цвет

ЦВЕТ - один из признаков объектов, воспринимаемый человеком в виде осознанного зрительного ощущения. В процессе зрительного восприятия человек "присваивает" объекту тот или иной Ц. В большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз цветового стимула - видимого излучения (воспринимаемого глазом эл--магн. излучения с длинами волн l от 380 до 760 нм). Иногда цветовое ощущение появляется без участия света - при давлении на глазное яблоко, ударе, элек-трич. раздражении и т. д., а также при мысленной ассоциации с др. ощущениями - звука, тепла и др.- и в результате работы воображения. Разл. цветовые ощущения вызывают разноокрашенные предметы, их разноосвещён-ные участки, источники света и создаваемое ими освещение. Даже при одинаковом спектральном составе потоков излучения восприятия Ц. могут различаться в зависимости от того, попадает ли в глаз излучение от источников света или от несамосветящихся объектов. Осн. долю предметов, вызывающих ощущения Ц., составляют несамосветящиеся тела, к-рые лишь отражают или пропускают свет, излучаемый источниками. В общем случае Ц. предмета обусловлен следующими факторами: его окраской и свойствами его поверхности; оптич. свойствами источников света и среды, через к-рую свет распространяется; свойствами зрительного анализатора и особенностями ещё недостаточно изученного психофизиологич. процесса переработки зрительных впечатлений в мозговых центрах.

Эффект принадлежности цвета. Эволюционно способность к восприятию Ц. развилась для целей идентификации предметов окружающего мира и их перемещений в пространстве, помогая обнаруживать и опознавать их по окраске при разл. освещении. Необходимость распознавания объектов явилась гл. причиной того, что их Ц. определяются в осн. их окраской и в привычных для человека условиях наблюдения лишь в малой степени зависят от освещения (за счёт бессознательно вносимой наблюдателем поправки на освещение). Напр., зелёная листва деревьев признаётся зелёной даже при красноватом освещении на закате. Оговорка о привычных (в широком смысле) условиях наблюдения весьма существенна; если сделать их резко необычными, суждения человека о Ц. предметов становятся неуверенными или ошибочными. Так, описания и попытки воспроизведения Ц. так называемых космических зорь, сделанные разными космонавтами, сильно отличались одно от другого и от Ц. этих зорь, зафиксированных объективными методами цветной фотографии. Вырабатывающееся и закрепляющееся в человеческом сознании устойчивое представление об определённом Ц. как неотъемлемом признаке привычных объектов наблюдения наз. "эффектом принадлежности Ц." или "явлением константности Ц.". Эта психологич. особенность зрительного восприятия наиб. сильно проявляется при рассматривании несамосветящихся предметов и обусловлена тем, что в повседневной жизни мы одновременно рассматриваем совокупности предметов, подсознательно сравнивая их Ц., либо сравниваем цветовые ощущения от разноокрашенных или разноосвещённых участков этих предметов. Эффект принадлежности Ц. несамосветящихся объектов настолько значителен, что даже в неблагоприятных условиях наблюдения Ц. предмета осознаётся в результате опознания предмета по др. признакам. Наименования мн. Ц. произошли от назв. объектов, окраска к-рых сильно выражена: малиновый, розовый, изумрудный. Нередко даже Ц. источника света описывается Ц. к--л. характерного несветящегося объекта: "кроваво-красный" диск Солнца. Эффект принадлежности Ц. не столь силён для источников света, поскольку в обычных (не связанных с производством) условиях их редко сопоставляют с др. источниками и зрительный анализатор в значит. степени адаптируется к условиям освещения.

Основы и особенности цветового восприятия. Восприятие Ц. может частично меняться в зависимости от психофизио-логич. состояния наблюдателя, напр. усиливаться в опасных ситуациях, уменьшаться при усталости и т. д. Несмотря на адаптацию глаза к условиям освещения, восприятие Ц. может заметно отличаться от обычного при изменении интенсивности излучения (того же спектрального состава)-явление, открытое В. Бецольдом (W. Bezold) и Э. Брюкке (Е. Briicke) в 1870-х гг. Изменчивость восприятия Ц. наглядно демонстрируется в т. н. бинокулярной колориметрии, основанной на независимой адаптации одного глаза от другого. Всё это указывает на ведущую роль мозговых центров, ответственных за восприятие Ц., и степени их тренированности (при неизменном фотохим. аппарате цветового зрения).

