Влияние цвета на человека

Рис.1. Цветовой круг.

1. Для каждого цветового тона  существует дополнительный цветовой тон, смешение с которым в определенной пропорции дает ощущение одного из оттенков серого (нейтрального) цвета. Следующие пары цветов являются дополнительными:

красный (660 нм) — сине-зеленый (497 нм)

оранжевый (610 нм) — зелено-синий (494 нм)

желтый (585 нм) — синий (485 нм)

желто-зеленый (570 нм) — фиолетовый (430 нм).

Легко видеть, что дополнительные цветовые тона расположены примерно на противоположных концах диаметров цветового круга.

2. При смешении двух цветов, лежащих  на цветовом круге ближе, чем дополнительные, цветовой тон смеси расположен между смешиваемыми цветами на соединяющей их прямой.

3. Одинаково выглядящие цвета, независимо  от своего спектрального состава,  дают при смешении одинаковые  по цветовому тону смеси.

Наиболее  важное следствие из законов смешения цветов заключается в том, что  с помощью любых трех цветов, не являющихся дополнительными, можно получить любой цветовой тон. Тройки цветов, отвечающие этому требованию, называются основными цветами. К ним относятся, например, красный, синий и зеленый цвет.

Принцип, лежащий в  основе цветового круга и смешения световых лучей разного цвета для получения цветоощущения, вызываемого монохроматическим светом, не может быть использован при смешении пигментов, красок или красителей. По своей физической природе смеси световых лучей различных цветов и смеси пигментов совершенно различны.  Субтрактивная модель предполагает, что когда свет попадает на окрашенную цветной краской поверхность, содержащиеся в краске пигменты избирательно поглащают, или «изымают», из него лучи с определенной длиной волны, а остальные лучи отражают, что и придает краске ее уникальный, присущий только ей цвет.

Между субтрактивным  и аддитивным смешениями существует принципиальное различие, связанное  с тем, где именно – непосредственно  на сетчатке или вне ее – происходит сам процесс смешения. В случае аддитивного смешения световые лучи смешиваются при попадании в глаза, иными словами, суммация возбуждений, вызываемых светом с разной длиной волны, происходит в зрительной системе. Что же касается субтрактивного смешения, то здесь возникает противоположная ситуация: компоненты сначала смешиваются на палитре или в какой-нибудь специальной емкости, при этом происходит абсорбция света с определенной длиной волны, вследствие чего отражаются и воздействуют на зрительную систему лишь непоглощенные лучи видимой части спектра.

Восприятие цвета любого предмета так же зависит от того, насколько хорошо он знаком человеку, и от тех ассоциаций, которые он вызывает. Влияние знакомства с предметом и предшествующего опыта человека на восприятие им очевидного цвета связано с тем, что Эвальд Геринг назвал эффектом принадлежности цвета.

Эффект принадлежности цвета теснейшим образом связан с константностью цветовосприятия – явлением, суть которого заключается в том, что цвета предметов остаются неизменными, несмотря на изменение спектрального состава освещающего их света. Известно по меньшей мере два фактора, оказывающих существенное влияние на константность. Это влияние фона, т.е чтобы константность цветовосприятия «сработала», изменение спектрального состава падающего света, сопровождающее, например, переход от естественного солнечного света к искусственному, электрическому или люминесцентному, освещению, должно сказаться на всем, что воспринимается зрительной системой. А так же влияние цветовой адаптации, т.е привыкание зрительной системы к тем длинам волн, которые доминируют в свете, испускаемом данным источником освещения. Что же касается нейронных процессов, лежащих в основе константности цветовосприятия, то можно предположить, что в них участвует специализированная зона коры головного мозга, не связанная с нейронным механизмом цветовосприятия как таковым. Подобная точка зрения подтверждается данными о том, что лица с определенными повреждениями коры головного мозга и нарушенной константностью цветовосприятия нередко без труда различают цвета и называют их. Однако реальный нейронно-кортикальный механизм константности цветовосприятия пока не ясен. 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

 

 

Классические  теории цветового восприятия

Изучение цветового  зрения имеет бурную историю. Вокруг проблем разгорались страсти. Выдвигались самые различные теории, которые никогда полностью не забывались; однако, когда все будет сказано, весьма вероятно, что, по существу, правильными окажутся самые первоначальные теории.

