Ánh sáng và màu sắc

Ánh sáng và màu sắc

Nhờ có ánh sáng, mắt người mới nhận thấy hình dạng và màu sắc của thế giới tự nhiên. Ở đâu dù ánh sáng mờ nhạt thì ở đó có chút ít màu sắc. Ánh sáng mạnh thì màu sắc rõ ràng, rực rỡ. Khi ánh sáng yếu, ví như lúc chạng vạng hay bình minh thì khó phân biệt màu này màu kia. Như vậy, về mặt quang học có thể nói màu sắc là sản phẩm của ánh sáng.

Ánh sáng – nguồn gốc của màu sắc: Khoa học khẳng định, ánh sáng trắng tự nhiên hay ánh sáng mặt trời được hình thành từ sự dao động điện tử với các bước sóng khác nhau, gọi là sóng điện từ. Mọi vật thể đều tiếp nhận, hấp thụ và bức xạ sóng điện từ. Tuy bức xạ điện từ có nhiều loại: ánh sáng nhìn thấy, tia gamma, tia X-quang, tia cực tím, tia hồng ngoại, ra đa, sóng truyền hình… nhưng nhận thức thị giác của con người chỉ giới hạn trong phạm vi các bước sóng ánh sáng nhìn thấy (từ tím đến đỏ). Ánh sáng này ta gọi là ánh sáng khả biến (visible light) – khái niệm được đưa ra vào những năm 1600 bởi nhà vật lý người Hà Lan Huggens.

Các sóng điện từ của ánh sáng khả biến tác động đến các vật thể được các vật thể hấp thụ, phản xạ lại rồi tác động vào thị giác thành các tín hiệu truyền về bộ não. Tiếp theo, thần kinh thị giác của con người tạo nên cảm giác ánh sáng. Bước sóng ánh sáng dài tương ứng với màu đỏ, da cam; bước sóng ngắn tương ứng với dải màu tím. Như vậy, thực chất chúng ta chỉ nhìn thấy đối tượng phát sáng (phát màu) chứ không nhìn thấy “bản thân” ánh sáng.

Màu quang phổ: Màu quang phổ còn gọi là phổ màu (color spectrum).

Theo thí nghiệm năm 1660 của nhà khoa học người Anh Isaac Newton, phổ màu thu được trên nền trắng khi tia sáng mặt trời đi ngang qua một lăng kính. Dải quang phổ này là một dãy màu có sắc như sắc cầu vồng. Newton phân biệt rành mạch bảy màu trên phổ này là: dỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm và tím. Phổ này là phổ ánh sáng nhìn thấy (visible light spectrum).

Những sắc màu của phổ ánh sáng nhìn thấy là tinh khiết và tượng trưng cho cường độ màu (intensity) cao nhất. Thực tê, giữa các màu trên không tách biệt rõ ràng. Màu trung gian làm nhòa ranh giới giữa chúng. Sắc màu của mỗi màu trên phổ màu phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Ví dụ: đỏ: 700nm, cam: 650 nm, vàng: 600nm, xanh lục: 550nm, xanh lam: 450nm, tím: 400nm.

Hình 6.1 là các ví dụ minh họa về phổ màu của ánh sáng trắng, trong đó:

a. Sơ đồ minh họa thí nghiệm của Newton. Một lăng kính tách chùm sáng thành các bước sóng thành phần và hiển thị chúng thành phổ màu.

b. Phổ ánh sáng nhìn thấy và độ dài bươc sóng.

c. Vị trí của ánh sáng nhìn thấy chỉ là một khoảng hẹp trong khổ bức xạ điện từ. Các con số biểu thị độ dài bước sóng và sắc màu đơn vị tính bằng nanometer.

Hình 6.1: Phổ màu của ánh sáng trắng

a. Sơ đồ thí nghiệm của Newton.

b. Phổ màu theo dải ngang và bước sóng.

c. Vị trí của ánh sáng nhìn thấy trong khổ bức xạ điện tử.

Theo thí nghiệm khác, khi đặt bảy màu của quang phổ lên một đĩa tròn rồi quay thật nhanh, nhìn vào ta sẽ có cảm giác về màu trắng. Đây là sự trộn màu của ánh sáng. Cũng những màu này nhưng khi trộn với nhau lại không được màu trắng mà lại cho màu xám đen. Như vậy, để tìm hiểu các đặc tính, cách thức phối màu chúng ta cần phân biệt có hai loại màu là:

a. Màu của ánh sáng màu (light colors):

b. Màu của chất màu (pigmentary colors) tức là các loại sơn, loại màu được chế tạo dùng để sơn, vẽ, ví như dùng cho họa sỹ vẽ tranh.

