить взгляд зрителя в цветовой центр композиции.

Изучив колористику цвета более подробно, можно получить очень точный инструмент, позволяющий умело и относительно просто работать с цветом на сцене. Конечно, формат этого учебника не позволяет сделать это в полноценном объеме, но дает направление поиска.

Электротехника.

Электротехника является для любого художника по свету  фундаментальной дисциплиной, без тщательного изучения которой, в принципе  невозможна любая практическая деятельность.

Тщательное изучение основ электротехники выходит за пределы компетенции данного пособия, как по причине обширности материала, так и по причине доступности методически выверенных методических материалов по «Основам электротехники».

Читателям предлагается самостоятельно изучить следующие разделы электротехники:

Электрический заряд. Закон Кулона.

Электродвижущая сила.

Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение. 

Электрический ток. Постоянный и переменный электрический ток.

Проводники. Диэлектрики.

Электрический ток в проводниках, газах, полупроводниках.

Закон Ома.

Сопротивление.

Сила тока.

Потребляемая мощность.

Последовательное и параллельное соединение проводников.

Электрические схемы.

Активная и индуктивная нагрузка.

Расчёты потребляемой мощности и нагрузки.

Крайне важно знать, что ни один осветитель не может быть допущен к самостоятельной практической деятельности без изучения и получения соответствующей группы допуска следующих дисциплин:

Правил устройства электроустановок (ПУЭ)

Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ)

Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. (ПТБ).

Данные правила обязательны для всех потребителей электроэнергии независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.