Salam, dostlar. Axır ki midtermlərin psixoloji basqısından fürsət tapıb ilk blogumu yaza bildim. Bu gün sizlərə rənglərin həndəsi modelləri haqda danışacam. Öncəliklə qeyd edim ki, burdakı fikirlər həndəsi və xüsusilə üçölçülü fəza ilə bağlı olduğu üçün çalışacam ki, cümlələri düzgün seçim. Yəni dediyim cümlələrə əsasən təxəyyülünüzdə bir model əmələ gəlsin. Xəyal gücünüzə inanıram.
Yəqin ki, hər biriniz rəsm və ya fotoqrafiya proqramlarında rəng təyinedicilərini görmüsünüz. Diqqət etsək görərik ki, bu rəng təyinedicilər bəzi proqramlarda kvadrat, bəzilərində dairə, bəzilərində isə üçbucaqlı formasındadır. Eyni zamanda bəzi rənglər bir-birinə yaxın, bəziləri isə uzaq şəkildə göstərilir. Bəs görəsən, bunun arxasında məntiqli bir səbəb var mı? Bütün, sözün əsl mənasında bütün rəngləri təsvir etmək üçün bir həndəsi model varmı?
Bu gün Aristoteldən Scrödingerə, Maksvelldən Riemanna kimi bir çox elm adamının beynini bir nöqtədə məşğul edən bu suala birlikdə cavab tapacağıq, ya da ən azından tapmağa çalışacağıq.
Rəng nədir?
Düşünüldüyünün əksinə olaraq, obyektlərin özünəməxsus bir rəngi yoxdur. Rənglər, gözlərimizin qəbul etdiyi işığın beynimiz tərəfindən emal olunması nəticəsində yaranan subyektiv qavrayışlardır. Məsələn, Günəşdən gələn işıq müxtəlif dalğa uzunluqlarının birləşməsindən ibarət kimi təsvir edilə bilər. Cisimlər bu dalğaların bir qismini udur, digər qismini isə əks etdirir. Fərz edək ki, X adlı bir cismimiz var. Bu cismin üzərində qısa dalğa uzunluqlu işığı udan, uzun dalğa uzunluqlu işığı isə əks etdirən piqmentlər mövcuddur. İnsan beyni müxtəlif dalğa uzunluqlarına həssasdır və bu siqnalları emal edərək bizdə rəng hissini formalaşdırır. Problemi düzgün anlamaq üçün ilk növbədə işığın təbiətinə diqqət yetirmək lazımdır.
Nyuton diski
Günəş işığını şüşə prizma vasitəsilə parçalamaq mümkündür. İşıq dalğaları prizmanın atomları ilə qarşılıqlı təsirə girir və dalğa uzunluğundan asılı olaraq müxtəlif istiqamətlərə sınır. Nəticədə, hər dalğa uzunluğuna uyğun gələn rəngləri müşahidə edirik. Bu rənglər göyqurşağında gördüyümüz rənglərdir. Əslində, bu hadisədə yağış damcıları kiçik prizmalar kimi davranır və işığın parçalanmasına səbəb olur. Nəticədə qırmızıdan bənövşəyiyə qədər uzanan davamlı rəng spektri yaranır. Bu spektr “görünən spektr” adlanır. Görünən spektr insan gözünün qəbul edə bildiyi dalğa uzunluqları aralığıdır. Necə yəni görünən spektr? Onda görünməyən spektr da var? Bəli. Əslində görünən spektrin sağ və solunda müvafiq olaraq infraqırmızı və ultrabənövşəyi dalğalar var ki, insan gözü bunları təyin edə (görə) bilmir.
Nyuton 1666-cı ildə göstərmişdir ki, Günəşdən gələn ağ işıq spektrin bütün dalğa uzunluqlarının qarışığından ibarətdir. İndi isə müxtəlif rənglərin qarışığını nəzərdən keçirə bilərik. Rəngləri qarışdırdıqca alınan yeni rənglər spektrdəki rənglərdən uzaqlaşır və ağa, yəni daha neytral rəngə yaxınlaşır. Bu proses göstərir ki, rəng yalnız dalğa uzunluğu ilə deyil, həm də onun “təmizliyi” ilə xarakterizə olunur. Bu xüsusiyyəti təsvir etmək üçün əlavə bir ölçü istifadə olunur: saturasiya (doyumluluq). Saturasiya rəngin nə dərəcədə saf və ya nə qədər “solğun” olduğunu göstərir. Yüksək saturasiyalı rənglər daha canlı və parlaq görünür, aşağı saturasiyalı rənglər isə ağa yaxınlaşaraq daha solğun təsir bağışlayır.
