Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 6/2016 vyšlo tiskem
5. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 5. 1. 2017.

Osvětlení interiérů
Seminář Interiéry 2016 – páté výročí
Součinnost bytového interiéru a osvětlení 

Normy, předpisy a doporučení
Nové normy pro osvětlení pozemních komunikací

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Pražské Quadriennale představuje nový projekt věnovaný světelnému a zvukovému designu 36Q° Ve dnech 8. – 12. listopadu uvede site-specific výstavu v unikátním prostoru Lapidária…

THEATRE TECH & EVENT PRODUCTION v novém formátu a termínu Výstava divadelní a jevištní techniky THEATRE TECH & EVENT PRODUCTION se nebude konat…

Více aktualit

Umělé osvětlení v obytných prostorech

číslo 2/2003

Umělé osvětlení v obytných prostorech
4. část – Světlo, barva a barevné vidění

Ing. arch. Ladislav Monzer, CSc.,
Atelier světelné tvorby

V několika předchozích stoletích se poznatky o barvách a závislosti jejich vnímání na světle postupně zpřesňovaly a proměňovaly tak, jak pokračovaly výzkumy v oblasti fyziky, fyziologie i psychologie. Současně se stále rozšiřovala nabídka světelných zdrojů a svítidel nejrůznějších vlastností. Přesto jsou dnes v otázkách světla a barevnosti mnohé nejasnosti. Nejčastěji jsou způsobeny tím, že jeden zjištěný poznatek je vzat jako platná výchozí poučka, aniž by byly respektovány další souvislosti.

Obr. 1.

Vztah světelného spektra a barevnosti povrchů

Základním poznatkem je skutečnost, že zrakový vjem barvy předmětu není jeho inherentní vlastností, nýbrž je výsledkem spektrální skladby světla a vlastnosti předmětu určité části světelného spektra odrážet. Barevná plocha osvětlená bílým světlem působí přibližně stejný vjem jako tatáž plocha s bílým povrchem, avšak osvětlená světlem stejné chromatičnosti. Tento způsob vidění, prokázaný u primátů, se uskutečňuje ve třech stupních:

  • prvním jsou receptory oka,
  • druhým hodnotící proces sítnice a částečně mozkové kůry,
  • výsledný vjem je ještě upraven ve zrakové oblasti mozkové kůry, kde je pravděpodobné sídlo zrakové paměti.

Zajímavé pokusy dokládající vztah světelného spektra a barevnosti povrchů se předváděly zájemcům a zákazníkům již v třicátých letech minulého století. Pozorovateli se nejprve předvedla sada plošek při osvětlení nízkotlakou sodíkovou výbojkou. Všechny plošky byly šedé, světlejší či tmavší. Po rozsvícení bílého světla (nebo odkrytí oken) účastník pokusu s úžasem zjistil, že plošky mají nejrůznější pestré barvy. Jestliže mezi nimi byly šedé plošky, byly předtím k nerozeznání od pestrých. Podobná, dokonalejší předváděcí zařízení mají všechny větší firmy vyrábějící světelné zdroje.

Hodnocení vlivu základních barev

Četné nejasnosti se objevují již v otázkách hodnocení vlivu základních barev, červené a modré. Teoretici barev již v minulém století rozdělili světelné spektrum na část teplou a studenou, přičemž za nejteplejší barvu vzali červenou, za nejstudenější okrajovou spektrální modrofialovou. Hranici mezi teplé a studené barvy umístili v rozmezí 499 až 500 nm, kde končí žlutá a počíná zelenavě žlutá. Hledala se odpověď na otázky, proč tomu tak je a co to znamená. Fyzikální pokusy přinesly určité vyjasnění. Byly vzaty stejně velké plochy červené a modré barvy, se stejným činitelem odrazu pro viditelné světlo (v rozmezí 380 až 760 nm), avšak použito bylo globální záření, srovnatelné s přírodním, tedy obsahující i malou ultrafialovou a infračervenou složku. Výsledek byl jednoznačný, červená plocha odrážela tepelné záření, modrá téměř nikoliv. Lze tedy soudit, že oko zachycuje i jiné části globálního záření, pouze je do mozku nepřevádí jako světelný vjem, jemuž je vyhrazeno uvedené rozmezí asi 380 až 760 nm, ale jako vlastnost barvy.

