צבעי יסוד

צבע יסוד הוא צבע שאינו תלוי בצבעים אחרים, כך שלא ניתן ליצור אותו על ידי ערבוב צבעים אחרים ביחסים מסוימים. בדרך כלל מגדירים קבוצה של שלושה או ארבעה צבעי יסוד, שיכולה לפרוש את מרחב הצבע. הגדרה זו איננה נאמנה לגמרי למציאות, שכן כדי לכסות באמת את כל מרחב הצבע נדרש מספר גדול יותר של צבעי יסוד, אך היא טובה דיה לרוב השימושים היומיומיים - משלושה צבעי יסוד ניתן ליצור את רובם המכריע של הצבעים.

ישנם שני תחומים עיקריים שבהם נהוגה חלוקה לצבעי יסוד: צבעי יסוד של האור - תאורה, צגים, טלוויזיות, מצלמות וידאו ומקרנים מחד, ואמנות ודפוס מנגד. המשותף לכולם הוא הצורך ליצור מגוון גדול ככל שניתן של צבעים שונים, תוך ערבוב מספר מועט של צבעי יסוד. ההבדל המהותי בין שני תחומים אלה הוא האם מדובר ביצירת אור בצבע כלשהו, או ביצירת משטח שצבעו נקבע כשהוא מואר. צגי המחשב והטלוויזיה פולטים אור, ובמקרה זה כל צבע שמתווסף מוסיף את האור הנפלט. לעומת זאת, באמנות ובדפוס כל צבע שמוסיפים לתערובת בולע ומפחית מהאור שיחזיר המשטח הצבוע. לכן נקראת השיטה הראשונה "חיבור צבעים", והשנייה - "חיסור צבעים".

בהתאם, יש שתי הגדרות מקובלות לקבוצות צבעי יסוד - קבוצה אחת בכל תחום. הקבוצה הראשונה היא אדום, ירוק וכחול (RGB), המופיעה לדוגמה בהקשר של צגי מחשב. הקבוצה השנייה היא ציאן, מג'נטה וצהוב, המופיעה לדוגמה בהקשר של לוחות צבעים בדפוס והדפסת כל הצבעים על ידי ערבובם בתוספת לוחות שחור ולבן. ביישומים פחות טכניים מדפוס, למשל ציור או גרפיקה, מכנים את השלשה כחול - אדום - צהוב בשם "שלושת צבעי היסוד" שלמעשה הם שלושת פיגמנטי היסוד (צבענים). באמצעות שלושת הצבעים האלה ניתן ליצור מגוון רחב של צבעים, אך פחות מאשר השלשה ציאן - מג'נטה - צהוב.

היסטוריה של חקר צבעי היסוד 

בימי הביניים ידעו האמנים שהם יכולים ליצור ממספר צבעי יסוד צבעים נוספים, אך זו לא הייתה הגדרה מדעית, והיא בלבלה בין מושג הצבע לבין מושג הצבען (פיגמנט). באותם ימים לא ידעו שניתן ליצור מגוון צבעים רחב מאוד תוך שימוש בצבעי יסוד בודדים. הציירים של אותם ימים נאלצו להסתפק במגוון צבעים מצומצם וכהה ביחס למקובל כיום, ואין עדויות שלפני המאה ה-18 ידעו שניתן להרכיב צבעים רבים משלושה צבעי יסוד בלבד.

במהפכה המדעית של המאה ה-17 וה-18 החלו הדברים להשתנות. התאוריות האירופיות החלו להתבסס על ממצאים מדויקים והדירים, ובוצע מאמץ רב לפתח צבעים, במיוחד לתעשיית הטקסטיל. ב-1664 טען הכימאי האירי רוברט בויל שצבעי היסוד הם אדום, צהוב, ירוק, שחור ולבן, ומהם "ניתן לחקות את הגוונים המצויים בטבע (אם כי לא את הדרם)". בערך בתקופה זו החלה להתפתח התפיסה בציור, שלפיה מערבוב מספר צבעי יסוד ניתן ליצור לכל צבע שהוא.

אייזק ניוטון, שגילה שהאור הלבן מורכב מצבעים שונים, וב-1704 פרסם זאת בספרו "אופטיקה", סבר שששת צבעי הקשת שבהם הבחין הם צבעי יסוד, שמהם מורכבים כל הצבעים האחרים. ניוטון טען שתוך שימוש בצבעים סגול, כחול, ירוק, צהוב, כתום, אדום, לבן ושחור ניתן ליצור כל צבע שאינו נמצא בספקטרום, למשל חום. תאוריה זו הותקפה באירופה במשך יותר ממאה שנים, במיוחד מפני שלא הבדילה בין חיבור צבעים לחיסורם: היא לא יכלה להסביר את מה שציירים כבר ידעו - שלפעמים אי אפשר להגיע לגוון מסוים על ידי ערבוב צבענים מסוימים (חיבור צבעים) אלא רק על ידי הוספת צבען לצבע המטרה (חיסור צבעים).

ב-1802 טען תומאס יאנג שלא ייתכן שבעין יש די מקום לחיישן נפרד לכל צבע אפשרי. יאנג פיתח את התאוריה התלת-צבעית, שלפיה הראייה מתבססת על תאים משלושה סוגים בלבד, שנמצאים בעין. בתחילה סבר יאנג שהצבעים הם אדום, צהוב וכחול, אך ב-1807 שינה את דעתו וטען שהם אדום, ירוק וסגול. מדענים אחרים לא הוסיפו לחקור את הנושא. רק לאחר 150 שנה אוששה תאוריה זו בממצאים מדעיים.

לעומת יאנג וניוטון, הרמן פון הלמהולץ הבין את ההבדל האיכותני בין חיבור צבעים לחיסורם, והבין שערבוב צבענים הוא שונה מהותית מחיבור אורות. בספרו מ-1850 טען כי כל צבע שהוא ניתן להגדרה על ידי קולטנים משלושה סוגים. בספרו הוא כלל גם עקומות רגישות של הקולטנים, שדומות במידה רבה לעקומות המקובלות כיום.

ב-1853 פרסם הרמן גראסמן תאוריה על ראיית צבע ועל ערבוב צבעים, ובה קבע את חוק גראסמן המקובל גם כיום, שלפיו תגובת העין לצבע שנוצר על ידי חיבור של מספר מקורות אור תהיה זהה לחיבור התגובות של העין לכל מקור אור בנפרד.

ג'יימס קלרק מקסוול היה הראשון שהגה את רעיון חיבור הצבעים כדי ליצור תמונה. מקסוול הורה לצלם את אותה התמונה שלוש פעמים. בכל פעם כוסתה עדשת המצלמה במסכה שהעבירה רק אדום, ירוק או כחול. את שלוש התמונות הקרינו משלושה מקרנים שונים על אותו מקום, כאשר כל מקרן מכוסה מסכה המתאימה, התוצאה הייתה תמונת צבע.