 |
 |
 |
 |
 |
|
COMPUTERSCHERM ALS SCHILDERSDOEK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Schilderen, dat is kleuren
Kleuren zijn belangrijk voor schilders en voor
de mensen die in schilderijen geïnteresseerd zijn. Maar door een vrijwel
onbegaanbaar woud van termen, die op tegenstrijdige manier of ongedefinieerd
gebruikt worden, is het moeilijk om hier goed begrip te verwerven. Geesje
Mesdags schoonzuster, Sientje, klaagt er al over dat ze pas een dag na de
uitleg door Willem Roelofs een beetje begint te begrijpen wat er met "toon"
bedoeld werd. Figuur 1.
De eerste vraag die zich opdringt is: hoeveel kleuren bestaan er eigenlijk?
De meeste mensen kennen wel zo'n tien tot twintig kleurnamen, en ze hebben
het gevoel dat er nog wel allerlei nuances van bestaan, die bij dat twintigtal
ondergebracht kunnen worden. In een schildersdoos zitten niet zo veel meer
dan tien à twintig tubes, maar door mengen op het palet kun je daar
natuurlijk heel veel variaties mee maken. Volgens de literatuur kan het
menselijk oog tien miljoen kleuren onderscheiden. Ik denk dat die gevoeligheid
zich uit lijfsbehoud heeft ontwikkeld: je ziet een voorwerp niet door een
zwart randje zoals in een tekening, maar door een sprongetje in aangrenzende
kleuren. Dat onderscheidend vermogen geldt niet voor van elkaar verwijderde
kleurvlakken, hoop ik, anders schiet ik een flinke factor te kort. En met
het onthouden van kleuren is het helemaal mis. Als ik een paar sokken koop
bij de kleur van een overhemd dat thuis in de kast hangt, kan je lachen.
|

Figuur 1. Fragment van Willem Roelofs, De Regenboog
Wat bedoelde Roelofs met "toon"? |
|
|
|
Kleurkubus
Een objectieve codering van kleuren met een overzicht
over alle bestaanbare nuances zou heel welkom zijn. Er zijn minstens zes
kleurnormalisaties ontworpen, compleet met staalkaarten, kleurenatlassen
en kleurcodes. Figuur 2 laat de befaamde kleurendriehoek van de CIE (Commission
Internationale d'Eclairage) zien, die gebaseerd is op simulatie van de
kleurgevoeligheid van het oog met fotoelectrische cellen. Ook de computer
biedt een elegante ordening, hoewel we niet mogen verzwijgen dat er spraakverwarring
heerst en dat betrouwbare kleuroverbrenging een probleem is. Er zijn verschillen
tussen computerplatforms (Macintosh, Windows ...), non-standaard terminologie
bij ontwerpprogramma's (Photoshop, Painter, Fireworks ...) en afstellingsmoeilijkheden
tussen monitors, printers, scanners, en browsers.
Het oog is niet, zoals het oor voor geluid, gevoelig voor aparte golflengten
van het zichtbare licht. Het gevolg is dat een bepaalde kleur, zoals geel,
niet alleen opgewekt kan worden door één vaste golflengte,
maar ook door bepaalde mengsels van verschillende golflengten. Bijvoorbeeld
door wit licht (dat is een mengsel van rood, geel, groen, cyaan, blauw
en violet) op een kleurstof te schijnen
die vooral het blauwe deel van het spectrum absorbeert. Daardoor wordt
vooral rood, geel en groen gereflecteerd, wat er geel uitziet. Alle kleuren
worden waargenomen, volgens een gangbare theorie, door de verhouding en
de sterkte waarmee slechts drie onderscheiden soorten receptoren worden
geprikkeld (al doet dit niet helemaal recht aan de verwerking in de oogzenuw
en de hersenen tot de contrasten rood/groen, geel/blauw, en licht/donker).
Daarvan wordt gebruik gemaakt voor computer-monitors door per beeldpunt,
pixel, drie getallen op te geven voor de helderheid van drie kleurkorrels
respectievelijk een rode, groene en blauwe die samen de pixel vormen.
De term helderheid betekent de hoeveelheid lichtstraling die in zo'n korrel
opgewekt wordt, en die tot het maximum kan variëren in stapjes van
0 tot 255. Dat aantal van 256 is gekozen omdat het correspondeert met
2 tot de achtste, een byte, de maat voor geheugengebruik in de computer.
Alle kleuren tezamen kunnen nu worden aangegeven in een driedimensionale
tabel of spreadsheet van telkens 256 rijen, kolommen en etages, voor de
drie getallen, op doorzichtige wijze aangeduid als R, G en B. De kleurkubus
van figuur 3. Een driedimensionale tabel wordt gemaakt door in drie loodrechte
richtingen een kolom met oplopende waarden uit te zetten. Die kolommen
zijn hier zo smal dat we ze als de 3 ribben van een kubus tekenen (vaak
assen genoemd) met als eindpunten gemakshalve weer de letters R, G en
B. De drie waarden R,G en B in een tabelcel (hier zo klein dat we hem
als een punt voorstellen) worden gevonden zoals in een gewone tabel of
grafiek door ze loodrecht op de bijbehorende waardenkolom af te lezen.
|

