Vastaväri

Perinteinen värimalli

Perinteisessä 1700-luvulla kehitetyssä väriympyrässä, jota ovat käyttäneet muun muassa Claude Monet ja Vincent van Gogh sekä monet taidemaalarit vielä nykyisinkin, perusväreiksi katsottiin punainen, keltainen ja sininen. Näistä kunkin vasta- eli komplementtiväriksi katsottiin se, joka saadaan kahta muuta yhdistämällä, toisin sanoen punaisen vastaväriksi katsottiin vihreä, keltaisen vastaväriksi violetti (tai Boutet'n väriympyrässä purppura) ja sinisen vastaväriksi oranssi. Tätä värimallia sanotaan RYB-malliksi (red-yellow-blue).  Sen mukaisesti on värioppia pitkään opetettu myös Suomen kouluissa.
Nykyisin tätä mallia pidetään virheellisenä, ja sen vakiintumiseen onkin vaikuttanut, ettei eroa värien additiivisen ja subtraktiivisen yhdistämisen välillä ole ymmärretty. Todellisuudessa tämän mallin mukaiset "vastavärit" eivät kumoa toisiaan, eli ilmiön paljastavassa optisissa sekoituksissa ei suinkaan nähdä harmaata  Oheinen havainnekuva esittää punaisen ja vihreän värin optisesta sekoittumisesta. Kuten huomataan, tällöin saatavat "punavihreät" värit ovat itse asiassa keltaisia värejä. Myöskään värivalojen sekoituksina ei näistä väripareista synny valkoista, eivätkä niiden jälkikuvat ole toistensa kaltaisia.

Valon väreihin perustuva (additiivinen) malli

RGB-mallissa (red-green-blue), joka keksittiin 1800-luvulla ja jota täydennettiin 1900-luvulla, käytetään punaisen, vihreän ja sinisen valon yhdistelmiä mustaa taustaa vasten. Näin saadaan additiivinen värien yhdistyminen. Täten muodostetaan muun muassa kaikki tietokonenäytöllä ja väritelevisiossa näkyvät värit. RGB-mallissa päävärit ovat punainen, sininen ja vihreä. Niistä kunkin vastaväri on kahden muun päävärin yhdistelmä, toisin sanoen punaisen vastaväri on syaani, vihreän magenta ja sinisen keltainen. Kahden RGB-mallin mukaan toisilleen vastakkaisen värin, esimerkiksi punaisen ja syaaninvärisen valon yhdistäminen, mikäli valo on tarpeeksi kirkasta, antaa tuloksena valkoisen valon, sillä vastavärit yhdistettyinä sisältävät kaikkia spektrin värejä. Jos valo ei ole tarpeeksi kirkasta, tuloksena saadaan harmaata.
Erotukseksi RYB-mallista sanotaan RGB-mallin mukaisia vastavärejä joskus myös käänteisväreiksi.

Väriaineiden sekoittamiseen perustuva (subtraktiivinen) malli

Väriaineiden värillisyys perustuu siihen, että ne absorboivat osan näkyvästä valosta ja heijastavat loput. Jos kahta väriainetta sekoitetaan, tuloksena saatava seos heijastaa vain sen valon, jota kumpikaan ei absorboi. Kaikki värit voidaan saada yhdistämällä eri suhteissa keltaista sekä syaanin ja magentan väristä väriainetta. Uudemmissa maalaustaiteen oppikirjoissa näitä pidetäänkin subtraktiivisina pääväreinä. Kaikkia kolmea yhdistämällä saadaan harmaata tai mustaa. Myös tämän mallin mukaan toistensa vastavärejä ovat punainen ja syaani, vihreä ja magenta sekä sininen ja keltainen.
Tähän CMYK-malliin (cyan-magenta-yellow) perustuu myös väripainatus. Syaanin, magentan ja keltaisen ohella käytetään usein myös mustaa väriainetta tummien värien aikaansaamiseen, jolloin kyseessä on neliväripaino.

Muita malleja

Joissakin värimalleissa, kuten HSV-mallissa neutraalit värit (valkoinen, harmaa ja musta) sijoitetaan keskiakselille. HSV-mallin mukaisesti määritellyt komplementtivärit sijoitetaan toisiaan vastapäätä vaakasuoralle poikkipinnalle. Esimerkiksi CIE 1931 XYZ -väriavaruudessa "dominoivan aallonpituuden" omaava väri voidaan yhdistää johonkin komplementaariseen aallonpituuteen, jolloin saadaan neutraali väri, harmaa tai valkoinen.