Начало исследованию цветового зрения положила известная  работа Ньютона «Оптика». Ньютон показал, что белый свет состоит из всех цветов спектра; по мере развития волновой теории света стало ясно, что каждому цвету соответствует определенная частота световой волны. Весьма важным является вопрос о том, что частота излучения в видимой части спектра весьма велика — значительно больше, чем та частота, которую могут непосредственно воспроизвести нервные элементы. Фактически наивысшее число импульсов, которое могут передавать нервы, значительно ниже 1000 в секунду, в то время как частота света составляет миллион миллионов колебаний в секунду. Проблема состоит в том, каким образом частота света кодируется медленно действующей нервной системой. Первый, кто пытался разрешить эту проблему, был Томас Юнг. Он выдвинул теорию, развитую в дальнейшем Гельмгольцем, чьи работы в этом направлении остаются лучшими из всех, которые мы знаем. Вклад Юнга в разрешение этой проблемы был оценен Клерком Максвеллом следующим образом:

«По-видимому, почти банально заявление, что цвет — это ощущение, и все же Юнг, самым искренним образом признающий эту элементарную истину, разработал первую содержательную теорию цвета. Насколько мне известно, Томас Юнг был первым, кто, исходя из хорошо известного факта существования трех первичных цветов, искал объяснение этому факту не в природе света, а в конструкции человека».

Если существуют рецепторы, чувствительные к каждому отдельному цвету, тогда их было бы по крайней  мере 200 различных типов. Однако это  невозможно по той простой причине, что мы видим почти так же хорошо в окрашенном свете, как и в белом. Число действующих рецепторов не может, таким образом, очень сильно сокращаться при монохроматическом свете, следовательно, не может существовать более чем несколько типов цветочувствительных рецепторов. Юнг ясно выразил это. В 1801 году он писал:

«В настоящее время, когда почти невозможно представить  себе, что каждая чувствительная точка  сетчатки содержит бесчисленное множество  составных частиц, способных вибрировать  в унисон с каждым возможным световым колебанием, мы приходим с необходимостью к предположению о существовании ограниченного числа рецепторов сетчатки, воспринимающих, например, такие основные цвета, как красный, желтый и синий...»

В работах, написанных позже, он настаивал, что число «основных цветов»  равно трем, однако заменил красный, желтый и синий на красный, зеленый и фиолетовый.

Так каким же образом воспринимаются все цвета с помощью небольшого числа рецепторов? Был ли Юнг прав, предполагая, что их только три? Можно ли определить, какие именно цвета являются «основными»?

Возможность того, что вся гамма  цветов может быть получена из нескольких «основных» цветов, доказывается единственным важным наблюдением — цвета можно  смешивать. Желтый цвет мы видим при комбинации красных и зеленых световых лучей. Юнг предполагал, что желтый цвет мы видим всегда при смешивании в определенных пропорциях красного и зеленого и что не существует специального типа рецепторов, чувствительных к желтым световым лучам, а имеется скорее два типа рецепторов, чувствительных соответственно к красным и зеленым лучам, совместная работа которых и дает ощущение желтого цвета. Фактически понимание сущности желтого цвета представляет собой основной пункт разногласий между представителями различных теорий цвета. Является ли восприятие желтого цвета результатом совместной деятельности красно-зеленой систем рецепторов или оно первично, в пользу чего говорит простота ощущения, которое он вызывает? Хотя довод о том, что желтый цвет кажется простым по ощущению — он не похож на смесь,— и был выдвинут против Юнга, он не обоснован. Дело в том, что если смешать красные и зеленые световые лучи (при проекции этих лучей на экран), мы видим желтый цвет, и это ощущение неотличимо от того, которое возникает при монохроматическом свете желтой части спектра. Безусловно, что в этом примере простота ощущения не дает нам основания заключить о простоте нервных процессов, лежащих в основе этого ощущения; очевидно, это справедливо вообще применительно ко всем видам ощущений и восприятий. Юнг остановился на трех «основных» цветах по очень простой причине. Он обнаружил, что можно создать любой цвет, видимый в спектре (в том числе и белый), путем смешивания трех, но не менее чем трех световых лучей, подбирая соответствующую интенсивность света. Он установил также, что диапазон пригодных для этого длин волн довольно широк, и это и составляет ту трудность, с которой мы сталкиваемся при решении вопроса, каковы же первичные цвета. Если бы только три определенных цвета давали при смешивании всю гамму оттенков спектра, мы могли бы сказать с некоторой уверенностью, что именно они-то и соответствуют основным цветовым системам глаза, однако нет единого набора из световых лучей трех длин волн, который бы удовлетворял этим условиям.

Итак, согласно теории Юнга — Гельмгольца, существует три типа цветочувствительных рецепторов (колбочек), которые отвечают соответственно на красный, зеленый и синий (или фиолетовый) цвета, а ощущения всех остальных цветов спектра возникают при смешении сигналов этих трех рецепторных систем.

Альтернативную теорию выдвинул Э. Геринг (1878). В основу теории противоцветов легли данные о подробно изученных им явлениях контраста, а также некоторые психологические наблюдения. Так, большинство людей выделяют в качестве основного "главного" цвета, помимо красного, зеленого и синего цветов, также и желтый. Э. Геринг считал, что в сетчатке находятся три цветочувствительных субстанции. Их разложение приводит к восприятию белого, зеленого и желтого цветов, а восстановление — соответственно к восприятию черного, красного и синего цветов.