Obr. 2.

Pocit tepla daný barvou

V šedesátých letech dvacátého století, kdy barevnost opět začala být v popředí tvorby prostředí, došli někteří teoretici dotazníkovými výzkumy k závěru, že v místnosti vymalované teplými barvami se mnozí lidé cítí tak, jako by teplota prostředí byla o dva až tři stupně vyšší. To přirozeně zaujalo některé podnikatele. Nechali vymalovat nájemní kanceláře ve velmi teplých odstínech a současně snížili skutečnou teplotu v místnosti o zmíněné stupně, neboť se rýsovala možnost nemalých úspor nákladů na topení. Reakcí byl téměř okamžitý a téměř zuřivý křik nastydlých úřednic a jejich odborářských zástupců. Záležitost přezkoumal odborně příslušný výzkumný ústav. Závěr byl jednoznačný. Vliv pocitu tepla daný barvou je zrakový vjem, psychologicky pocit, který nesouvisí se skutečnou fyzikální teplotou potřebnou pro pocit přiměřené pohody jiných receptorů.

Vjem prostorové hloubky daný barvou

Větší rozpory byly zaznamenány v názoru, jak dvě hlavní barvy, červená a modrá, ovlivňují vjem prostorové hloubky. Klasici malířských škol většinou vycházeli z poznatků krajinářství, kde popředí je zpravidla teplejší a vzdálenější místa namodralá. Z toho soudili, ze teplá červeň vystupuje do popředí, modrá ustupuje do pozadí. Novější výzkumy přinesly zjištění, že v důsledku nestejného lomu modrého a červeného světla v oční čočce jsou modré paprsky posunuty k sítnici tak, že z dvojice stejných ploch stejného jasu modrá předstupuje opticky do popředí a červená se zdá mírně vzdálenější. Ač dvě zcela protikladná tvrzení, za určitých podmínek platí obě.

Určité problémy do uvedeného vztahu červené a modré vnesly pokusy, při nichž byla nezávisle hodnocena otázka nejstudenější a nejteplejší barvy. Pokusy se školními dětmi, které u nás uskutečnil Brožek, doložily, že téměř polovina dětí ve věku do dvanácti až patnácti let pokládá za nejteplejší barvu žlutou. Tento jev se projevuje i u některých dospělých osob. Je vysvětlitelný intenzivnějším účinkem žluté, kterou vnímáme dvěma receptory (pro červenou a zelenou barvu), zatímco červeň jen jedním.

Obr. 3.

Optické zjasňovače

Vraťme se však ke globálnímu záření, jehož součástí je přírodní světlo. Již v minulosti byly používány látky zvané optické zjasňovače. Jejich podstatou je skutečnost, že dopadá-li na ně ultrafialové záření, odrážejí je s prodlouženou vlnovou délkou. Barvy s optickými zjasňovači tedy ve dne odrážejí více světla, než na ně dopadá, takže jsou zářivější.

Začaly se nejvíce používat v textilním průmyslu po druhé světové válce a dnes jsou rozšířeny nejen tam, ale i např. v moderních dílech výtvarného umění, např. v malbách. Protože ultrafialové záření působí blednutí organických barev, vyrábí se v současné době množství světelných zdrojů, z nichž je zmíněné záření téměř úplně odfiltrováno. Použití těchto „bezpečných„ světelných zdrojů sice omezí možnost blednutí barev, ale naproti tomu způsobí, že svítivé barvy už nejsou tak svítivé. Problémy s touto skutečností mívají galerie moderního umění, ale asi nejčastěji prodejci textilu. Několik náhradních postupů již bylo nalezeno. Na našem vnímání barevnosti se tedy do jisté míry podílejí i okrajové části světelného spektra, které jsou již mimo viditelné světlo.

Barevná adaptace

Lidské oko je uspořádáno tak, aby při podání informace o vnímaném okolí co nejvíce vyrovnalo proměnlivý vliv přírodního prostředí, především stálé proměny denního osvětlení. Jedním z nejdůležitějších pojmů pro pochopení mechanismu vnímání je barevná adaptace. Adaptace je součástí všech forem smyslového vnímání. Obecně: Působí-li některá složka celkového podnětu silněji než ostatní a má setrvalý charakter, stává se k ní smyslový orgán méně citlivým a celkový vjem se vyrovnává na průměrnou úroveň. Tak probíhá i barevná adaptace. Mění-li se spektrální složení světla tak, že některá spektrální oblast je silnější, postupně se sníží citlivost oka na tuto část a zrak podává obraz podobný jako v teoreticky bílém světle. Přejdeme-li ve dne z bílého denního světla do místnosti osvětlené žárovkami s výraznou červenou částí spektra, oko tento rozdíl citlivě zaznamená. Po krátké době průběhu adaptace však už vnímáme barvy prostředí v podstatě stejné jako předtím.

