Цветовое зрение. Особенности восприятия человека
Люди уверены, что их глазам доступны все краски окружающего мира. Но это большое заблуждение! Способность воспринимать цвета сильно различается как у животных, так и у человека. Даже самые привычные предметы могут оказаться небывалых расцветок в глазах других живых организмов. Мы собрали научные факты о цветовом зрении, которые вы наверняка не знали.
Цвет - лишь фантазия нашего мозга
С физической точки зрения, цвета не существует. Цветное зрение - это не что иное, как способность различать волновые спектры света. Все остальное - фантазия нашего мозга и особенности психологического восприятия. Глаз воспринимает цвет, а в мозге начинается процесс, отзывающийся в нервной системе. Зрительные рецепторы человека чувствительны к красному, зеленому и синему оттенкам. Если восприятие одного из трех основных спектров в сетчатке глаза будет ослаблено, то человек не сможет различать некоторые цвета. Встречаются люди, которые, например, не могут отличить красный цвет от зеленого.
Солнце - абсолютно черное тело
Человеческое зрение различает не только волновой спектр света, но и его температуру. Чем светлее объект, тем теплее его спектр излучения. При исследовании Солнца ученые выяснили, что оно является абсолютно черным космическим объектом, хотя и видится нам почти белым. Это явление объясняется тем, что наша звезда поглощает все окружающие световые лучи и ничего не отражает от своей поверхности.
По сравнению с птицами, люди - дальтоники
Солнце, небо и весь окружающий мир человека воспринимается другими живыми существами совсем иначе. Зрение кошек и собак ограничивается всего лишь двумя цветовыми спектрами - красным и синим. Морские обитатели смотрят на мир в красных тонах. Птицы же видят красно-зеленый и ультрафиолетово-зеленовато-красный оттенки, которые человеческий мозг не способен даже вообразить.
Мужчины и женщины видят мир в разных тонах
Человеческое восприятие цвета сильно различается даже внутри своего собственного вида. Так, мужчины и женщины серьезно расходятся во взглядах на мир. И это вовсе не фигура речи. По данным исследований, представители двух полов по-разному воспринимают одни и те же цвета. Мужчины более точны в деталях - они легче обнаруживают их, когда объект движется. Женщины же гораздо лучше различают оттенки. По словам специалистов, это свойство помогло нашим предкам стать хорошими охотниками и собирателями.
С возрастом окружающий мир желтеет
Видимый цветовой спектр человека не только уступает многим животным, но еще и сокращается с возрастом. С годами цветовосприятие нарушается - окружающий мир окрашивается в желтые тона. Это происходит из-за изменений оптических свойств склеры глаза, которая начинает хуже воспринимать синий цвет. Такое явление легко заметить, если посмотреть на картины художников, написанные в молодом и в пожилом возрасте. Первые будут наполнены светлыми тонами, а последние окажутся наполнены оттенками желтого и коричневого.
Обычного человека различает около 150 основных цветов , профессионала - до 10-15 тысяч цветов , при определенных условиях глаз человека отличает действительно несколько миллионов цветовых валентностей, так составляют таблицы для американских астронавтов. Цифры могут меняться с учетом тренировки, состояния человека, условий освещенности и других факторов.
Если верить источнику - «Биология в вопросах и ответах» - Цветовое пространство» нормального человека содержит примерно 7 млн. различных валентностей, включая небольшую категорию ахроматических и весьма обширный класс хроматических. Хроматические валентности поверхностной окраски объекта характеризуются тремя феноменологическими качествами: тоном, насыщенностью и светлотой. В случае светящихся цветовых стимулов «светлота» заменяется «яркостью». В идеале цветовые тона - это «чистые» цвета. Тон может быть смешан с ахроматической валентностью, что дает различные оттенки цвета. Насыщенность оттенка - это мера относительного содержания в нем хроматических и ахроматических компонентов, а светлота определяется положением ахроматического компонента на шкале серого.
Исследования показали, что на видимом участке спектра глаз человека способен различать при благоприятных условиях около 100 оттенков по цветовому фону. По всему спектру, дополненному чистыми пурпурными цветами, в условиях достаточной для цветоразличения яркости, число различаемых оттенков по цветовому тону достигает 150.
Эмпирически установлено, что глаз воспринимает не только семь основных цветов, но и огромное множество промежуточных оттенков цвета и цветов, полученных от смешения света разных длин волн. Всего насчитывается до 15000 цветовых тонов и оттенков.
Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или разных источников света может различать большое количество цветов. Натренированный наблюдатель различает по цветовым тонам около 150 цветов, по насыщенности около 25, по светлоте от 64 при высокой освещенности до 20 при пониженной.