Nguồn gốc và màu sắc: Có ba dạng nguồn sáng cơ bản thường gặp là ánh sáng mặt trời, ánh sáng đèn nung nóng (incandescent light) và ánh sáng huỳnh quang. Nói vậy vì còn nhiều nguồn sáng khác như: ánh sáng mặt trăng, cực quang phương bắc, chớp, núi lửa, ánh sáng của sinh vật: đom đóm, vi khuẩn, tảo… Đây là các nguồn sáng tự nhiên, ngoài ra còn có các nguồn sáng nhân tạo khác như: laser, OLED… Ba nguồn sáng cơ bản trên có tính chất và đặc trưng phổ khác nhau nhưng cường độ cực đại của chúng đều rơi vào vùng ánh sáng khả biến. Não người sẽ tự điều chỉnh trước các dạng nguồn sáng và cảm nhận được màu sắc của vật thể dưới các nguồn sáng này. Vật lý học giải thích, bản thân các hình thể không có màu riêng nhưng nó lại có khả năng hấp thụ, bức xạ các bước sóng của ánh sáng vào bề mặt của nó. Vật màu xanh được thấy là xanh bởi chúng hấp thụ tất cả các tia sáng nhìn thấy (visible light) ngoại trừ tia sáng xanh. Các vật màu trắng phản chiếu lại tất cả các bước sóng màu sắc của môi trường nên có màu trắng. Còn các vật màu đen hấp thụ tất cả ánh sáng chiếu vào nó, không phản xạ lại bất kỳ màu sắc nào nên nó có màu đen.

Khi điều kiện nguồn sáng thay đổi, các màu sắc của vật thể cũng thay đổi. Ánh sáng trắng hay ánh sáng mặt trời có phổ màu đầy đủ và đều, trong khi đó các nguồn sáng nhân tạo có thể có phổ màu không đều. Màu sắc của nguồn sáng ảnh hưởng đến màu sắc các bề mặt mà nó chiếu vào. Bức tranh để trong nhà dưới nguồn sáng nhân tạo có thể bị khác đi về màu sắc so với khi để nó ở ngoài trời.

1. Màu cơ bản: Màu cơ bản hay còn gọi là màu chính, màu nguyên thủy, màu gốc, màu bậc 1 (fundamental colors, primary colors, primary hues), đây là những màu được coi là hoàn toàn nguyên chất với nguyên vẹn độ tười thắm, không thể tạo nên nhờ pha trộn.

Có một số hệ màu cơ bản. Cách phân chia hệ màu cơ bản tùy thuộc vào quy tắc và phạm vi nghiên cứu, ứng dụng:

a. Màu ánh sáng và chất tạo màu cơ bản:

– Màu ánh sáng (light primaries) là môt màu với bước sóng ánh sáng duy nhất và sắc thuần khiết, nó không bị biến đổi bởi các bước sóng khác. Đây chính là màu quang phổ của ánh sáng trắng. Các màu ánh sáng cơ bản gồm có: đỏ – xanh lam – xanh lục.

– Các chất tạo màu cơ bản (pigment primaries) là các chất màu nhân tạo do con người chế tạo dùng cho sơn, màu vẽ. Các màu cơ bản gồm có đỏ – xanh lam – vàng.

Từ các màu cơ bản của mỗi loại trên tạo ra được màu cơ bản cấp độ hai hay còn gọi là màu bậc hai (secondary colors). Cụ thể:

+ Với màu ánh sáng, sự pha trộn gọi là màu cộng thêm (additive mixing). Ta có các cặp sau (hình 6.2):

Xanh lam + xanh lục = xanh ngọc hay gọi là xanh lam biển (cyan).

Đỏ + xanh lục = vàng

Xanh lam + đỏ = hồng đậm hay đỏ cánh sen (magenta).

Đỏ + xanh lam + xanh lục = trắng.

+ Với chất màu, sự pha trộn gọi là sự trừ đi (subtractive mixing). Ta có các cặp (hình 6.3):

Xanh lam + đỏ = tím

Xanh lam + vàng = xanh lục

Đỏ + vàng = tím

Đỏ + xanh lam + vàng = đen xám

b. Xét theo lĩnh vực nghiên cứu có thể phân loại màu cơ bản như sau:

– Về khía cạnh vật lý, các màu cơ bản tương ứng với ánh sáng màu là: đỏ – xanh lam – xanh lục.

– Với các vấn đề hóa học, các màu cơ bản tương ứng với chất tạo màu (pigment) là: đỏ – xanh lam – vàng.

– Với các vấn đề tâm thần học và sinh lý có liên hệ với các màu cơ bản: đỏ – xanh lam – xanh lá – vàng.

c. Xét theo lĩnh vực in ấn, thông tin, mỹ thuật có thể phân loại các màu cơ bản:

– Màu cơ bản trong hội họa: đỏ – vàng – xanh lam.

