Отражение света поверхностью
Лучи, падающие на поверхность, могут отражаться от нее, проходить насквозь или поглощаться. В зависимости от этого различают поверхности блестящие и матовые, прозрачные и непрозрачные, черные и белые. Поверхность, которая поглощает значительно большее количество световых лучей, чем отражает и «пропускает», воспринимается как черная, а та, которая большую часть падающего на нее света отражает, видится нам белой. Если же большинство световых лучей беспрепятственно проходят через слой вещества, то оно будет прозрачным.
Отражение световых лучей от поверхности подчиняется хорошо известному закону, открытому И. Ньютоном, — угол падения луча равен углу отражения независимо от природы материала и длины световой волны. Если световой поток, состоящий из параллельных лучей, падает на гладкую поверхность, то отраженный поток будет также состоять из параллельных лучей и казаться как бы выходящим из этой поверхности. Поверхность, отражающая таким образом свет, называется блестящей. Если поток такого света попадает в глаз наблюдателя, то поверхность, которая его отражает, оказывается невидимой. В таких случаях говорят: «она блестит». С этим явлением мы постоянно сталкиваемся в музеях и на выставках, когда застекленная картина со многих точек зрения блестит или отсвечивает, и бывает трудно найти точку зрения, с которой она становится хорошо видимой.
Тела, имеющие шероховатую поверхность, отражают свет согласно тому же закону, что и блестящие. Однако по той причине, что поверхность таких тел состоит из расположенных под разными углами микроскопических поверхностей, свет отражается от нее в разных направлениях, происходит диффузное отражение или рассеивание света. Такие поверхности с разных точек зрения кажутся одинаковыми по светлоте, не имеют бликов и называются матовыми. Но нужно иметь в виду, что различные материалы отражают свет по-разному. Например, стекло, пластмассы, вода обладают так называемым зеркальным отражением, а металлы дают более мягкое отражение, даже будучи отполированными.
Некоторые поверхности не отражают и не пропускают света, а излучают его — как, например, поверхность раскаленного металла. Такие поверхности всегда будут превосходить по яркости поверхности, отражающие свет. Индивидуальные особенности сочетания рассеивания и прямого отражения света данной поверхностью определяют ее характер, «фактуру», позволяют отличать гипс от мрамора, белила масляные от гуашевых. Мы даже различаем предметы одним только зрением по характеру их поверхности, по сочетанию бликов и теней, образующих матовую, полуматовую или глянцевую поверхность. Мы различаем блеск на поверхности предмета и говорим о блеске металлическом, алмазном, стеклянном, фарфоровом; мы производим это различение по каким-то едва уловимым признакам, словесно не определяемым. В живописи передача качеств поверхности предмета наряду с их цветом, освещением, формой и положением в пространстве является одной из важнейших задач.
Ахроматические цвета
Белый свет с точки зрения физики представляет собой световой поток, состоящий из волн различной длины. Различные поверхности встречают падающие на них лучи света с неодинаковым «гостеприимством»: одни
поверхности, например, поглощают коротковолновые и отражают длинноволновые лучи, другие — наоборот. При таком избирательном поглощении световых лучей поверхность, как мы говорим, получает определенную окраску, цвет. Но есть поверхности, которые более или менее равномерно поглощают и отражают лучи всех длин волн. Такое неизбирательное поглощение создает так называемые серые поверхности. Чем больше будет поверхность неизбирательной, то есть безразлично к длине волн, отражать световых лучей, тем она будет белее, и, наоборот, чем меньше, тем чернее. Поверхности, равномерно отражающие лучи всех длин волны, называются ахроматическими. Ахроматические цвета обладают только одной характеристикой — светлотой, которая в основном определяется количеством отраженного от поверхности света.