Figuur 2. Kleurendriehoek van de CIE

Figuur 3. De rood-groen-blauw kleurkubus
|
|
|
|
Rood-groen-blauw of cyaan-magenta-geel
Met een loep met vergroting van 20X kun je de
kleurkorrels op een monitorscherm onderscheiden. Op een electronenstraalbuis
liggen ze bijvoorbeeld in een honingraatpatroon, op een LCD-monitor als
telkens drie vertikale streepjes binnen vierkantjes. Is het geen wonder
dat ondanks die verschillen in technische uitvoering kleuren toch nog
redelijk overeenstemmen op verschillende apparaten? Het probleem is dat
er geen kleurstofkorrels bestaan met precies de theoretisch gewenste eigenschappen.
Een goed merk heeft ingebouwde correctiefilters. Hier zit een hele tak
van techniek achter, voor het "synchroniseren" van kleuren,
zoals ColorSync van Apple.
Op een printer wordt net als bij een krantenfoto (en in zekere zin bij
een schilderij) ook met drie basiskleuren gewerkt: magenta, geel en cyaan.
Het grote verschil is dat een print met wit licht verlicht moet worden.
Het licht dat door het papier weerkaatst wordt gaat twee keer door de
inktlaag en verliest daarbij door absorptie een gedeelte van zijn kleuren
die aanvankelijk het hele spectrum van de regenboog omvatten. Dat principe
is zo hemelsbreed verschillend van licht dat ongehinderd van monitorscherm
naar oog gaat, dat ook heel andere mengregels gelden. Figuur 4 en 5. Bij
inkt en verf levert een mengsel van geel met bauw (of geel met cyaan)
een groene kleur op, maar bij een monitor wordt geel juist gemaakt uit
rood en groen - zoals u met een loep kunt verifiëren.
Mensen die aan olieverf gewend zijn, vinden het maar raar wanneer in een
monitor geel uit rood en groen gemaakt wordt. En ook de basiskleuren van
drukinkt voelen ze als onwennig, want de echte basiskleuren zijn volgens
hen rood, geel en blauw. Bovendien, verf lijkt zo dekkend en ondoorzichtig
dat men zich nauwelijks kan voorstellen dat het vrijwel net zo werkt als
bij inkt. Verf bestaat uit heel kleine korreltjes kleurstof ingebed in
een doorzichtige stijve vloeistof die langzamerhand hard wordt, bijvoorbeeld
lijnolie. Wit licht kan over een kleine afstand in een verflaag binnendringen,
zoals de blik van een wandelaar een eindje kan binnendringen in een woud
van dicht opeengeplante bomen. Stel dat de verf blauwe en gele pigmentkorrels
bevat, dan wordt uit het opvallende witte licht door absorptie in de korrels
een deel weggevangen, zodat het licht wat uiteindelijk teruggekaatst wordt
een groene indruk geeft. De cyaanblauwe korrels absorberen vooral het
complementaire rood met het aangrenzende magenta en geel. De gele korrels
absorberen vooral het complementaire blauw met het aangrenzende cyaan
en magenta. Zodat tenslotte in de reflectie van het witte licht alleen
het groen resteert.
|

