Vì sao hai màu đặt cạnh nhau lại ngân lên thành tiếng hát?
Liệu có thể thực sự giải thích điều đó? Không thể.
Cũng như người ta không bao giờ có thể học được phải vẽ như thế nào.

- Pablo Picasso

1) Màu sắc từ đâu mà ra?

Liệu màu sắc có phải là thuộc tính của vạn vật trong tự nhiên như một thực tại khách quan?

Câu trả lời là KHÔNG.

Đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím chỉ là những cái tên con người đặt ra để phân biệt cảm nhận của mình về sự tương tác của ánh sáng với vật chất. Không một màu nào tồn tại khách quan trong tự nhiên.

H.1 – Phổ sóng điện từ

Ánh sáng là một dạng năng lượng có tính nhị nguyên: vừa là hạt lại vừa là sóng điện từ với các bước sóng khác nhau[1]. Ánh sáng tự nó không có màu sắc. Phổ sóng điện từ rất rộng, trải dài từ các sóng radio có bước sóng cỡ hàng trăm ngàn km, tới các sóng tia X, tia gamma với bước sóng ngắn hơn 1 phần ngàn tỉ meter (10-12 m, hay 1 phẩn ngàn nanometer, nm). Trong dải phổ sóng điện từ với những bước sóng dài bát ngát đó, phần phổ của ánh sáng mắt người có thể nhìn thấy chỉ chiếm một phần không đáng kể, từ 780 nm xuống tới 380 nm.

Ánh sáng chui vào mắt người qua thủy tinh thể, rồi hội tụ trên võng mạc. Võng mạc gồm hàng triệu tế bào nhạy quang làm nhiệm vụ truyền tín hiệu nhận được lên não qua thần kinh thị giác. Các tế bào nhạy quang gồm 2 loại là các tế bào que (hay tế bào gậy, hình cái que, rod cells) và các tế bào nón (hình nón, cone cells). Mỗi con mắt có khoảng 120 triệu tế bào que và chừng 6 triệu tế bào nón. Các tế bào que làm nhiệm vụ ghi nhận thông tin về độ sáng tối, chuyển động. Các tế bào nón tập trung ở phần giữa võng mạc. Mỗi tế bào nón có các quang sắc tố phù hợp với một dải bước sóng riêng biệt trong phổ ánh sáng. Khi chúng thu được tín hiệu ánh sáng có bước sóng phù hợp, chúng tạo ra phản ứng điện hóa. Có 3 loại tế bào nón trong mắt người phản ứng với 3 vùng ánh sáng có bước sóng dài, trung bình, và ngắn, lần lượt được gọi là các tế bào nón dài (long cone cells), trung bình (medium cone cells), và ngắn (short cone cells).

H. 2 – Trái: Tiết diện mắt người. Phải: Tiết diện võng mạc.

Các vật trong tự nhiên tự chúng không có màu sắc, mà chỉ hấp thụ, truyền tải và phản xạ ánh sáng chiếu vào chúng. Vì tính chất hấp thụ, truyền, và phản xạ ánh sáng của vật này khác tính chất này ở vật khác, khi ánh sáng phản xạ từ các vật khác nhau chui vào mắt ta, các tế bào nón và que trên võng mạc ghi nhận các bước sóng ánh sáng khác nhau từ các vật khác nhau. Các tín hiệu này được truyền tới các tế bào hạch (ganglion cells). Các tế bào hạch so sánh thông tin từ các tế bào nón để xác định số lượng sóng ánh sáng từ các vùng sóng ngắn, trung và dài. Sau đó các tín hiệu về tỉ số giữa các vùng sóng và sáng – tối được truyền qua thần kinh thị giác lên não để được xử lý như các màu khác nhau trong phổ ánh sáng nhìn thấy được như sau:

H. 3 – Bước sóng của các tia đơn sắc trong phổ ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy.

Vùng bước sóng ngắn hơn 380 nm nhưng dài hơn khoảng 10 nm (tia X) là vùng tia cực tím (ultraviolet, viết tắt UV). Vùng bước sóng dài hơn 750 nm nhưng ngắn hơn khoảng 3.3 mm là vùng tia hồng ngoại (infrared, viết tắt IR). Mắt người không nhìn được hai vùng ánh sáng này song một số động vật và côn trùng có thể nhìn thấy tia cực tím hoặc cảm nhận được nhiệt từ tia hồng ngoại.

Ánh sáng trắng là ánh sáng trong đó tất cả các bước sóng trong phổ mắt người nhìn thấy hoà với tỉ lệ bằng nhau. Nếu số bước sóng nào đó nhiều hơn, ánh sáng sẽ có màu ngả về phía bước sóng đó. Vì thế một vật có màu trắng (màu đen) khi nó phản chiếu (hấp thụ) toàn bộ hoặc phần lớn ánh sáng chiếu lên nó. Lá cây có màu lục vì chúng có các sắc tố hấp thụ phần bước sóng dài (đỏ) và ngắn (lam) trong phổ ánh sáng và chỉ phản xạ các bước sóng trong phần màu lục (495 – 570 nm) tới mắt người nhìn. Quá trình hấp thụ ánh sáng không chỉ xảy ra khi ánh sáng bị phản xạ từ các bề mặt, mà cả khi ánh sáng chiếu xuyên qua các chất bán trong như các kính lọc sắc (filter) hay qua không khí, ví dụ kính lọc sắc lam hấp thụ các tia đỏ và lục. Tương tự như vậy các tổ hợp khác nhau của các tia sáng khác nhau có thể tạo ra cùng một màu như nhau. Do đó các mô hình hoà sắc khác nhau vẫn có thể tạo ra kết quả như nhau từ các màu sơ cấp khác nhau.

Karl Ewald Konstantin Hering
(1834 – 1918) –ông tổ của lý thuyết đối lập màu sắc.

Bằng cách nào mà các tế bào nón thu nhận và tổng hợp thông tin để cho chúng ta trải nghiệm về màu sắc đến nay vẫn còn là một câu hỏi chưa có câu trả lời thoả đáng. Theo lý thuyết về quá trình đối lập màu sắc (opponent color process) – do nhà sinh lý học người Đức Ewald Hering (1834 – 1918) đề xuất năm 1892, sau đó được Leo Hurvich (1910 – 2009) và vợ là Dorothea Jameson (1920 – 1998)  kiểm chứng năm 1957, rồi được Richard Solomon (1918 – 1995) mở rộng năm 1970, hệ thống thị giác của con người thiên về so sánh sự khác nhau giữa phản ứng của 3 loại các tế bào nón hơn là phản ứng riêng rẽ của từng loại tế bào. Có 3 kênh màu đối lập (><) liên lạc bằng điện hoá với não: đỏ >< lục, lam >< vàng, và đen >< trắng. Kênh đen trắng là kênh tiêu sắc, tức không màu, vì trắng và đen không phải là màu trong ánh sáng. Kênh này chỉ ghi nhận độ sáng tối. Các tế bào hạch so sánh thông tin từ các tế bào nón dài (vùng ánh sáng đỏ) với thông tin từ các tế bào nón trung (vùng ánh sáng lục) để xác định độ đậm nhạt, trong khi thông tin từ các tế bào nón dài (vùng ánh sáng đỏ) và ngắn (vùng ánh sáng lam) được so sánh với thông tin từ các tế bào nón trung (vùng ánh sáng lục) để xác định độ “đỏ” hoặc “lục”, còn thông tin từ các tế bào nón ngắn (vùng ánh sáng lam) thì được so sánh với vùng đỏ và lục để độ “lam” hay “vàng”. Như vậy các màu đối lập không bao giờ được cảm nhận cùng nhau. Khi nhìn ranh giới giữa hai màu đỏ và lục (cùng tone) đặt cạnh nhau, ta thấy ranh giới này nhấp nháy, mà ta gọi là màu “đánh nhau”.

H. 4 (a) – Độ nhạy cảm (độ hấp thụ tương đối) của các tế bào que và nón theo bước sóng ánh sáng.

H.4 (b) – 6 màu sơ cấp theo lý thuyết về quá trình đối lập màu sắc: đen >< trắng, đỏ >< lục, và lam >< vàng.