По-видимому, разночтение справочных данных связано с тем, что восприятие цвета может частично меняться в зависимости от психофизиологического состояния наблюдателя, степени его тренированности, условий освещения и т. п.
Информация
Видимое излучение - электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 до 740 нм. Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом , или просто светом . Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой.
Глаз - сенсорный орган человека и животных, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. У человека через глаз поступает около 90 % информации из окружающего мира. Даже простейшие беспозвоночные животные обладают способностью к фототропизму благодаря своему, пусть крайне несовершенному, зрению.
Страсть к цвету
Восприятие цвета. Физика
Около 80% всей входящей информации мы получаем визуально
Мы познаем окружающий мир на 78% благодаря зрению, на 13% - слуху, на 3% - тактильным ощущениям, на 3% - обонянию и на 3% - вкусовым рецепторам.
Мы запоминаем 40% увиденного и только 20% услышанного*
*Источник: R. Bleckwenn & B. Schwarze. Учебник дизайна (2004)
Физика цвета. Цвет мы видим только благодаря тому, что наши глаза способны регистрировать электромагнитное излучение в оптическом его диапазоне. А электромагнитное излучение это и радиоволны и гамма излучение и рентгеновское излучение, терагерцевое, ультрафиолетовое, инфракрасное.
Цвет - качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего
физиологического зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов.
Восприятие цвета определяется индивидуальностью человека, а также спектральным составом, цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света,
а также несветящимися объектами. Очень важны такие явления, как метамерия, индивидуальные наследственные особенности человеческого глаза
(степень экспрессии полиморфных зрительных пигментов) и психики.
Говоря простым языком цвет - это ощущение, которое получает человек при попадании ему в глаз световых лучей.
Одни и те же световые воздействия могут вызвать разные ощущения у разных людей. И для каждого из них цвет будет разным.
Отсюда следует что споры "какой цвет на самом деле" бессмысленны, поскольку для каждого наблюдателя истинный цвет - тот, который видит он сам
Зрение дает нам информации об окружающей действительности больше, чем другие органы чувств: самый большой поток информации в единицу времени мы получаем именно глазами.
Отраженные от объектов лучи попадают через зрачок на сетчатку, которая представляет собой прозрачный шарообразный экран толщиной 0.1 - 0.5 мм, на который проецируется окружающий мир. Сетчатка содержит 2 типа фоточувствительных клеток: палочки и колбочки.
Цвет происходит из света
Чтобы видеть цвета, необходим источник света. В сумерках мир теряет свою цветность. Там, где нет света, возникновение цвета невозможно.
Учитывая огромное, многомиллионное количество цветов и их оттенков, колористу нужно обладать глубокими, полноценными знаниями о цветовосприятии и происхождении цвета.
Все цвета представляют собой часть луча света – электромагнитных волн, исходящих от солнца.
Эти волны являются частью спектра электромагнитного излучения, в который входят гамма-излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, оптическое излучение (свет), инфракрасное излучение, электромагнитное терагерцевое излучение,
электромагнитные микро- и радиоволны. Оптическое излучение – это та часть электромагнитного излучения, которую способны воспринимать наши глазные сенсоры. Мозг обрабатывает полученные от глазных сенсоров сигналы и интерпретирует их в цвет и форму.
Видимое излучение (оптическое)
Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова.
Выделение такой области обусловлено не только близостью соответствующих участков спектра, но и сходством приборов, применяющихся для её исследования и разработанных исторически главным образом при изучении видимого света (линзы и зеркала для фокусирования излучения, призмы, дифракционные решётки, интерференционные приборы для исследования спектрального состава излучения и пр.).
Частоты волн оптической области спектра уже сравнимы с собственными частотами атомов и молекул, а их длины - с молекулярными размерами и межмолекулярными расстояниями. Благодаря этому в этой области становятся существенными явления, обусловленные атомистическим строением вещества.
По этой же причине, наряду с волновыми, проявляются и квантовые свойства света.
Самым известным источником оптического излучения является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6000 градусов по Кельвину и светит ярко-белым светом (максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм, где находится и максимум чувствительности глаза).
Именно потому, что мы родились возле такойзвезды, этот участок спектра электромагнитного излучения непосредственно воспринимается нашими органами чувств.
Излучение оптического диапазона возникает, в частности, при нагревании тел (инфракрасное излучение называют также тепловым) из-за теплового движения атомов и молекул.
Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота, на которой находится максимум спектра его излучения (см.: Закон смещения Вина). При определённом нагревании тело начинает светиться в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом жёлтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие (см.: Болометрия).
Оптическое излучение может создаваться и регистрироваться в химических и биологических реакциях.
Одна из известнейших химических реакций, являющихся приёмником оптического излучения, используется в фотографии.
Источником энергии для большинства живых существ на Земле является фотосинтез - биологическая реакция, протекающая в растениях под действием оптического излучения Солнца.
Цвет играет огромную роль в жизни обычного человека. Жизнь колориста посвящена цвету.
Заметно, что цвета спектра, начинаясь с красного и проходя через оттенки противоположные, контрастные красному (зелёный, циан), затем переходят в фиолетовый цвет, снова приближающийся к красному. Такая близость видимого восприятия фиолетового и красного цветов связана с тем, что частоты, соответствующие фиолетовому спектру, приближаются к частотам, превышающим частоты красного ровно в два раза.
Но сами эти последние указанные частоты находятся уже вне видимого спектра, поэтому мы не видим перехода от фиолетового снова к красному цвету, как это происходит в цветовом круге, в который включены неспектральные цвета, и где присутствует переход между красным и фиолетовым через пурпурные оттенки.
При прохождении луча света через призму различные по длине волны, его составляющие, преломляются под разными углами. В результате мы можем наблюдать спектр света. Этот феномен очень похож на феномен радуги.
Следует различать солнечный свет и свет, исходящий от искусственных источников освещения. Только солнечный свет можно считать чистым светом.
Все остальные искусственные источники освещения будут влиять на восприятие цвета. Например, лампы накаливания являются источниками теплого (желтого) света.
Флуоресцентные лампы, чаще всего, дают холодный (синий) свет. Для корректной диагностики цвета необходим дневной свет или же источник освещения, максимально к нему приближенный.
Только солнечный свет можно считать чистым светом. Все остальные искусственные источники освещения будут влиять на восприятие цвета.
Многообразие цветов:
Цветовосприятие основывается на способности различать изменения в направлении тона, светлоте/яркости и насыщенности цвета в оптическом диапазоне с длинами волн от 750 нм (красный) до 400 нм (фиолетовый).
Изучив физиологию восприятия цвета, мы можем лучше понять, как формируется цвет, и использовать эти знания на практике.
Мы воспринимаем все многообразие цветов только при наличии и нормальном функционировании всех конусных сенсоров.
Мы способны различать тысячи различных направлений тона. Точное количество зависит от способности глазных сенсоров улавливать и различать световые волны. Эти способности можно развивать тренировками и упражнениями.
Цифры, приведенные ниже, звучат невероятно, но это реальные способности здорового и хорошо подготовленного глаза:
Мы можем различать около 200 чистых цветов. Меняя их насыщенность, мы получаем приблизительно по 500 вариаций каждого цвета. Меняя их светлоту, получаем еще по 200 нюансов каждой вариации.
Хорошо подготовленный человеческий глаз способен различать до 20 миллионов цветовых нюансов!
Цвет субъективен, поскольку мы все воспринимаем его по-разному. Хотя, пока наши глаза здоровы, эти отличия незначительны.
Мы можем различать 200 чистых цветов
Меняя насыщенность и светлоту этих цветов, мы можем различать до 20 миллионов оттенков!
“You only see what you know. You only know what you see.”
«Вы видите только ведомое. Вы ведаете только видимое ».
Марсель Пруст (французский романист), 1871-1922.
Восприятие нюансов одного цвета не одинаково для разных цветов. Тоньше всего мы воспринимаем изменения в зеленом спектре - достаточно изменения длины волны всего на 1 нм, чтобы мы могли увидеть отличие. В красном и синем спектрах необходимо изменение длины волны на 3-6 нм, чтобы отличие стало заметно для глаза. Возможно, отличие в более тонком восприятии зеленого спектра было связано с необходимостью отличать съедобное от несъедобного во времена зарождения нашего вида (профессор, доктор археологии, Герман Крастел BVA).
Цветные картинки, возникающие в нашем сознании, – это кооперация глазных сенсоров и мозга. Мы «ощущаем» цвета, когда конические сенсоры, находящиеся в сетчатке глаза, генерируют сигналы под воздействием попадающих на них волн определенной длины и передают эти сигналы в мозг. Поскольку в цветовосприятии задействованы не только глазные сенсоры, но и мозг, то в результате мы не только видим цвет, но и получаем на него определенный эмоциональный отклик.