Figuur 4.
Mengregel voor verf: blauw en geel
geeft groen

Figuur 5. Mengregel voor monitors: rood en
groen
geeft geel
|
|
|
|
Verkenning
Jammer, maar een printer kan niet alles weergeven
wat de monitor toont, en die kan op zijn beurt weer niet alle kleuren
uit de natuur reproduceren. Maar hij komt een heel eind, en we willen
nu verkennen hoe die kubustabel er uit ziet. Daartoe stellen we eerst
vast, dat de som van de drie getallen in een cel, R + G + B, in principe
de helderheid van de samengestelde kleur is. Als de drie componenten ieder
nul zijn is de som ook nul, en een helderheid nul betekent totaal donker
oftewel zwart, aangegeven met Z bij de kubus.
Anderzijds, voor R = G = B = 255 is de som maximaal. Dat is de grootste
helderheid die bij combinaties in de kubus mogelijk is. Alle drie receptoren
worden dan even sterk geprikkeld. Dat blijkt de kleur wit te zijn, aangegeven
met W. Iedere andere combinatie met drie gelijke tabelwaarden R, G en
B maakt een lichtindruk zonder uitgesproken kleur: dat is grijs. Die grijzen
liggen dus langs de kubusdiagonaal, tussen wit en zwart. Figuur 6. Grijs
is een menging van wit en zwart, net als op het schilderspalet. In de
kubus is dat het voorbeeld van een algemene regel: een kleur op een rechte
lijn gedraagt zich als een menging van de kleuren aan de uiteinden van
die rechte lijn.
We kennen nu al vijf hoekpunten van de kubus: Z W R G B. Er zijn nog drie
hoekpunten van de kubus, waarvan de kleur gevormd wordt door de som van
telkens twee basiskleuren in hun meest intense toestand. Dat zijn de drie
intense kleuren magenta (M = R + B), geel (Y = G + R) en cyaan (C = G
+ B). Figuur 6 nogmaals. Hier is de letter Y (van yellow) voor geel gekozen
omdat de G al bezet is.
In bijvoorbeeld het kubusvlak ZRMB liggen
allerlei purpers: op de diagonaal van Z naar M de toenemend heldere magenta's,
en ter weerskanten daarvan de rodere en blauwere varianten daarvan. Dat
geldt bij uitstek voor de ribben RM en BM, waarop de som van de twee betrokken
componenten groot is en de kleur ver van zwart blijft. Bovendien is derde
component daar nul zodat er geen aandeel wit kan ontstaan. Zulke kleuren
noemt men "verzadigd": kleuriger en pittiger dan deze zijn niet
bestaanbaar. Samen met de analoge ribben tussen de andere twee basiskleuren
is er nu een band van sterke, verzadigde kleuren die er uit ziet als de
regenboog aangevuld met purpers rond M.
|

Figuur 6. De grijsas in de kleurkubus

Figuur 7. Het loodvlak midden door de grijsas
snijdt de kubus volgens een zeshoek
|
|
|
|
Van verzadigd naar onverzadigd
Hoe is het nu in het inwendige van de kubustabel?
De meest sprekende kleuren bevinden zich natuurlijk niet in de kubuspunt
bij het zwart daar zijn ze te donker. Noch in de punt bij het wit
daar zijn ze te bleek. We moeten ze zoeken rond het midden in een
vlak loodrecht op de lijn van de grijzen bij helderheid 50% midden op die
grijsas. Zo'n vlak is in de kubus getekend, en het blijkt een regelmatige
zeshoek te zijn (figuur 7). De zes ribben langs de bovengenoemde punten
R Y G C B M R lopen zigzag onder en boven het vlak van helderheid 50% (figuur
8). Beurtelings stijgt de ene component van een paar basiskleuren tot maximum
en daalt de andere weer tot nul op die lijn. Voor die regenboogzigzag vermeldt
de computer bij voortduring een helderheid 50% hoewel het oog daar een helderheidsgolf
in ziet, zeker bij geel en cyaan. De buitenlijn van de regelmatige zeshoek
vertoont bij benadering ook die regenboogkleuren aangevuld met een pupersegment.
Figuur 9 toont de kubus van figuur 7 gezien precies langs de grijsas. De
zes ribben met de regenboog vormen de buitenste zeshoek. Het middelvlak
snijdt de kubus in de ingeschreven zeshoek.
Beweegt men van de rand van de zeshoek naar het middelpunt dan worden de
drie componenten R, G en B steeds meer aan elkaar gelijk en verandert de
tabelcel van uitgesproken kleur naar kleurloosheid naar grijs of
wittig. De kleuren in het inwendig van de kubus zijn onverzadigd.
|