Khi ta nhìn vào một hình vuông có màu là một trong 6 màu sơ cấp nói trên, ví dụ màu đỏ, rồi sau đó nhìn sang một mặt phẳng trắng, ta thấy xuất hiện một hình vuông có màu đối lập (hay màu bù) với nó, trong trường hợp này là màu lục. Ảo giác này gọi là hiện tượng dư ảnh(afterimage). Điều quan trọng ở đây là mắt người rất nhạy cảm với các màu đỏ, vàng, lục, lam, đen và trắng, được coi là 6 màu sơ cấp(primary colors) trong lý thuyết quá trình đối lập màu sắc. Vì thế các tổ hợp của 3 ánh sáng đỏ, lục và lam với cường độ khác nhau có thể tạo ra trải nghiệm về các màu khác nhau trong não người. Đó là bản chất của các mô hình nhằm tạo nên các hoà sắc từ 3 màu đỏ (R), lục (G) và lam (B) theo lý thuyết cộng màu, hay cyan (C) – màu giữa lục và lam, magenta (M) – màu giữa tím và đỏ, và vàng (Y)  theo lý thuyết trừ màu (Xem mục 3 và 4).

H. 5 (a) – Ví dụ về dư ảnh: (Trên) Nhìn tập trung khoảng 30 giây vào chấm đen ở giữa chiếc lá, sau đó nhìn sang nền trắng bên phải sẽ thấy âm bản: chiếc là màu lục hoặc cyan viền vàng.

H. 5 (b) – Nhìn tập trung khoảng 30 giây vào chấm đỏ ở mi mắt cô gái trong bức hình âm bản bên trái, sau đó nhìn tập trung vào dấu “x” trên nền trắng bên phải sẽ thấy hình dương bản chân dung cô gái.

2) Các mô hình màu sắc 

a) Thời Cổ Đại, Trung Cổ và Phục Hưng

Con người biết vẽ hàng chục ngàn năm trước khi biết viết. Người ta đã tìm thấy các bức hoạ được vẽ cách đây tới 35-40 ngàn năm trong các hang động tại châu Âu và Úc, trong khi chữ viết xuất hiện khoảng 3500 – 4000 năm về trước. Aristotle (384 – 322 tr CN) là người  đã xây dựng lý thuyết đầu tiên về màu sắc. Aritstotle cho rằng màu sắc là thuộc tính của bề mặt vật chất, tia nhìn của người, cũng tương tự như sự sờ mó, phóng ra từ mắt chạm vào vật chất khiến ta biết được màu của chúng. Theo ông, các màu đỏ, da cam, vàng, lục, lam, tím chỉ là sự chuyển đổi sắc độ giữa màu đen và màu trắng. Aristotle là người đầu tiên cho rằng 3 màu đỏ, lục và lam-tím của cầu vồng là 3 màu duy nhất mà các hoạ sĩ không thể nào pha ra được.[2] Lý thuyết màu sắc của Aristotle sau này được nhà toán học François d’Aguilon (1567-1617) tại Bruxelles kế thừa trong tác phẩm Opticorum libri sex (Quang học 6 chương)[3] được minh họa bởi danh hoạ Peter Paul Rubens(1577 – 1640). D’Aguilon coi đỏ, vàng và lam là 3 sắc “cao quý” mà từ đó có thể tạo ra tất cả các màu khác. Đó là quan niệm từ thời Trung cổ khởi đầu cho công cuộc truy tìm các màu sơ cấp.

Mô hình màu sắc do hoạ sĩ xây dựng xuất hiện lần đầu tiên vào cuối t.k. XIV trong tác phẩm của Cennino Cennini (1370 – 1440), trong đó ông cho biết hoạ sĩ dùng 7 màu gồm 4 màu từ khoáng chất tự nhiên là đen, đỏ, vàng, lục, và 3 màu tự tạo là phấn trắng, lam ultramarine (từ đá lapis lazuli) hay lam azurite (khoáng vật đồng), và vàng. Các màu này  được làm từ các chất màu (color pigments). Màu vàng khoáng chất thường là vàng đất (ochre) tức hydrated oxide sắt (Fe2O3 • H2O) (ochre vàng kim) hay oxide sắt (Fe2O3) (ochre đỏ). Màu vàng nhân tạo là phẩm nhuộm. Như vậy đối với hoạ sĩ, màu sơ cấp là các chất màu (hay hạt bột màu).  Sắc của chất màu chỉ được thể hiện đúng trong màu tinh khiết hay màu nguyên khi màu ở dạng bão hòa về sắc tức “no” nhất.  Hoạ sĩ pha màu trắng vào màu nguyên để làm sáng màu lên, và pha màu đen vào để làm tối màu đi.

H. 6 – Sơ đồ của Cennino Cennini về sắc độ trong tranh.
Highlight: Phần sáng nhất, Lit surface: Bề mặt được chiếu sáng, Terminator: Imprimatura, Shadow: Bóng tối
W: trắng, C: màu nguyên, U: Màu vẽ lót, Bk: Đen

Các màu nguyên khi được trộn với nhau đều bị xỉn đi. Vì thế các hoạ sĩ thời Cổ đại, Trung cổ, Phục hưng, và Baroque tránh pha trộn các màu nguyên với nhau. Tuy Leonardo Da Vinci(1452 – 1519) coi 6 màu trắng, vàng, đỏ, lục, lam và đen là 6 màu sơ cấp, những màu này không bao giờ được coi là các màu cơ bản để pha ra các màu thứ cấp như trong các mô hình hoà sắc sau này, mà chỉ được dùng để định vị trong hệ thống hoà sắc. Các bậc thầy cổ điển đã dùng kỹ thuật vẽ nhiều lớp để giảm thiểu sự pha trộn các màu nguyên trong hội hoạ sơn dầu. Đầu tiên họ vẽ lót để xây dựng không gian và hình khối chỉ dùng 3 màu trắng, đen (hoặc nâu tối), và ochre. Sau đó họ láng màu lên lớp vẽ lót đã khô. Các màu trung gian được tạo bởi láng các màu nguyên lên nhau. Ví dụ khi vẽ màu da thịt các bậc thầy cổ điển không pha vàng với đỏ và trắng trên palette. Họ vẽ lót bằng trắng chì với nâu tối, lục đất, rồi láng đỏ vermillion hay đỏ carmine lake lên. Màu lục được tạo bởi láng màu ultramarine lên màu vành chanh đã khô, chứ không phải trộn ultramarine với vàng chanh trên palette. Nhờ đó bóng tối trong các kiệt tác của Leonardo, Rembrandt, Vermeer v.v. sau nhiều thế kỷ vẫn trong và sâu thẳm chứ không nông choèn và bẩn như các hoà sắc bóng tối được pha trộn từ các màu bù nhau(complementary colors) trên palette của nhiều hoạ sĩ trường phái Ấn tượng sau này. Nghệ thuật hòa sắc được xây dựng trên kỹ thuật vẽ nhiều lớp của các bậc thầy cổ điển cho tới giờ vẫn được coi là tuyệt  đỉnh của hội hoạ sơn dầu. Tiếc thay nó đã bị mai một kể từ trào lưu Ấn tượng trong hội hoạ cuối t.k XIX, khi các hoạ sĩ bắt đầu hy sinh truyền thống để đánh đổi lấy cái “độc đáo”.

b) Mô hình màu sắc từ t.k. XVII

Sự phát triển mạnh của khoa học kỹ thuật trong t.k. XVII và thời kỳ Khai sáng của t.k. XVIII đã thúc đẩy các ứng dụng lý thuyết vào thực tiễn. Việc các nhà hoá học cuối t.k. XVII tập trung nghiên cứu các chất màu và thuốc nhuộm để ứng dụng trong kỹ nghệ dệt đã khiến khoa học chú ý tới các thực hành của hoạ sĩ. Năm 1664 nhà hóa họcRobert Boyle (1627 – 1691) người Ái-Nhĩ-Lan coi 5 màu đen, trắng, đỏ, vàng, và lam là các màu sơ cấp, có thể mô phỏng sắc của vô số các màu khác nhau trong tự nhiên, tuy không phải lúc nào cũng đủ độ lộng lẫy.

