Цветовое восприятие

Резюме: строение зрительной системы обусловлено условиями жизни того или иного биологического вида.

Яркость предметов

	Шкала светимости в миллиламбертах
	10^10
Солнце в полдень	10^9
	10^8	Ослепление
	10^7
Вольфрамовая фольга	10^6
	10^5
Белая бумага на солнце	10^4
	10^3
	10^2
Комфортное чтение	10^1
		Цветное зрение
	10^-6
	10^-1
Белая бумага в свете луны	10^-2
	10^-3
Белая бумага в свете звезд	10^-4
	10^-5
Абсолютный порог	10^-6	Бесцветное зрение

Выяснилось, что у палочек наибольшая чувствительность при раздражении светом с частотой электромагнитной волны 498 нм, у синих колбочек – 420 нм, у зеленых – 534 нм, у красных – 564 нм. При этом палочки в 1000 раз чувствительней колбочек. Таким образом, максимальная чувствительность колбочек оказывается в желто-зеленой части спектра, колбочек – в зелено-голубом. Именно этим объясняется эффект Пуркинье.

Сетчатка неоднородно насыщена рецепторами: самое узкое поле зрения имеется по отношению к зеленому цвету, затем идет красный, синий и белый.

Темновая адаптация. При нахождении в темном помещении происходит темновая адаптация, которая заключается в повышении чувствительности по отношению к световым раздражителям. Это обеспечивается, прежде всего, синтезом («восстановлением») родопсина, который разрушается под действием света. Также определенное участие принимает расширение зрачка, который увеличивается в темноте в 17 раз по сравнению с его просветом при дневном свете. При длительности темновой адаптации в 20-30 мин достигается пик чувствительности – при этом порог для палочкового зрения снижается в 100 000 раз. Такое, достаточно длительное, время связано с экологически валидными условиями среды обитания животных, у которых сформировался данный механизм, – ведь смена дня ночью и наоборот происходит примерно в этот интервал времени.

По критерию задействованных в зрительном восприятии рецепторов сетчатки различают:

- скотопическое (или ночное) зрение,

- фотопическое (или дневное) зрение,

- мезопическое (или сумеречное).

Ночное зрение осуществляется с помощью палочкового аппарата. Ощущения при этом носят ахроматический, т.е. нецветовой, характер. Соответственно, к ахроматическим цветам (это название достаточно условно – т.к. это – «бесцветные цвета») относятся черный, белый и все промежуточные по светлоте оттенки серого. Но зато абсолютная световая чувствительность палочкового аппарата очень высока. Импульс от одной палочки конвергирует с импульсами других палочек на своем пути к центральным отделам мозга – для чего существуют общие биполярные клетки. В глазу человека около 130 миллиона палочек, которые находятся преимущественно на 20⁰ вокруг центральной ямки.

Дневное зрение осуществляется с помощью колбочкового аппарата. За счет него появляется возможность различать цвета. Соответственно хроматические цвета (от греч. chroma – цвет) - цвета, восприятие которых возможно при помощи системы дневного зрения. Это те цвета, к которым принято относить все цвета радуги. К таким цветам не относятся белый цвет, черный и все оттенки серого. Импульс от одной колбочки не конвергирует на своем пути к центральным отделам мозга – у каждой рецепторной клетки отдельная биполярная клетка. В глазу человека около 6 миллиона колбочек, которые находятся преимущественно в центральной ямке, там их 50 тыс. Цветовая чувствительность человека позволяет различать 7 миллионов цветов.

Различные виды животных по-разному воспринимают и реагируют на спектральные поддиапазоны. Так, сетчатка ночных животных имеет преимущественно палочки, которые обеспечивают высокую чувствительность к малым интенсивностям светового раздражителя, но лишены цветового качества и обеспечивают меньшую резкость. С другой стороны, дневным животным более свойственна не абсолютная чувствительность, а способность к большей резкости и различению цветов (т.е. они могут дифференцировать различные спектральные поддиапазоны). В наиболее развитой форме цветовым восприятием обладают насекомые (в частности, у пчел обнаруживается сдвиг интервала воспринимаемых цветов с красного поддиапазона в ультрафиолетовый), птицы, а также приматы, включая человека. Некоторые родственные друг другу виды в процессе адаптации и эволюции приобрели различные зрительные системы. Так, хамелеон (дневное пресмыкающееся) имеет только колбочки, а ящерица-чёкко (ночное пресмыкающееся) – только палочки.

