Składanie kolorów jest znacznie bardziej skomplikowane niż słuchanie orkiestry symfonicznej. O ile nawet niewprawne ucho rozróżni dźwięk fletu od dźwięku skrzypiec, to mało kto wie, że kolory żółte, dokładnie “takie same” mogą być dwa, i to zupełnie różne.
Składają się na to co najmniej trzy czynniki. Po pierwsze, o ile dźwiękom można przypisać jedną, w miarę dobrze określoną częstotliwość, to światłu nie tak dokładnie. W widmie częstotliwości skrzypiec, poszczególne częstotliwości są prawie że liniami bez szerokości (“deltami Diraca”). Struna ma określoną długość i drga z ustaloną częstotliwością (np. 440 Hz) , niską i dobrze określoną.
Źródłem światła są drgające elektrony w atomach, twory mikroskopijne (10-15m) i drgające z ogromnymi częstotliwościami (1018 Hz). Co jest w tych warunkach drganiem “o określonej” częstotliwości? Źródło światła “monochromatycznego”, czerwony wskaźnik laserowy wytwarza światło o długości fali 680 nm ±10 nm. Ale ludzkie oko również światło 680 nm ±20 nm spostrzeże jako “czerwone”.
Telewizyjne barwy “podstawowe”, RGB, to reprezentacja barw, ot tak wycięta z widma gdzieś “pośrodku” widma widzialnego (760-380 nm): czerwony około 650 nm, zielony - około 550 nm i niebieski - około 450 nm.
Po drugie, oko ludzkie zwyczajnie oszukuje. Lub raczej, nie jest w stanie dokonać analizy harmonicznej drgań, tak jak to robi ludzkie ucho. Zresztą, przy takiej częstotliwościach i ich zakresie dobrze, że widzimy kolory a nie wszystko szaro, jak pszczoły. Z tego powodu kolor żółty to może być kolor ulicznej lampy sodowej (589 nm) albo mieszanka: trochę czerwonego i trochę zielonego. Jaki jest to żółty, prawdziwy czy zastępczy, okaże się patrząc na niego przez filtr, np. nieprzepuszczający koloru zielonego. “Prawdziwy” żółty kolor pozostanie żółty, a “zastępczy” stanie się czerwony.
Po trzecie, to tak naprawdę czasem oko oszukuje, Lub dokładniej, modyfikuje czułość na poszczególne barwy. I tak znane złudzenie optyczne klatki z papugą polega na kompensacji czułości oka na wybraną barwę – patrzenie na zieloną papugę “nasyca” odpowiedź czopków na tę barwę, oko staje się na nią mniej czułe. Przenosząc wzrok na białe tło, w odpowiedzi czopków na cały zakres barw zabraknie koloru zielonego: na białym tle widzimy przez chwilę ułudę czerwonej papugi.
Rozróżnia się kolory podstawowe “emisyjne” i “absorpcyjne”. Skąd się to bierze?
Otóż każde dziecko wie, malując akwarelami lub krasząc jajka na Wielkanoc, że kolor zielony powstaje przez zmieszanie żółtego z niebieskim, a pomarańczowy - czerwonego z żółtym. I tak mniej więcej by z analizy widma wynikało: pomarańczowy jest pośrodku, pomiędzy czerwonym i żółtym. Ale co dziwna, kolor fioletowy, na szarym końcu widma (gdzieś około 400 nm) powstaje przez zmieszanie czerwonego (700 nm) z niebieskim (500 nm). Coś z tym fioletowym jest nie tak, choć inaczej niż z żółtym.
Malarze za kolory dopełniające uważają żółty dla fioletowego, pomarańczowy dla niebieskiego, czerwony dla zielonego. W kategorii długości fali, odległe od siebie o jakieś 250 nm. Ale to nie są tak dokładnie kolory dopełniające.
Najprościej jest to matematycznie: nazwijmy kolorem czerwonym to wszystko co się mieści między 700 a 600 nm, zielonym od 600 do 500 nm a niebieskim od 500 do 400 nm. Jeśli z widma światła białego 700-400 nm usuniemy zakres 500-400 nm, to maksimum takiego rozkładu wyniesie około 600 nm, czyli będzie to kolor żółty.
Jeśli usuniemy zakres 600-500 nm, to pozostanie czerwony 700-600 nm i niebieski 500-400 nm, kolor który robi wrażenie fioletu. Nawet nie fioletu, tylko takiego fiołku, fuksji, karmazynu, po angielsku “magenta”. Po polsku “lila-róż” (prof. St. Karwasz).
Bez zakresu czerwonego uzyskamy niebieskawo- zielony, sinawy, po angielsku “cyan”.
Czyli: kolory podstawowy, np. zielony, to zakres 500-600 nm, a uzupełniający, magenta, składa się z dwóch “kawałków”: 400-500 nm czyli niebieski i 600-700 nm czyli czerwony. W sumie całe widmo, czyli “kolor” biały.
biały = czerwony + cyjan = zielony + magenta = niebieski + żółty
Czerwony, niebieski i zielony to kolory plamek w kineskopie, czyli kolory emisji, fuksja, cyjan i żółty to kolory filtrów, usuwających ze światła białego zielony, czerwony, i niebieski, czyli kolory absorpcji. Upraszczając, kolory absorpcji to kolory farb na obrazie, zagruntowanym na biało: światło przechodząc przez określony kolor jest absorbowane. Dokładniej jednak, barwy pigmentów to zjawisko złożone, jak pokazują doświadczenia z kolorowymi łyżeczkami.
Ale i to nie koniec, bo jak np. zdefiniować kolor brązowy.
Ogólnie, kombinacji przedziałów długości fal i ich liczby jest ilość nieskończona. Każdy zakres fal może wchodzić do sumy z różnym natężeniem. Użyteczne w takich operacjach są komputerowe programy graficzne, które pozwalają na dobór składowych, nasycenia, jasności. Ale tak naprawdę specjaliści od barw są niezbędni, i nazwijmy ich z grecka “chromatowcami”, z łaciny, “kolorowcami” lub z niemieckiego “malarzami”.