Lý thuyết màu sắc của Newton:

Nhưng toàn bộ lý thuyết trừu tượng và rắc rối về màu sắc của thời Baroque đã bị Isaac Newton (1642 – 1721) lật nhào bằng thí nghiệm tán sắc ánh sáng vào năm 1671. Newton phát hiện ra rằng chùm ánh sáng trắng khi đi qua một lăng kính thì bị tách ra thành 7 chùm ánh sáng có màu đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm và tím. Bảy chùm ánh sáng đơn sắc này sau khi đi qua một lăng kính lộn ngược thì lại hợp nhất thành chùm ánh sáng trắng. Sự đột phá mang tính cách mạng trong tư duy đã xảy ra khi Newton tách riêng khía cạnh toán học và khía cạnh tâm lý trong quan niệm về màu sắc. Ông đã chứng tỏ rằng các chùm ánh sáng có màu khác nhau trong quang phổ khi chiếu qua vật chất thì bị khúc xạ theo một góc khác nhau. Đó là lý do khiến khi chiếu qua lăng kính, ánh sáng trắng, do các ánh sáng đơn sắc hợp thành, bị tách ra thành 7 chùm ánh sáng đơn sắc. Ông tuyên bố ánh sáng tự nó không có màu sắc mà chỉ có sức mạnh và khả năng kích động cảm giác về màu sắc trong tâm trí người quan sát.

H. 7 (a) – Isaac Newton (1642 – 1721)

H. 7 (b) – Isaac Newton làm thí nghiệm tán sắc ánh sáng.

Newton coi cả 7 màu đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm và tím là 7 màu sơ cấp bởi không có màu nào có thể bị đổi sang màu khác bằng khúc xạ. Nhưng ông cũng phát hiện ra rằng chúng có thể hoà trộn với nhau. Đặc biệt, ông phát hiện ra vùng ánh sáng ngoại quang phổ (tức không có trong phổ ánh sáng trắng với 7 màu nói trên) khi ông chiếu đầu này của phổ ánh sáng (tím) chồng lên đầu kia (đỏ). Ông thu được màu mà sau này có tên là magenta [4]. Newton cũng phát hiện ra rằng khi chiếu 3 hoặc 4 chùm ánh sáng đơn sắc chồng lên nhau, chúng có thể hoà màu thành màu trắng.

H. 8 – Màu magenta (giữa) được tạo bởi chiếu chồng lên nhau hai đầu tím (trái) và đỏ (phải) của quang phổ.

Từ quan sát này Newton đã “dán” đầu và đuôi của phổ ánh sáng nhìn thấy được để sáng tạo ra vòng màu sắc đầu tiên.

H. 9 – Vòng màu sắc của Isaac Newton

Trong vòng màu sắc này, Newton xếp 7 màu tương ứng với 7 cung trong âm nhạc như sau:

Đỏ tương ứng với 1 cung giữa Ré (D) và Mi (E),

Da cam – ½ cung giữa Mi (E) và Fa (F),

Vàng – 1 cung giữa Fa (F) và Sol (G),

Lục – 1 cung giữa Sol (G) và La (A),

Lam – 1 cung giữa La (A) và Si (B),

Chàm – ½ cung giữa Si (B) và Do (C),

Tím – 1 cung giữa Do (C) và Ré (D),

trong đó diện tích các phần EF, hay BC chỉ bằng một nửa diện tích của một trong các phần CD, DE, FG, GA, AB, tương tự như trong gam Do trưởng (C major).

Tuy vậy Newton đã nhầm lẫn khi đồng nhất màu của màu vẽ với ánh sáng mà nó phản chiếu. Thời đó người ta chưa hiểu về ánh sáng hòa sắc theo luật cộng màu trong khi màu vẽ hoà với nhau theo luật trừ màu. Khi trộn chất màu đỏ, vàng và lam với nhau, Newton đã đồng nhất màu xám thu được với ánh sáng trắng do 3 chùm ánh sáng đỏ, lục và lam hòa với nhau tạo thành.  Vì thế Newton đã cho rằng màu vẽ cũng có 7 màu sơ cấp: đỏ, da cam, vàng, lục, làm, chàm, tím, và những màu này cũng hòa với nhau theo quy luật tương tự như 7 màu của quang phổ. Kết luận của Newton mâu thuẫn rõ ràng với thực tế bởi người ta nhanh chóng nhận thấy rằng khi trộn màu vẽ đỏ và lục với nhau, người ta không thu được màu vàng như Newton nói, mà chỉ thu được một màu xám ngoét. Cuộc tranh cãi giữa những người ủng hộ lý thuyết hoà sắc của Newton và những người chống đối đã kéo dài hơn 1 thế kỷ.

Mô hình màu sắc của Le Blon:

Năm 1710 hoạ sĩ đồng thời là thợ in khắc và doanh nhân người ĐứcJacob Christoph Le Blon (1667 – 1741) đã phát minh ra phương pháp in màu dùng 3 khuôn in lõm với 3 màu sơ cấp đỏ, vàng và lam. Năm 1721, Le Blon xuất bản bức hình in màu nhan đề “Préparation anatomique des parties de l’homme servant à la génération, faite sur les découvertes les plus modernes” (Chuẩn bị giải phẫu các bộ phận cơ thể người phục vụ cho sinh sản, thực hiện trên cơ sở các khám phá hiện đại nhất), in một cái dương vật người được mổ phanh. Đây là một trong các bức in màu khắc lõm đầu tiên được xuất bản trong lịch sử. Năm 1725 Le Blon xuất bản cuốn sách nhan đề “Coloritto: hay sự hài hòa của hòa sắc trong hộì hoạ quy về ứng dụng cơ học” (Coloritto: or the Harmony of Coloring in Painting Reduced to Mechanical Practice). Le Blon là một trong những người đầu tiên chỉ ra sự khác nhau giữa hòa sắc cộng màu và hòa sắc trừ màu.Ông viết: “Hội hoạ, với 3 màu đỏ, vàng và lam, có thể biểu thị tất cả các vật nhìn thấy được, bởi lẽ tất cả các màu khác đều được tạo bởi 3 màu đó, mà tôi gọi là 3 màu sơ khai. Sự pha trộn của 3 màu nguyên thủy này tạo ra màu đen, và tất cả các màu khác… Tôi chỉ nói về màu chất liệu, hay các màu mà hoạ sĩ dùng, bởi lẽ sự pha trộn tất cả các màu không sờ mó được (ánh sáng), mà ta không cảm thấy, sẽ không tạo ra màu đen mà, hoàn toàn ngược lại, tạo ra màu trắng, như ngài Isaac Newton vĩ đại đã chứng tỏ trong cuốn “Quang học”. Trắng là sự tập trung, hay dư thừa ánh sáng. Đen là sự che giấu sâu kín, hay không có ánh sáng.”

Công trình của Le Blon là khởi đầu cho sự ra đời của một loạt mô hình hoà sắc trong t.k. XVIII.

H. 10 (a) – J.C. Le Blon, Chuẩn bị giải phẫu các bộ phận cơ thể người phục vụ cho sinh sản, thực hiện trên cơ sở các khám phá hiện đại nhất
(Préparation anatomique des parties de l’homme servant à la génération, faite sur les découvertes les plus modernes) (1721)

H. 10 (b) – Trang trong cuốn “Coloritto” (1725) của J.C. Le Blon ghi luật pha mầu vẽ: vàng + đỏ = da cam, đỏ + lam = tím, lam + vàng = lục.

Tam giác màu sắc cuả Mayer

Vòng màu của Newton chỉ cho thấy sự thay đổi của sắc và độ bão hòa của từng màu chứ không cho thấy độ sáng tối của các màu thay đổi như thế nào. Các lý thuyết gia t.k. XVIII mong muốn xây dựng mô hình màu sắc đảm bảo 4 tiêu chuẩn:

i) mô hình phải phân loại tất cả các màu sắc có thể được tạo bởi tổ hợp của các màu cơ bản, được gọi là các màu sơ cấp,

ii) mô hình phải có một cấu trúc hình học chỉ rõ vị trí của các màu, mối tương quan giữ chúng với nhau và với các màu sơ cấp,

iii) chuẩn hóa tên các màu,

iv) công thức pha trộn màu để có thể tạo ra các màu giống màu của vật tự nhiên hoặc nhân tạo.