У кошек значительно больше палочек, чем у человека, но меньше колбочек, поэтому их ночное зрение имеет очень высокую чувствительность (также и за счет большего возможного размера зрачка), но их дневное зрение лишено возможности воспринимать детали.

В соответствие с теорией Х.Лэдд-Франклина, в филогенезе происходит последовательный переход от скотопического, т.е. ночного, зрения к фотопическому. При этом сначала возникает дифференциация синий цвет – желтый цвет, затем из желтого вычленяются красный и зеленый цвета (см. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. Т. 1).

Итак, цветовое зрение - форма зрительных ощущений, которые характеризуются избирательностью по отношению к отдельным поддиапазонам электромагнитного излучения в диапазоне видимого спектра. В соответствии с теорией специфических энергий органов чувств И.Мюллера, можно констатировать, что свет, рассмотренный в физическом отношении, есть лишь определенная частота электромагнитного излучения - эту мысль высказывал еще в 1704 г. И.Ньютон («световые лучи бесцветны»). Ответ организма, в том числе в форме субъективного ощущения, на тот или иной электромагнитный поддиапазон обусловлен логикой биологического выживания данного организма. И там, где есть ряд плавно изменяющихся значений частот волн, на стороне психике возникает ряд прерывистых, качественно своеобразных участков, каждый из которых прямо не соотносим с другими участками. В этом плане, восприятие различных цветов есть лишь своеобразное приписывание особых качеств («ценностей») тому или иному поддиапазону частот волн электромагнитного излучения.

Свойства цветов. Каждый цвет может быть оценен по трем признакам. Его восприятие сводится к оценке цветового тона, светлоты, и насыщенности.

Так тон, или собственно цвет - качество цвета – красный, синий, зеленый, соответствует частоте электромагнитного излучения. Видимая яркость, или светлота соответствует интенсивности, или амплитуде светового потока, в конечном счете, количеству попадающих в рецепторную систему фотонов. Насыщенность - показатель отличия цвета от серого равной с ним светлоты, или количество серого цвета.

Нарушения восприятия цветов. Возможны разнообразные нарушения в восприятии цвета.

Хроматопсия (от греч. chroma - цвет и opsis – зрение) - клиническое нарушение, которое характеризуется искажением цветовых ощущений, когда воспринимается лишь один из основных цветов. Выделяют три вида хроматопсии:

- эритропсия характеризуется восприятием всего как окрашенного красным светом (возникает, например, при отравлении йодом);

- ксантопсия - желтым светом (при отравлении сантонином);

- цианопсия - синим светом (при отравлении грибами).

Дейтеранопия (от греч. deuteros - второй + an - отрицательная частица + ops – глаз) -клиническое нарушение, связанное потерей способности восприятия отдельных цветов, чаще всего зеленой части спектра. Светло-зеленый цвет не воспринимается отличным от темно-красного, фиолетовый - от голубого, пурпурный - от серого. При этом место наибольшей воспринимаемой светлоты оказывается несколько сдвинуто в сторону красной части спектра и расположено в оранжевой части - нейтральная точка соответствует 500 нм.

Дальтонизмом, как невозможностью различения красного и зеленого, страдают прежде всего мужчины (8% в сравнении с 1% женщин).

Ахроматическое зрение (от греч. achrоmatоs – бесцветный) - клиническое нарушение, связанное с потерей способности различать хроматические тона (цвета). Окружающий мир воспринимается в сером цвете, имеющем лишь различия яркости. Причем восприятие яркости зависит от спектра воспринимаемого света: с максимальной яркостью воспринимается сине-зеленый цвет, что характерно для сумеречного зрения людей с нормальным цветовым зрением.

Для диагностики нарушений цветогово восприятия разработаны изохроматические таблицы (от греч. isos - равный + chroma – цвет), которые представляют собой сложные цветные изображения. На них среди пятен одного цвета (выступающих в качестве фона) находятся пятна другого цвета, имеющие ту же яркость и насыщенность (образующие в своей совокупности цифры, буквы, фигуры). При дефектах цветового зрения эти пятна не различаются. Одним из вариантов подобных таблиц являются таблицы Е.Б.Рабкина.

Законы смешения цветов. Первоначально изучение цветового восприятия было инициировано запросами практической деятельности людей, в частности проблемой окраски одежды.

