Восприятие цвета. Цветовые схемы

Filed Under (Неврология, Разное) by admin on 02-07-2019

0

Восприятие цвета зависит от множества параметров, включая спектральный состав света, отраженного от объекта, цветового фона, состояния световой адаптации и др. Воспринимаемый человеком свет и, естественно, цветовая гамма в физическом смысле представляет собой исключительно небольшую часть электромагнитного излучения. Возникает вопрос — каковы механизмы цветового восприятия на уровне сетчатки и вышележащих отделов зрительного анализатора?

 

 

Этот вопрос волновал ученых на протяжении многих столетий. Лишь после наблюдения Исаака Ньютона, установившего, что белый солнечный свет, проходя через призму, расщепляется на спектр цветов, появилась возможность создавать гипотезы механизмов цветовосприятия. Именно ему принадлежала первая теория цветового зрения. Он предположил, что восприятие цвета человеком связано с отдельными компонентами спектра, попадающего в глаз. Первоначально существовало мнение о том, что в глазу есть бесконечное множество специальных рецепторов, воспринимающих весь спектр полихромного цвета. Исследование цветового восприятия показывает, что эта теория не отражает действительности.

 

Так, в спектре цветов, получаемых с помощью призмы, отсутствуют некоторые воспринимаемые нами цвета (например, коричневый, розовый, пурпурный и др.). Установлено также, что при смешении двух монохроматических пучков мы видим не два разных цвета, а один новый цвет — результат смешения. Более того, при смешении некоторых монохроматических пучков мы видим белый цвет. Подобные монохроматические цвета называют дополнительными. Именно существование дополнительных цветов дает подход к рациональному описанию механизмов цветового зрения человека.

 

Цветовая диаграмма. По окружности указаны названия цветов и соответствующие им длины волн (объяснение в тексте) Создано большое количество систем, описывающих физические характеристики дополнительных цветов и результата их смешения (цветовое тело). Наиболее часто используют треугольник или круговую диаграмму. На круговой диаграмме дополнительные пары цветов можно найти, соединив любые две диаметрально противоположные точки окружности.

 

Чтобы получить из двух цветов третий, необходимо найти на круге две соответствующие этим цветам точки и соединить их прямой линией. Любая смесь двух таких цветов дает третий цвет, который будет располагаться на этой линии. Точное положение третьего цвета зависит от интенсивности каждого из двух цветов в смеси. Аналогично можно предположить о цвете, возникающем при смешании трех монохроматических цветов, при этом он будет располагаться внутри треугольника, образованного линиями, соединяющими монохроматические цвета. Концепция цветового круга вобрала в себя многие феномены цветового зрения. Но эта концепция позволяет лишь описать явления, не объясняя их. Она показывает только, как при смешении первичных цветов может получиться любой воспринимаемый нами цвет.

 

Правила цветового круга приложимы к смесям света различной окраски (длины волны), но отличаются от правил при смешивании красок. Для определения вероятного цвета при смешении двух красок надо определить, какие длины волн будут поглощаться данной смесью. Поскольку краска образует цвет, отнимая часть спектра, смеси красок называют субтрактив-ными. Смешение же цветов с помощью света называют аддитивным. Закономерности смешения цветов легли в основу трехкомпонентной теории зрения. Впервые трехкомпонентную теорию цветовосприятия предложил Томас Янг в 1801 г. Он считал, что поскольку в сетчатке не может быть бесконечного числа рецепторов, чувствительных к бесконечному числу возможных вариантов оттенков цвета, наиболее логично предположить существование трех основных рецепторов, воспринимающих красный, синий и зеленый цвета. Последующие исследования Гельмгольца и Максвелла показали, что психофизиологические реакции человека на цветовые стимулы наиболее полно можно описать существованием рецепторов, реагирующих на три различные длины волны. Лишь в XX столетии благодаря разработке метода микроспектрофотометрии были выделены три типа колбочек, каждый из которых содержал особый пигмент, обусловливающий избирательность по отношению к цвету. Различные пигменты по-разному поглощают свет, обладая избирательностью по отношению к определенным длинам волн. Один класс зрительных пигментов имеет спектральную чувствительность, которая достигает максимума от 445 до 450 нм, другой — от 525 до 535 нм; максимум поглощения третьего пигмента лежит в области 555—570 нм. Трем пигментам соответствуют три типа рецепторов, обусловливающих нормальное цветовое зрение человека.