H. 11 – Tobias Mayer (1723 – 1762)

Hệ thống trật tự màu sắc toàn diện đầu tiên đã được nhà toán học và thiên văn học người Đức Tobias Mayer (1723 – 1762) đề xuất vào năn 1758. Tam giác màu sắc này dựa trên 3 màu tinh khiết của hoạ sĩ là đỏ thần sa (cinnabar), vàng Cao Miên (gamboge) và lam azurite (khoáng vật đồng), nằm tại 3 đỉnh, và được lấp đầy bởi các chuyển sắc giữa 3 màu này. Mỗi cạnh tam giác có 12 chuyển sắc – con số chuyển sắc lớn nhất mà Mayer cho rằng mắt người có thể phân biệt được. Dùng tam giác màu sắc của Mayer người ta có thể đi từ các màu sơ cấp tại 3 đỉnh sang các ô màu khác nhau và biết chính xác tỉ lệ đỏ, vàng và lam để pha được màu của mỗi ô. Ô ở tâm tam giác có tỉ lệ đỏ (R), vàng (Y), lam (B) bằng nhau, được Mayer ký hiệu là r4y4b4. Mayer còn mở rộng tam giác cho không gian 3 chiều bằng cách thêm trục đen trắng vuông góc với mặt phẳng tam giác. Theo trục này các màu sáng hơn do thêm trắng được xếp tại các tam giác nằm ở tầng trên so với tam giác màu cơ sở, tẩng càng cao có màu càng sáng, còn các màu tối hơn do thêm đen được xếp tại các tam giác nằm ở tầng “dưới đất” so với tam giác màu cơ sở, tầng càng sâu có màu càng tối. Toàn bộ không gian màu sắc của Mayer có 819 màu.

H. 12 – Tam giác hòa sắc (trái) và tháp hòa sắc (giữa) của Tobias Mayer. Phải: bản năm 1775 theo Lichtenberg.

Tuy là một bước tiến vượt bậc so với mô hình của Le Blon, song hệ thống màu sắc của Mayer có các nhược điểm như sau: Các tổ hợp bất kỳ của 3 mầu sơ cấp trong hệ thống của Mayer không thể tạo ra tất cả các màu sắc; hệ thống hoà sắc của Mayer không thể áp dụng được cho cả chất màu và ánh sáng bất chấp khẳng định của ông;  không có một thang chuyển sắc độ liên tục từ đen sang trắng hoặc thiếu trục bão hòa do đó khó diễn giải chuyển đổi màu; mô hình khó áp dụng trong thực tiễn vì các chất màu thực tế có độ nhuộm khác nhau nên tỉ lệ trên tam giác của Mayer có khi cho màu xám bẩn.

Bánh xe màu sắc của Harris

Năm 1766 nhà nghiên cứu côn trùng và hoạ sĩ đồ hoạ người AnhMoses Harris (1730 – 1788) xuất bản cuốn sách nhan đề  “Hệ thống tự nhiên của màu sắc”, trong đó ông xây dựng một bánh xe hòa sắc dựa trên 3 màu sơ cấp đỏ, vàng và lam. Ông là người đầu tiên đề xuất ý tưởng về sự tương phản giữa các màu bù nhau, và đưa ý tưởng đó vào bánh xe hoà sắc của mình. Ông viết: “Nếu muốn một màu hay sắc độ tương phản trong bánh xa màu sắc, hãy nhìn vào màu đối diện. Chẳng hạn nếu muốn tìm màu nào là màu tương phản nhất với màu đỏ, hãy nhìn vào màu đối diện với nó trên bánh xe – đó là màu lục. Màu ngược nhất với lam là da cam, và ngược nhất với vàng là tím.” Bánh xe hòa sắc của Harrris đã gây ảnh hưởng rất lớn tới các hoạ sĩ, trong đó có Joseph Turner (1775 – 1851) – danh hoạ Anh với các bức hoạ dự báo sự ra đời của hội hoạ Ấn tượng Pháp vào t.k. XIX. Bánh xe hòa sắc của Harris cũng đã khởi xướng cho sự ra đời của một loạt các bánh xe hòa sắc của các tác giả khác như của James Sowerby năm 1809, George Field năm 1817 và Charles Hayter năm 1826. Những người chống đối lý thuyết hoà sắc của Newton dùng bánh xe hòa sắc của Harris như một bằng chứng rằng trên thực tế màu sắc hòa với nhau không tuân theo quy luật hòa sắc của ánh sáng.

H. 13 – Bánh xe hòa sắc của Moses Harris năm 1766.

Quả cầu màu sắc của Runge

H. 14 – Philipp Otto Runge (1777 – 1810) và sơ đồ quả cầu màu sắc của ông.

Hoạ sĩ người Đức Philipp Otto Runge (1777 – 1810) là người đề xuất hệ thống hòa sắc hiện đại đầu tiên. Mô hình quả cầu hoà sắc của Runge (xuất bản năm 1810) dùng 3 màu sơ cấp đó vàng, lam cùng 2 màu đen và trắng để tạo ra tất cả các màu còn lại. Trên quả cầu của Runge độ sáng được xếp theo đường vĩ tuyến, trong khi sắc được xếp theo kinh tuyến, còn độ bão hòa màu sắc được tính từ tâm ra mặt quả cầu. Đây là lần đầu tiên mỗi màu có vị trí chính xác trong tương quan với tất cả các màu nguyên cũng như các pha trộn. Tiếc rằng Runge đã mất năm 33 tuổi vì bệnh lao, trước khi ông kịp lập bảng đánh dấu phân loại màu sắc trên quả cầu của mình. Mô hình qủa cẩu hoà sắc của Johannes Itten (1888 – 1967) sau này cũng rất giống mô hình của Runge.

Bán cầu màu sắc của Chevreul

Thừa kế quả cầu màu sắc của Runge, năm 1839 nhà hóa học PhápMichel Eugène Chevreul (1786 – 1889) đã đề xuất mô hình bán cầu màu sắc. Ông chia đường xích đạo của mặt cầu thành 6 phần bằng nhau dành cho 3 màu sơ cấp đỏ, vàng, lam và 3 màu thứ cấp da cam, lục, tím. Mỗi phần màu lại được chia thành 12 sắc, tổng cộng có 72 sắc được xếp quanh xích đạo. Độ sáng tối của mỗi sắc được xác định thông qua nhân tố đen (nero factor): đen nhất ở bề mặt bán cầu, càng vào tâm càng trắng dần. Trục vuông góc với mặt phẳng xích đạo (tức trục từ cực bắc tới tâm quả cầu) chỉ có 2 màu đen trắng chuyển từ đen ở đỉnh tới trắng tại tâm.

H. 15 (a) – Michel Eugène Chevreul (1786 – 1889)

H. 15 (b) – Bán cầu màu sắc của M.E. Chevreul (theo minh hoạ hiện đại của B. MacEvoy).

Chevreul còn nghiên cứu rất kỹ về hiệu ứng xày ra khi các màu đặt cạnh nhau, về tương phản màu sắc, về sự xuất hiện của vệt sáng tại ranh giới giữa màu sáng và màu tối (ảo giác Chevreul). Các công trình nghiên cứu về màu sắc của Chevreul đã có ảnh hưởng lớn đối với các hoạ sĩ Ấn tượng, Tân Ấn tượng và Hậu Ấn tượng Pháp.

H. 16 – Ảo giác Chevreul

Hình trụ màu sắc của Munsell

Hệ thống màu sắc đầu tiên của t.k. XX đã được hoạ sĩ người Mỹ Albert Henry Munsell (1858 – 1918) đề xuất vào năm 1900.

Munsell dùng một hình trụ để sắp xếp 1200 màu sắc. Trục đối xứng của hình trụ biểu thị độ sáng tối (value), trục bán kính biểu thị độ tinh khiết của màu (chroma), và trục vòng quanh tâm biểu thị các sắc màu(hue) đỏ, đò ngả vàng, vàng, lục ngả vàng, lục, lục ngả lam, lam, lam ngả tím, tím, tím ngả đỏ (tía). Mô hình màu sắc của Munsell vẫn còn được dùng tới ngày nay.

