2.3.2. Субъективные характеристики цвета

Характер цветового ощущения зависит как от суммар­ной реакции цветочувствительных рецепторов, так и от со­отношения реакций каждого из трех типов рецепторов. Суммарная реакция определяет светлоту, а соотношение ее до­лей — цветность.

Хроматические и ахроматические цвета. Когда излуче­ние раздражает все рецепторы одинаково (единица интен­сивности раздражения — «доля участия в белом»), его цвет воспринимается как белый, серый или как черный. Белый, серый и черный цвета называются ах роматическими. Эти цвета не различаются качественно. Разница в зритель­ных ощущениях при действии на глаз ахроматических из­лучений зависит только от уровня раздражения рецепто­ров. Поэтому ахроматические цвета могут быть заданы, од­ной психологической величиной — светлотой.

Если рецепторы разных типов раздражены неодинаково, возникает ощущение хроматического цвета. Для его описа­ния нужны уже две величины — светлота и цветность. Каче­ственная характеристика зрительного ощущения, определя­емая как цветность, двумерна: складывается из насыщенно­сти и цветового тона.

Насыщенность. В тех случаях, когда все рецепторы разд­ражены почти одинаково, цвет близок к ахроматическому: качество цвета едва выражено. Это, в частности, белый с си­ним оттенком,- синевато-серый и т. д. Чем больше перевес в раздражении рецепторов одного или двух типов, тем сильнее ощущается качество цвета, его хроматичность. Когда, на­пример, возбуждены только красночувствительные рецепто­ры, мы видим чисто-красный цвет, весьма далекий от ахро­матического.

Степень отличия хроматического цвета от ахроматичес­кого называется насыщенностью.

Цветовой тон. Светлота и насыщенность — характерис­тики, недостаточные для полного определения цвета. Когда говорят «насыщенный красный» или «малонасыщен­ный зеленый», то, кроме насыщенности, упоминается цвето­вой тон цвета. Это то его свойство, которое подразумевают в обыденной жизни, когда называют цвет предмета. Несмотря на очевидность понятия, общепризнанного определения тер­мина «цветовой тон» нет. Одно из них дается в такой форме: цветовой тон — это характеристика цвета, определяющая его сходство с известным цветом (неба, зелени, песка и т. д.) и выражаемая словами: «синий, зеленый, желтый и т. д.».

Цветовой тон определяется рецепторами, дающими на­ибольшую реакцию. Если цветовое ощущение формируется в результате одинакового раздражения рецепторов двух ти­пов при меньшем вкладе третьего, то возникает цвет проме­жуточного тона. Так, голубой цвет ощущается при одинаковых реакциях зеленочувствительных и синечувствитель-ных колбочек.

Реакция рецепторов, получивших наименьшее раздраже­ние, определяет насыщенность.

Ощущение желтого возникает при равных реакциях красночувствительных и зеленочувствительных колбочек. .Если усиливать возбуждение красночувствительных, цве­товой тон смещается в сторону оранжевого. Если вызывать раздражение и синечувствительных, насыщенность упадет.

В главе 3 будет показано, что цветовой тон, насыщен­ность и светлота данного цвета зависят не только от спект­рального состава излучения, но и от условий наблюдения, состояния наблюдателя, цвета фона и т. д. Поэтому рассмот­ренные здесь характеристики называются субъективными или психологическими.

2.3.3. Действие сложных излучений на рецепторы сетчатки

При действия на глаз смеси излучений реакции рецепто­ров на каждый из ее компонентов складываются. О цвете смеси можно судить по кривым спектральной чувствитель­ности рецепторов.

Пример 1. Пусть длины волн одинаковых по мощности, например одноваттных, излучений равны:λ_с — 400 нм, λ₃ = 540 нм, λ_к = 660 нм. Требуется охарактеризовать цвет смеси.

В этом случае (рис. 2.9) первое излучение (показано сплошными линиями) вызывает реакцию R_c = 0,07, второе — две реакции: R₃= 1,17 и R_K = 0,81, а третье R,. = 0,03. Суммарные реакции равны: R_c = 0,07; R₃ = 1, 17 и R = = 0,81+0,03 = 0,84. Следовательно, смесь имеет желто-зе­леный насыщенный цвет (раздражение синечувствительных рецепторов невелико).

С увеличением мощности раздражителя реакции рецеп­торов возрастают. Выбирая мощности и длины волн излу­чений, можно получить самые разнообразные сочетания реакций и, следовательно, ощущение любого цвета.

Пользуясь кривыми основных возбуждений, можно объ­яснить явление метамерности (метамеризма) цвета тем, что разные сочетания раздражений могут вызвать одинаковые соотношения полных реакций.

Пример 2. Одноваттное монохроматическое излучение λ = 490 нм вызывает реакции, находящиеся в соотноше­нии:

 

Рис. 2.9. Примеры действия сме­сей монохроматических излучений на цветочувствительные рецеп­торы

Рис. 2.10. Схема формирования цветового ощущения: а — кривые основных возбуждений; б—:кривые спектрального распределе­ния мощностей излучения; в — кривые реакций рецепторов

R_с : R₃: R_k = 0,46: 0,31; 0,15 ≈ 3:2:1 (рис. 2.9, ось ординат справа, показано пунктиром). Из кривых видно, что излучение λ₁ =500 нм дает реакции R_с:R₃:R_к= 0,27:0,46:0,23≈ ≈ 1:2:1. Можно подобрать к нему другое излучение λ₂, такое, чтобы смесь λ₁ + λ₂, раздражала рецеп­торы в том же соотношении реакций, что и λ, т. е. 3:2:1. Это излучение λ₂,= 416 нм. Оно дает реакцию R_c = = 0,42. Очевидно, цвета излучений λ и смеси λ₁,+λ₂, метамерны.

Образование цветов сме­сей ограниченного числа монохроматических излу­чений не представляет боль­шого практического инте­реса, потому что тепловые источники имеют сплошной спектр. Однако рассмот­ренные примеры могут быть распространены на любой случай. На рис. 2.10 показана схема, поясняю­щая формирование цвето­вого ощущения при непре­рывном спектре. Под кри­выми спектральной чув­ствительности рецепторов (рис. 2.10, а) сплошной ли­нией дана кривая распреде­ления мощности некоторого излучения (рис. 2.10, б).

Перемножив ординаты кривой распределения по­тока излучения на ордина­ты кривых реакций, полу­чим величины реакций на каждую из монохромати-

ческих составляющих сложного излучения (рис. 2.10, в, сплошные линии). Площади, ограниченные кривыми реак­ций и осью абсцисс, пропорциональны общей (интеграль­ной) реакции на это излучение.

Очевидно, что реакции рецепторов на излучение Ф (λ) определяются интегралами:

(2.4)

Понятно, что некоторое значение каждого из интегралов может сохраниться при разных формах кривых спектраль­ного распределения потока излучения (пунктир), как это видно из рис. 2.10, б.

Из теории цветового зрения вытекает и представление о дополнительных цветах, т. е. цветах излучений, смесь кото­рых имеет белый цвет. К световому пучку, раздражающему все рецепторы в разной степени, всегда можно подобрать другой, дополняющий раздражения до равных и, следова­тельно, дополняющий цвет первого пучка до белого.