– Màu cơ bản trong in ấn: C = Xanh ngọc (Cyan); Y = Vàng (Yellow); K = Đen (Black, dùng K vì B = Blue đã chỉ màu xanh lam); M = Đỏ cánh sen (Magenta). Hệ màu này gọi là màu CMYK.

– Màu cơ bản trong máy thu hình là: đỏ – xanh lam – xanh lục. Đây là màu cơ bản của ánh sáng màu.

Hình 6.2: Màu cơ bản ánh sáng

a. Các cặp kết hợp màu ánh sáng cơ bản.

b. Pha trộn ba màu cơ bản ánh sáng.

Hình 6.3: Chất màu cơ bản

a. Các cặp kết hợp chất màu cơ bản.

b. Pha trộn ba chất màu cơ bản.

Vòng tròn màu: Để phát triển các lý thuyết về màu sắc, các nhà khoa học và các nhà thiết kế đã tạo ra nhiều kiểu loại sơ đồ hai chiều và ba chiều khác nhau để phản ánh mối quan hệ của màu sắc. Vòng tròn màu (color circle) hay bánh xe màu (color wheel) là một phần việc như vậy. Sau thí nghiệm tách ánh sáng trắng thành phổ màu dải ngang, Newton phát hiện ra rằng, bằng cách nối hai đầu của dải màu lại, một vòng tròn màu được tạo ra. Phần nối là khoang màu tía có được từ sự pha trộn chất tạo màu đỏ và xanh kết hợp với nhau. Vòng tròn này phản ánh mối quan hệ tương tác giữa các màu (xem hình 6.4). Sau này, để dễ ứng dụng vào thực tế và thấy được sự diễn tiến của các sắc màu, phổ màu nằm ngang với vô vàn màu được sắp xếp lại có trật tự theo vòng tròn với 8 màu, 10 màu, 12 màu…

Hình 6.5 là vòng màu cơ bản với 12 màu, vòng tròn được cho là dễ dùng, dễ tìm hiểu.

Hình 6.4: Bánh xe màu của Newton

a. Dải băng màu của phổ ánh sáng nhìn thấy.

b. Nối hai đầu dải màu để hình thành bánh xe màu.

c. Bánh xe màu của Newton (Isaac Newton’s color wheel). Độ lớn các phần trên bánh xe tương đương với độ rộng của dải màu trên phổ màu ngang.

Hình 6.5: Vòng tròn màu cơ bản với 12 màu.

Trong đó màu gốc là ba màu đỏ, vàng, lam. (Trong ngành in người ta dùng đỏ cánh sen làm gốc). Các màu còn lại là màu tương sinh.

2. Tính chất ba chiều của màu sắc: Mỗi một sắc màu dù là sơn dầu, thuốc nhuộm, mực… đều có những đặc điểm khác nhau. Có màu tươi, có màu xỉn, có màu tối, màu sáng, có màu mạnh, yếu nhưng đều phải mô tả theo ba phẩm chất vật lý là: màu sắc (hue), sắc độ (value), cường độ (intensity). Để thể hiện ba phẩm chất căn bản trên của màu sắc, các nhà lý luận đã chọn hai cách: bánh xe màu (hay biểu đồ màu hai chiều (2D) và khối hoặc biểu đồ màu ba chiều (3D). Trong khi khối màu (color solid) được sử dụng để mô tả diễn tiến ba chiều của màu sắc thì bánh xe màu thường biểu diễn hình cắt của một khối màu, nhờ đó các ký hiệu 2D và 3D được kết hợp lại trong một hệ thống. Hình 6.6 là sơ đồ không gian về ba phẩm chất: màu sắc – cường độ – sắc độ của màu sắc.

a. Màu nguyên sắc: Mọi màu đều có sự biến đổi tinh tế. Ví như, thêm một lượng rất ít sắc màu khác hay thêm một chút trắng hoặc đen vào màu đỏ để rồi hòa sắc vẫn gọi là màu đỏ. Nhưng khái niệm màu nguyên sắc (hue), phẩm chất thứ nhất của màu để chỉ cụ thể màu đỏ, xanh, lục, vàng… ở trạng thái nguyên chất tuyệt đối không pha trộn.

Màu nguyên sắc được định rõ vị trí trên quang phổ hay trên bảng màu. Nói đến màu nguyên sắc (hue) là nói đến ba màu cơ bản và hệ thống màu bậc hai, màu bổ túc, màu bậc ba, bậc bốn… Tuy vậy, nhằm giữ tính rõ ràng, đơn giản và dễ ứng dụng trong mỹ thuật thường hay xác nhận bảng màu nguyên sắc với 12 màu như hình 6.5. Như vậy, chiều thứ nhất của màu sắc là các màu nguyên sắc, màu tươi (hue) biến đổi theo vòng tròn, vị trí trên đường xích đạo nếu là cầu màu (sphere color) và là vành khăn màu nguyên chất cắt ngang khối cầu ở vị trí đường xích đạo ngoài cùng. Còn chiều thứ hai của màu sắc là sắc độ (quang độ).

b. Quang độ (value) – phẩm chất thứ hai của màu sắc là độ sáng hay tối, đậm hay nhạt của từng loại màu.

