צבע יסוד

דיאגרמת CIE המציגה את מרחב הצבע המלא ובתוכו את תחום הצבעים (המשולש) שניתן ליצור בשיטת RGB על ידי שימוש בשלושה מקורות אור מונוכרומטיים באורכי גל 435.8, 546.1 ו-700 ננומטר

צבע יסוד הוא צבע שאינו תלוי בצבעים אחרים, כך שלא ניתן ליצור אותו על ידי ערבוב צבעים אחרים ביחסים מסוימים. בדרך כלל מגדירים קבוצה של שלושה או ארבעה צבעי יסוד, שמהם ניתן ליצור את רובם המכריע של הצבעים. צבעי היסוד מהם ניתן ליצור את מרבית הצבעים הם ציאן, צהוב, מג'נטה, לבן ושחור.

צבעי יסוד שהיו ידועים בעבר הם, כחול, אדום, וצהוב, אולם, אם מערבבים מג'נטה וצהוב, נקבל אדום. אם נערבב ציאן ומג'נטה, נקבל כחול.

תחומי הגדרה של צבעי יסוד

ישנם שני תחומים עיקריים שבהם נהוגה חלוקה לצבעי יסוד:

צבעי יסוד של האור – תאורה, צגים, טלוויזיות, מצלמות וידאו ומקרנים.

צבעי יסוד של הדיו – כפי שהם מתבטאים באמנות ובדפוס.

המשותף לכולם הוא הצורך ליצור מגוון גדול ככל שניתן של צבעים שונים, תוך ערבוב מספר מועט של צבעי יסוד. ההבדל המהותי בין שני תחומים אלה הוא האם מדובר ביצירת אור בצבע כלשהו, או ביצירת משטח שצבעו נקבע כשהוא מואר. צגי המחשב והטלוויזיה פולטים אור, ובמקרה זה כל צבע שמתווסף מוסיף את האור הנפלט. לעומת זאת, באמנות ובדפוס כל צבע שמוסיפים לתערובת בולע ומפחית מהאור שיחזיר המשטח הצבוע. לכן נקראת השיטה הראשונה "חיבור צבעים", והשנייה – "חיסור צבעים".

בהתאם, יש שתי הגדרות מקובלות לקבוצות צבעי יסוד – קבוצה אחת בכל תחום. הקבוצה הראשונה היא אדום, ירוק וכחול (RGB), המופיעה לדוגמה בהקשר של צגי מחשב. הקבוצה השנייה היא ציאן, מג'נטה וצהוב, המופיעה לדוגמה בהקשר של לוחות צבעים בדפוס והדפסת כל הצבעים על ידי ערבובם בתוספת לוחות שחור ולבן. ביישומים פחות טכניים מדפוס, למשל ציור או גרפיקה, מכנים את השלושה כחול-אדום-צהוב בשם "שלושת צבעי היסוד" שלמעשה הם שלושת פיגמנטי היסוד (צבענים). באמצעות שלושת הצבעים האלה ניתן ליצור מגוון רחב של צבעים, אך פחות מאשר השלשה ציאן - מג'נטה - צהוב.

מקורה של תחושת הצבע

צבע אינו תכונה של אור אלא הוא תחושה סובייקטיבית, הנוצרת במוח כשהוא קולט מידע ויזואלי מהעין. האור המגיע אל העין כספקטרום רציף של אורכי גל מתפרש על ידי מערכת הראייה של האדם כצבע, בהסתמך על תחושה שנוצרת בשלושה סוגי חיישנים בעין האנושית – המדוכים. למעט מקרים נדירים, ספקטרום שונה ייתן תחושה של צבע אחר.