Наше уникальное цветоощущение никоим образом не меняет наш эмоциональный отклик на определенные цвета., отмечают ученые. Независимо от того, каков для человека голубой цвет, он всегда становится немного более спокойным и расслабленным, смотря на небо. Короткие волны голубого и синего цветов успокаивают человека, тогда как длинные волны (красный, оранжевый, желтый) наоборот – придают активности и живости человеку.
Эта система реакции на цвета присуща каждому живому организму на Земле – от млекопитающих до одноклеточных (например, одноклеточные «предпочитают» обрабатывать рассеянный свет желтого цвета в процессе фотосинтеза). Считается, что данная взаимосвязь цвета и нашего самочувствия, настроения обуславливается дневным/ночным циклом существования. Например, на рассвете все окрашено в теплые и яркие цвета – оранжевый, желтый – это сигнал каждому, даже самому маленькому существу, что начался новый день и пора приниматься за дела. Ночью и в полдень, когда течение жизни замедляется, вокруг доминируют синие и фиолетовые оттенки.
В своих исследованиях Джей Нейц и его коллеги из Университета штата Вашингтон отметили, что изменение цвета рассеянного света может изменить суточный цикл рыб, в то время как изменение интенсивности этого света не имеет решающего влияния. На этом эксперименте и базируется предположение ученых, что именно благодаря доминированию синего цвета в ночной атмосфере (а не просто темнота), живые существа чувствуют усталость и желание спать.
Но наши реакции не зависят от цветочувствительных клеток сетчатки. В 1998 году ученые обнаружили совершенно отдельный набор цветовых рецепторов – меланопсинов – в человеческом глазу. Эти рецепторы определяют количество синего и желтого цветов в окружающем нас пространстве и отправляют эту информацию в участки мозга, отвечающие за регулирование эмоций и циркадного ритма. Ученые считают, что меланопсины – очень древняя структура, отвечавшая за оценку количества цветов еще в незапамятные времена.
«Именно благодаря этой системе, наше настроение и активность поднимаются, когда вокруг преобладают оранжевый, красный или желтый цвета», - считает Нейц. «Но наши индивидуальные особенности восприятия различных цветов – это совсем другие структуры – синие, зеленые и красные колбочки. Поэтому, тот факт, что у нас одинаковые эмоциональные и физические реакции на одни и те же цвета не может подтвердить, что все люди видят цвета одинаково».
Люди, которые в силу некоторых обстоятельств имеют нарушения в цветовосприятии, часто не могут видеть красный, желтый или синий цвет, но, тем не менее, их эмоциональные реакции не разнятся с общепринятыми. Для вас небо всегда голубое и оно всегда дарит ощущение умиротворенности, даже если для кого-то ваш «голубой» является «красным» цветом.
Три характеристики цвета.
Любой цвет при максимальном увеличении светлоты становится белым
Другое понятие светлоты относится не к конкретному цвету, а к оттенку спектра, тону. Цвета, имеющие различные тона при прочих равных характеристиках, воспринимаются нами с разной светлотой. Жёлтый тон сам по себе - самый светлый, а синий или сине-фиолетовый - самый тёмный.
Насыщенность – степень отличия хроматического цвета от равного ему по светлоте ахроматического, «глубина» цвета. Два оттенка одного тона могут различаться степенью блёклости. При уменьшении насыщенности каждый хроматический цвет приближается к серому.
Цветовой тон
- характеристика цвета, отвечающая за его положение в спектре: любой хроматический цвет может быть отнесён к какому-либо определённому спектральному цвету. Оттенки, имеющие одно и то же положение в спектре (но различающиеся, например, насыщенностью и яркостью), принадлежат к одному и тому же тону. При изменении тона, к примеру, синего цвета в зеленую сторону спектра он сменяется голубым, в обратную - фиолетовым.
Иногда изменение цветового тона соотносят с «теплотой» цвета. Так, красные, оранжевые и жёлтые оттенки, как соответствующие огню и вызывающие соответствующие психофизиологические реакции, называют тёплыми тонами, голубые, синие и фиолетовые, как цвет воды и льда - холодными. Следует учесть, что восприятие «теплоты» цвета зависит как от субъективных психических и физиологических факторов (индивидуальные предпочтения, состояние наблюдателя, адаптация и др.), так и от объективных (наличие цветового фона и др.). Следует отличать физическую характеристику некоторых источников света - цветовую температуру от субъективного ощущения «теплоты» соответственного цвета. Цвет теплового излучения при повышении температуры проходит по «тёплым оттенкам» от красного через жёлтый к белому, но максимальную цветовую температуру имеет цвет циан.
Человеческий глаз – это орган, дающий нам возможность видеть окружающий мир.
