4.4. Око та зорове сприйняття кольорів

Око сприймає потік випромінюваної енергії, що є електромагнітними коливаннями, дожини хвиль яких розташовані в межах від 400 до 760 мкм (оптичний діапазон). Променева енергія через оптичну систему ока (передня камера – кришталик – скловидна маса) попадає на сітчасту оболонку, викликаючи збудження колбочко-паличкового апарату ока, створюючи відчуття світла.

Навколишній світ ми сприймаємо всіма органами чуття: однак головну роль відіграють очі. Людина бачить (сприймає) навколишній світ очими, а тлумачить побачене розумом (мозком). Оптична система ока має складну і довершену будову. Відповідно теорії зору процес бачення заснований на фотохімічних явищах, що відбуваються в колбочках і паличках. Кольоровий зір відтворюється через колбочковий апарат ока, для збудження якого необхідна значна освітленість. При малій освітленості колбочки не збуджуються і зір відбувається лише за рахунок збудження паличок. Тому колбочковий апарат іноді називають апаратом денного зору, а паличковий – апаратом сутінкового зору. Для того щоб отримати чітке зорове сприйняття предмету спостереження, око фокусується, тобто наводиться різкість. Це досягається шляхом зміни кривизни поверхні кришталика, що призводить до зміни його фокусної відстані. Така властивість ока, що не залежить від нашої свідомості, називається акомодацією. Для нормального ока найкращим вважається відстань до предмету, що спостерігається - 25 см.

Величина деталей, що розрізнюється оком залежить від розміру елементів, що сприймаються. Гострота зору характеризується мінімальним проміжком між об’єктами, які око здатне бачити. Роздільна здатність нормального ока при нормальних умовах спостерігання, оцінена в кутових одиницях, складає приблизно 1′, а в лінійних одиницях – біля 0,05 – 0,08 мм. Точність графічних побудов руками оцінюється в 0,2 мм, а за допомогою графопобудувачів – 0,1 мм.

Граничний кут гостроти зору для різних людей сильно відрізняється. Він залежить також від наявного контрасту. Наприклад, білий квадрат на чорному полі може бути видно під кутом 20′′. Відносне суміщення двох відрізків, розташованих на продовженні один одного, сприймається ще під меншим кутом. Також не розрізнювальна нерухома точка стає видною, як тільки починає рухатися.

Зорове сприйняття рухливе. По-перше, очі проводять мимовільні коливаючи рухи відносно напрямку зорової осі – це так званий тремор. Він обумовлює саму можливість зорового сприйняття. Завдяки зсуву точки зору зображення в мозку спостерігача відтворюється безперервно. При повній зупинці очей спостерігача зображення на сітківці “затухає”. По-друге, спостерігач послідовно, однак не завжди повною мірою свідомо проглядає зображення вздовж контурних ліній, що утворюють остов креслення. Контури, що складають рисунок зображення, несуть найбільшу частину інформації про предмети і явища які створюють об’єкт.

Очі незалежно від свідомості людини пристосовуються до яскравості світла шляхом зміни діаметру зіниці. Загалом діаметр зіниці дорівнює 3-4 мм, але може звужуватися і розширюватися від 2 до 8 мм. При збільшенні яскравості світла зіниця зменшується, а при зменшенні яскравості – збільшується. Мінімальна різниця яскравостей, що розрізняється очима, називається розрізненою чутливістю, або порогом контрастності. Поріг контрастності дорівнює приблизно 2%. Теоретично це означає, що око може розрізняти 50 різнотонових ступенів, від чорного до білого. Практично ж на картах важко розрізнити більше ніж 7 ступенів тону одного кольору.

Кількість кольорів і кольорових відтінків, які розрізняються спостерігачем, складає, за різними даними, від тисячі до декількох тисяч одиниць.

У цілому очі реагують на випромінювання в діапазоні електромагнітних хвиль від 390 до 760 нм. При великих яскравостях людина може розрізняти випромінювання в діапазоні 320 – 850 нм.

З віддаленням спостерігача від об’єкта відбувається спрощення кольорової гами і виникає змішування кольорів. Деякі кольори темніють, наприклад, сині і темно-червоні стають майже чорними, інші кольори світліють. Блакитний і зелений, оранжевий і червоний між собою не розрізняються.

Якщо ввечері спостерігати зелений ліс з певної відстані, то можна помітити, що зі згущенням сутінок ліс починає втрачати зелене забарвлення, перетворюючись спочатку в сіру, а потім у темну масу. Це відбувається через те, що за малої освітленості працює апарат сутінкового зору ока (палички), якому властива світлочутливість, але він не чутливий до кольору. У цей момент око є кольоровосліпе.

Важливою характеристикою кольорового зору є ступінь чутливості ока до променів різного кольору (спектральна чутливість ока).

Найбільша чутливість ока припадає на жовто-зелену частину спектра.

Кольори одного тону можуть розрізнятися насиченістю. Яскравим прикладом є розчин марганцівки. Так, концентрований розчин має темно-червоний колір, при розведенні водою колір змінюється: червоний, світло-червоний, рожевий, блідо-рожевий, білий. Різниця кольорового тону тільки здається для людини, тому що в певних межах насиченості людина починає плутати кольоровий тон.

Для того щоб використовувати повністю можливості зорового сприйняття, необхідно знати особливості нашого зору. Без врахування і знання цих особливостей ми не можемо розумно використовувати кольорові тони для створення будь-якого картографічного твору.

Роздільна здатність (гострота зору) характеризується найменшим кутом зору, під яким можна окремо бачити дві поряд розташовані точки. Для нормального зору кут роздільності визначається величиною порядку одної мінути. Роздільна здатність ока залежить від яскравості, фону, контрастності і кольору двох точок.

Найбільша роздільна здатність ока спостерігається до чорно-білих і зелених деталей. При спостереженні синіх і червоних деталей роздільна здатність ока значно знижується.

Зі зменшенням розмірів різнокольорових деталей перш за все втратять колір (будуть здаватися сірими) фіолетові деталі, потім – жовто-оранжеві, сині, червоні і нарешті синьо-зелені. Суттєвий висновок – дрібні деталі кольорового зображення краще передавати чорно-білими.