בעלי חיים שונים מהאדם יכולים לפרש את אותה תערובת פוטונים כצבע אחר לחלוטין; לרוב היונקים רק שני סוגים של מדוכים, אך ישנם מיני ציפורים ודגים שבעיניהם עד חמישה סוגי מדוכים. כמו כן לבעלי חיים מסוימים, לדוגמה דבורים, מדוכים שרגישים לאורכי גל שכלל אינם בתחום הנראה לאדם, למשל בעל סגול. יצורים אלה רואים את העולם אחרת מבני האדם, ועבורם יידרש מספר שונה של צבעי יסוד כדי לפרוש את מרחב הצבע.

היסטוריה של חקר צבעי היסודות

בימי הביניים ידעו האמנים שהם יכולים ליצור ממספר צבעי יסוד צבעים נוספים, אך זו לא הייתה הגדרה מדעית, והיא בלבלה בין מושג הצבע לבין מושג הצבען (פיגמנט). באותם ימים לא ידעו שניתן ליצור מגוון צבעים רחב מאוד תוך שימוש בצבעי יסוד בודדים. הציירים של אותם ימים נאלצו להסתפק במגוון צבעים מצומצם וכהה ביחס למקובל כיום, ואין עדויות שלפני המאה ה-18 ידעו שניתן להרכיב צבעים רבים משלושה צבעי יסוד בלבד.

במהפכה המדעית של המאה ה-17 וה-18 החלו הדברים להשתנות. התאוריות האירופיות החלו להתבסס על ממצאים מדויקים והדירים, ובוצע מאמץ רב לפתח צבעים, במיוחד לתעשיית הטקסטיל. ב-1664 טען הכימאי האירי רוברט בויל שצבעי היסוד הם אדום, צהוב, ירוק, שחור ולבן, ומהם "ניתן לחקות את הגוונים המצויים בטבע (אם כי לא את הדרם)". בערך בתקופה זו החלה להתפתח התפיסה בציור, שלפיה מערבוב מספר צבעי יסוד ניתן ליצור כל צבע שהוא.

אייזק ניוטון, שגילה שהאור הלבן מורכב מצבעים שונים, וב-1704 פרסם זאת בספרו "אופטיקה", סבר שששת צבעי הקשת שבהם הבחין הם צבעי יסוד, שמהם מורכבים כל הצבעים האחרים. ניוטון טען שתוך שימוש בצבעים סגול, כחול, ירוק, צהוב, כתום, אדום, לבן ושחור ניתן ליצור כל צבע שאינו נמצא בספקטרום, למשל חום. תאוריה זו הותקפה באירופה במשך יותר ממאה שנים, במיוחד מפני שלא הבדילה בין חיבור צבעים לחיסורם: היא לא יכלה להסביר את מה שציירים כבר ידעו – שלפעמים אי אפשר להגיע לגוון מסוים על ידי ערבוב צבענים מסוימים (חיבור צבעים) אלא רק על ידי הוספת צבען לצבע המטרה (חיסור צבעים).

ב-1802 טען תומאס יאנג שלא ייתכן שבעין יש די מקום לחיישן נפרד לכל צבע אפשרי. יאנג פיתח את התאוריה התלת-צבעית, שלפיה הראייה מתבססת על תאים משלושה סוגים בלבד, שנמצאים בעין. בתחילה סבר יאנג שהצבעים הם אדום, צהוב וכחול, אך ב-1807 שינה את דעתו וטען שהם אדום, ירוק וסגול. מדענים אחרים לא הוסיפו לחקור את הנושא. רק לאחר 150 שנה אוששה תאוריה זו בממצאים מדעיים.

לעומת יאנג וניוטון, הרמן פון הלמהולץ הבין את ההבדל האיכותני בין חיבור צבעים לחיסורם, והבין שערבוב צבענים הוא שונה מהותית מחיבור אורות. בספרו מ-1850 טען כי כל צבע שהוא ניתן להגדרה על ידי קולטנים משלושה סוגים. בספרו הוא כלל גם עקומות רגישות של הקולטנים, שדומות במידה רבה לעקומות המקובלות כיום.