Зрение даёт нам информации об окружающей действительности больше, чем другие органы чувств: самый большой поток информации в единицу времени мы получаем именно глазами.
Каждое новое утро мы просыпаемся и открываем глаза - наша деятельность не возможна без зрения.
Зрению мы доверяем больше всего и его больше всего используем для получения опыта («не поверю, пока сам не увижу!»).
Мы говорим «с широко открытыми глазами», когда открываем разум навстречу чему-то новому.
Глаза используются нами постоянно. Они позволяют нам воспринимать формы и размеры объектов.
И, что самое главное для колориста, они позволяют нам видеть цвет.
Глаз является очень сложным по своему строению органом. Для нас важно понять, как мы видим цвет и как воспринимаем полученные оттенки на волосах.
Восприятие глаза основывается на светочувствительном внутреннем слое глаза, именуемом сетчаткой.
Отражённые от объектов лучи попадают через зрачок на сетчатку, которая представляет собой прозрачный шарообразный экран толщиной 0.1 - 0.5 мм, на который проецируется окружающий мир. Сетчатка содержит 2 типа фоточувствительных клеток: палочки и колбочки.
Эти клетки являются своего рода датчиками, которые реагируют на падающий свет, преобразовывая его энергию в сигналы, передаваемые в мозг. Мозг переводит эти сигналы в образы, которые мы «видим».
Человеческий глаз представляет из себя сложную систему, главной целью которой является наиболее точное восприятие, первоначальная обработка и передача информации, содержащейся в электромагнитном излучении видимого света. Все отдельные части глаза, а также клетки, их составляющие, служат максимально полному выполнению этой цели.
Глаз - это сложная оптическая система. Световые лучи попадают от окружающих предметов в глаз через роговицу. Роговица в оптическом смысле - это сильная собирающая линза, которая фокусирует расходящиеся в разные стороны световые лучи. Причём оптическая сила роговицы в норме не меняется и дает всегда постоянную степень преломления. Склера является непрозрачной наружной оболочкой глаза, соответственно, она не принимает участия в проведении света внутрь глаза.
Преломившись на передней и задней поверхности роговицы, световые лучи проходят беспрепятственно через прозрачную жидкость, заполняющую переднюю камеру, вплоть до радужки. Зрачок, круглое отверстие в радужке, позволяет центрально расположенным лучам продолжить свое путешествие внутрь глаза. Более периферийно оказавшиеся лучи задерживаются пигментным слоем радужной оболочки. Таким образом, зрачок не только регулирует величину светового потока на сетчатку, что важно для приспособления к разным уровням освещённости, но и отсеивает боковые, случайные, вызывающие искажения лучи. Далее свет преломляется хрусталиком. Хрусталик тоже линза, как и роговица. Его принципиальное отличие в том, что у людей до 40 лет хрусталик способен менять свою оптическую силу - феномен, называемый аккомодацией. Таким образом, хрусталик производит более точную до фокусировку. За хрусталиком расположено стекловидное тело, которое распространяется вплоть до сетчатки и заполняет собой большой объем глазного яблока.
Лучи света, сфокусированные оптической системой глаза, попадают в конечном итоге на сетчатку. Сетчатка служит своего рода шарообразным экраном, на который проецируется окружающий мир. Из школьного курса физики мы знаем, что собирательная линза дает перевёрнутое изображение предмета. Роговица и хрусталик - это две собирательные линзы, и изображение, проецируемое на сетчатку, также перевёрнутое. Другими словами, небо проецируется на нижнюю половину сетчатки, море - на верхнюю, а корабль, на который мы смотрим, отображается на макуле. Макула, центральная часть сетчатки, отвечает за высокую остроту зрения. Другие части сетчатки не позволят нам ни читать, ни наслаждаться работой на компьютере. Только в макуле созданы все условия для восприятия мелких деталей предметов.
В сетчатке оптическая информация воспринимается светочувствительными нервными клетками, кодируется в последовательность электрических импульсов и передается по зрительному нерву в головной мозг для окончательной обработки и сознательного восприятия.
Конусные сенсоры (0,006 мм в диаметре) способны различать малейшие детали, соответственно активными они становятся при интенсивном дневном или искусственном освещении. Они гораздо лучше, чем палочки, воспринимают быстрые движения и дают высокое визуальное разрешение. Но их восприятие снижается при уменьшении интенсивности света.
Самая высокая концентрация колбочек находится в середине сетчатки, в точке называемой центральной ямкой. Здесь концентрация колбочек достигает 147,000 на квадратный миллиметр, обеспечивая максимальное визуальное разрешение картинки.