Albert Munsell (1858 – 1918)

H. 17 – Mô hình màu sắc 3 chiều của Munsell.

3) Lý thuyết cộng màu

Hơn 130 năm trôi qua, kể từ khi Newton khám phá rằng màu sắc không phải là thuộc tính của ánh sáng mà là do cảm nhận của mắt người, tới năm 1802 học giả người Anh Thomas Young (1773 – 1829)đưa ra gỉả thuyết về 3 nhóm thụ quang trên võng mạc (ngày nay được gọi là các tế bào nón, cone cells, được phát hiện vào t.k. XX), mỗi nhóm chỉ nhạy cảm với một vùng phổ ánh sáng là đỏ, vàng và lam. Tới năm 1807 Young đổi 3 màu sơ cấp đó thành đỏ, lục, và lam tím. Giả thuyết của Young sau đó được nhà vật lý người Đức Hermann von Helmholtz (1821 – 1894) kiểm chứng bằng thí nghiệm và lý thuyết cảm thụ màu sắc năm 1850, nay mang tên lý thuyết 3 màu Young – Helmholtz, về 3 nhóm thụ quang, trong đó nhóm thứ nhất (sau này được biết là các tế bào nón dài) nhạy cảm với vùng sóng dài là đỏ, nhóm thứ hai (các tế bào nón trung) nhạy cảm với vùng sóng trung là lục, còn nhóm thứ ba (các tế bào nón ngắn) nhạy cảm với vùng sóng ngắn là lam – tím.

H. 18 – Trái: Thomas Young.
Phải: Hermann von Helmholtz.
Giữa: Sơ đồ 3 vùng ánh sáng của 3 nhóm tế bào thụ quang các bước sóng dài (1), trung bình (2), và ngắn (3).

Chấp nhận giả thuyết của Young về 3 màu sơ cấp là đỏ, lục và lam, nhà vật lý người Anh James Clerk Maxwell (1831 – 1879) đã nghiên cứu các tỉ lệ của 3 màu này để tạo nên một màu bất kỳ. Năm 1855, 24 tuổi, ông công bố bài báo nhan đề “Thí nghiệm về màu được cảm nhận bằng mắt và nhận xét về sự mù màu”[5].  Để làm thí nghiệm, ông đã chế ra con quay màu sắc trên có gắn 3 đĩa màu đỏ, lục và lam có rãnh rạch theo bán kính để có thể thay đổi diện tích phần màu lộ ra khi xếp chồng lên nhau trên đĩa quay. Khi quay đĩa thật nhanh, 3 màu này hòa vào nhau theo nguyên tắc cộng màu của ánh sáng. Bằng cách thay đổi diện tích lộ ra trên đĩa 3 màu sơ cấp, ông đã tìm ra tỉ số giữa 3 màu sơ cấp để khi quay, màu được tạo ra trùng với màu của mẫu thử gắn tại tâm đĩa. Lần đầu tiên trong lịch sử, Maxwell đã chứng tỏ rằng dùng đỏ, lục, và lam làm 3 màu sơ cấp thì có thể tạo ra các hòa sắc chính xác hơn cho cảm nhận ánh sáng của thị giác con người so với dùng đỏ, vàng và lam. Ông cũng là người đầu tiên phân biệt rõ ràng sự khác nhau giữa sắc màu (hue) – tức là màu trên quang phổ, được xác định bởi bước sóng,  độ đậm nhạt (value hay tint), và cường độ (chroma hay saturation) của màu sắc.

H. 19 (a) – James Clerk Maxwell tay cầm con quay màu sắc.

H. 19 (b) – Sơ đồ con quay màu sắc của Maxwell.

Từ kết quả thí nghiệm, Maxwell đã lập ra tam giác hòa sắc cộng màu. Bất kỳ một màu nào nằm trong tam giác cũng có thể được tạo bởi pha trộn cộng màu theo một tỉ lệ nhất định 3 màu sơ cấp đỏ, lục và lam nằm tại 3 đỉnh của tam giác.

Năm 1861 Maxwell nhờ thợ ảnh chụp hình một cái nơ có vạch màu 3 lần, mỗi lần qua một kính lọc màu khác nhau là đỏ, lục, và lam. Sau đó thợ chế từ phim âm bản sang dương bản. Maxwell dùng đèn màu đỏ, lục và lam chiếu 3 dương bản đó chồng lên nhau trên màn hình. Ông thu được bức ảnh màu của chiếc nơ. Nhờ các lý thuyết và thực nghiệm của mình mà ngày nay Maxwell được coi là cha đẻ của lý thuyết cộng màu và nhiếp ảnh màu. Song phải mất gần 90 năm sau bức hình màu của Maxwell, kỹ thuật chụp và in ảnh màu mới xuất hiện trên thị trường nhờ công nghệ của hãng Kodak vào năm 1950.

H. 20 – Tam giác cộng màu của Maxwell.

Theo luật cộng màu:

–       Đỏ hòa với lục (với tỉ lệ bằng nhau) cho vàng (điểm giữa cạnh y),

–       Lục với lam cho cyan (điểm giữa cạnh z),

–       Lam với đỏ cho magenta (điểm giữa cạnh x),

–       Màu thứ cấp là màu được tạo bởi hai màu sơ cấp. Như vậy cyan, magenta và vàng là 3 màu thứ cấp trong lý thuyết cộng màu với 3 màu sơ cấp là đỏ, lục, lam,

–       Hòa cả 3 màu sơ cấp với nhau với tỉ lệ bằng nhau thì được màu trắng (trọng tâm của tam giác),

–       Màu đen xảy ra khi không có ánh sáng,

–       Hai màu ở vị trí đối diện nhau qua trọng tâm tam giác được gọi là các màu bù nhau (complementary). Mỗi màu sơ cấp là màu bù của một màu thứ cấp: đỏ bù cyan, lục bù magenta, lam bù vàng.

–       Hai màu bù nhau khi hòa với nhau thì cho màu trắng, ví dụ:

trắng = đỏ + cyan  = lục + magenta = lam + vàng                (1)

Ngày nay màu ta nhìn thấy trên màn hình TV, PC, digital camera, màn ảnh khi xem phim là màu được tạo bởi các ánh sáng đơn sắc hòa với nhau theo luật cộng màu với 3 màu sơ cấp đỏ (Red), lục (Green), và lam (Blue), được ký hiệu là RGB. Tất cả các ứng dụng đó đều bắt nguồn từ các lý thuyết nền tảng của Young, Helmholtz và Maxwell.

4) Lý thuyết trừ màu

Từ lý thuyết cộng màu (1) ta có

trắng – lục = magenta,      (2)

trắng – đỏ = cyan,             (3)

trắng – lam = vàng,           (4)

Điều này có nghĩa là loại 1 màu sơ cấp (thứ cấp) ra khỏi màu trắng thì được màu thứ cấp (sơ cấp) đối diện với nó qua trọng tâm tam giác màu.  Đây là cơ sở của lý thuyết trừ màu.

Hoa fuchsia

Ví dụ đóa hoa fuchsia có màu magenta vì khi ánh sáng trắng chiếu vào, nó hấp thụ tia lục, chỉ phản xạ lại tia đỏ và lam. Đỏ và lam hòa với nhau tạo ra màu magenta trong thị giác:

trắng – lục  = (đỏ + lục + lam) – lục = đỏ + lam = magenta.

Đây chính là quy tắc (2) ở trên.

Đá ngọc lam (turquoise)

Viên ngọc lam (turquoise) có màu cyan vì khi ánh sáng trắng chiếu lên, nó hấp thụ ánh sáng đỏ, và phản chiếu lại ánh sáng lục và lam. Ánh sáng lục và lam hoà với nhau trong thị giác thành màu cyan:

trắng – đỏ = (đỏ + lục + lam) – đỏ = lục + lam = cyan.

Đây chính là quy tắc (3) ở trên.

Cái áo có màu vàng vì khi ánh sáng trắng chiếu vào, nó hấp thụ tia lam, chỉ phản xạ tia đỏ và lục. Đỏ và lục hòa với nhau tạo ra màu vàng trong thị giác:

trắng – lam  = (đỏ + lục + lam) – lam = đỏ + lục = vàng.

Đây chính là quy tắc (4) ở trên.