В зависимости от освещения и способности поверхности отражать свет в том или ином количестве можно составить постепенный ряд ахроматических тонов, начиная от белого и кончая черным. Парадоксальность самого названия «ахроматический цвет», то есть «бесцветный цвет», еще раз указывает на неразделимую связь между светом и цветом. И действительно, с одной стороны, черное, белое, серое можно рассматривать как нечто противоположное цвету, всему цветному, а с другой — мы располагаем черную и белую краски в ряду других красок и, следовательно, нет оснований не считать их также цветом, как и другие. Для живописца белый, серый, черный есть такие же цвета, как и желтый, синий и т. д., ибо они используются в группе других цветов как равноправные элементы цветовой гармонии и колорита. При всем том разделение цветов на хроматические и ахроматические практически необходимо. Расположенные в порядке убывающей светлоты, ахроматические цвета образуют ряд, в котором можно выделить пять основных относительно определенных ступеней, — это черные, темно-серые, серые, светло-серые и белые. Для научных целей ахроматический ряд принимается значительно более дифференцированным. В атласе цветов Оствальда он состоит, например, из 16 градаций, у Менселла — из 29, у Теплова — из 24. Степень светлоты ахроматического тона трудно выразить абсолютно. Мы довольно легко можем из двух предметов выбрать более светлый или более темный, но отметить, насколько он темнее, мы не можем. Поэтому светлоту измеряют посредством единиц, отмечающих равенство или неравенство двух яркостей.
Диапазон светлот от белого до черного в натуре в тысячи раз превышает диапазон светлот между черной и белой красками в условиях освещения мастерской. Это с полной очевидностью показывает, что отношения яркостей в натуре не могут быть перенесены на холст в их абсолютных величинах, а требуют своего рода перевода, что давно замечено художниками. В ряде классических произведений мировой живописи мы видим удивительные эффекты освещения, поражающие своей правдивостью. Пути этого перевода многообразны и пока не укладываются ни в какие формулы даже в творчестве тех художников, лозунгом которых была наибольшая близость к натуре.
Яркость и светлота
В обиходном понимании разница между яркостью и светлотой обычно не замечается, и оба понятия рассматриваются почти как эквивалентные. Однако можно заметить некоторое различие в употреблении этих слов, которое отражает и различие этих двух феноменов. Как правило, слово «яркость» употребляют для характеристики особенно светлых поверхностей, сильно освещенных и отражающих большое количество света. Так, например, об освещенном солнцем листе бумаги или снеге говорят как о ярких поверхностях, а о стенах комнаты как о светлых. Слово «яркость» также нередко служит для характеристики цвета, причем имеются в виду такие качества последнего, как насыщенность или чистота. Наконец, слово «яркость» преимущественно используется для оценки источников света.
В естественнонаучной теории цвета различие между терминами «яркость» и «светлота» достаточно определенно. Яркость — понятие физическое, величина которого характеризуется количеством света, попадающего в глаз среднего наблюдателя от поверхности, излучающей или отражающей свет. Светлота же — это ощущение яркости, в котором важную роль играют конкретные условия индивидуального восприятия; это понятие, относящееся прежде всего к компетенции психологии. Одна и та же физическая, объективная яркость может вызывать различные ощущения светлоты, и, наоборот, одна и та же светлота может соответствовать различным степеням яркости.
Живописец имеет дело, скорее всего, непосредственно со светлотой, а не с яркостью. В работе и живописца и рисовальщика способность к убедительной и художественно выразительной передаче светлотных и цветовых отношений во многом зависит от чувствительности глаза, которая непостоянна и способна изменяться под действием внешних и внутренних стимулов. Глаз реагирует не на всякое раздражение, а только на такое, которое достигло определенной величины. Эту минимальную разницу между двумя степенями яркости, которую способен замечать глаз, психологи называют порогом чувствительности. Для того чтобы заметить в натуре и выразить затем в материале тончайшие нюансы света и цвета, глаз художника должен обладать достаточно высокой чувствительностью, которая дается от природы и развивается в процессе обучения.