ב-1853 פרסם הרמן גראסמן תאוריה על ראיית צבעים ועל ערבוב צבעים, ובה קבע את חוק גראסמן המקובל גם כיום, שלפיו תגובת העין לצבע שנוצר על ידי חיבור של מספר מקורות אור תהיה זהה לחיבור התגובות של העין לכל מקור אור בנפרד.

ג'יימס קלרק מקסוול היה הראשון שהגה את רעיון חיבור הצבעים כדי ליצור תמונה. מקסוול הורה לצלם את אותה התמונה שלוש פעמים. בכל פעם כוסתה עדשת המצלמה במסכה שהעבירה רק אדום, ירוק או כחול. את שלוש התמונות הקרינו משלושה מקרנים שונים על אותו מקום, כאשר כל מקרן מכוסה מסכה המתאימה, התוצאה הייתה תמונת צבע.

חיבור צבעים

חיבור צבעים – צבעי אור שמתקבלים באיחוד מלא או חלקי של שלושה מקורות אור בצבעים שונים. העיגולים מייצגים RGB, ואילו אזורי החפיפה הם CMYK

חיבור צבעים – כשמטילים על משטח אור ירוק ואור כחול מתקבל צבע ציאן

בחיבור צבעים משלבים בין מקורות אור שונים (הכוונה למקורות הפולטים אור באורכי גל שונים) כדי ליצור צבעים חדשים. לדוגמה אפשר לקחת כמה פנסים, מכוסים בצבעים מתאימים, ולכוונם לאותה נקודה. לצבעי יסוד בחיבור צבעים קוראים גם אורות יסוד. באיור ניתן לראות כמה שילובים נוספים כמו:

• אדום + ירוק = צהוב
• אדום + כחול = מג'נטה
• כחול + ירוק = ציאן
• אדום + ירוק + כחול = לבן

שלושה צבעים אלה משמשים ליצירת תמונות בטלוויזיות, בצגי מחשב ובמקרנים. זאת משום שהם מאפשרים להרכיב את מרחב הצבעים הרחב ביותר המורכב משלושה צבעים. מרחב הצבעים שיכול להיווצר משילוב שלושה צבעים אלו (למשל בצג מחשב) אינו מרחב הצבעים המלא שמסוגל אדם לראות, אלא רק חלק ממנו.

בטכנולוגיות חדישות בונים כיום מקרנים וטלוויזיות שבהם מספר גדול יותר של צבעי יסוד, מארבעה ועד שישה, כדי לתמוך במגוון צבעים רחב יותר. הצבעים הנוספים (צהוב, ציאן ומג'נטה או חלק מהם) מסייעים "למתוח" את המשולש בתמונה העליונה לריבוע, למחומש או למשושה שכולל צבעים נוספים, במיוחד צבעי צהוב ותכלת. מוצרים אלה טרם הפכו למסחריים.

חיסור צבעים שונים. העיגולים מייצגים CMYK, ואילו אזורי החפיפה הם RGB

חיסור צבעים

בחיסור צבעים אור שמוטל על פני שטח כלשהו מוחזר ממנו לאחר שאורכי גל מסוימים מוסרים (באופן מלא או חלקי) על ידי בליעתם במשטח. בליעת אורכי גל אלו גורם לשינוי בצבע פני השטח. דוגמה מצוינת לכך היא ציור או דפוס. דף הנייר הלבן מחזיר בקירוב את כל הקרינה הפוגעת בו באורכי הגל שבתחום הנראה. צביעתו בחומר כימי - הצבע - חוסמת תחומים מסוימים. הצבע בולע חלק מהאור שפוגע בו ומחזיר אור בעל אורך גל שונה ולכן אנו רואים צבע שונה מזה שמאיר על הדף), כפי שניתן לראות באיור.