Ц. излучений, длины волн к-рых расположены в диапазоне видимого света в определ. интервалах около к--л. монохроматич. излучения, наз. спектральными Ц. Излучения с l от 380 до 490 нм имеют фиолетовый и синий Ц., от 490 до 510 нм - сине-зелёный, от 510 до 550 нм - зелёный, от 550 до 590 нм - жёлтый, от 590 до 630 - оранжевый, от 630 до 760 нм - красный (в более мелких участках этих интервалов Ц. излучений соответствуют разл. оттенкам указанных Ц.).

Развитие способности к ощущению Ц. эволюционно обеспечивалось формированием спец. системы цветового зрения, включающей два типа светочувствительных рецепторов- колбочки и палочки. Колбочки расположены в центре сетчатки глаза и имеют максимумы чувствительности в трёх разных спектральных участках - красном, зелёном и синем. Палочки, расположенные в осн. на периферии сетчатки, обладают преимущественной чувствительностью только в сине-зелёной области спектра; но палочки, в отличие от колбочек, имеют значительно большую светочувствительность и создают ощущение чёрно-белых (ахроматических) тонов. Они обеспечивают чёрно-белое "ночное видение" и зачернение хроматич. тонов в тенях при сумеречном зрении. Поэтому чёрно-белые фотогра-фич. и др. изображения психологически приемлемы. Суммарная спектральная чувствительность глаза, обусловленная действием фоторецепторов обоих типов, максимальна в жёлто-зелёной области (l555 нм), а при понижении освещённости смещается в палочковую сине-зелёную область спектра.

Цветное зрение формируется четырьмя типами фоторецепторов, различающимися спектральной чувствительностью. Однако все реальные Ц. удаётся представить алгеб-раич. суммой трёх осн. Ц.: синего, зелёного и красного. Возможность представления цветовых стимулов реальных Ц. трёхмерным вектором доказана Грассманом (Н. Grassmann) в 1853. Вектор ахроматич. тонов выражается суммой координат трёх хроматич. излучений, взятых в определ. пропорции; это используется для формирования чёрно-белых сигналов в электронных методах преобразования изображений.

Цветовой тон, насыщенность и светлота. При уточнённом качеств. описании Ц. используют его три субъективных атрибута: ц в е т о в о й т о н (ЦТ), н а с ы щ е н н о с т ь и с в е т л о т у. Разделение признака Ц. на эти взаимосвязанные компоненты есть результат мысленного процесса, существенно зависящего от навыка и обучения. Наиб. важный атрибут Ц.- ЦТ ("оттенок цвета") - ассоциируется в человеческом сознании с обусловленностью окраски предмета определ. типом пигмента, краски, красителя. Насыщенность характеризует степень, уровень, силу выражения ЦТ. Этот атрибут в человеческом сознании связан с кол-вом (концентрацией) пигмента, краски, красителя. Серые тона наз. ахроматическими (бесцветными) и считают, что они не имеют насыщенности и различаются лишь по светлоте. Светлоту сознание обычно связывает с количеством чёрного или белого пигментов, реже с освещённостью. Светлоту окрашенных объектов оценивают, сопоставляя их с ахроматич. объектами. Ахроматич-ность несамосветящихся объектов обусловлена более или менее равномерным, одинаковым отражением ими излучений всех длин волн в пределах видимого спектра. Ц. ахроматич. поверхностей, с коэф. отражения близким к единице, наз. "белым". Несмотря на то что по такому определению белыми могут оказаться предметы, к-рые при непосредств. сравнении дают разные цветовые ощущения, среди ахроматичных Ц. несамосветящихся объектов белый Ц. занимает исключит. положение. Поверхности с белой окраской часто служат своеобразными эталонами: они всегда сразу узнаются и именно сопоставление с ними, наряду с адаптацией глаза, позволяет бессознательно вводить поправку на освещение. Даже если наблюдаются только белые предметы, по ним опознаётся Ц. самого освещения.