Пороговая чувствительность изменяется при переходе от одних условий освещения к другим. При резком изменении условий освещения на некоторое время она значительно понижается, а затем, по мере того как глаз приспосабливается к новым условиям, начинает повышаться. Каждому хорошо известно, что если в яркий солнечный день войти с улицы в слабо освещенную комнату, то какое-то время глаз не способен почти ничего различить в ней и лишь постепенно начинает видеть предметы, находящиеся в помещении. Работая на пленэре в яркий солнечный день, легко впасть в ошибку и сильно высветлить, разбелить этюд, потому что в процессе работы глаз привыкает к повышенной яркости. И, наоборот, можно очень сильно напутать в светлотных и цветовых отношениях при слабом освещении. Здесь следует иметь в виду, что при слабом освещении, кроме того, что глаз приспосабливается к пониженной освещенности, изменяются также и цветовые тона и их насыщенность: синие при естественном вечернем освещении кажутся более яркими, красные, желтые — менее насыщенными, более белесоватыми, а при больших яркостях — желтоватыми.
Понижение чувствительности глаза, наоборот, заметно сказывается при его адаптации к сильно освещенной картинной плоскости. Приспосабливаясь к яркому свету, глаз воспринимает все цвета значительно разбеленными, и в стремлении сделать их более насыщенными художник неизменно приходит к фальши, несогласованности и пестроте. Только опыт позволяет художнику избегать подобных ошибок.
Белизна
В научном цветоведении для оценки светлотных качеств поверхности пользуются также термином «белизна», который, на наш взгляд, имеет особо важное значение для практики и теории живописи. Термин «белизна» по своему содержанию близок понятиям «яркость» и «светлота», однако, в отличие от последних, он содержит оттенок качественной характеристики и даже в какой-то мере эстетической.
Что же такое белизна? Р. Ивенс объясняет это понятие следующим образом: «Если светлота характеризует восприятие яркости, то белизна характеризует восприятие отражательной способности». Чем больше поверхность отражает падающего на нее света, тем она будет белее, и теоретически идеально белой поверхностью следует считать поверхность, отражающую все падающие на нее лучи; однако практически таких поверхностей не существует, так же как и не существует поверхностей, которые полностью поглощали бы падающий на них свет. Практически мы называем белыми поверхности, отражающие различную долю света. Например, меловой грунт мы оцениваем как белый грунт, но стоит на нем выкрасить квадрат цинковыми белилами, как он утратит свою белизну. Если же внутри затем закрасить квадрат белилами, имеющими еще большую отражательную способность, например баритовыми, то первый квадрат также частично утратит свою белизну, хотя все три поверхности мы практически будем считать белыми. Выходит, что понятие «белизна» относительно, но в то же время имеется какой-то рубеж, с которого воспринимаемую поверхность мы начинаем считать уже не белой.
Понятие белизны можно выразить математически. Отношение светового потока, отраженного поверхностью, к потоку, падающему на нее (в процентах), носит название «альбедо» (от лат. albus — белый). Это отношение для данной поверхности в основном сохраняется при различных условиях освещенности, и поэтому белизна является более постоянным качеством поверхности, нежели светлота. Для белых поверхностей альбедо будет равняться 80—95%. Белизна различных белых веществ, таким образом, может быть выражена через их отражательную способность. В. Оствальд дает следующую таблицу белизны различных белых материалов:
Сернокислый барий (баритовые белила) – 99%
Цинковые белила – 94%
Свинцовые белила – 93%
Гипс – 90%
Свежий снег – 90%
Бумага – 86%
Мел – 84%
Тело, которое совершенно не отражает света, в физике называется абсолютно черным телом. Но самая черная видимая нами поверхность не будет с физической точки зрения абсолютно черной. Поскольку она видима, то отражает хоть какую-то долю света и, таким образом, содержит хотя бы ничтожный процент белизны — так же как поверхность, приближающаяся к идеально белой, можно сказать, содержит хотя бы ничтожный процент черноты. Практически черной мы считаем такую поверхность, при восприятии которой неразличимы детали из-за недостаточности физического стимула. Белое и серое в натуре обладает поверхностными качествами, причем серое, чем оно темнее — в меньшей степени. Черное лишено этих качеств. Ивенс следующим образом определяет различие между белым, серым и черным: «Белое — это феномен, относящийся полностью к восприятию поверхности; серое — восприятие относительной светлоты поверхности, а черное — положительное восприятие недостаточности стимула для обеспечения должного уровня зрения».
