Màu Sắc Từ Đâu Mà Ra?
Màu sắc có thực sự tồn tại khách quan?
Màu sắc có phải là thuộc tính khách quan của vạn vật trong tự nhiên? Câu trả lời là không. Đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím chỉ là những cái tên con người đặt ra để mô tả cảm nhận về sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất. Không một màu sắc nào tồn tại độc lập trong tự nhiên.
Bản chất của ánh sáng và phổ điện từ
Ánh sáng là một dạng năng lượng mang tính nhị nguyên, vừa là hạt (photon) vừa là sóng điện từ với các bước sóng khác nhau. Bản thân ánh sáng không mang màu sắc. Phổ sóng điện từ rất rộng, trải từ sóng radio với bước sóng hàng trăm ngàn kilômét đến tia X và tia gamma với bước sóng nhỏ hơn 0,001 nanomet (10⁻¹² m). Trong dải phổ này, phần ánh sáng khả kiến mà mắt người có thể nhìn thấy chỉ chiếm một đoạn nhỏ, từ 780 nm (đỏ) đến 380 nm (tím).
Hình 1: Phổ sóng điện từ.
Cách mắt người cảm nhận màu sắc
Ánh sáng đi vào mắt qua thủy tinh thể, hội tụ trên võng mạc, nơi chứa hàng triệu tế bào nhạy quang: khoảng 120 triệu tế bào que (rod cells) ghi nhận độ sáng tối và chuyển động, và 6 triệu tế bào nón (cone cells) cảm nhận màu sắc. Tế bào nón tập trung ở trung tâm võng mạc, gồm ba loại: nón dài (phản ứng với bước sóng dài - đỏ), nón trung bình (bước sóng trung bình - lục), và nón ngắn (bước sóng ngắn - lam). Khi ánh sáng với bước sóng phù hợp kích hoạt các tế bào nón, chúng tạo ra tín hiệu điện hóa, được truyền qua thần kinh thị giác đến não để xử lý thành cảm nhận màu sắc.
Hình 2: Trái: Tiết diện mắt người. Phải: Tiết diện võng mạc.
Các vật trong tự nhiên không có màu sắc cố định mà chỉ hấp thụ, truyền tải, hoặc phản xạ ánh sáng. Tùy vào tính chất vật chất, ánh sáng phản xạ có bước sóng khác nhau, được võng mạc ghi nhận và não bộ diễn giải thành các màu sắc khác nhau.
Hình 3: Bước sóng của các tia đơn sắc trong phổ ánh sáng khả kiến.
Ánh sáng trắng là sự kết hợp của tất cả các bước sóng khả kiến với tỉ lệ cân bằng. Nếu một bước sóng chiếm ưu thế, ánh sáng sẽ mang màu tương ứng. Ví dụ, lá cây có màu lục vì chúng hấp thụ ánh sáng đỏ và lam, chỉ phản xạ ánh sáng lục (495–570 nm). Các vùng ánh sáng ngoài khả kiến, như tia cực tím (10–380 nm) hoặc hồng ngoại (750 nm–3,3 mm), không được mắt người cảm nhận, nhưng một số động vật có thể nhìn thấy hoặc cảm nhận chúng.
Lý thuyết đối lập màu sắc
Lý thuyết đối lập màu sắc (opponent color process), do nhà sinh lý học người Đức Ewald Hering đề xuất năm 1892 và được kiểm chứng bởi Leo Hurvich, Dorothea Jameson (1957), và Richard Solomon (1970), giải thích rằng hệ thống thị giác so sánh tín hiệu từ các tế bào nón qua ba kênh đối lập: đỏ >< lục, lam >< vàng, và đen >< trắng. Kênh đen-trắng chỉ ghi nhận độ sáng tối, không mang màu sắc. Các màu đối lập (như đỏ và lục) không thể được cảm nhận đồng thời, tạo ra hiện tượng như “màu đánh nhau” tại ranh giới hai màu cùng độ sáng.
Hình 4a: Độ nhạy cảm của tế bào que và nón theo bước sóng ánh sáng.
Hình 4b: Sáu màu sơ cấp theo lý thuyết đối lập màu sắc: đen >< trắng, đỏ >< lục, lam >< vàng.
Hiện tượng dư ảnh (afterimage) xảy ra khi nhìn lâu vào một màu (như đỏ), rồi chuyển sang nền trắng, ta sẽ thấy màu đối lập (lục). Điều này chứng tỏ mắt người nhạy cảm với sáu màu sơ cấp: đỏ, lục, lam, vàng, đen, và trắng.
Hình 5a: Nhìn vào chấm đen giữa lá cây khoảng 30 giây, sau đó nhìn sang nền trắng để thấy dư ảnh màu lục hoặc cyan.