Trong các màu, màu trắng có quang độ sáng nhất, màu đen có quang độ tối nhất. Nếu quan sát các màu, trên vòng thuần sắc thì màu vàng có quang độ sáng nhất, kế đến là đỏ và làm, màu tím có quang độ tối nhất. Quang độ của các sắc màu có thể nhận rõ nhất khi nó được dịch chuyển sang dạng đen, trắng (ví như chụp lại ảnh đen trắng). Khi một sắc màu được pha trộn với màu trắng sẽ trở nên sáng hơn và trở nên tối hơn khi pha với màu đen. Một màu đen có thể pha tăng dần màu trắng để được một dải màu xám. Hệ màu xám này cũng có thể làm thay đổi quang độ của các màu. Có thể tạo ra sự thay đổi quang độ khi pha trộn sắc màu khác đậm hơn hoặc nhạt hơn. Sự thay đổi quang độ này làm biến sắc của màu.

Hình 6.6: Sơ đồ minh họa tính ba chiều của màu sắc

a. Sơ đồ cho thấy ba phẩm chất vật lý của màu sắc. Khi màu chuyển động quanh, chúng chuyển đổi sắc màu (hue), khi những màu này tiến lên trên gần với màu trắng hay xuống phía dưới gần với màu đen, chúng thay đổi sắc độ (value). Khi các màu ở phía ngoài dịch về tâm chúng giảm dần về cường độ hay độ tươi của màu tiến tới độ trung hòa (chroma).

b, c. Sơ đồ khối về tính diễn tiến ba phẩm chất vật lý của màu sắc thể hiện dưới dạng chóp nón và hình cầu.

Hình 6.7 là ví dụ về sự thay đổi quang độ của màu sắc khi pha thêm đen (trắng) và sự so sánh quang độ của sắc màu với sắc độ thang ghi xám (đen + trắng). Như vậy, chiều thứ hai của màu sắc là chiều của kinh tuyến trên khối cầu màu. Chiều đậm nhạt của một màu thay đổi từ bán cầu trên xuống bán cầu dưới. Cụ thể là một màu thay đổi khi nó được pha với màu đen hoặc màu trắng.

Hình 6.7: Quang độ của màu sắc

a. Sự biến đổi từ sắc độ đậm tới sắc độ nhạt theo chiều từ trên xuống dưới. Chiều ngang là biến đổi về sắc màu.

b. Quang độ của ghi xám. So sánh với quang độ của các sắc màu.

3. Lịch sử lý thuyết màu sắc: Lý thuyết về màu sắc được các nhà khoa học, các nghệ sỹ xây dựng nên. Quá trình này kéo dài nhiều trăm năm. Các lý thuyết màu sắc đều có điểm chung là lý giải ba phẩm chất cơ bản của màu sắc là: sắc tố (hue), sắc độ (value), cường độ (intensity). Các nhà khoa học, các nghệ sỹ xây dựng các lý thuyết về màu sắc, thiết kế ra các loại biểu đồ, hình vẽ và mô hình dưới dạng hai hay ba chiều để phản ánh mối quan hệ giữa ba phẩm chất nói trên. Nội dung cụ thể thường là:

– Xác định và cách tạo ra các màu cơ bản, màu bậc hai, bậc ba, bậc bốn…

– Tìm ra mối quan hệ giữa các màu có sắc và không sắc.

– Định danh, định tính và điều chế các sắc màu trong thực tế.

Sự nghiên cứu này có thể dưới hai dạng ánh sáng màu (light colors) hoặc chất màu (pigmentary colors). Sau đây là tóm tắt theo trình tự thời gian các lí thuyết chính về màu cơ bản.

* Franciscus Aguilonius: Franciscus Aguilonius – nhà khoa học người Bỉ được coi là nghiên cứu sớm nhất về màu sắc. Xuất phát từ quan niệm của người Hy Lạp cổ coi ánh sáng là nguồn gốc của sắc màu, năm 1613 Aguilonius đưa ra sơ đồ màu trên cơ sở cảm nhận thị giác. Theo suy luận của Aguilonius, phổ màu biểu thị hiện tượng của các thiên thể, đó là sự thay đổi từ ngày tới đêm. Ngày tượng trưng cho trắng, đen tượng trưng cho đêm, màu đỏ giữ vị trí trung tâm, và 5 màu trên quang phổ sắp xếp theo thứ tự: trắng (albus), vàng (flavus), đỏ (rubeus), xanh da trời, đen (niger). Trong đó màu vàng được coi là nguồn sáng, xanh lam mô tả thời điểm mặt trời lặn.