В практике живописи понятие черного цвета также весьма относительно. Самое черное пятно в живописи обладает некоторой белизной и цветовым тоном. Различные черные краски, которые можно принять за предельную черноту, оказываются такими только при изолированном восприятии — при сопоставлении же их друг с другом они, кроме того, всегда обнаруживают различные цветовые оттенки. Ван Гог, например, насчитывал у Франса Хальса до 27 различных черных цветов. С чисто ахроматическим черным мы почти никогда не встречаемся. Цвет черной краски и является для художника эталоном черного, а опыт, приобретенный им в восприятии, дает возможность с этой чернотой соотносить все прочие тона.
Постоянство белизны
Понятие белизны имеет отношение к проблеме так называемой константности восприятия, имеющей вообще исключительно важное значение для теории изобразительного искусства, и художественно-педагогической практики в частности. Явление константности, говоря схематически, сводится к тому, что, несмотря на непостоянство и изменчивость получаемых сетчаткой световых сигналов, в восприятии мы получаем более или менее постоянный образ, соответствующий реальному объекту. Лист белой бумаги мы будем воспринимать как белый и в слабо освещенной комнате, и на солнечном свету, и при электрическом освещении, несмотря на то, что фактически он будет иметь различную степень светлоты. Так же обстоит дело и в отношении черной поверхности. Белая бумага в затемненной комнате отражает меньше света, чем черная на ярком солнечном свету; но мы не путаем черную бумагу с белой.
Для художника, таким образом, вопрос сводится к расчленению в восприятии светлоты или белизны поверхности и ее освещенности в данный момент. Если предложить написать лист белой бумаги, находящийся в тени, начинающему, то он напишет его чистыми белилами, так же как черную поверхность — черной краской. Но допустим, что перед художником стоит задача передать белизну поверхности такой, какой она представляется ему в действительности. Это возможно лишь в том случае, если он передаст ее кажущуюся светлоту. Для белой поверхности в тени и черной на свету художник берет серые тона, однако на картине они будут восприниматься как белая и черная поверхности. Здесь решающую роль играют так называемые отношения, то есть весь контекст изображения, контрасты и ряд других моментов, о которых речь пойдет ниже. Таким образом, видя аконстантно, живописец дает зрителю возможность константного восприятия белизны.
Степень постоянства восприятия белизны для белых и черных поверхностей неодинакова. Более выражено постоянство восприятия белых поверхностей; оно снижается для серых тонов — иначе говоря, чем выше отражательная способность поверхности, тем заметнее будет постоянство ее белизны; чем отражательная способность меньше, тем менее эффективно это постоянство. Эффект постоянства светлоты наиболее заметен в привычных условиях восприятия. Мы не замечаем изменения белизны листа бумаги в комнате с обычной освещенностью. На возникновение эффекта постоянства белизны большое влияние оказывает также наш практический опыт. Например, снег, хорошо известный нам по опыту как белый, в самых различных условиях освещения будет восприниматься белым. Синие тени на снегу представляются нам не синим снегом, а белым, находящимся в тени, окрашенным синим светом. Есть некоторая аналогия между постоянством восприятия белизны и постоянством восприятия величины предмета — мы не замечаем, например, перспективных изменений видимых размеров предметов, когда они находятся далеко от нас, и ясно видим уменьшение их на больших расстояниях.
Зрительная оценка белизны поверхности зависит, таким образом, от количества света, отражаемого поверхностью, и от установки восприятия. К этому вопросу мы еще вернемся в связи с восприятием цвета и при рассмотрении световых и цветовых отношений в системе изображения.