Obr. 4.

Adaptace však probíhá jen v určitém rozmezí, které je označováno jako oblast bílých světel. Oblast bývá v příručkách vyznačena v barevném trojúhelníku, v němž jsou i přesně popsané hranice barevných světel, aby nedošlo k jejich záměně. To je důležité např. u dopravní signalizace a všude tam, kde barva je nositelem důležité informace. Schopnost adaptovat se na zbarvení bílého světla do teplých, chladných či jiných tónů znamená schopnost vnímat barevnost okolních povrchů co nejpravdivěji. Neznamená však, že zbarvení světla na člověka nepůsobí jinak.

Souvislosti mezi zbarvením bílého světla a intenzitou osvětlení

Již půl století jsou staré zveřejněné výsledky výzkumů Kruithoffa, který v laboratořích Philips ověřoval možné souvislosti mezi zbarvením bílého světla a intenzitou osvětlení. Je důležité poznamenat, že zkoumal světlo se spektrálními proměnami v rámci tzv. teplotní křivky, tedy světlo s plynulým spektrem s proměnou vnímaného odstínu od červenavého zbarvení (2 650 K), přes teple bílé (3 300 K) a neutrálně bílé (4 000 K) až k chladně bílému (4 500 K). Dospěl k jednoznačnému závěru, že lidé při nízkých hladinách osvětlení dávají přednost teplému zbarvení světla a s narůstající hladinou osvětlení jim nejvíce vyhovuje proměna spektra odpovídající uvedené teplotní křivce bílého světla. Při hladině 20 lx bylo nejlépe hodnoceno světlo s teplotou okolo 2 600 K, při hodnotě 100 lx světlo s teplotou 3 000 K, při hodnotách nad 300 lx světlo neutrálně bílé, 4 000 K.

Řada pokusů uskutečněných v následujících desetiletích tyto závěry v principu potvrdila jako obecně platné, avšak za určitých okolností, nikoliv absolutně. Kruithoff posuzoval vliv na pocit zrakové pohody, nikoliv jiné funkce zraku. Proto není překvapivé, že při pokusech s ověřováním barvocitu některé výzkumy přinesly zjištění, že vezme-li se rychlé a přesné rozlišeni barevných vzorků jako pracovní úkol (testování vzorků), bylo při srovnávací hodnotě 100 lx pracovníky lépe hodnoceno světlo neutrálně bílé (4 000 K), při němž počet chyb byl menší a rozlišení rychlejší. Podmínky pro pocit zrakové pohody (klidového ladění osoby) jsou tedy jiné než podmínky pro co nejpřesnější a nejrychlejší zrakový výkon (vysoce soustředěné ladění osoby).

Barevná paměť

Velký vliv na lidské pocity má též skutečnost, že ve zrakové paměti si některé objekty či skutečnosti vždy spojujeme s určitou barvou. Zajímavé jsou pokusy, které konal Déribéré ve francouzském Národním středisku pro barvy. Rodina pěti lidí trávila večer v pokoji osvětleném barevným červenooranžovým světlem (se spektrem mimo oblast bílého světla). Již počáteční barevná adaptace byla pro některé nesnadná. Poté se po adaptaci projevil vliv současného účinku doplňkových barev např. tím, že stíny předmětů nebyly temné, nýbrž doplňkové tmavozelené, oheň v krbu se jevil zelenožlutý a podobně. Vyvrcholením byla podaná večere, kterou při barevně zkresleném vnímání téměř nikdo nemohl jíst. Zmatek a pocity nevolnosti se projevily nejprve u dětí, potom i u dospělých.

Obr. 5.