Эту теорию развили Дэвид Хьюбел и Торстен Визел. Они получили Нобелевскую премию 1981 года за своё открытие.

Они предположили, что  в мозг поступает информация вовсе  не о красном (R), зелёном (G) и синем (B) цветах (теория цвета Юнга-Гельмгольца,). Мозг получает информацию о разнице яркости — о разнице яркости белого (Yмах) и чёрного (Yмин), о разнице зелёного и красного цветов (G-R), о разнице и синего и жёлтого цветов (B-yellow), а жёлтый цвет (yellow=R+G) есть сумма красного и зелёного цветов, где R, G и B — яркости цветовых составляющих — красного, R, зелёного, G, и синего, B.

Имеем систему уравнений:

Кч-б=Yмах-Yмин;  
Кgr=G-R;  
Кbrg=B-R-G,  
где Кч-б, Кgr, Кbrg — функции коэффициентов баланса белого для любого освещения.

Оппонентная теория в целом лучше объясняет тот факт, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при чрезвычайно разных источниках освещения, в том числе при различном цвете источников света в одной сцене.

Эти две теории не вполне согласованы друг с другом. Но несмотря на это, до сих пор предполагают, что на уровне сетчатки действует трёхстимульная теория, однако информация обрабатывается и в мозг поступают данные, уже согласующиеся с оппонентной теорией. 

 

 

  

 

Нарушения цветового  зрения

Обе классические теории цветовых ощущений (трехкомпонентная теория и теория противоцветов) долгое время противопоставляли друг другу. Одной из областей, в которой их сторонники искали подтверждения своих взглядов, было исследование различных аномалий цветового зрения.

Нарушения цветового зрения встречаются приблизительно у 8% мужчин и 0,5% женщин. Эти нарушения, по крайней мере отчасти, являются наследуемыми. Люди, которые полностью неспособны различать цветовые тональности, называются монохроматами. В этом случае все длины волн и все смеси различаются исключительно по своей светлоте.

Значительная часть нарушений  цветового зрения связана с затруднениями  в дифференциации красного и зеленого цветов. Особые трудности эти люди испытывают при различении таких  цветов, как голубой и розовый. Трехкомпонентная теория, исходящая из существования трех первичных видов рецепторов, объясняет эту аномалию выпадением рецепторов, чувствительных к красному или зеленому цветам. И действительно, было обнаружено, что существуют две разновидности красно-зеленой слепоты. В опытах на получение желтого цвета одним из этих цветоаномалов требовалось гораздо больше красного, а другим — зеленого цвета, чем людям с нормальным зрением. Первая разновидность — нечувствительность к красному — была названа протанопией, а вторая — нечувствительность к зеленому — дейтеропией.

В пользу трехкомпонентной теории говорит, в  свою очередь, существование слепоты  на синий цвет, который путается в этом случае с зеленым. Это нарушение  встречается почти столь же редко, как и полная цветослепота. В то же время более детальные исследования показали, что красно-оранжево-желто-зеленая часть спектра преобразуется в восприятии цветоаномала не в оттенки зеленого (протанопия) или оттенки красного (дейтеропия), а в оттенки желтого цвета. Можно предположить, таким образом, что красно-зеленая слепота представляет собой дихроматическое желто-синее зрение. Этот факт в большей степени соответствует теории противоцветов Э.Геринга.

Аргументом  в пользу теории противоцветов служат полученные на нормальных людях данные о порядке исчезновения цветового тона при перемещении стимулов в периферическое зрение. В этом случае первыми одновременно исчезают красные и зеленые цвета, от которых остается только желтый оттенок. Желтый и синий цветовые тона воспринимаются в более широкой области зрительного поля. Эти эффекты следует учитывать при использовании цветовой индикации.

Гуманитарная  парадигма в восприятии цвета

Гуманитарная парадигма  в исследовании природы наиболее характерно представлена в естественнонаучных трудах Гёте и трудах Тейяра Де Шардена. Несмотря на различие в содержании, во главе угла здесь стоит единство человека и мира, обусловленное одухотворенностью и человека, и природы. Другая особенность гуманитарной парадигмы заключается в отношении к миру как к семантическому объекту.

Следуя этой парадигме, человеческий глаз и анатомические  структуры цветового анализатора  формировались миллионы лет светом ради зрения, а биологические законы приспособления служили лишь средствами его совершенствования. Человеческий цветовой анализатор правомерно рассматривать как превращенную форму перцептивной картины мира его биологических предков со времени выхода жизни на сушу. В этом и состоит “биологическая целесообразность” цветового зрения! Поскольку адекватность этой картины мира доказана самим фактом существования цветового анализатора у человека, следует вывод: Закономерности функционирования цветового анализатора отражают объективные закономерности разноцветного мира.