Bir çox photo editor-da şəkli edit edərkən saturasiyanı da təyin etmək olur. Lakin bir çoxumuz bunu sadəcə intuitiv şəkildə, yəni gözümüzə xoş gələn formada etmişik. İndi isə bunun nə demək olduğunu anlayırıq.
Xəbərdarlıq: Bu yazılarda bəhs olunan qarışıqlar işıq mənbələrinin bir-birinin üzərinə düşməsi nəticəsində yaranan qarışıqlardır. Bu proses “additive color synthesis” adlanır və Azərbaycan dilində “əlavəedici rəng sintezi” kimi tərcümə etməyi uyğun gördüm. Bundan fərqli olaraq, boyaların qarışdırılması da mövcuddur və burada fərqli nəticələr əldə edilir. Bu halda subtraktiv metod tətbiq olunur. Boyalar işığın müəyyən dalğa uzunluqlarını udur, digərlərini isə əks etdirir. Bu cür qarışıqları təsnif etmək daha mürəkkəbdir, çünki alınan rəng həm boyanın kimyəvi tərkibindən, həm də üzərinə düşən işığın xüsusiyyətlərindən asılı olur.
Bu haqda bir blog gələ bilər, amma bunun üçün bir neçə saatda kimyaçı olmalıyam. Belə də ki:
When did you become an expert on chemistry? — Last night. ~ Arifa Stark
https://youtu.be/Fl2BJxISn2s?si=ODnOdi4yTTw7Ti4S
Nyuton bu rəng spektrini xətti şəkildə təqdim etmək əvəzinə, diaqramı ağ rəngi mərkəzdə saxlamaqla öz ətrafında çevirir və dairə formasında olan modeli yaradır. Nyutona görə, iki rəngi qarışdırdıqda əmələ gələn üçüncü rəng xətti modeldən fərqli olaraq, bu rəngləri birləşdirən düz xəttin ortasında yerləşir. Beləliklə, rəng qarışıqları həndəsi olaraq proqnozlaşdırılabilən hala gəlir. Tamamlayıcı rənglər isə rəng dairəsində bir-birinə qarşı tərəflərdə mərkəzdən eyni qədər məsafədə, yəni diametr üzərində yerləşir. Əlavəedici rəng sintezində onların cəmi mərkəzə, yəni ağ rəngə bərabərdir.
Nəhayət burada işığın intensivliyini dəyişməklə ağdan qaraya qədər bütün ara çalarları əldə edə bilərik. Başqa sözlə boza çalan narıncı, daha açıq qəhvəyi və s. Rəngləri tündləşdirib-açıqlaşdıran bu anlayışı kompüterlərdə olan səs artırıb-azaltma sürgüsünün şaquli forması kimi xəyal etsək üçüncü bir ölçü (dimension) qazanırıq. Nəticədə, Nyuton disklərindən ibarət, konus formasını alan və bütün rəngləri özündə ehtiva edən rəng fəzasına sahib oluruq. Bu mücərrəd fəzada rənglərin müəyyən həndəsi xüsusiyyətləri olur: Hue (7 rəngli primitiv spektrda əldə etdik), Saturation (xətti/üçbucaqlı formada və Nyuton diskində əldə etdik), Brightness (konus formalı fəzanın bizə qazandırdığı həndəsi xüsusiyyətdir). Bunların hər biri ilə photo editorda qarşılaşmışıq.
Daha sonralar 20-ci əsrə qədər kürə, piramida, kub, ikiqat konus kimi daha müxtəlif həndəsi modellər də təklif olundu.
Təbii ki, bunların hər birinin üstünlükləri və çatışmazlıqları var idi. Hər gözəlin bir eybi olduğu kimi ideal qəbul olunan Nyuton diskinin özünün də bir çatışmazlığı vardı. Məsələn qırmızı və sarının qarışığı (Nyuton diskinə əsasən onları birləşdirən düz xəttin ortasındakı rəng) solğun narıncını deyil də spektrə (çevrənin sərhəddinə) daha yaxın olan narıncı rəngi verirdi. Bundan başqa insan gözü orta dalğa uzunluqlarına daha həssasdır, bu səbəblə də sarı kimi rənglər indigo mavisi kimi rənglərdən daha parlaq görünür. Qısaca gözlərimiz üçün müxtəlif dalğa uzunluqlarının müxtəlif intensivliyi var. Bunu tənzimləyə bilmək üçün Nyuton diski modelini intensivlik cəhətdən təhrif etmək məcburiyyətində qalırıq. Lakin bu da özlüyündə daha fərqli bir problem meydana çıxarır. Məsələn, indigo mavi və sarı diametr üzərində diaqramın mərkəzindən eyni məsafədə yerləşir. Yuxarıda qeyd etmişdim ki, bu rənglər tamamlayıcı rənglər adlanır və qarışıqları mərkəzi, yəni saf ağ rəngi verməlidir. Amma burda bir problem var: bizə o ağ rəngi almaq üçün x qədər indigo mavisi lazımdırsa, 3x qədər sarı rəng lazımdır. Bu da bizim dediyimiz hər şeyi alt-üst edir.