Насыщенность и светлота Ц. несамосветящихся предметов в нашем сознании взаимосвязаны, т. к. усиление поглощения при увеличении концентрации красителя всегда сопровождается объективным уменьшением интенсивности отражённого света, что вызывает ощущение уменьшения светлоты. Так, роза более насыщенного пурпурного Ц. воспринимается более тёмной, чем роза с тем же, но менее выраженным ЦТ.

Цветовое восприятие и измерение цвета. Одноврем. рассматривание одних и тех же несамосветящихся предметов и источников света неск. наблюдателями с нормальным цветовым зрением (в одинаковых условиях рассматривания) позволяет установить однозначное соответствие между спектральным составом сравниваемых излучений и вызываемыми ими цветовыми ощущениями. На этом основана колориметрия. Хотя такое соответствие и однозначно, но не взаимооднозначно: одинаковые ощущения Ц. могут вызываться потоками излучений разл. спектрального состава. Ц. излучений разного спектрального состава, к-рые при одинаковых условиях рассматривания визуально воспринимаются одинаковыми, наз. м е т а м е р н ы м и или м е т а м е р а м и. Метамерия Ц. увеличивается с уменьшением его насыщенности, становясь наибольшей для белых Ц. Любые два излучения, создающие в смеси белый Ц., наз. дополнительными цветами.

Существует много определений Ц., но даже в лучших из них (с колориметрич. точки зрения) часто опускается упоминание о том, что однозначность ощущений достигается лишь при стандартизованных условиях наблюдения, освещения и т. д., не учитывается изменение восприятия Ц. при изменении интенсивности излучения того же спектрального состава, не принимается во внимание цветовая адаптация глаза и др. Поэтому многообразие цветовых ощущений, возникающих при реальных условиях освещения, вариациях угл. размеров сравниваемых по Ц. элементов, при фиксации на разных участках сетчатки, разных психо-физиологич. состояниях наблюдателя и т. д., всегда богаче колориметрич. цветового многообразия. Напр., Ц., к-рые в повседневной жизни воспринимаются (в зависимости от светлоты) как бурые, каштановые, коричневые, шоколадные и т. п., в колориметрии одинаково определяются как оранжевые или жёлтые. В одной из лучших попыток определения Ц., принадлежащей Э. Шрёдингеру (Е. Schrodin-ger), трудности задачи снимаются простым отсутствием к--л. указаний на зависимость цветовых ощущений от мно-гочисл. конкретных условий наблюдения. По Шрёдингеру Ц. есть свойство спектрального состава излучений, общее всем излучениям, в т. ч. и визуально неразличимым для человека.

В колориметрии Ц. количественно выражают совокупностью трёх чисел, характеризующих цветовой стимул. Существует много систем, отличающихся методикой определения таких трёх чисел (см. Колориметрия). Напр., существует инструментально-расчётный метод, при к-ром цветовой тон выражается через объективно определяемую длину волны излучения, воспроизводящего (в смеси с белым Ц.) измеряемый Ц.; насыщенность Ц. выражается через его чистоту (соотношение интенсивностей мо-нохроматич. и белого Ц. в смеси), а светлота - через объективно устанавливаемую яркость измеряемого излучения, определяемую экспериментально или рассчитываемую по кривой спектральной световой эффективности излучения.

В колориметрии особое значение придают измерению спектральных Ц. и определению по ним т. н. к р и в ы х с л о ж е н и я, характеризующих спектральную чувствительность зрительного анализатора кол-вами трёх излучений, смешение к-рых порождает определ. цветовое ощущение заданного монохроматич. излучения. По кривым сложения определяются оптимальные спектральные чувствительности для цветоделительных приёмников в процессах воспроизведения цветных изображений, а также оптимальные кривые спектрального поглощения для красок цветового синтеза.