Sơ đồ màu Aguilonius được coi là sơ đồ phối sắc đầu tiên, nó đã dặt ra nhiều câu hỏi cho các thế hệ sau này. (Xem hình 6.8)

Hình 6.8: Vòng tròn màu của Aguilonius

Hệ thống màu của Aguilonius gồm 5 màu cơ bản: trắng – vàng – đỏ – xanh da trời (lam) – đen, biểu thị sự luân chuyển của ngày và đêm.

* Isaac Newton:

Newton được coi là người đầu tiên xác định thực chất của màu sắc. Năm 1660, ông chiếu luồng ánh sáng trắng (mặt trời) qua lăng kính tạo ra một phổ màu: đỏ – cam – vàng – lục – lam – chàm – tím. Ông thấy rằng có sự giống nhau giữa màu đỏ – tím ở đầu phổ và màu xanh – tím ở cuối phổ và ông nối lại để tạo ra vòng tròn màu hay còn gọi là bánh xe màu (Newton’s color circle/Newton’s color wheel). Vòng tròn này tạo ra sự liên kết, sự giải thích về sự pha trộn các màu sắc ( xem hình 6.4c).

* Moses Haris: Nhà khắc bản in và côn trùng học  người Anh, người đầu tiên (1776) phát triển bánh xe màu hay là vòng thuần sắc dựa trên các chất màu (pigment primaries). Trên vòng tròn màu ông bố trí ba màu nguyên thủy là: đỏ – vàng – lam cùng các màu nhị nguyên là: đỏ tía (purple) – cam – lục.

Hình 6.9: Là vòng tròn màu của Moses Haris.

a. Bản vẽ tay dùng các chất màu

b. Sơ đồ vẽ lại dạng nét

* Johann Wolfgang Von Goethe: Johann Wolfgang Von Goethe – nhà khoa học, nhà thơ người Đức tiếp theo là lí luận của Aristotle đã bác bỏ lí thuyết màu của Newton. Ông cho rằng xanh lam và màu vàng là màu nguyên thủy. Theo Aristotle, màu vàng có nguồn gốc từ ánh sáng, màu xanh lam có nguồn gốc từ bóng tối. Tất cả các màu  khác, gồm cả màu đỏ, là sự pha trộn của hai màu vàng và xanh.

Vòng tròn màu của Goethe dựa trên chất màu (pigment primaries), cấu trúc có hai tam giác đều xếp chồng lên nhau. Các đỉnh của tam giác thuận chiều tạo thành bộ ba màu: đỏ – xanh lam – vàng; các đỉnh của tam giác ngược chiều là: tím – xanh lục – da cam (hình 6.10).

* Philipp O tto Runge: Philipp o tto Runge – họa sĩ người Đức là người đầu tiên trình bày lí thuyết về màu sắc bằng sơ đồ ba chiều, cụ thể là hình cầu màu (1810).

Trên hình cầu, các màu cơ bản, màu bậc hai được vẽ giống ngôi sao sáu cánh của Goethe và ngôi sao sáu cánh này nằm trên đĩa chia đôi hình cầu. Như vậy, các màu nguyên chất tinh khiết nhất nằm quanh đường xích đạo của khối cầu. Trắng và đen là màu vô sắc được đặt ở đỉnh và đáy hình cầu. (Tham khảo hình 6.6a).

Sự sắp xếp ba chiều này cho phép hiển thị các bước thay đổi phong phú của những sắc màu gồm sắc màu pha đen, pha trắng, pha ghi ở các cấp độ khác nhau. Hình 6.11 là sơ đồ khối cầu màu F.O.Runge.

* Michel – Eugene Chevreul: Michel – Eugene Chevreul, nhà hóa học nổi tiếng người Pháp. Ông đã có nghiên cứu về các chất tạo màu. Ông cũng đặc biệt quan tâm tới các lĩnh vực Mĩ thuật và có viết hai cuốn sách tiêu biểu về màu là: “Các nguyên lí của sự hài hòa và tương phản màu sắc và sự ứng dụng của nó đối với nghệ thuật” (The principles of Harmony and Contrast of color their Application to the Art – 1885). “Các quy tắc về sự tương phản của màu sắc” (The laws of Contrast of colour – 1861).

Trong hàng chục năm Chevreul có các nghiên cứu đa dạng về màu sắc như: tìm hiều về sự tương phản và hòa hợp của các sắc màu, tìm ra các quy luật ảnh hưởng lẫn nhau của màu sắc khi đặt cạnh nhau. Ông được biết đến với khái niệm tương phản đồng thời hay đối sánh đồng thời (Simultaneous Contrast); cách thức tạo ra những màu tự nhiên nhất khi phối kết chúng với nhau; các hiện tượng ảo giác của màu sắc (illusion).