Từ các quy tắc (2) và (4) ta được:

magenta + vàng = trắng – lục – lam =

(đỏ + lục + lam) – lục – lam = đỏ   (5)

Từ các quy tắc (3) và (4) ta được:

vàng + cyan = trắng – lam – đỏ =

(đỏ + lục + lam) – lam – đỏ  =  lục   (6)

Từ các quy tắc (2) và (3) ta được:

cyan + magenta = trắng – đỏ – lục =

(đỏ + lục + lam) – đỏ – lục  = lam    (7)

Khi 3 màu magenta, cyan và vàng được trộn với nhau, magenta hấp thụ lục, cyan hấp thụ đỏ, còn vàng hấp thụ lam, tức là cả 3 ánh sáng sơ cấp đỏ, lục và lam đều bị hấp thụ, không có màu nào được phản xạ lại. Kết quả thị giác nhìn thấy màu đen:

trắng – đỏ – lục – lam =

(đỏ + lục + lam) – đỏ – lục – lam = đen   (8)

(5), (6), (7) và (8) chính là các quy tắc hòa sắc của 3 màu magenta, cyan, và vàng của phẩm nhuộm và chất màu tạo nên các màu hoá chất như màu vẽ và mực in – tức vật chất chỉ hấp thụ, phản xạ, và truyền ánh sáng chứ không phải là nguồn phát sáng. Quy tắc cộng màu của ánh sáng và trừ màu của màu hoá chất thường được biểu thị qua 2 sơ đồ dưới đây:

 

Tương tự như tam giác cộng màu cuả Maxwell ở H. 20, ta có tam giác trừ màu như sau:

 

Quy tắc trừ màu là âm bản của quy tắc cộng màu. Các màu sơ cấp (thứ cấp) trong quy tắc cộng màu là các màu thứ cấp (sơ cấp) trong quy tắc trừ màu. Vì thế quy tắc trừ màu với 3 màu sơ cấp là cyan (C), magenta (M) và vàng (Y) rất tiện lợi cho công nghệ in ấn khi chuyển đổi màu từ hệ thống RGB của trên màn hình, phim màu sang CMY của mực in. Trên thực tế, vì mực in không “tinh khiết” nên pha trộn C, M và Y chỉ cho màu xám (Xem mục 6). Do đó màu đen được thêm vào và ký hiệu là K (key). Tổ hợp của 4 màu CMYK cho tất cả các màu trong gam màu (các màu bên trong hình tam giác) trên biểu đồ CIE (xem H. 23). Mô hình CMYK được Alexander Murray đề xuất áp dụng cho in ấn vào năm 1934. Trước đó người ta chưa tổng hợp được màu magenta dùng cho mực in (process magenta = magenta xử lý) bền với ánh sáng.

5) Hệ thống pha màu của hoạ sĩ

Như đã nói trong mục 2 a, con người biết vẽ và pha màu từ hàng chục ngàn năm trước khi các lý thuyết định lượng về cộng màu và trừ màu ra đời. Đối với thực hành của họa sĩ, màu sơ cấp là các màu được làm từ chất màu, và có ít nhất 6 màu là đỏ, lục, lam, vàng, trắng và đen như Leonardo Da Vinci từng đề xuất, hay 7 màu đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm và tím như trong phổ ánh sáng mà Newton đã phát hiện sau này. Sau khi lý thuyết của Le Blon ra đời, các hoạ sĩ coi đỏ (Red), vàng (Yellow), và lam (Blue) là 3 màu sơ cấp. Mô hình dựa trên 3 màu sơ cấp này để pha ra các màu còn lại có tên là mô hình RYB (Ví dụ bánh xe hòa sắc năm 1766 của Moses Harris đã nói trong mục 2-b). Đây cũng là mô hình trừ màu nhưng đượcc xây dựng hoàn toàn từ kinh nghiệm pha màu của hoạ sĩ. Nó không chính xác về mặt lý thuyết như mô hình CMY (hay CMYK) bởi không phải là mô hình ngược với luật cộng màu ánh sáng. Theo mô hình RYB:

đỏ + vàng = da cam (orange),

vàng + lam = lục (green),

lam + đỏ = tím (violet).

3 màu da cam, lục, tím là 3 màu thứ cấp của mô hình RYB. Khác với mô hình CMYK có màu magenta là mầu ngoại phổ, toàn bộ 3 màu sơ cấp và 3 màu thứ cấp trong mô hình RYB đều là các màu trong phổ ánh sáng nhìn thấy được. Màu sơ cấp hòa với màu thứ cấp cạnh nó cho màu trung gian, hay màu tam cấp, v.v. Mô hình RYB được dùng trong in ấn trước khi mô hình CMYK ra đời, và được biểu diễn bằng sơ đồ sau:

H. 21 – Mô hình hoà sắc RYB (trái) và bánh xe 12 sắc (phải) của hoạ sĩ

 

Phương pháp tách palette màu sơ cấp:

Khó khăn của mô hình RYB là về mặt tâm lý màu đỏ là màu tinh khiểt. Màu đỏ khác xa màu magenta lý tưởng trong lý thuyết trừ màu. Pha các màu đỏ với lam, lam với vàng, vàng với đỏ có khi chỉ được màu xỉn. Để giải quyết khó khăn này, từ t.k. XIX Chevreul đã đề xuất phương pháp tách plalette màu sơ cấp (split-primary color palette),thành 3 cặp màu sơ cấp. Mỗi cặp bây giờ có có hai màu, một nghiêng về lạnh một nghiêng về nóng, ví dụ:

– đỏ quinacridone carmine (lạnh) – nghiêng về phía lam, và đỏ vermillion (nóng) – nghiêng về phía vàng;

– vàng chanh (lạnh) và vàng cadmium (nóng);

– ultrmarine (lạnh) và lam maganese (nóng).

Khi pha trộn màu, để tránh bị xỉn thì chỉ pha trộn 2 màu sơ cấp (cặp màu sơ cấp) liền kề và các màu trung gian nằm giữa 2 màu sơ cấp liền kề, tức BR, RY, hay YB, mà không làm các pha trộn vượt qua các đường OR, OY, OB trong H. 22. Màu đen (hoặc trắng) được thêm vào để làm hòa sắc tối đi (hoặc sáng lên).

H. 22 – Tách palette màu sơ cấp.
Để hòa sắc không bị xỉn, khi pha màu không vượt qua ranh giới OR, OY, OB.

6) Huyền thoại về màu sơ cấp

H. 23 – Biểu đồ hoà sắc của CIE (Commission International d’Éclairage = Ủy ban chiếu sáng quốc tế) năm 1931 (trái) và 1976 (phải).
 

Cho tới tận thế kỷ XX, các màu sơ cấp giống như hòn đá triết lý (lapis philosophorum) có khả năng biến kim loại thường thành vàng mà các nhà giả kim thuật đã hoài công tìm kiếm. Một nhầm lẫm lớn đã tồn tại dai dẳng hàng thế kỷ rằng mọi màu sắc đều có thể được tạo bởi 3 pha trộn các màu sơ cấp. Trên thực tế, không một mô hình hoà sắc cộng hay trừ màu nào có thể tạo ra tất cả các màu mắt người có thể nhìn thấy, kể cả mô hình RGB. Thực vậy, trên biểu đồ CIE (H. 23), mô hình RGB chỉ tạo ra được các màu nẳm trong tam giác xác định gam màu của RGB. Phần rất rộng bên ngoài tam giác là phần của những màu sắc có độ bão hòa rất cao, mắt người vẫn nhìn thấy được, nhưng mô hình RGB không thể nào mô phỏng được. Thực tại này đưa đến một nghịch lý kép sau đây: Bằng các màu sơ cấp thấy được bằng mắt, ta không thể nào pha được tất cả các màu ta có thể nhìn thấy. Trong khi đó, ta không thể nhìn thấy những màu sơ cấp nào đã tạo ra tất cả các màu có thể thấy được bằng mắt.  Như vậy hoặc màu sơ cấp là những màu không hoàn hảo, hoặc chúng là ảo, là vô hình. Nghịch lý này xuất phát từ cấu tạo của thị giác người. Đồ thị biểu thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ nhạy cảm của 3 nhóm tế bào nón ngắn, trung và dài vào bước sóng ánh sáng có những phần chồng lên nhau (H. 4 a). Do đó, khi rọi vào võng mạc, mỗi tia sáng đơn sắc không chỉ kích thích một loại nhóm tế bào nón ngắn, trung, hoặc dài, mà kích thích cùng lúc cả 3 loại, nhưng ở mức độ khác nhau. Kết quả là đường biên của vùng các màu mắt nhìn thấy cong chệch ra khỏi 3 góc màu sơ cấp của tam giác hòa sắc, làm thành hình móng ngựa của không gian các màu đơn sắc bao quanh tam giác này.