Чем ближе к краям сетчатки, тем ниже концентрация конусных сенсоров (колбочек) и тем выше концентрация цилиндрических сенсоров (палочек), отвечающих за сумеречное и периферийное зрение. В центральной ямке палочки отсутствуют, что объясняет нам, почему ночью мы лучше видим тусклые звезды, когда смотрим на точку рядом с ними, а не на них самих.
Существует 3 типа конусных сенсоров (колбочек), каждый из которых отвечает за восприятие одного цвета:
Чувствительный к красному (750 нм)
Чувствительный к зеленому (540 нм)
Чувствительный к синему (440 нм)
Функции колбочек: Восприятие в условиях интенсивной освещенности (дневное зрение)
Восприятие цветов и мелких деталей. Количество колбочек в человеческом глазе: 6-7 миллионов
Эти 3 типа колбочек позволяют нам видеть все многообразие цветов окружающего мира. Поскольку все остальные цвета являются результатом сочетания сигналов, поступающих от этих 3 видов колбочек.
Например:
Если объект выглядит желтым – это означает, что отраженные от него лучи стимулируют чувствительные к красному и чувствительные к зеленому колбочки. Если цвет объекта оранжево-желтый – это означает, что чувствительные к красному колбочки были простимулированы сильнее, а чувствительные к зеленому – слабее.
Белый мы воспринимаем в тех случаях, когда все три типа колбочек простимулированы одновременно в равной интенсивности. Такое трехцветное зрение описывается в теории Юнга-Гельмгольца.
Теория Юнга-Гельмгольца объясняет восприятие цвета только на уровне колбочек сетчатки, не раскрывая все феномены цветоощущения, такие как цветовой контраст, цветовая память, цветовые последовательные образы, константность цвета и др., а также некоторые нарушения цветового зрения, например, цветовую агнозию.
Ощущение цвета зависит от комплекса физиологических, психологических и культурно-социальных факторов. Существует т.н. цветоведение - анализ процесса восприятия и различения цвета на основе систематизированных сведений из физики, физиологии и психологии. Носители разных культур по-разному воспринимают цвет объектов. В зависимости от важности тех или иных цветов и оттенков в обыденной жизни народа, некоторые из них могут иметь большее или меньшее отражение вязыке. Способность цветораспознавания имеет динамику в зависимости от возраста человека. Сочетания цветов воспринимаются гармоничными (гармонирующими) либо нет.
Тренировка цветовосприятия.
Изучение теорие цвета и тренировка цветовосприятия важны в любой профессии работающей с цветом.
Глаза и разум нужно тренировать для постижения всех тонкостей цвета, также как тренируются и оттачиваются навыки стрижки или иностранные языки: повторение и практика.
Эксперимент 1: Выполняйте упражнение ночью. Выключите свет в комнате – вся комната мгновенно погрузится во мрак, вы ничего не будете видеть. Через несколько секунд глаза привыкнут к низкой освещенности и начнут все четче выявлять контрасты.
Эксперимент 2: Положите перед собой два чистых белых листа бумаги. На середину одного из них положите квадратик красной бумаги. В середине красного квадратика нарисуйте маленький крестик и в течение нескольких минут смотрите на него, не отрывая взора. Затем переведите взгляд на чистый белый лист бумаги. Почти сразу вы увидите на нем образ красного квадратика. Только цвет у него будет другой - голубовато-зеленый. Через несколько секунд он начнет бледнеть и вскоре исчезнет. Почему это происходит? Когда глаза были сфокусированы на красном квадрате, интенсивно возбуждался соответствующий этому цвету тип колбочек. При переводе взгляда на белый лист интенсивность восприятия этих колбочек резко падает и более активными становятся два других типа колбочек – зелено- и синечувствительных.
Но восприятие цвета человеком связано с его психикой.
Глаза получают некоторую зрительную информацию (но не «видят» в прямом смысле слова), она передается в мозг, который ее обрабатывает, и только после этого мы способны различать предметы.
Хотя мы «видим» нашим мозгом и им же различаем цвета, глаза выполняют очень важную и незаменимую функцию. Они воспринимают семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Одни рецепторы сетчатки раздражаются сумеречным светом, другие - только ярким, с ними и связано цветное зрение.
Как глаз различает цвета?
Вот как объясняет это теория цветного зрения Янга-Гельмгольца. Глаз содержит три вида нервных клеток, реагирующих соответственно на красный, зеленый, голубо-фиолетовый цвет.