Hình 5b: Nhìn vào chấm đỏ trên ảnh âm bản khoảng 30 giây, sau đó nhìn vào dấu “x” trên nền trắng để thấy ảnh dương bản.
Các mô hình màu sắc
a) Thời Cổ đại, Trung cổ và Phục hưng
Con người vẽ tranh từ 35.000–40.000 năm trước, trong khi chữ viết chỉ xuất hiện khoảng 3.500–4.000 năm trước. Aristotle (384–322 TCN) là người đầu tiên xây dựng lý thuyết màu sắc, cho rằng màu sắc là sự chuyển đổi giữa đen và trắng, với đỏ, lục, và lam-tím là ba màu không thể pha được. Đến thời Trung cổ, François d’Aguilon (1567–1617) coi đỏ, vàng, và lam là ba màu “cao quý” để tạo ra mọi màu khác.
Họa sĩ Cennino Cennini (1370–1440) mô tả bảy màu chính: bốn màu từ khoáng chất (đen, đỏ, vàng, lục) và ba màu nhân tạo (trắng, lam ultramarine, vàng). Các màu này được làm từ chất màu (pigments), với vàng đất (ochre) và oxide sắt là phổ biến. Họa sĩ pha trắng để làm sáng hoặc đen để làm tối, tránh trộn các màu nguyên để giữ độ tinh khiết.
Hình 6: Sơ đồ sắc độ trong tranh của Cennino Cennini.
Các bậc thầy cổ điển như Leonardo da Vinci sử dụng kỹ thuật vẽ nhiều lớp, láng màu để tạo màu trung gian, đảm bảo độ trong và sâu của màu sắc, đặc biệt trong hội họa sơn dầu.
b) Mô hình màu sắc từ thế kỷ XVII
Lý thuyết của Newton
Năm 1671, Isaac Newton (1642–1721) thực hiện thí nghiệm tán sắc ánh sáng qua lăng kính, chứng minh ánh sáng trắng là tập hợp bảy màu đơn sắc: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Ông tạo ra vòng màu sắc đầu tiên, xếp bảy màu tương ứng với bảy nốt nhạc. Newton cũng phát hiện màu magenta (ngoại phổ) khi chồng hai đầu phổ (đỏ và tím).
Hình 7: Trái: Isaac Newton. Phải: Thí nghiệm tán sắc ánh sáng.
Hình 9: Vòng màu sắc của Newton.
Tuy nhiên, Newton nhầm lẫn khi cho rằng màu vẽ cũng hòa sắc như ánh sáng, dẫn đến tranh cãi kéo dài hơn một thế kỷ.
Mô hình của Le Blon
Năm 1710, Jacob Christoph Le Blon (1667–1741) phát minh phương pháp in màu với ba màu sơ cấp: đỏ, vàng, lam. Ông phân biệt hòa sắc cộng màu (ánh sáng, tạo màu trắng) và trừ màu (chất màu, tạo màu đen), đặt nền móng cho các mô hình hòa sắc sau này.
Hình 10a: Tác phẩm in màu của Le Blon (1721).
Tam giác màu sắc của Mayer
Năm 1758, Tobias Mayer (1723–1762) đề xuất tam giác màu sắc với ba màu sơ cấp: đỏ thần sa, vàng Cao Miên, lam azurite. Mỗi cạnh tam giác có 12 sắc độ, tạo ra 819 màu. Ông mở rộng thành mô hình 3D với trục đen-trắng, nhưng mô hình này không thể tạo mọi màu sắc và khó áp dụng thực tế.
Hình 12: Tam giác và tháp hòa sắc của Tobias Mayer.
Bánh xe màu sắc của Harris
Năm 1766, Moses Harris (1730–1788) giới thiệu bánh xe hòa sắc với ba màu sơ cấp: đỏ, vàng, lam. Ông đề xuất ý tưởng tương phản màu bù, ảnh hưởng lớn đến các họa sĩ như Joseph Turner.
Hình 13: Bánh xe hòa sắc của Moses Harris (1766).
Quả cầu màu sắc của Runge
Philipp Otto Runge (1777–1810) đề xuất quả cầu hòa sắc năm 1810, sắp xếp màu sắc theo độ sáng, sắc độ, và độ bão hòa. Mô hình này xác định vị trí chính xác của mỗi màu, nhưng Runge qua đời sớm nên chưa hoàn thiện.
Hình 14: Quả cầu màu sắc của Philipp Otto Runge.