Figuur 8. De kleurkubus op zijn punt gezet,
en de voornaamste ribben ingekleurd

Figuur 9. De kleurkubus van figuur 7
gezien langs de grijsas
|
|
|
|
GIF en tegengif: websafe kleuren
Hoe krijgen we ooit een overzicht over 256 X 256
X 256 kleuren? Als het er maar 200 X 200 X 200 waren, zouden er al 8 miljoen
kleuren zijn zoals je uit je hoofd kunt uitrekenen. In werkelijkheid zijn
het er zelfs twee keer zo veel.
In kleurkiezers van ontwerpprogramma's wordt een overzicht over de kleuren
geschematiseerd via drie enigszins andere grootheden dan we hierboven hebben
gedaan, namelijk
- de regenboogkleur (H)
- de verzadiging (S)
- de helderheid (V).
De regenboogkleur, H, kan worden gekozen als
een willekeurig punt op een cirkelomtrek zoals figuur 10. Dit wordt door
sommige schrijvers de kleurtoon genoemd. In het Engels heet het hue, met
een woord dat zijn betekenis pas krijgt door de context, zoals zo vaak
in het Engels. Want hue betekent ook nuance, kleurzweem, tint, terwijl
men juist spreekt van de colours of the rainbow.
De verzadiging, S, de mate van bijmenging van wit is uit te drukken als
de afstand tot de grijsas en kan aangeklikt worden op een cirkelschijf
zoals figuur 11. Die schijf kan ook opgevat worden als een geïdealiseerde
CIE-driehoek: de uitwas aan de groene kant is wat samengetrokken, en tegelijkertijd
is de platte kant bij het tegenovergelegen magenta iets uitgebold.
Bij gekozen regenboogkleur en verzadiging moet de helderheid, V, nog ingesteld
worden, op een eendimensionale schuif (kleurkiezer Apple). Maar het is
ook mogelijk om de helderheid samen met de verzadiging per kleur in een
driehoek op te geven (kleurkiezer Painter). Daar komen we nog op terug
bij figuur 14.
Hoewel dit HSV-model van een heel ander principe uitgaat, lijkt het toch
wel op de kleurkubus op zijn punt van figuur 8, met de helderheid uitgezet
lang de grijsas, en de verzadiging als de afstand tot de grijsas. En de
regenboogcirkel is in hoge mate verwant met de gordel van regenboogkleuren
die zich bevindt in het hoekige gebied van figuur 9.
Maar, zestien miljoen! Wil je zo' n grote keus wel?
In de begintijd toen men nog zuinig met computergeheugen omging en transportsnelheid
over het net een zorgenkindje was, heeft men geoordeeld dat 256 kleuren
in totáál al wel genoeg moest zijn. Tussenliggende kleuren
kan de computer dan maken met "dithering", een techniek die
aan pointillisme doet denken.
Er is nog
steeds belangstelling voor een beperkt aantal kleuren: voor tekenfilms
en games. Want 1 byte per pixel in plaats van 3 is wel veel sneller. Het
format dat zich bezig houdt met egaal gekleurde vlakjes met deze beperking
heet GIF, geschreven met bestandsextensie .gif. (Voorbeelden figuren 4
en 5.)
|