Zkoumaným pojmem v uvedeném pokusu byly tzv. paměťové barvy. Součástí mechanismu vidění je barevná paměť. Obecným, dobře známým předmětům, které mají typickou barvu, ji oko přisuzuje i při změněném osvětlení. Například bílý papír, křídu, sůl, sníh vidíme vždy jako bílé, trávu a většinu rostlin vždy jako zelené, květ pampelišky, mosaz, zlato jako žluté apod. Příkladů lze uvést velmi mnoho. U tohoto okruhu předmětů zůstává psychologicky zachován vjem původní barvy, přestože se spektrum světla barevně mění. Přesáhne-li zbarvení spektra oblast bílých světel natolik, že zrakový mechanismus již není schopen rozdíl vyrovnat, vznikne dojem barevného zkreslení, které může mít velmi silný účinek, v kladném i záporném smyslu. Oba byly mnohokrát popsány v odborné i umělecké literatuře.

Barevné zkreslení

Záporné pocity barevného zkreslení se mohou projevit až fyzickou nevolností. To je nejčastější u barevného zkreslení předmětů životně důležitých, v první řadě asi u potravin a lidské kůže. Barevné zkreslení jídel vede téměř vždy ke ztrátě chuti, zvláště když může souviset s pocitem jejich zkažení (zavadnutí, zežluknutí apod.). Opačný pocit působí světlo s bílým spektrem doplněným zesílením některých oblastí spektra typických pro barevnost nejčastějších potravin. Již v šedesátých letech minulého století byly na trhu zářivky s upraveným spektrem, v nichž i mírně prozelenalé salámy vyhlížely velmi svěže červeně. Zcela nedávno jsem je viděl v jednom pražském řeznictví, přestože jejich používání je na hranici klamání zákazníků a v minulosti již bylo v zahraničí předmětem soudních řízení. Otázka, co je dobrá prezentace zboží a co klamání nakupujících, není jednoznačná.

Velmi delikátní záležitostí je otázka podání lidské pleti. Základním problémem je skutečnost, že první důležitou složkou je krev, podobně jako u masa a masných výrobků, která je pod kožním povrchem. Její nejúčinnější barevná složka, hemoglobin, má poměrně komplikovanou spektrální charakteristiku a typickou paměťovou barvu. Druhým vstupujícím pojmem je kožní povrch, který však bývá různý. Jen mezi tzv. bílými Evropany se dnes rozlišují čtyři základní skupiny, lišící se druhem pokožky a dalšími venkovními znaky.

Obr. 6.

Nejméně početný je typ zvaný keltský, s pokožkou nápadně světlou až bílou, většinou rusovlasý, oči zelené a modré. Častějším druhem je světlý typ evropský, s pokožkou mírně tmavší, avšak do červena. Nejčastější typ – tmavší evropský – se vyznačuje pokožkou připomínající stav mírného opálení, světle hnědý. Poslední typ, středomořský, má pokožku tmavší, do hněda či olivova. Společným znakem všech je stejný hemoglobin.

Rozdílným znakem je barva pokožky. V Evropě je vcelku shoda v tom, že pro přiměřené podání pleti je nejvíce preferováno světlo teple bílé, jehož typickým představitelem je klasická žárovka 100 W, s teplotou barvy okolo 3 000 K. Názor však není sdílen na všech kontinentech, např. tichomořská oblast s nejčastějším obyvatelstvem japonského a čínského druhu stejně jednoznačně preferuje neutrálně bílé světlo s teplotou okolo 4 000 K. To je mimo jiné i jednou z hlavních příčin, proč např. japonské byty jsou z asi osmdesáti procent osvětleny zářivkami, zatímco v Evropě to jsou téměř ve stejném počtu méně hospodárné žárovky.

Obecná přijatelnost světla s určitým spektrem však neznamená dosazení nejvíce kýženého vzhledu. Tak jako lze barevný povrch světlem zkazit, lze jej i učinit více žádoucím, jak již bylo zmíněno při osvětlení salámů. Někteří výzkumníci, např. Khek, se pokusili věc výpočetně upřesnit a zavést tzv. index lichocení. Ten vyznačuje stupeň, v němž je určitý povrch podán líbivěji než např. ve světle neutrálně bílém. Zlepšit vzhled předmětu či člověka je možné, někdy i žádoucí, bohužel stejné spektrum pro upřednostnění vzhledu všech skupin Evropanů zatím známo není. Žádoucí spektrum pro jednotlivé hlavní skupiny Evropanů je různé. Asi nejvíce choulostivým druhem je druhá skupina, světlá evropská, která ve světle s výraznější červenou složkou vypadá jako mírně opařená (při opálení se barví do červena) a při mírně namodralém osvětlení zase chorobně pobledlá. V osvětlení blízkém žárovkovému světlu jsou subjektivně nejpřitažlivější poslední dva typy, neboť ve spektru s teplotou okolo 3 000 K se zdají být jakoby zdravě více opáleni. Je zřejmé, že osvětlení, v němž je jedinec nejvíce přitažlivý, lze pořídit jedině na míru, pro jedince či stejnou skupinu.