Còn một nghịch lý khác. Đó là không có một lựa chọn duy nhất các màu sơ cấp. Nếu các màu sơ cấp là các màu ảo thì chúng chỉ đóng vai trò như các đơn vị, bất cứ màu nào cũng có thể làm màu sơ cấp. Nếu các màu sơ cấp là các màu vật chất thì việc chọn màu nào làm màu cơ bản phụ thuộc vào chất liệu, khả năng tồn tại, độ bền của chất màu, giá thành, sự tiện lợi cũng như chất lượng hình ảnh thu được.

Trên thực tế, sự pha trộn màu hoá chất xảy ra phức tạp hơn quá trình trừ màu trên lý thuyết bởi nó phụ thuộc 2 yếu tố: A) quá trình trung bình hoá cộng màu, và B) chất liệu và chất lượng các hạt màu.

A) Trung bình hóa cộng màu (Hoà sắc đồng hóa không gian):

Khi ánh sáng không phát ra từ vật mà phản chiếu từ vật, sự cộng màu ánh sáng xảy ra dưới dạng hòa sắc đồng hóa không gian (spatial assimilation) hay trung bình hóa cộng màu (additive averaging color mixing). Màu được tạo ra không rực rỡ như trong quá trình cộng màu của nguồn sáng vì ánh sáng đã bị trung bình hóa theo diện tích bề mặt được nhìn thấy (H. 24). Quá trình này khi kết hợp với trừ màu đóng vai trò quan trọng trong sự pha trộn màu hóa chất.

H. 24 – Hoà sắc đồng hoá không gian hay trung bình hoá cộng màu. Khi độ rộng các vạch giảm đi, các vạch màu sơ cấp hoà với nhau tạo thành các màu thứ cấp (a – c), còn các vạch màu bù nhau hoà với nhau thành màu xám (d – f). Những màu được tạo thành yếu hơn kết quả thu được khi cộng màu trực tiếp của các chùm sáng. (Hình của David Briggs, 2007)

Hoạ sĩ pha màu theo 3 cách:

– Trộn màu trên palette (physical mixing),

– Láng màu (glazing) – tức chồng các lớp màu trong lên nhau,

– Xếp các vệt hoặc chấm màu cạnh nhau (interspersing) để khi được nhìn từ xa chúng hòa với nhau trong thị giác.

Trong lớp màu được trộn trên palette (H. 25 a), phần lớn ánh sáng chui vào lớp màu, tán xạ trên các hạt màu, trước khi phản xạ ra ngoài, do đó các hạt màu đều ảnh hưởng lên kết quả cuối cùng. Quá trình trừ màu thuần túy chỉ xảy ra nếu lớp màu trong tuyệt đối (điều không có trên thực tế vì kích thước của hạt màu là hữu hạn). Vì lớp màu không hoàn toàn trong, ánh sáng sẽ tán xạ trên các hạt màu gây ra quá trình trung bình hóa cộng màu. Kết quả là, ngay cả khi hai màu đục không phản xạ tia đơn sắc nào chung, tức trong trường hợp lý tưởng ta phải thấy màu đen, thì trên thực tế vẫn có một ít ánh sáng phản xạ lại và màu ta nhìn thấy không đen tuyệt đối mà xám. Đó là lý do vì sao không thể nào pha được màu đen từ hai màu bù nhau.

Trong 2 lớp màu láng (H. 25 b), phần lớn ánh sáng sẽ xuyên qua 2 lớp màu trong và màu nhìn thấy là kết quả của quá trình trừ màu. Ví dụ lớp film màu vàng hấp thụ ánh sáng lam, chỉ cho ánh sáng đỏ và lục đi qua, còn lớp phim màu cyan hấp thụ ánh sáng đỏ, chỉ cho ánh sáng lam và lục đi qua. Kết quả là khi hai lớp film vàng và cyan được chồng lên nhau chỉ có màu lục đi qua được cả hai lớp film, đập vào nền canvas trắng và bị phản chiếu lại tới mắt ta. Tuy nhiên, các hạt màu trong lớp màu láng phía trên cũng tán xạ một ít ánh sáng vì lớp màu không hoàn toàn trong. Do đó láng màu vàng lên trên màu cyan cho kết quả khác láng màu cyan lên trên màu vàng. Ngoài ra có những tia sáng phản xạ từ lớp dưới thẳng ra ngoài không chạm vào hạt màu nào của lớp trên. Những tia này hoà với các tia phản xạ từ lớp trên theo trung bình hóa cộng màu, tạo nên hiệu quả quang học không có trong pha trộn màu trên palette.

Cách pha màu thứ ba – xếp các vệt hoặc các chấm màu cạnh nhau (H. 25 c) – chủ yếu tạo ra hòa sắc nhờ trung bình hóa cộng màu. Vì vậy các chấm (hay vạch) vàng và lam đặt cạnh nhau khi được nhìn từ xa sẽ cho màu xám (H. 24 d) chứ không phải màu lục như khi được trộn trên palette. Nhưng nếu các chấm màu đó có những phần chồng lên nhau thì cũng sẽ xảy ra trừ màu. Đó là quá trình xảy ra đối khiGeorges Seurat (1859 – 1891) đề xuất lối vẽ pointillism (chấm chấm) làm nên phương pháp của hội họa Tân Ấn tượng (Neo-Impressionism).

H. 25 – Ba cách pha màu của hoạ sĩ: trộn màu trên palette (a),
láng các lớp màu trong (b),
đặt các vật màu hay chấm màu cạnh nhau (c).
(Hình của David Briggs 2007)

B) Theo lý thuyết cộng màu thì màu sơ cấp lý tưởng để tạo ra tất cảc các màu trong gam màu RGB  là đỏ, lục và lam, còn theo lý thuyết trừ màu đó là cyan, magenta và vàng bởi đây là các màu thứ cấp của mô hình cộng màu RGB. Nhưng cho đến tận ngày nay, các chất màu magenta và cyan tốt nhất mà người ta tổng hợp được vẫn nghiêng về đỏ và lam nhiều hơn là màu magenta lý tưởng (H. 26 d) và cyan lý tưởng (H. 26 h). Trong số các chất màu có độ bão hòa cao, không chất màu nào có sắc giống magenta. Màu gần nhất với magenta mà lại có độ bão hòa cao và bền là màu quinacridone magenta (H. 26 a), đỏ hơn magenta nhiều. Còn màu sơn dầu gần với màu cyan nhất là sắc lục của màu lam phthalocyanine, cũng lam hơn màu cyan (H. 26 e). Màu cobalt lục (H. 26 f) có sắc gần với màu cyan lý tưởng (H. 26 f), nhưng tạo ra ít màu hơn trong phần sắc lam. Nó cũng đắt tiền hơn và đục nên khó dùng để pha các màu tối mà không bị “bẩn”.[6]

H. 26 – (a): Màu quinacridone magenta. (b): Màu tím sáng. (c): Màu magenta xử lý trong mực in. (d): Màu magenta lý tưởng.
(e): Sắc lục của màu lam phthalocyanine. (f): Màu lục cobalt. (g): Màu cyan xử lý trong mực in. (h): Màu cyan lý tưởng.

Vậy là, chỉ để tạo ra các màu của gam màu trong tam giác màu sắc, tức chỉ một phần của các màu mà mắt người nhìn thấy được, mà ta đã có tới 5 bộ màu sơ cấp là:

1) Đỏ, lục, vàng, lam (RGYB) (không kể đen trắng) – 4 màu tâm-sinh lý theo lý thuyết quá trình đối lập màu sắc;

2) Đỏ, lục và lam (RGB) – 3 màu sơ cấp theo lý thuyết cộng màu ánh sáng;

3) Cyan (lý tưởng), magenta (lý tưởng), và vàng (CMY) – 3 màu sơ cấp theo lý thuyết trừ màu;

4) Magenta ngả đỏ (hay magenta xử lý – process magenta) (H. 26 c), cyan ngả lục (hay cyan xử lý – process cyan) (H. 26 g), và vàng – 3 màu thứ cấp tốt nhất mà công nghệ hiện đại có thể tổng hợp, được dùng trong mực in.