Figuur 10. Regenboogcirkel de Painter-kleurkiezer
|
|
|
|
Hexadecimaal
Uit de browserbegintijd dateert ook de afspraak
om zich te houden aan een bepaalde groep van 216 kleuren van de 256, die
gemeenschappelijk zijn in de systemen van Macintosh en Windows: "websafe
kleuren". Dat is een verzameling waarin de drie basiskleuren in 5
stappen ter grootte van 51 vanaf 0 naar 255 gaan. Men had die stappen
kunnen aangeven met 0, 1, 2, 3, 4, 5 maar het is gebruikelijk om die drie
getallen op te geven in het hexadecimale stelsel, als telkens twee cijfers.
Die zes cijfers staan zonder spatie of komma botweg achter elkaar, in
de volgorde roodgroenblauw. Hexadecimaal wil zeggen: op de positie van
de tientallen staan daar zestientallen. En de eenheden tellen, in plaats
van tot 9 zoals normaal is, tot 15. En wel met letters, bij gebrek aan
cijfers: 0, 1, ... 8, 9, A, B, C, D, E, F. Waarin F dus de waarde van
15 in het tientallig stelsel heeft. Dan wordt de bovengenoemde 51 in hexadecimale
code: 33. Namelijk 3 zestientallen plus 3 eenheden. En de kleurcodes zijn
nu de veelvouden van die hexadecimale 33, namelijk 00, 33, 66, CC, FF.
Hoewel tegenwoordig dat systeem van 256 kleuren aan belang heeft ingeboet,
biedt een palet met 216 kleuren nog steeds een bruikbaar overzicht over
het hele bereik, en krijgt het veel aandacht in HTML-ontwerptoepassingen.
In het Webmuseum wordt dat benut voor
de keuze van achtergrondkleuren. Zo is bijvoorbeeld het grijsblauw hiernaast
6699CC. Wit is FFFFFF en zwart 000000. Hoe groter het getal, des te lichter
de kleur.
De 216 websafe kleuren vormen dus een hanteerbaar aantal vergeleken met
de 16 miljoen van de originele kubustabel, maar toch is het moeilijk om
ze in een goede rangschikking te presenteren. De opstelling in 6 etages
van 36 stalen met stapsgewijs afnemende waarde van groen (Painter) vestigt
de indruk dat er vooral groenen en purpers bestaan. De ordening van BBEdit
als een soort cryptogram met zes aandachtscentra toont wel een aantrekkelijke
slimme verdeling over de mogelijkheden (figuur 12). Maar er is geen doorzichtig
verband met de kleurkubus.
|

Figuur 11. Kleurvlak in de kiezer van Apple
|
|
|
|
Zestien staalkaarten
Hieronder tonen we hoe staaltjes eruit zien,
als ze bij elkaar gezet worden als snijvlakken loodrecht op de grijsas
van de kleurkubus. We hebben hierboven gezien dat een vlak bij precies
50% de kubus snijdt als een regelmatige zeshoek. Onze vlakken liggen zowel
onder als boven die 50%. Dat geeft wel een zeshoek, maar geen regelmatige.
En nog verder van het 50%-niveau zijn de snijvlakken eerst driehoeken,
en tenslotte een punt. De lijnen van toenemende waarde van rood, groen
of blauw, de coördinaatassen, liggen in zo'n snijvlak niet meer loodrecht
op elkaar maar maken hoeken van 120 graden. Om de kleurcellen toch in
een een normale rechthoekige HTML-tabel te vangen, vervormen we de zeshoeken
en driehoeken een beetje zodat de coördinaatas van rood naar rechts
wijst, en loodrecht daarop die van groen omhoog, en die van blauw onder
45 graden naar linksonder. De zestien staalkaarten (snijvlakken) zijn
gerangschikt in vijf rijen, van kubushoekpunt "zwart" tot hoekpunt
"wit. In werkelijkheid grenzen de kleurpunten natuurlijk niet aan
elkaar. Die rangschikking dient alleen om de stalen zo groot mogelijk
te tonen. Iedere staalkaart verder naar rechts heeft iets grotere kleurgetallen
en is daardoor iets helderder. Alle hebben ze groen boven, rood rechts,
en blauw linksonder, in analogie met de standaard kleurendriehoek, figuur
2, van de Commission Internationale d'Eclairage (CIE).
In het centrum staat steeds grijs of een grijzige kleur.
|