צבעי היסוד המקובלים בחיסור צבעים הם ציאן, מג'נטה וצהוב. צבעים אלו נבחרו כך שהחפיפה ביניהם תהיה קטנה ככל האפשר, כי הדבר מאפשר השגת מגוון גדול יותר של צבעים. ניתן לראות כמה דוגמאות לחיסור צבעים:

• לבן – (צהוב + מג'נטה) = אדום
• לבן – (צהוב + ציאן) = ירוק
• לבן – (ציאן + מג'נטה) = כחול
• לבן – (צהוב + מג'נטה + ציאן) = שחור

בדוגמאות אלו מובלעת הנחה שמקור האור פולט אור לבן, שהנייר יכול להחזיר אותו ולהיראות לבן אף הוא. אך מובן שאילו היה הנייר ה"לבן" מואר באור ירוק, הוא היה נראה ירוק. כלומר, הצבע הנוצר תלוי לא רק בנייר ובצבענים שמשתמשים בהם אלא גם בתאורה. כך למשל, אם התאורה לא תהיה אור לבן אלא אדום, משטח שנצבע ב (ציאן+מג'נטה) לא יהיה כחול אלא שחור.

באופן מעשי יוצר ערבוב צבעים צבע שונה במקצת מזה שצופה התאוריה, זאת בגלל שונות בתהליכים הכימיים הדרושים להפקת צבעי היסוד והנייר שעליו מושמים הצבעים. בעיה מיוחדת היא יצירת צבע שחור – במציאות אין השחור (חסר מוחלט של אור) מתקבל על ידי שימוש בשלושת הצבעים, מכיוון שהם אינם זרים זה לזה לגמרי. מסיבה זו מוסיפים בדרך כלל את הצבע השחור כצבע יסוד רביעי. רביעיית צבעי יסוד זו מכונה CMYK והיא נפוצה מאוד בתחום הדפוס.

בשנות ה-90 הציגה חברת פנטון מודל צבע מורחב לדפוס, הכולל שישה צבעי יסוד, למקרים שבהם נדרש דיוק צבע טוב במיוחד. המודל, ששמו הקסה-כרום, כולל את הצבעים ציאן, מג'נטה, צהוב, שחור ובנוסף כתום וירוק.

צבעים מנוגדים

באמנות מגדירים ערבוב של שני צבעי יסוד כצבע מנוגד, או צבע משלים לצבע היסוד השלישי. למשל, באופן זה ערבוב של אדום וכחול יוצר את הצבע מג'נטה, שהוא הצבע המנוגד לירוק (בשיטה המתארת את שלושת צבעי היסוד כאדום, כחול וירוק) וכיוצא בזה. הצבעים המנוגדים מהווים כלי ליצירת הדגשה והבלטה. צבע יסוד על רקע הצבע המנוגד לו ייצור אובייקט בולט ומובחן יותר מאשר על רקע צבע אחר. באופן זה יבלוט הצבע המג'נטה על גבי הירוק בצורה ניכרת מאשר על גבי הכחול. שימוש נוסף של הצבעים המנוגדים בציור הוא יצירת הצללה: הוספת הצבע המנוגד לאזור המוצלל על פני אובייקט תגרום לו להראות כהה יותר, ולפיכך הוא ממחיש את הצל הנופל עליו. לכל קבוצה של צבעי יסוד מתאימים 3 צבעים מנוגדים שונים.

אמנים מערבבים צבעים לעיתים קרובות באמצעות לוח צבעים (פלטה) – משטח קשיח (לרוב עשוי מעץ) המונח על ידו וזרועו של האמן ועליו הוא מסדר ומערבב צבעים.

ראו גם

• מערכת הראייה
• גלגל הצבעים
• ייצוג צבע במחשב

קישורים חיצוניים

• הדמיה ממוחשבת של חיבור צבעי יסוד באתר מט"ח
• אתר מקיף בנושא הצבעים והראייה (באנגלית)
• הסברים נוספים בנושא (באנגלית)
• הקסה-כרום – מודל צבע לדפוס, שבו שישה צבעי יסוד
• This is not BLUE (a lesson in color theory) – הסבר על צבעי יסוד (באנגלית)