Výrobci světelných zdrojů se pokusili vyjít z této možnosti vstříc zavedením žárovek se slabě zbarvenou baňkou (obchodní označení nejčastěji Soft-ton) s různým spektrálním zbarvením. Použitelnost těchto zdrojů v praxi je však omezena na místa s nižšími hladinami osvětlení.

Vraťme se však ještě k pokusům pana Déribérého. Po uvedeném pokusu s podáváním jídla v barevném osvětlení změnil časový sled událostí. Stejná rodina se ve zkušebním pokoji navečeřela při osvětlení provedeném podle obvyklých doporučení, s dobrým podáním vzhledu potravin i lidí. Teprve poté, na posezení po večeři, bylo opět uvedeno do provozu předchozí barevné osvětlení. Barevná adaptace proběhla s jistými problémy jako předtím, ale následné pocity byly zcela opačné. U většiny přítomných vyvolal tento průběh večera velmi příjemné, až blažené pocity. Pokus doložil, že vliv světla není stejný podle ladění osoby, druhu činnosti a mnoha dalších skutečností. Závěr však byl jednoznačný: světelné spektrum může zásadně ovlivnit pocity a náladu.

Obr. 7.

Z mnoha uskutečněných pokusů se zmíním ještě o jednom, který se vztahuje k úvodním odstavcům tohoto článku. M. Déribéré popisuje případ, kdy v jednom pařížském obchodě si zaměstnané ženy i zákaznice stěžovaly na špatnou barvu svých obličejů, rukou atd. Místnost měla celkem dobré osvětlení zářivkami neutrálně bílé barvy, s hodnotami nad 300 lx. Situace se vyjasnila při první prohlídce na místě. Stěny místnosti byly ve velkých plochách natřeny svítivé zelenou barvou, podobné bylo i vnitřní zařízení. Světlo odražené při mnohonásobném odrazu zesílilo zelenou složku výsledného světelného spektra natolik, ze lidská pokožka v něm získávala nepříliš lákavý vzhled. Efekt byl tím výraznější, že zeleň je přibližně doplňkovou barvou k červené, charakterizující hemoglobin. Ač se tehdy v teorii barev uvádělo, že zeleň je nejpříhodnější barvou pro prostředí dlouhodobého pobytu, neváhal majitel barevnou úpravu změnit.

Fyziologický a psychologický účinek vlivu světla a barev na lidi

Jedním z důležitých poznatků vlivu světla a barev na lidi je odlišení fyziologického účinku, který je objektivně měřitelný a zjistitelný, od účinku psychologického, jenž je potvrzen pouze názorem dotázané osoby. To je ve zkratce již zmíněno při popisu souvislosti teplých barev prostředí a výše teploty v místnosti. Většina popisovaných poznatků patří do oblasti psychologického působení, které nemusí být u všech lidí stejné, a může se podobně jako celkový vkus řídit předchozími individuálními zkušenostmi. Některé pokusy však přímý fyziologický účinek prokázaly. Například Fatranská, která dělala mnoho pokusů s laboratorními myškami, publikovala v sedmdesátých letech minulého století ověřené zjištění, že myši žijící v červeně zbarveném osvětlení se sbližují a rozmnožují podstatně více než jejich sousedky při jiných druzích světelného spektra. Vědecky tak doložila poznatek, který je empiricky znám i u lidí již dlouhá staletí. Odborně byl potvrzen po zjištění, že vnímání prostředí v převážně červeném ladění podporuje zvýšení krevního tlaku lidí a může mít i další následky, např. zrychlení tepu, dechové frekvence apod. Empirickou znalost jevu dokládá převážně tradiční červené zařízení a vybavení podniků s nájemnými partnerkami či partnery.