Figuur 12. Websafe kleuren van BBEdit |
|
|
|
Keuze
uit 216 kleuren |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Toch miljoenen
Het is opvallend hoe klein in deze tabellen de
kleurverschillen zijn tussen naburige kleuren in een zelfde vlak, of tussen
buren boven elkaar in opeenvolgende vlakken. Daardoor zou je aan het twijfelen
kunnen slaan of 216 kleuren dan nog niet genoeg is en of er echt 16 miljoen
nodig zijn. Maar het oog is subtiel. In verloopkleuren, die in de natuur
nogal eens voorkomen, bijvoorbeeld in een strakblauwe lucht, of op een egaalkleurig
voorwerp dat door een lichtbron afnemend verlicht wordt, zijn die 216 niet
toereikend en treedt kleurbandvorming op (figuur 13 rechts).
Dus voor foto's en schilderijen worden toch alle kleuren benut die door
3 byte per pixel (ook wel 24 bits-kleuren genoemd) beschikbaar komen. Het
format waar dat in gebeurt (maar waarin wel andere bezuinigingen een rol
spelen) heet JPEG, geschreven als filenaamextensie .jpg. In dat format komen
vrijwel alle illustraties in het Webmuseum voor. Bijvoorbeeld de linkerhelft
van figuur 13 heet RYgradient.jpg.
|

Figuur 13. Roodgeelgradient in
JPEG (links) en in GIF (rechts) |
|
|
|
Een toonbeeld
Nu we tot de conclusie zijn gekomen, dat toch
de complete kubustabel van belang is, willen we nog een kubusdoorsnijding
verkennen die hierboven al was aangekondigd: een vlak door enerzijds de
kubusdiagonaal gevormd door de grijzen, de grijsas, en anderzijds een
punt van het oppervlak gelegen in de regenboogzigzag-ribben, bijvoorbeeld
oranje-geel. Alle zo gedefinieerde doorsnijdingen hebben de vorm van een
driehoek, al zijn ze niet helemaal gelijkvormig. De twee rechterzijden
van de driehoek zijn afkomstig van de buitenzijde van de kubus. Het vormverschil
wordt in een kleurkiezer als die van Painter buiten beschouwing gelaten.
Het zijn steeds driehoeken met linksboven het witpunt, linksbeneden het
zwartpunt en rechts de gekozen verzadigde regenboogkleur, en daartussen
steeds een overeenkomstig patroon van verloopkleuren. Figuur 14.
Naarmate een punt meer in de richting van de grijsas ligt vanaf het rechter
hoekpunt, vertoont dit punt een minder verzadigde (grijzer of wittiger)
nuance van de uitgangskleur. En hoe hoger men dit punt in vertikale richting
in de driehoek kiest, des te lichter (helderder) wordt de gekozen kleur,
die helemaal links van uitgesproken zwart in wit verandert. Op bepaalde
uitzonderingen na, benoemt men alle individuele kleuren in zo'n driehoek
met dezelfde naam, en spreekt men van de "tonen" van die kleur.
Sommige schrijvers onderscheiden de nuances aan de bovenkant van de driehoek
nog met de term "tint", en die langs de onderkant met de term
"schaduw". Het valt te vrezen dat Sientje, die nu net begon
te begrijpen wat een toon is, de draad weer gaat verliezen.
|

Figuur 14. Voorbeeld in de kleurkiezer van Painter
van een vlak voor helderheid en verzadiging
|
|
|
|
Afschilderen
We concluderen dat het rood-groen-blauw systeem
van de computermonitor kan helpen om inzicht te krijgen in de manier waarop
kleuren geordend worden. De terminologie wordt verduidelijkt , en er is
een RGB-staalkaart om "zaalkleur" te kiezen. Een monitor heeft
voldoende kleuren om schilderijen goed weer te geven, mits hij naar behoren
staat afgesteld.
Het Webmuseum kan daardoor het gemis van kleuren in de zwartwit uitgave
van "Geesje van Calcar een echte Mesdag" helemaal goed
maken. |
|
|
|
|
|
|
|
Figuur 15. Geesje
Mesdag-van Calcar, Bonte Zomerbloemen
achtergrondkleur CC3300 |
|
|
|
Rob Vetter, augustus 2007 |
|
|
|