 

 

Из описания чувствительности этих первичных рецепторов можно вывести почти все феномены цветового зрения человека. Например, из концепции круга следует, что смесь зеленого (520 нм) и красного (620 нм) должна быть неотличима от желтого с длиной волны 564 нм. Необходимо отметить, что, используя цветовой круг, возможно описать и цвета последовательных образов. Напомним, что последовательный образ возникает в тех случаях, когда наблюдатель длительно смотрит на поверхность одного цвета, а затем переводит взгляд на белую поверхность. При этом возникает восприятие цвета, соответствующего дополнительному цвету, на который ранее смотрел наблюдатель. Цвет последовательного образа в цветовом круге лежит напротив цвета, который первоначально наблюдался наблюдателем. Последовательные образы подчиняются правилу взаимности. Если синий цвет дает последовательный образ желтого цвета, то желтый дает последовательный образ синего цвета. Приведенные выше наблюдения явились основой создания теории оппонентных процессов в цветовом зрении, которую предложил еще в 1878 г. Эвальд Геринг, а развил Харинг. В соответствии с этой теорией цвета смешиваются по парам дополнительных цветов: синий с желтым, красный с зеленым и белый с черным. Оценка яркости выводится на основе реакции механизма «черный — белый», а цвета возникают из комбинаций механизмов «синий — желтый» и «красный — зеленый».

 

 

Согласно одной из предложенных схем, три основных рецептора цвета присоединены к трем нервным клеткам так, что получаются пары «красный — зеленый», «черный — белый» и «синий — желтый». Факт образования различных сочетаний рецепторами доказан нейрофизиологами и нейрогистологами, на чем мы остановимся несколько ниже. При рассмотрении цветовосприятия необходимо описать еще одно явление, а именно, явление наведенного контраста. При восприятии цвета, так же как и черно-белых объектов, восприятие данного участка влияет на восприятие соседних участков. Это связано с латеральным торможением, т. е. с тем же явлением, которое обусловливает усиление контраста и константность яркости. Если смотреть на синее пятно в данном участке, то при этом снижается чувствительность к синему в соседних участках и, следовательно, повышается чувствительность к желтому. Таким же образом восприятие белого цвета повышает чувствительность к черному; восприятие красного повышает чувствительность к зеленому цвету. Такие контрастные эффекты носят название пространственного, или индуцированного, контраста: каждый данный цвет наводит на соседние участки поля цвет, являющийся для него дополнительным.

 

Для того чтобы объяснить наблюдения такого рода, надо допустить, что один основной нейрон, приходя в состояние возбуждения, тормозит все окружающие нейроны того же класса. Поскольку эти рецепторы спарены и образуют оппонентные системы, угнетение одного рецептора равносильно повышению чувствительности его оппонента. В этом причина цветовых контрастов. Наиболее выражен эффект контраста в парах дополнительных цветов. В результате деятельности оппонентной системы можно получить почти полный набор воспринимаемых цветовых тонов. Необходимо отметить, что на протяжении многих десятилетий две приведенные выше теории цветового восприятия (трехцветная и оппонентная) рассматривались как исключающие одна другую.

 

В настоящее время стало ясно, что как трехкомпонентная теория, так и оппонентная теория пригодны для описания механизмов цветового восприятия. Причем первая достаточно четко описывает цветорецеп-цию на уровне фоторецепторов, а вторая обеспечивает обработку цветовой информации на более высоких уровнях зрительной системы (наружные коленчатые тела, кора большого мозга). В последние годы в экспериментах на обезьянах выявлено, что функционирование оппонентного механизма цветовосприятия реализуется не только на уровне наружного коленчатого тела и коры головного мозга, но и на уровне сетчатки. Теперь мы более подробно остановимся на структурном обеспечении восприятия цвета зрительной системой. Как было указано выше, колбочки человека и приматов отличаются пиками чувствительности к разным длинам видимой части электромагнитного излучения. Это так называемые коротковолновые колбочки (S или «синие колбочки»), колбочки, реагирующие на среднюю длину волны (М или «зеленые колобочки»), и длинноволновые колбочки (L или «красные колбочки»).

 

Большая часть ганглиозных клеток сетчатки отличается цвето-оппонентной реакцией на цвет (60% нейронов у обезьян). Они возбуждаются при освещении сетчатки одной длиной волны и тормозятся другой. «Красно-зеленые» ганглиозные клетки формируют оппонентный ответ путем взаимодействия сигналов, идущих от М — против L-колбочек. «Сине-желтые» клетки формируют оппонентный ответ путем взаимодействия сигналов, поступающих от S и определенной комбинации М — и L-колбочек.

Post a comment