Các quan niệm về màu sắc của Chevreul đã ảnh hưởng tới nghệ thuật hiện đại châu Âu, đặc biệt với Mĩ thuật của trào lưu ấn tượng (Impressionism) và Tân ấn tượng (Neo-Impressionism). Các họa sĩ của hai nhánh thường đặt cận kề nhau những mảng bổ túc, các màu này tham gia tăng cường độ của nhau là sự đối sánh cùng lúc. Lý thuyết của ông được làm nền tảng kiến thức về màu sắc và được giảng dạy trong nhiều trường nghệ thuật. Vòng tròn màu của ông được công bố vào những năm 1860, dựa trên các chất màu cơ bản (pigment priaries). Xem hình 6.12.

Hình 6.10: Sơ đồ vòng tròn màu của Johann Wolfgang Von Goethe (1793)

Ba đỉnh tam giác thuận biểu thị ba màu gốc. Ba đỉnh tam giác ngược biểu thị ba màu bậc hai.

Hình 6.11: Khối màu của Philip Otto Runge

Lý thuyết về màu sắc đầu tiên được thể hiện dưới dạng ba chiều.

Hình 6.12: Vòng tròn màu và khối màu của Michel – Eugene Chevreul James Clerk Maxwell

James Cleck Maxwell nhà vật lí, nhà toán học người Scotland nối tiếp với nghiên cứu màu sắc. Ông đã phát triển lí thuyết hệ thống ánh sáng màu. Lần đầu tiên trong lịch sử, bằng thí nghiệm của mình ông đã chứng tỏ ba màu sắc sơ cấp là : đỏ – xanh lục – xanh lam đã tạo ra được màu bất kì bằng cách thay đổi tỷ lệ phối kết giữa chúng (dùng con quay màu )

James Cleck Maxwell đã đưa ra hệ thống cộng màu (additive mixing) hình tam giác. Sơ đồ này có ba đỉnh gốc là :đỏ – xanh lá cây – xanh lam. Bất kỳ màu nào trong tam giác cũng có thể được tạo ra bởi sự pha trộn theo tỷ lệ cố định của ba màu sơ cấp.

Hình 6.13 là tam giác cộng màu của Maxwell. Sơ đồ cho thấy:

– Đỏ hòa với lục với tỷ lệ bằng nhau cho vàng (điểm giữa của cạnh z)

– Lục hòa với đỏ cho Cyan (điểm giữa cạnh x)

– Lam hòa với đỏ cho Magenta ( điểm giữa cạnh y)

– Hòa cả ba màu sơ cấp theo tỷ lệ bằng nhau được màu trắng (ở trung tâm tam giác)

– Hai màu đối nhau qua đường cao tam giác gọi là màu bổ túc (Complementary) hòa với nhau cho trắng: đỏ + cyan = lục + magenta = lam + vàng = trắng

Lý thuyết màu của Maxwell được coi là bước ngoặt trong lí thuyết về màu sắc, cụ thể là ánh sáng màu. Lý thuyết của ông mở đầu cho RGB (red, green, blue); nó làm nền tảng cho màu TV,PC, digital camera sau này.

Hình 6.13: Tam giác màu Maxwell

* Willhelm Von Bezold: Vòng tròn màu được phát hiện bởi Willhelm Von Bezold – nhà khoa học người Đức (hình 6.14) cũng dựa trên ba màu của lí thuyết màu RGB (đỏ, xanh lam, xanh lục). Sơ đồ chia làm hai phần , bên ngoài là hình vành khăn, bên trong là hình tam giác. Hình vành khăn được chia thành mười hai đoạn, mỗi đoạn là một màu gồm: trên đỉnh cao là đỏ tía (purple), tiếp đến là đỏ son (Carmine) – đỏ cam (Vermillion) – Cam (Orange) – Vàng (Yellow) – Vàng xanh (Yellowish-green) – Xanh lục (Green) – Xanh lục lam (Bluish-green) – Xanh ngọc (Turquoise Blue) – Xanh biển đậm (Ultra Marine) – Tím tía (Purpis Violet).

Các màu đối nhau (tương phản) hay còn gọi là các màu bổ túc (Complementary colors) gồm:

– Đỏ cam và xanh lục

– Cam và xanh lục

– Vàng và xanh biển đậm

– Vàng xanh và tím tía

– Xanh lục và đỏ tía

* Ewalld Hering: Nhà tâm lí học nhận thức người Đức tạo ra vòng tròn màu dựa trên nhận thức thị giác của con người. Lí thuyết màu của ông được xây dựng trên cơ sở đồ phẳng. Các màu cơ bản trong hệ thống của ông là: đỏ – vàng – xanh lục – xanh lam. Ông cho rằng bốn màu sắc này cùng với đen và trắng là đơn nhất, nó hoàn toàn không giống nhau về cảm giác thị giác. Trên vòng tròn màu Hering cài lồng bốn màu vào nhau, bên trong là bánh xe màu, kết quả của sự cài lồng vành ngoài. Xem hình 6.15.