Hemholtz modeli və “XYZ Space”
Bu problemin həllini isə Hemholtz tapdı. O Nyuton diskinin formasını təhrif etdi. Onun fikrincə qırmızı və sarı rəngi birləşdirən xətt düz olmalıdır. Çünki onların qarışığı spektrə yaxın idi. İndigo mavisi ağ rəngə sarıdan daha uzaq olmalı idi. Çünki ağ rəngin əmələ gəlməsində indigo mavisindən daha çox sarı tələb olunur. Nəhayət, bənövşəyi kimi rənglər əyri deyil də bir düz xətt üzərində yerləşməli idi. Çünki onlar spektrin bu hissədəki iki ucunda olan rənglərin müəyyən qarışıqlarından əmələ gəlir. Hemholtz bütün bunları Nyuton diski üzərində həndəsi formada tətbiq edərək at nalı formasında bir diaqram yaratdı.
1931-ci ildə Beynəlxalq İşıqlandırma Komissiyası (CIE) rəngləri təsvir etmək üçün dünya standartına çevriləcək bu diaqramın təkmilləşmiş versiyasını — “XYZ Space”i — təyin etdi. Qarışıqları təsvir etmək üçün rənglərin vektor olaraq toplandığı bir riyazi model…
Riyazi olaraq bu model ixtiyari intensivlikli işıq üçün sonsuzluğa qədər uzanır. Lakin hər dalğa uzunluğunun maksimum enerjisi kimi bir limiti olduğunu nəzərə alıb fəzanı bir az məhdudlaşdırsaq, sonlu bir həcmi — yəni “Optimal Solid (CIE XYZ)“i — əldə edirik.
Bu obyekt nəzəri olaraq müəyyən parlaqlığa qədər müşahidə oluna bilən bütün rəngləri özündə ehtiva edir. Onun sərhəddində (bir növ qabığında) isə hər rəngin mümkün olan ən parlaq çaları yerləşir. İki kəskin təpədə isə ağ və qara rənglər yerləşir. Onlar bir-birinə qara–qırmızı–sarı–ağ, ağ–firuzəyi–mavi–qara kimi bağlanır.
Sadəcə ağlıma gəldi: Prizma vasitəsilə ayrılan işıq spektrində dalğa uzunluqları arasında kəskin sərhədlər yoxdur, davamlı keçid (qradiyent) mövcuddur. Rəssamlıqda isə bu rənglər vizual təsirinə görə isti və soyuq kimi təsnif edilir.
RGB
İndi isə gəlin bununla əlaqəli başqa bir mövzuya toxunaq. Monitorlarımız bütün rəngləri istehsal etmək qabiliyyətinə malik deyil. Onlar hər piksel üçün 3 əsas rəngin — qırmızı, yaşıl və mavinin — qarışıqlarından istifadə edirlər. XYZ modelində bu üç əsas rəngin hər birini nöqtə ilə işarələsək və bu nöqtələri birləşdirərək kub yaratsaq, ekranlar üçün standart olan əlavəedici rəng modelini — RGB rəng modelini — əldə etmiş olarıq.
Bu modelin ehtiva etdiyi rənglər monitorların yarada bildiyi rənglərdir. Bu isə XYZ modelinin sadəcə bir hissəsini təşkil edir. Bu səbəblə də monitorlar canlı rəngləri olduğu kimi yarada bilmir. Buna nümunə olaraq günbatımındakı möhtəşəm rəngləri misal göstərə bilərik.
Günümüzdə rəngləri əvvəlkindən daha yaxşı təsvir etmək üçün yeni riyazi modellərdən istifadə olunur. Onlar digital rəssamlara rəngləri daha düzgün seçməyə, elm adamlarına dataları vizuallaşdırmaq üçün dəqiq rəng kodları tapmağa kömək edir. Lakin bayaqdan sadaladığımız və günümüzdə yaradılan rəng modellərinin hər birinin müəyyən çatışmazlıqları mövcuddur. Yəni bəşər övladı yenə ideala doğru can atır və heç vaxt ora çata bilmir.
Bu günkü mövzumuz burda başa çatdı. Bu “məqalə”nin bir çox nüfuzsuz jurnallarda dərc olunması diləyi ilə. Diqqətiniz üçün təşəkkürlər.