Jälkikuva

Jos katsotaan tiukasti tarpeeksi kauan, noin 30 sekunnista yhteen minuuttiin, yhtä väriä, esimerkiksi punaista, ja sen jälkeen katse käännetän valkoiselle pinnalle, saadaan näkyviin jälkikuva, joka on väriltään alkuperäisen värin vastaväri, tässä tapauksessa syaani (sinivihreä). Tämä on yksi havaintopsykologian tutkimista jälkivaikutuksista, jotka yleensä selitetään näköjärjestelmän tiettyjen osien väsymisellä.
Jälkikuvat ovat näköjärjestelmämme tuottamia näköhavaintoja (suksessiivikontrasti), jotka ovat ärsykekuvaansa nähden käänteisvärisiä. Ne syntyvät kohteesta tulevaan valoon adaptoitumisen eli mukautumisen jälkitilan seurauksena. Näköjärjestelmä pyrkii aina valoärsykkeen jälkeen välittömästi palautumaan tasapainotilaan - 'nollatilaan'. Tästä seuraa, että näemme jonkin aikaa värillisen jälkikuvan, joka on vuorostaan valoärsykkeelle adaptoitumattomien näkösolujen yhteistyön seuraus. Jälkikuvan väreistä siis puuttuvat ärsykekuvan valoihin 'väsyneiden' näkösolujen aktiivisuuden osuus. Kuten oheisissa havainnekuvissa nähtävät käänteisvärit osoittavat, kyse on värinäön normaalista toimintatavasta.
Edellä mainitussa tapauksessa verkkokalvon punaista valoa vastaanottavat fotoreseptorit rasittuvat niin, että niiden kyky lähettää informaatiota aivoihin heikkenee. Kun sen jälkeen nähdään valkoista valoa, sen punainen komponentti ei välity yhtä tehokkaasti kuin muut aallonpituudet (värit), ja seurauksena on illuusio siitä, että nähtäisiin punaisen komplementtiväri, sillä kuvaa häiritsee nyt yhden värin, tässä tapauksessa punaisen puute. Kun reseptorit saavat levätä tietyn ajan, illuusio häviää. Katsottaessa valkoista valoa silmään tulee edelleen sinisen ja vihreän ohella myös punaista valoa, mutta koska jälkimmäisten reseptorit eivät ole yhtä väsyneitä, silmä päätyy tiettyyn tasapainotilaan.