Таким образом, если все три вида нервных клеток получают одинаковое раздражение, мы видим белый. Если в попадает в основном зеленый свет, клетки, отвечающие за зеленую часть спектра, возбуждаются больше, чем другие, и мы видим зеленый. Когда предмет желтый, стимулируются «зеленые» и «красные» клетки.
Вызывает ощущение красного и оранжевого цвета, средневолновое - желтого и зеленого, коротковолновое - голубого, синего и фиолетового. Цвета разделяют на хроматические и ахроматические. Хроматические цвета обладают тремя основными качествами: цветовым тоном, который зависит от длины волны светового излучения; насыщенностью, зависящей от доли основного цветового тона и примесей других цветовых тонов; яркостью цвета, т.е. степенью близости его к белому цвету. Различное сочетание этих качеств дает большое разнообразие оттенков хроматического цвета. Ахроматические цвета (белый, серый, черный) различаются лишь яркостью. При смешении двух спектральных цветов с разной длиной волны образуется результирующий цвет. Каждый из спектральных цветов имеет дополнительный цвет, при смешении с которым образуется цвет - белый или серый. Многообразие цветовых тонов и оттенков может быть получено оптическим смешением всего трех основных цветов - красного, зеленого и синего. Количество цветов и их оттенков, воспринимаемых глазом человека, необычайно велико и составляет несколько тысяч.
Цвет оказывает воздействие на общее психофизиологическое состояние человека и в известной мере влияет на его . Наиболее благоприятное влияние на оказывают малонасыщенные цвета средней части видимого спектра (желто-зелено-голубые), так называемые оптимальные цвета. Для цветовой сигнализации используют, наоборот, насыщенные (предохранительные) цвета.
Физиология Ц. з. недостаточно изучена. Из предложенных гипотез и теорий наибольшее распространение получила трехкомпонентная теория, основные положения которой впервые были высказаны М.В. Ломоносовым в 1756 г., а в дальнейшем развиты Юнгом (Т. Young, 1802) и Гельмгольцем (Н. L.F. Helmholtz, 1866) и подтверждены данными современных морфофизиологических и электрофизиологических исследований. Согласно этой теории в сетчатке глаза имеется три вида воспринимающих рецепторов, расположенных в колбочковом аппарате сетчатки, каждый из которых возбуждается преимущественно одним из основных цветов - красным, зеленым или синим, однако в определенной степени реагирует и на другие цвета. Изолированное одного вида рецепторов вызывает ощущение основного цвета. При равном раздражении всех трех видов рецепторов возникает ощущение белого цвета. В глазу происходит первичный спектра излучения рассматриваемых предметов с раздельной оценкой участия в них красной, зеленой и синей областей спектра. В коре головного мозга происходит окончательный анализ и светового воздействия. В соответствии с трехкомпонентной теорией Ц. з. нормальное цветоощущение называется нормальной трихромазией, и лица с нормальным Ц. з. - нормальными трихроматами.
Одной из характеристик цветового зрения является цветоощущения - способность глаза воспринимать цветовой определенной яркости. На цвета оказывает влияние сила цветового раздражителя и цветовой . Для цветоразличения имеет значение окружающего фона. Черный усиливает яркость цветных полей, но в то же время несколько ослабляет цвет. На цветовосприятие объектов существенно влияет также цветность окружающего фона. Фигуры одного и того же цвета на желтом и синем фоне выглядят по-разному (явление одновременного цветового контраста). Последовательный цветовой контраст проявляется в видении дополнительного цвета после воздействия на основного. Например, после рассматривания зеленого абажура лампы белая бумага вначале кажется красноватой. При длительном воздействии цвета на глаз отмечается снижение цветовой чувствительности сетчатки (цветовое ) вплоть до такого состояния, когда два разных цвета воспринимаются как одинаковые. Это явление наблюдается у лиц с нормальным Ц. з. и является физиологическим, однако при поражении желтого пятна сетчатки, невритах и атрофии зрительного нерва явления цветового утомления наступают быстрее.