В этом контексте были проведены исследования И.Ньютона. После ряда опытов с разложением и сложением световых лучей при помощи призм, проведенных в 1672 г., им было описано оптическое смешениецветов (слагательное, или аддитивное, смешение цветов). Оптический цвет получается в результате освещения темного поля лучами разного цвета. При этом исходный цвет складывается с черным. Лучи света, соответствующие разным цветовым раздражителям, действуют на одни и те же участки сетчатки глаза одновременно или с малым интервалом времени, за счет чего появляется ощущение определенного цвета.

Также им были сформулированы эмпирические законы аддитивного (от лат. additio – прибавление) смешения цветов:

- для каждого цвета существует другой единственный цвет («дополнительный»), при смешении с которым получается ахроматический серый цвет;

- субъективно одинаково воспринимающиеся цвета при смешении с другими цветами дают также одинаково воспринимающиеся цвета, вне зависимости от их спектрального состава;

- при смешении двух разных цветов получается цвет, промежуточный между исходными, так что при смешении этого полученного цвета с одним из исходных нельзя получить второй исходный цвет.

- при смешении двух разных цветов результирующий цвет всегда менее насыщен, чем хотя бы один из исходных.

На основе этих законов была создана Международная система спецификации цвета в терминах Стандартного наблюдателя (MKO-31), первый вариант которой был разработан Грассманом в 1856 г.

По другим правилам происходит техническое смешение цветов (вычитательное, или субстрактное, смешение цветов). Здесь лучи света частью поглощаются при попадании на цветовую поверхность, и на сетчатку глаза действуют только непоглощенные лучи. Цвет, получаясь при применении светофильтра, является результатом оптического вычитания исходного цвета из белого цвета. Так, при вычитании красного цвета получается сине-зеленый.

Теории цветового зрения. Для объяснения цветового зрения были предложены две теории.

Первая – трехкомпонентная теория цветового зрения предложена Т.Юнгом и Г.Гельмгольцем (схожие взгляды высказывал также М.В.Ломоносов). В ней предполагается, что в зрительной сетчатке существуют три вида рецепторов (колбочек), избирательно реагирующих или только на красный цвет, или только на зеленый, или только на синий (Young T. On the theory of light and color // Phil. Trans. of Royal Society. L., 1802, 12-48). Эта теория нашла свое подтверждение в том, что были обнаружены зрительные пигменты, избирательно настроенные на три поддиапазона электромагнитного излучения (короткий, средний и длинноволновый).

Вторая – теория Э.Геринга (1875), в которой цветоразличение объяснялось процессами диссимиляции и ассимиляции, происходящими в трех типах клеток сетчатки, ответственных за восприятие трех качеств (красное-зеленое, желтое-синее, затем была добавлена оппозиция белое-черное). Эта теория была основана на наблюдениях за людьми, которые одновременно не воспринимали и красный цвет, и зеленый, а также за теми, кто не воспринимал одновременно и голубой, и желтый. Вместе с тем, есть люди, которые не видят ни красного, ни зеленого, но все же видят желтый (это противоречит теории трех цветов). Еще одним основанием выдвижения именно такой гипотезы был феномен послеобразов: после экспонирования желтого его послеобраз окрашивается в голубой цвет, а после экспонирования красного – в зеленый. Адаптация одного из оппонентных процессов ведет к тому, что при нейтральном стимуле будет доминировать оппонент. В исследованиях Л.А.Шварц показано, что при засветки определенным цветом происходит сенсибилизация в восприятии оппонентного к нему цвета (при задействовании пары зеленый – красный чувствительность увеличивается в 2-3 раза).

В дальнейшем эта теория Э.Геринга нашла подтверждение в экспериментах с вживленными электродами: в самой сетчатке и таламусе найдены клетки, которые активируются (включаются) зеленым светом и тормозятся красным.

Механизмы восприятия цвета включаются также и тогда, когда физический раздражитель не соответствует тем или иным цветам. Это показано, например, в опытах с диском Бэнхема. В этих опытах Г.Т.Фехнер открыл такой феномен восприятия, который получил название «фехнеровских», или «индуцированных» цветов. Данный феномен основан на появлении иллюзорных цветов, когда испытуемый смотрит на диск Бэнхема при его вращении со скоростью 5-20 оборотов/с. Этот диск состоит из белой и черной половин, при этом на белой половине нанесены концентрические черные дуги. Цвет, который воспринимается наблюдателем, зависит от расположения дуг относительно центра круга.

Дата добавления: 2014-01-07