Väriteoriat

Värien vaikutus toisiinsa tunnettiin jo antiikin aikana. Tutkielmassaan Väreistä (lat. De Colorobus) Aristoteles totesi, että kun valo osuu toiseen väriin, tämän uuden yhdistelmän vuoksi se saa toisen sävyn tai värin. Tuomas Akvinolainen kirjoitti, että purppura näyttää valkoisen vieressä erilaiselta kuin mustan vieressä, ja että kulta näyttää kirkkaammin kiiltävältä sinisellä kuin valkoisella taustalla. Italialainen renessanssiajan arkkitehti ja kirjoittaja Leon Battista Alberti havaitsi, että joidenkin värien kuten punaisen ja vihreän sekä punaisen ja sinisen välillä vallitsee sopusointu , josta hän käytti latinankielistä nimeä coniguatio tai italiankielistä nimeä amicizia. Leonardo da Vinci totesi, että hienoin sopusointu vallitsee niiden välien välillä, jotka ovat tarkoin toistensa vastakohtia, mutta ennen 1700-lukua kukaan ei esittänyt asialle vakuuttavaa tieteellistä selitystä.
Optiikkaa koskevassa teoksessaan vuonna 1704 Isaac Newton esitti ympyrän, joka näytti seitsemän spektrin väriä. Tässä teoksessaan ja aikaisemmassa teoksessaan vuodelta 1672 hän mainitsi havainneensa, että jotkut ympyrän värit olivat toisiaan vastapäätä ja muodostivat suurimman kontrastin. Hänen mukaan tällaisia vastaväripareja olivat punainen ja sininen, keltainen ja violetti sekä vihreä ja "helakanpunaista muistuttava purppura".
Seuraavina vuosikymmeninä tutkijat tarkensivat Newtonin väriympyrää, jossa lopulta oli 12 väriä: kolme perusväriä (keltainen, sininen ja punainen), kolme sekundaarista väriä (vihreä, violetti ja oranssi), jotka saatiin yhdistämällä perusvärit, sekä kuusi lisäväriä, jotka saatiin yhdistämällä perus- ja sekundaariset värit.
Vuonna 1793 amerikkalaissyntyinen brittiläinen tiedemies Benjamin Thompson, Rumfordin kreivi (1753–1814) otti käyttöön termin komplementtivärit. Majatalossa Firenzesä hän teki kokeen kynttilöillä ja varjoilla ja havaitsi, että värillisen valon ja sillä muodostuvan varjon värit olivat täydellisesti vastakkaisia. Hän kirjoitti, että poikkeuksetta jokaisella värillä, olipa sen sävy tai tummuusaste mikä tahansa ja olipa se muodostunut mikä tahansa, oli komplementtivärinsä, jonka kanssa se oli täydellisessä sopusoinnussa ja jota voitiin pitää sen kumppanina. Hän myös selitti löydöstään olevan käytännöllistäkin hyötyä. Tällaisten helposti suoritettavien kokeiden avulla nimittäin naiset saattoivat valita nauhat pukuihinsa ja huoneiden sisustajat järjestää värit täydellisimpään sopusointuun keskenään. Näiden periaatteiden tuntemuksen hyödyt taidemaalareille olivat Thompsonin mukaan liiankin ilmeisiä tarkemmin selostettaviksi.
1800-luvun alussa tiedemiehet ja filosofit kaikkialla Euroopassa alkoivat tutkia värien luonnetta ja vuorovaikutusta. Saksalainen runoilija Johann Wolfgang von Goethe esitti vuonna 1810 oman teoriansa, jonka mukaan kaksi perusväriä olivat ne, joiden välinen vastakohtaisuus oli suurin, nimittäin keltainen ja sininen, jotka esittivät valoa ja pimeää. Hänen mukaansa keltainen oli pimeän himmentämää valoa, sininen valon heikentämää pimeyttä. Sinisen ja keltaisen vastakkaisuudesta syntyi "steigerung" -prosessilla ("nousemisella") kolmas väri, punainen. Goethe myös esitti useita komplementtivärien pareja, jotka "vaativat" toisiaan. Goethen mukaan keltainen "vaatii" violettia, oranssi sinistä, purppura vihreää ja päinvastoin.  Goethen ideat olivat hyvin omaperäisin ja usein ristiriidassa tieteellisten tutkimustulosten kanssa, mutta ne tulivat hyvin suosituiksi ja vaikuttivat moniin huomattaviin taiteilijoihin kuten William Turneriin.
Samoihin aikoihin kuin Goethe julkaisu teoriansa, brittiläinen myös egyptologina tunnettu fyysikko Thomas Young (1773–1829) osoitti kokeellisesti, ettei valkoisen valon tuottamiseen välttämättä tarvittu kaikkia spektrin värejä, vaan se voitiin saada aikaan käyttämällä vain kolmea väriä: oranssinpunaista, vihreää ja sinistä. Tähän havaintoon perustuu värien additiivinen yhdistäminen ja RGB-värimalli. Hän osoitti, että magendaa saadaan yhdistämällä sinistä ja punaista valoa, keltaista yhdistämällä punaista ja vihreää valoa sekä syaania eli sinivihreää yhdistämällä vihreää ja sinistä valoa. Tähän löytöön perustuu myös tapa, jolla värit nykyisin saadaan aikaan tietokoneiden näytöillä ja väritelevisioissa. Young esitti myös ensimmäisenä, että silmän verkkokalvossa on hermosyitä, jotka ovat herkkiä kolmelle eri värille. Tämä ennakoi nykyistä käsitystä värinäöstä, sillä myöhemmin on todettu, että silmässä todella on kolmenlaisia värireseptoreja, jotka ovat herkkiä valon eri aallonpituusväleille.
Samoihin aikoihin kun Young keksi additiivisen värien yhdistämisen, toinen brittiläinen tiedemies, David Brewster (1781–1868), kaleidoskoopin keksijä, esitti kilpailevan teorian, että kolme todellista perusväriä olisivat punainen, keltainen ja sininen ja että todelliset komplementtiväriparit olisivat punainen ja vihreä, sininen ja oranssi sekä keltainen ja violetti. Saksalainen Hermann von Helmholtz (1821–1894) ratkaisi myöhemmin kiistan osoittamalla, että eriväristen valojen yhdistäminen (additiiviset värit) noudatti eri sääntöjä kuin väriaineiden yhdistäminen (subtraktiiviset värit) ja että niissä sen vuoksi oli eri perusvärit.
Muut tiedemiehet tutkivat tarkemmin vastavärien käyttöä. Vuonna 1828 ranskalainen kemisti Eugene Chevreul tutki sitä, miten gobeliinien valmistajat olivat tehneet värit kirkkaammiksi ja osoitti tieteellisesti, että komplementtivärien järjestys on ylivertainen kaikkiin muihin vastakohtien välisiin sopusointuihin verrattuna. Vuonna 1839 julkaismassaan teoksessa De la loi du contraste simultané des couleurs et de l'assortiment des objets colorés hän osoitti, miten komplementtivärejä voitiin käyttää mihin tahansa, tekstiileistä puutarhoihin. Teosta luettiin laajalti Saksassa, Ranskassa ja Englannissa ja se teki komplementtiväreistä yleisesti tunnetun käsitteen. Komplementtivärien käyttöä kuvailivat edelleen ranskalainen taidearvostelija Charles Blanc teoksessaan Grammaire des arts et du dessin (1867) ja myöhemmin amerikkalainen väriteoreetikko Ogden Rood teoksessaan Modern Chromatics (1879). Taidemaalarit kuten Georges Seurat ja Vincent van Gogh lukivat näitä teoksia hyvin innostuneesti ja sovelsivat niiden oppeja käytäntöön maalauksissaan.