Свет и форма предмета
Хорошо известно, сколь значительна роль света в восприятии формы объекта. Поверхность и объем — факторы, независимые от освещения в том лишь смысле, что мы воспринимаем их при любом освещении. Вид предмета можно характеризовать целым рядом признаков, которые являются переменными, зависимыми от условий освещения. К этим признакам относятся светлота, цветовой тон и его насыщенность, фактура, форма. Интересно, что изменение одной из этих характеристик ведет к изменению и других — например, изменение освещенности влечет за собой изменение светлоты поверхности, а с нею вместе меняется и ее цвет. Таким образом, ни одна из этих характеристик не будет, в сущности, независимой, что имеет особо важное значение для проблемы цельности восприятия и цельности изображения.
Восприятие же всегда в первую очередь направлено на форму, а не на освещение. Это преобладание настолько сильно, что нетренированным наблюдателем оно, как правило, не замечается, и требуется известное усилие для того, чтобы воспринимать изменение интенсивности освещения на поверхности прежде, чем саму форму.
Естественную светотень можно представить состоящей как бы из двух слоев: из светлоты, присущей данной поверхности, и света, который «наслаивается» на нее. Мы уже говорили выше, что такова была традиция понимания света в живописи довольно длительное время. Этой давней традиции понимания светотени как чего-то внешнего по отношению к собственной светлоте и цвету предмета соответствует в художественной практике понимание светлоты предмета как состоящей из локального цвета и светотени, возникающей при освещении. Именно так понимали сетотень в эпоху раннего Возрождения. С этим связана и другая особенность — восприятие светлоты как прозрачности. В естественных условиях возможна ситуация, при которой предметы или поверхности просматриваются через какой-то другой предмет и между глазом и наблюдаемой поверхностью тем самым создается какая-то среда, ослабляющая светлоту рассматриваемой поверхности, — например, если смотреть на предмет через тюлевую занавеску или на пейзаж через пелену тумана. В этих случаях мы отчетливо представляем себе ослабленной светлоту рассматриваемых предметов благодаря влиянию лежащего поверх них слоя. В живописи этому слою соответствуют лессировки, которые можно рассматривать как некую прозрачную среду, накладываемую на локальный цвет предмета.
Однако в действительности мы имеем просто серое пятно, которое практически ничем не будет отличаться и от пятна краски, полученного в результате механического смешения, и при восприятии такого пятна никакого разделения или расслоения не происходит, если мы локализуем внимание лишь на нем самом. Возьмем для примера самое простое изображение: темная вертикальная полоса, которую пересекает более светлая и относительно прозрачная горизонтальная полоса, так что вертикальная полоса просматривается через нее. Такое изображение можно воспринимать по-разному: или как две полосы, различно ориентированные и положенные друг на друга, или как пять квадратов, расположенных в одной плоскости. Конечно, глаз будет воспринимать данную ситуацию как две полосы, и, таким образом, светотень окажется расщепленной на два пространственных слоя.
Рис. 6. Эффект прозрачности достигается различием в тоне
Р. Арнхейм объясняет это своим универсальным принципом простоты, к которому всегда стремится зрительное восприятие: восприятие двух пересекающихся полос, положенных друг на друга, проще и понятнее, нежели сочетание нескольких элементов в одной плоскости. Но здесь возможно и другое объяснение этому явлению: зрительное восприятие стремится к известной законченности, пытается найти органическую связь между отдельными элементами изображения.
В живописном произведении этот эффект прозрачности, как мы его на-зовем, возникает лишь благодаря найденным цветовым и светлотным от-ношениям. Если мы будем смотреть только на вуаль, то мы ничего, кроме серой поверхности, не увидим, если же мы смотрим одновременно на вуаль и участок тела, не закрытый вуалью, то четко воспринимаем прозрачность ткани и находящуюся за ней поверхность.