Нарушения Ц. з. могут быть врожденными и приобретенными. Врожденные расстройства цветового зрения наблюдаются чаще у мужчин. Они, как правило, стабильны и проявляются понижением чувствительности преимущественно к красному или зеленому цвету. В группу лиц с начальными нарушениями цветового зрения относят и тех, кто различает все главные цвета спектра, но имеет пониженную цветовую , т.е. повышенные пороги цветоощущения. Согласно классификации Криса - Нагеля, все врожденные расстройства Ц. з. включают три вида нарушений; аномальную трихромазию, дихромазию и монохромазию. При аномальной трихромазии, которая встречается наиболее часто, наблюдается ослабление восприятия основных цветов: красного - , зеленого - , синего - . Дихромазия характеризуется более глубоким нарушением Ц. з., при котором полностью отсутствует восприятие одного из трех цветив: красного (), зеленого () или синего (). ( , ахроматопсия) означает отсутствие цветового зрения или цветовую слепоту, при которой сохраняется лишь черно-белое восприятие. Все врожденные расстройства Ц. з. принято называть дальтонизмом, по имени английского ученого Дальтона (J. Dalton), страдавшего нарушением восприятия красного цвета и описавшего это явление. Врожденные нарушения Ц. з. не сопровождаются расстройством других зрительных функций и выявляются лишь при специальном исследовании.
Приобретенные расстройства Ц. з. встречаются при заболеваниях сетчатки, зрительного нерва или ц.н.с.; они могут наблюдаться в одном или обоих глазах, обычно сопровождаются нарушением восприятия трех основных цветов сочетаются с другими расстройствами зрительных функций. Приобретенные расстройства Ц. з. могут проявляться также в виде ксантопсии (Ксантопсия), эритропсии (Эритропсия) и цианопсии (восприятие предметов в синем цвете, наблюдающееся после удаления хрусталика при катаракте). В отличие от врожденных нарушений, имеющих постоянный , приобретенные расстройства Ц. з. исчезают с устранением их причины.
Исследование Ц. з. проводят преимущественно лицам, профессия которых требует нормального цветоощущения, например занятых на транспорте, в некоторых отраслях промышленности, военнослужащих отдельных родов войск. С этой целью применяют две группы методов - пигментные с использованием цветных (пигментных) таблиц и различных тест-объектов, например кусочков картона разного цвета, и спектральные (с помощью аномалоскопов). Принцип исследования по таблицам основан на различении среди фоновых кружочков одного цвета цифр или фигур, составленных из кружков той же яркости, но другого цвета. Лица с расстройством Ц. з., различающие в отличие от трихроматов, объекты только по яркости, не могут определить предъявляемые фигурные или цифровые изображения (рис. ). Из цветных таблиц наибольшее распространение получили Рабкина, основная группа которых предназначена для дифференциальной диагностики форм и степени врожденных расстройств Ц. з. и отличия их от приобретенных. Существует также контрольная группа таблиц - для уточнения диагноза в сложных случаях.
При выявлении нарушений Ц. з. используют также стооттеночный тест Фарнсуорта - Мензелла, основанный на плохом различении цвета протанопами, дейтеранопами и тританопами в определенных участках цветового круга. испытуемого требуется расположить в порядке оттенков ряд кусочков картона разного цвета в виде цветового круга; при нарушении Ц. з. кусочки картона располагаются неправильно, т.е. не в том порядке, в каком они должны следовать друг за другом. Тест обладает высокой чувствительностью и дает информацию о типе нарушения цветового зрения. Используется также упрощенный тест, в котором используют всего 15 цветных тест-объектов.
Более тонким методом диагностики расстройств Ц. з. является - исследование с помощью специального прибора аномалоскопа. Принцип работы прибора основан на трехкомпонентности Ц. з. Сущность метода заключается в уравнении цвета двухцветных тестовых полей, из которых одно освещается монохроматическим желтым цветом, а второе, освещаемое красным и зеленым, может менять цвет от чисто-красного до чисто-зеленого. Обследуемый должен подобрать путем оптического смешения красного и зеленого желтый цвет, соответствующий контрольному (уравнение Релея). с нормальным Ц. з. правильно подбирает цветовую пару смешением красного и зеленого. Человек с нарушением Ц. з. с этой задачей не справляется. Метод аномалоскопии позволяет определить порог Ц. з. раздельно для красного, зеленого, синего цвета, выявить нарушения Ц. з., диагностировать цветоаномалии. Степень нарушения цветоощущения выражается коэффициентом аномальности, который показывает соотношения зеленого и красного цветов при уравнении контрольного поля прибора с тестовым. У нормальных трихроматов коэффициент аномальности колеблется от 0,7 до 1,3, при протаномалии он меньше 0,7, при дейтераномалии - больше 1,3.
Библиогр.: Луизов А. В. Цвет и , Л., 1989, биолиогр.; Многотомное руководство по глазным болезням под ред. В.Н. Архангельского, т. 1, кн. 1, с. 425, М., 1962; Пэдхем Ч. и Сондерс Дж. света и цвета, . с англ., М., 1978; Соколов Е.Н. и Измайлов Ч.А. , М., 1984, библиогр.