5) Đỏ, vàng, lam (RYB) – 3 màu sơ cấp có nguồn gốc lịch sử, từ 3 chất màu bão hòa mạnh nhất mà con người lần đầu tiên có được trước khi khám phá ra các nhóm tế bào thụ quan trên võng mạc, các lý thuyết cộng, trừ màu, và đối lập màu sắc. 3 màu sơ cấp RYB có thể được coi như một kết hợp giữa 3 màu sơ cấp CMY của lý thuyết trừ màu và 4 màu RGYB của lý thuyết quá trình đối lập màu sắc sau này. Theo mô hình RYB thì magenta chỉ là màu thứ cấp được tạo bởi pha trộn đỏ và lam theo một tỉ lệ nhất định, còn cyan là màu tam cấp được tạo bởi pha trộn lục và lam.

Ta đã thấy cái gọi là “các màu sơ cấp” chỉ là một huyền thoại thậm chí là một sự bịa đặt. Chúng chỉ có thể hoặc là ảo, là các biến số được dùng trong các lý thuyết màu sắc, hoặc là không hoản hảo. Trên thực tế, những màu được gán cho cái tên “màu sơ cấp” (hay “màu cơ bản”) chỉ là những lựa chọn từ sự thỏa hiệp về hiệu quả giữa chất lượng và giá thành khi dùng các hòa sắc ánh sáng hay chất màu trong in ấn, phẩm nhuộm v.v.

Hiện nay có nhiều người lấy căn cứ từ lý thuyết cộng màu và trừ màu lý tưởng, trong đó có nhiều web designers, những người làm computer graphics, trong ngành in v.v. để cổ vũ cho mô hình trừ màu CMY hay CMYK, coi đó là mô hình duy nhất đúng cho pha màu. Những người này phê phán toàn bộ nền giáo dục màu sắc dựa trên mô hình RYB là sai lạc và nhầm lẫn.

Trong khi đó đa số các hoạ sĩ vẫn dùng hệ thống hoà sắc RYB vì những lý do sau đây:

– Như đã nói ở trên, vì không có màu magenta và cyan lý tưởng, màu magenta xử lý và cyan xử lý dùng trong công nghệ in ấn thực chất là màu hồng (H. 25 c) và lam (H. 25 g), tức dịch đi một chút so với đỏ, lam trong mô hình RYB. Bản thân màu đỏ và lam trong mô hình RYB biến thiên khá rộng trong cả vùng bước sóng đỏ (630 – 750 nm) và lam (450 – 490 nm).

– Truyền thống 600 năm của hội hoạ sơn dầu đã được thiết lập vững chắc trên hệ thống hoà sắc RYB. Hoạ sĩ từ nhỏ đã quen với màu đỏ và lam phản xạ từ vật chất trong tự nhiên, chứ không phải màu magenta và cyan là màu của ánh sáng. Màu sắc trong tự nhiên tuy có cường độ rất mạnh nhưng nói chung không “rợ” như trên màn hình TV, PC, trên ảnh màu Kodak, Fuji, hay trong các tạp chí quảng cáo được in ấn bằng hệ thống CMYK.

– Hoạ sĩ không chỉ dùng 3 màu đỏ, vàng và lam để pha ra các màu khác, mà dùng nhiều chất màu có trong tự nhiên hoặc tổng hợp để pha màu. Ngay cả những palette pha mầu của các hoạ sĩ thời Phục Hưng, Baroque, nổi tiếng là ít mầu, cũng có trên 12 màu. Palette của Leonardo da Vinci có 16 màu: trắng chì, vàng Naples, vàng chì-thiếc, vàng ochre, nâu tối sống, nâu tối cháy, đỏ son (vermilion), đỏ phẩm nhuộm (lake), đỏ Venice, lục đất, lục đất cháy, lam đồng, lục đồng, lam da trời (azurite), ultramarine, đen than đèn. Palette của Vermeer có 13 màu: trắng chì, đỏ yên chi (carmine), đỏ thiên thảo (madder lake), đỏ son, ochre đỏ, vàng chì-thiếc, lục đất, chàm, lam da trời, ultramarine, nâu đen sống, đen than, đen xương. Số màu nghiền từ chất màu mà các hãng hoạ phẩm nổi tiếng bán cho hoạ sĩ chuyên nghiệp như Talens, Winsor  & Newton, Lefranc  & Bourgeois, Holbein, v.v. thường có trên 100 sắc.

H. 27 – Bảng màu của Leonardo da Vinci

– Pha màu vẽ trên thực tế khác xa pha màu trên lý thuyết, kết quả không thể được dự đoán chính xác từ bất cứ lý thuyết pha màu nào vì đó không phải là quá trình trừ màu thuần túy mà có sự tham gia của cả trung bình hóa cộng màu và hoà sắc quang học. Kết quả pha màu vẽ phụ thuộc rất nhiều vào chất liệu và chất lượng hoạ phẩm, vật liệu đỡ, kỹ thuật và kinh nghiệm của hoạ sĩ. Tính chất của màu vẽ như sơn dầu, acrylic, gouache, pastel, màu nước v.v. khác xa mực in. Kích thước hạt màu trong sơn dầu có thể lớn tới 40 micron so với khoảng 1 – 2 micron trong mực in. Màng film cùa sơn dầu dày hơn màng film của mực in khoảng chục lần. Kỹ thuật vẽ sơn dầu pha trộn cả màu trong và đục, trong khi trong in ấn các lớp mực in trong và mỏng được in chồng lên nhau nên hòa sắc trong in ấn chủ yếu được tạo bởi trừ màu thuần túy.

– Màu sắc được tạo bởi cảm giác của con người, vì thế cách dùng tương phản, gây ảo giác trong bố cục, v.v. của hoạ sĩ cũng tạo ra các thay đổi trong việc cảm nhận màu sắc từ phía người xem.  Màu trắng trong tranh của Rembrandt trông rực rỡ và lung linh vì được vẽ bằngimpasto (đặc và dày) tương phản trên nền tối và mỏng, nhưng màu trắng đó thực sự còn tối hơn tờ giấy trắng nhiều. Từ thời Phục Hưng, Baroque, các hoạ sĩ đã biết đặt một màu trên nền có màu bù khiến màu đó trông chói lọi hơn.

H. 28 – Hai hình vuông nhỏ màu xám trong A và B là giống hệt nhau, nhưng hình vuông xám trên nền tối trông sáng hơn, còn hình vuông xám trên nền sáng trông tối hơn.

Trong cuốn “Bàn về luật tương phản đồng thời của màu sắc và phân loại các vật thể có màu”[7] Chevreul đã chỉ ra rằng màu của vật không phải là màu cục bộ mà phụ thuộc vào các vật bao quanh. Tất cả các màu đều gọi màu bù của chúng. Mắt người có xu hướng gọi màu còn thiếu – tức màu bù với màu mắt đang nhìn thấy – để tạo ra một hoà sắc trung dung. Khi hai màu được đặt cạnh nhau, sắc của mỗi màu bị dịch đi vì hòa với màu bù của màu kia. Trong H. 29, hai hình vuông nhỏ màu đỏ  giống hệt nhau nhưng hình trên nền da cam trông ngả tím vì hòa sắc với màu lam – màu bù cùa da cam. Nhưng cũng hình vuông đó trên nền lam thì trông lại có màu đỏ ngả vàng vì hoà sắc với màu da cam – màu bù của lam.

H. 29 – Dịch chuyển màu khi các sắc cùng độ bão hòa và độ sáng được đặt cạnh nhau.

H. 30 (a) – Nghệ thuật dùng sáng tối tương phản và màu tương phản của Michelangelo.

H. 30 (b)  – Nghệ thuật dùng sáng tối tương phản và màu tương phản của Johannes Vermeer.

– Và cuối cùng, mục đích của hội hoạ không phải là mô phỏng màu sắc.

Nguồn: Tác giả Nguyễn Đình Đăng