* Ogden Rood: Vào cuối những năm 1870, nhà vật lí người Mỹ Ogden Rood đã phát triển vòng tròn màu và khối màu dựa trên ánh sáng màu gốc (light primaries) là: đỏ – xanh lục – xanh lam giống như Maxwell trước đó. Ở hình tròn, tâm là màu trắng và các màu nguyên chất (pure hues) như vòng thuần sắc được đặt ở vòng ngoài đường tròn. Hình nón kép đối xứng có hai đỉnh, đỉnh trên là màu trắng, đỉnh dưới là màu đen. Như vậy, ở trên đĩa tròn các màu bên ngoài tươi hơn, càng vào trong càng sáng nhạt dần.

Sơ đồ của Ogden Rood có phần nào giống Philip Otto Runge. Xem hình 6.16.

Hình 6.14: Bánh xe màu và khối màu của Willhelm Von Bezold

Hình 6.15: Vòng tròn màu của Ewalld Hering (1878)

Hình 6.16: Vòng tròn màu và khối màu của Ogden Rood (1879),
lấy ánh sáng màu: đỏ – xanh lục – xanh lam làm gốc

* Alois Hofler: Alois Hofler – nhà khoa học người Austria phát triển lí thuyết màu ba chiều dựa trên thị lực của người. Khối màu là khối tháp tứ giác đối xứng qua mặt đáy. Mỗi góc của tứ giác là các màu cơ bản: đỏ – vàng – xanh lá – xanh lam. Các màu này pha trộn với nhau để thành màu xám ở tâm. Tất cả các màu pha trắng có sắc sáng (tin = colors + white) chuyển dần lên phía trên có màu trắng. Tất cả các màu pha đen có sắc sẫm (shade= color + black) chuyển dần về màu đen phía dưới (hình 6.17a).

* Albert H. Munsell: Họa sĩ – nhà sư phạm nghệ thuật người Mỹ Albert H. Munsell dựa trên cảm nhận của mắt người thay vì dựa trên thước đo vật lí hay thành phần hóa học của màu sắc đã dựng lên vòng tròn màu và khối màu. Hệ thống này được tạo nên bởi năm màu cơ bản (primary colors). Ba tính chất hay phẩm chất căn bản của màu sắc: sắc tố – sắc độ – cường độ và hiện tượng dư ảnh của giác quan (perceptual afterimage phenomeno) được dùng để xác định một màu cụ thể. Hiện tượng dư ảnh diễn ra như sau: Ví dụ khi nhìn chằm chằm vào một vùng màu vàng có sắc tố mạnh trong vài phút rồi nhìn vào một bề mặt xám nhạt ta sẽ nhìn thấy dư ảnh màu tím xanh (purple-blue). Màu tím xanh chính là màu bổ túc (complementary color) hay màu đối nghịch về thị giác của màu vàng.

Năm màu cơ bản của vòng tròn

     – Đỏ (Red)                   : R

     – Vàng (Yellow)          : Y

     – Xanh lá (Green)        : G

     – Xanh lam (Blue)       : B

     – Đỏ tía (Purple)          : P

Năm màu trung gian kẹp giũa các màu trên có được bằng cách pha trộn hai màu liền kề:

Đỏ + Vàng = Vàng cam               :YR

Vàng + Xanh lá = Vàng xanh      :GY

Xanh lục + Xanh lam =Lam lục  :BG

Xanh lam + Đỏ tía =Tím xanh     :PB

Đỏ tía + Đỏ = Tím đỏ                   :RP

Xem hình 6.17b.

Để thực tế những quan hệ ba chiều của màu sắc, phù hợp với tính chất biến thiên của màu sắc với đặc tính: sắc tố, sắc độ, cường độ, Munsell đã nghĩ ra hệ khối màu ba chiều có hình dạng của một cây xanh. Cột trụ thân cây với màu đen ở đáy và dâng lên đến màu trắng ở đỉnh. Ở các nhánh, cường độ màu của nhánh phía ngoài là màu có sắc mãnh liệt nhất, các tầng sắc độ, cường độ giảm dần vào trong.

Hình 6.17a: Sơ đồ kim tự tháp đối xứng và phần trung tâm với các màu cơ bản: đỏ – vàng – xanh lá – xanh lam của Hofler

Hình 6.17b: Vòng tròn màu của Munsell

Hình 6.17c: Cây màu ba chiều của Munsell

Phần quan trọng của hệ màu Munsell là tạo ra kí hiệu màu, mô tả một màu bằng chữ cái và số: 5 là màu chính, 10 là màu trung. Ví dụ 5Y là vàng; 2,5Y có một lượng nhỏ da cam; 7,5Y có một lượng nhỏ xanh lá. Việc ghi kí hiệu này là cần thiết trong công nghiệp bởi hệ thống màu sắc phải được sử dụng chính xác từ lúc thiết kế tới sản xuất. Sau khi Albert Munsell qua đời vào năm 1918, một số đồng nghiệp của ông đã thành lập công ty màu Munsell và công bố nghiên cứu của ông. Năm 1943, ngành công nghiệp Hoa Kỳ đã đưa ra hệ màu Munsell làm tiêu chuẩn để dặt tên cho các màu khác nhau.