Все способы измерения Ц. сводятся к шкалам наименований (см. Шкала измерений ).Количественное выражение субъективных атрибутов Ц. неоднозначно, поскольку оно сильно зависит от различия между конкретными условиями рассматривания объектов и стандартизованными колориметрическими. Поэтому, в частности, имеется много формул, по к-рым рассчитывают светлоту и цветовые различия. Первое матем. представление цветового различия "линейным дифференциальным элементом" ds предложено Г. Гельмгольцем (Н. Helmholtz) в 1852. Он объединил трёхмерное цветовое выражение (RGB)с психофизиологич. законом восприятия Вебера - Фехнера, согласно к-рому приращение ощущения прямо пропорционально относит. приращению стимула:

Совр. ф-лы цветовых различий позволяют учитывать психофизиологич. эффекты одновременного цветового контраста (взаимного усиления контраста близко расположенных Ц.).

Аномалии цветового зрения и влияние освещения. Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или разных источников света может различать большое кол-во Ц. Натренированный наблюдатель различает по ЦТ ок. 150 Ц., по насыщенности ок. 25, по светлоте от 64 при высокой освещённости до 20 при пониженной. При аномалиях цветового зрения различается меньшее число Ц. Ок. 90% всех людей обладают нормальным цветовым зрением и ок. 10% - частично или полностью цветнослепые. Характерно, что из этих 10% людей с аномалиями цветового зрения 95% - мужчины. Существует три вида таких аномалий: краснослепые (протанопы) не отличают красных Ц. от близких к ним по светлоте ахроматич. Ц. и дополнительных по ЦТ тёмно-голубых Ц.; зелёнослепые (дейтеранопы) не отличают или плохо отличают зелёные Ц. от близких к ним по светлоте ахроматич. Ц. и дополнительных пурпурных Ц.; синеслепые (тританопы) не отличают синих Ц. от близких по светлоте ахроматических и дополнительных тёмно-жёлтых Ц. Очень редки случаи полной цветовой слепоты, когда воспринимаются лишь ахроматич. образы. Аномалии цветового зрения не мешают нормальной трудовой деятельности при условии, что к ряду профессий цветнослепые не должны допускаться.

Адаптация зрения обеспечивает опознание предметов по Ц. (за счёт эффекта принадлежности Ц.) при вариациях условий освещения в весьма широких пределах. Вместе с тем при изменении спектрального состава освещения визуально воспринимаемые различия между одними Ц. усиливаются, а между другими ослабевают. Напр., при желтоватом освещении, создаваемом лампами накаливания, синие и зелёные ЦТ различаются хуже, чем красные и оранжевые, а при синеватом освещении в пасмурную погоду, наоборот, хуже различаются красные и оранжевые ЦТ. При слабом освещении все Ц. различаются хуже и воспринимаются менее насыщенными и зачернёнными (эффект сумеречного зрения). При очень сильном освещении Ц. воспринимаются менее насыщенными и "разбелённы-ми". Эти особенности зрительного восприятия широко используются в изобразит. искусстве для создания иллюзии того или иного освещения.

Цветовая адаптация к условиям освещения и разрешающая способность цветного зрения обусловлены непрерывным движением глаза и соответствующим процессом восстановления расходуемого светочувствительного вещества. Глаз совершает три вида движений: саккада - целенаправленное перемещение взгляда на 10-30' по деталям рассматриваемого предмета; дрейф - медленное, почти линейное движение, необходимое для восстановительного процесса; тремор (дрожание)-синусоидальное движение с частотой ок. 50 Гц и амплитудой до 1' (1-2 мкм на сетчатке). Полупериод тремора определяет временную разрешающую способность зрения. Размах тремора и соответствующие размеры рецепторов ограничивают пространственную разрешающую способность глаза 1-2'. Благодаря движению глаза и линзово-растровой структуре сетчатки кодирование зрительных ощущений яркости и Ц. осуществляется частотой и фазой электрич. сигналов, образующихся в сетчатке, с одновременной адаптацией к условиям освещения.

Лит.: Гуревич М. М., Цвет и его измерение, М--Л., 1950; Ивенс Р--М., Введение в теорию цвета, пер. с англ., М., 1964; Артюшин Л. Ф., Основы воспроизведения цвета в фотографии, кино и полиграфии, М., 1970; Джадд Д., Вышецки Г., Цвет в науке и технике, пер. с англ., М., 1978. Л. Ф. Артюшин.

   <<      Предметный указатель      >>