Bán cầu màu sắc của Chevreul
Năm 1839, Michel Eugène Chevreul (1786–1889) phát triển bán cầu màu sắc, chia xích đạo thành 72 sắc từ ba màu sơ cấp (đỏ, vàng, lam) và ba màu thứ cấp (da cam, lục, tím). Ông nghiên cứu tương phản màu sắc và ảo giác Chevreul, ảnh hưởng lớn đến hội họa Ấn tượng.
H. 15 (a) – Michel Eugène Chevreul (1786 – 1889)
Hình 15b: Bán cầu màu sắc của Chevreul.
Hình trụ màu sắc của Munsell
Năm 1900, Albert Henry Munsell (1858–1918) đề xuất hình trụ màu sắc, sắp xếp 1.200 màu theo sắc độ (hue), độ sáng (value), và độ tinh khiết (chroma). Mô hình này vẫn được sử dụng rộng rãi ngày nay.
Hình 17: Hình trụ màu sắc của Munsell.
Lý thuyết cộng màu
Năm 1802, Thomas Young (1773–1829) đưa ra giả thuyết về ba loại tế bào nón nhạy với đỏ, lục, và lam. Hermann von Helmholtz (1821–1894) kiểm chứng giả thuyết này, đặt nền móng cho lý thuyết Young-Helmholtz. James Clerk Maxwell (1831–1879) sử dụng con quay màu sắc để chứng minh rằng mọi màu có thể được tạo từ ba màu sơ cấp đỏ, lục, lam (RGB). Ông cũng phát triển tam giác cộng màu và đặt nền móng cho nhiếp ảnh màu.
Albert Munsell (1858 – 1918)
Hình 19b: Con quay màu sắc của Maxwell.
Quy tắc cộng màu:
- Đỏ + Lục = Vàng
- Lục + Lam = Cyan
- Lam + Đỏ = Magenta
- Đỏ + Lục + Lam = Trắng
- Không ánh sáng = Đen
- Hai màu bù nhau (như đỏ và cyan) tạo ra trắng.
Hệ thống RGB được áp dụng rộng rãi trong màn hình TV, máy tính, và nhiếp ảnh.
Lý thuyết trừ màu
Lý thuyết trừ màu dựa trên việc loại bỏ màu sơ cấp khỏi ánh sáng trắng:
- Trắng – Lục = Magenta
- Trắng – Đỏ = Cyan
- Trắng – Lam = Vàng
- Magenta + Vàng + Cyan = Đen
Hệ thống CMYK (Cyan, Magenta, Vàng, Đen) được sử dụng trong in ấn, với màu đen (K) bổ sung để tăng độ chính xác.
Hình 20: Tam giác trừ màu.
Hệ thống pha màu của họa sĩ
Họa sĩ sử dụng mô hình RYB (Đỏ, Vàng, Lam) từ thời Phục hưng, với ba màu thứ cấp: da cam, lục, tím. Để tránh màu xỉn, phương pháp tách palette màu sơ cấp (split-primary palette) được áp dụng, chia thành các cặp màu nóng và lạnh. Ví dụ:
- Đỏ quinacridone (lạnh) và đỏ vermillion (nóng).
- Vàng chanh (lạnh) và vàng cadmium (nóng).
Hình 22: Tách palette màu sơ cấp để tránh màu xỉn.
Huyền thoại về màu sơ cấp
Không một mô hình màu sắc nào (RGB, CMY, hay RYB) có thể tạo ra tất cả các màu mà mắt người nhìn thấy, như minh họa trong biểu đồ CIE (1931, 1976). Các màu sơ cấp chỉ là các biến số lý thuyết hoặc sự thỏa hiệp thực tế, phụ thuộc vào chất liệu và công nghệ.
(Nhấn chuột lên hình để phóng to.)
Hình 23: Biểu đồ hòa sắc CIE (1931, 1976).
Họa sĩ tiếp tục sử dụng RYB vì truyền thống, sự quen thuộc với màu sắc tự nhiên, và tính phức tạp của pha màu thực tế, kết hợp cả cộng màu và trừ màu. Palette của các bậc thầy như Leonardo da Vinci có tới 16 màu, cho thấy sự phong phú của chất màu trong hội họa.
Hình 27: Palette màu của Leonardo da Vinci.
Kết luận
Màu sắc không tồn tại độc lập mà là sản phẩm của ánh sáng, vật chất, và thị giác con người. Từ lý thuyết của Aristotle đến các mô hình hiện đại như RGB và CMYK, con người đã không ngừng khám phá để tái tạo và hiểu về màu sắc. Hội họa, với truyền thống RYB, vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc tạo ra những tác phẩm nghệ thuật sống động, không chỉ dựa trên lý thuyết mà còn trên cảm nhận và kỹ thuật.