* Wilhelm o stwald và hệ màu o stwald: Wilhelm Ostwald là nhà hóa học, nhà vật lí học được giải Nobel. Năm 1916 ông phát triển lý thuyết màu sắc dựa trên sự cảm nhận con người về mặt thị giác và tâm lí thụ cảm.

Hệ màu của Wilhelm Oswald gồm vòng tròn màu và khối màu cùng các sơ đồ diễn giải. Vòng tròn màu được tổ chức như sau:

– Bốn màu cơ bản gồm: Vàng – đỏ – xanh biển sẫm (ultra-marine blue) và xanh lục biển (see green).

– Bốn màu trung gian được tạo ra từ bốn màu cơ bản là: cam – đỏ tía (purple) – ngọc lam (turquoise) và xanh lá (leaf green).

– Vòng tròn màu này được phát triển dựa trên nguyên tắc mỗi cặp màu trộn lẫn nhau với hàm lượng tương đương sẽ tạo ra một màu giữa hai màu đó.

– Vòng tròn màu gồm 24 màu khác nhau phát triển từ tám màu cơ bản và màu trung gian. Xem hình 6.18.

Hình 6.18: Vòng tròn màu với 24 màu của Wilhelm Ostwald (1916)

– Các màu số 2, 8, 14, 20 là các màu căn bản.

– Các màu số 5, 11, 17, 23 là các màu trung gian.

Khối màu của Ostwald là hai hình nón úp vào nhau (hình 6.19), đỉnh nón trên là màu trắng, đỉnh nón dưới là màu đen. Vành đáy nón là các vòng thuần sức 24 màu. Các múi màu trên khối nón thu dần về đỉnh trắng và đen, các màu thuần sắc pha dần với hai màu này. Nhờ khối nón có thể tìm được ra những màu có cùng cường độ, cùng lượng trắng và đen.

Hệ thống lí luận của Ostwald dựa trên hai phạm trù của màu sắc là : màu vô sắc (Archromatic color – trắng, xám, đen) và màu có sắc (Chromatic color – vàng, đỏ, xanh lam, xanh lục) và các màu giữa chúng và cận kề chúng, cụ thể:

Hình 6.19: khối màu Ostwald

a. Sơ đồ khối nón cho phép ta nhìn thấy rõ vòng thuần 24 màu.

b. Hình vẽ khối màu mô tả sự biến chuyển về sắc độ màu.

c. Sơ đồ không gian khối nón với ví dụ về sự biến đổi sắc đỏ theo dải đen trắng .

Màu vô sắc: Màu vô sắc có thể hình thành một dải vô tận từ trắng qua ghi, xám tới đen. Theo Ostwald, sự cảm nhận màu vô sắc là mức độ sáng của mỗi màu. Độ sáng đậm hay nhạt phụ thuộc vào lượng ánh sáng chiếu xuống bề mặt và phản chiếu lại. Nếu tất cả ánh sáng bị phản chiếu lại được nó coi là trắng hoàn toàn; nếu ánh sáng bị hấp thụ hết nó được gọi là đen hoàn toàn.

Thước đo màu xám của Ostwald là một thang gồm 8 nấc (hình 6.20) tương ứng với độ giãn cách trên bảng chữ cái là: a, c, e, g, i, l, n, p. (Lúc đầu thang gồm 26 bước nhưng trên thực tế mắt người khó cảm nhận được sự chênh lệch ít giữa các thang). Kèm theo mỗi nấc là tỷ lệ phần trăm, số phần trăm biểu thị lượng trắng, đen là số 100 trừ đi lượng trắng.

Màu có sắc: Sự biến đổi màu sắc được Ostwald thể hiện dưới dạng sơ đồ tam giác, gọi là tam giác màu. Hình 6.21 là sơ đồ tam giác màu mô tả màu thuần sắc biến đổi khi pha dần với màu trắng, đen và ghi (đen + trắng).

Hình 6.22 là các bước biến đổi khi phối kết các nấc thang màu vô sắc ( các chữ cái chỉ cấp độ đậm nhạt ở hình 6.20).

Hình 6.20: Thang đo màu xám của Wilhelm Ostwald

>>> Ánh sáng và màu sắc trong thiết kế gỗ và nội thất

>>> Mối quan hệ giữa màu sắc và ánh sáng

>>> Bóng tối, ánh sáng trong hội họa