Taiteessa

Vuonna 1872 Claude Monet maalasi taulun Impressio, auringonnousu. Siinä näkyy pieni oranssinen aurinko ja jonkin verran pilvistä ja vedestä heijastunutta valoa keskellä sumeaa sinistä maisemaa. Tästä maalauksesta, jossa komplementtiväreiksi (RYB-teorian mukaan) katsottuja oranssia ja sinistä käytettiin erityisen näyttävällä tavalla, sai nimensä uusi taiteellinen tyylisuunta, impressionismi. Monet tunsi hyvin komplementtivärejä koskevat tieteelliset teoriat ja sovelsi niitä innokkaasti. Vuonna 1888 hän kirjoitti: "Väri saa vaikutuksensa pikemminkin vastakohdista kuin omista ominaisuuksistaan... perusvärit näyttävät kirkkaammilta, kun ne ovat kontrastissa komplementtiväriensä kanssa."
Oranssista ja sinisestä tuli tärkeä yhdistelmä kaikille impressionistisille maalareille. He kaikki olivat lukeneet tuoreimpia väriopillisia kirjoja ja tiesivät, että oranssi sijoitettuna sinisen viereen sai molemmat värit näyttämään paljon kirkaammilta. Auguste Renoir maalasi laivoja, joissa oli krominoranssisia raitoja. Paul Cézanne käytti keltaiseta, sinisestä ja okrasta yhdistämällä saamaansa oranssia väriä sinistä taustaa vasten.
Vincent van Gogh tuli erityisen tunnetuksi tästä tekniikasta. Hän valmisti omat oranssit maalinsa sekoittamalla keltaista, okraa ja punaista ja sijoitti tätä väriä maalauksissaan sienanpunaisten ja pullonvihreän viereen sinisen ja violetin taivaan alle. Hän maalasi myös oranssisen kuun ja tähtiä koboltinsiniselle taivaalle. Veljelleen Theolle hän kirjoitti etsivänsä sinisen ja oranssin, punaisen ja vihreän sekä keltaisen ja violetin vastakkaisuuksia sekä murrettuja ja neutraaleja värejä saattaakseen äärimmäisyydet sopusointuun yrittäen tehdä väreistä voimakkaita, ei harmaan eri sävyjä.
Kuvaillessaan veljelleen Theolle maalaustaan Yökahvila van Gogh kirjoitti: Yritin kuvailla punaisella ja vihreällä kauheita inhimillisiä kärsimyksiä. Aula on verenpunainen ja vaaleankeltainen, ja sen keskellä on vihreä biljardipöytä ja neljä sitruunankeltaista lamppua, joiden säteet ovat oransseja ja vihreitä. Kaikkialla on mitä erilaisimpien punaisten ja vihreiden taistelu ja vastakkaisuus.

Käytännön sovelluksia

Komplementtiväreillä on tärkeä merkitys esteettisesti miellyttävässä taiteessa ja graafisessa suunnittelussa. Toisistaan mahdollisimman selvästi erottuvia värejä käytetään myös logoissa ja mainoksissa. Vierekkäin sijoitettuina komplementtivärit saavat toisensa näyttämään kirkkaammilta.
Komplementtivärejä käytetään vielä tärkeämpiinkin tarkoituksiin. Koska oranssi ja sininen ovat kompementtivärejä, pelastusrenkaat ja -liivit ovat tavallisesti oranssisia, jotta ne mahdollisimman selvästi näkyisivät lähellä kulkevista laivoista tai lentokoneista käsin.
Punaisia ja syaaninvärisiä laseja käytetään Anaglyph 3D -järjestelmässä kolmiulotteisten kuvien aikaansaamiseksi tietokoneiden näytöille.