Световая и темновая адаптация. Механизмы световой и темновой адаптации
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 06.11.2024
Адаптация — это способность организма менять свою чувствитель ность к стимулу в ответ на изменения в условиях стимуляции.
Отметим, что общая концепция адаптации охватывает все области воспри ятия.
Механизмы адаптации по продолжительности могут быть сверхкороткими (порядка миллисекунд) или наоборот — сверхдлинными, тянущимися недели, месяцы и даже годы. В целом механизмы адаптации служат понижению чувст вительности наблюдателя к стимулу при росте физической интенсивности по следнего (к примеру, можно ясно слышать тиканье часов посреди тихой ночи
и совсем не слышать его на шумном приеме).
В отношении зрения важны три вида адаптации: световая, темновая и хро матическая.
Световая адаптация
Световая адаптация — это процесс понижения чувствительности зре ния по мере роста общего уровня освещения.
К примеру: ясной ночью легко увидеть миллионы звезд, но в полдень их на небе столько же — однако днем звезд не видно. Так получается потому, что днем суммарная яркость неба на несколько порядков выше, чем ночью, и по этому днем чувствительность зрения понижена в сравнении с ночной чувстви тельностью. Таким образом, разница в яркостях ночного неба и звезд в состоя нии обеспечить зрительное восприятие последних, тогда как днем она недоста точно велика.
Другой пример: представьте себе, что вы проснулись среди ночи и включили яркий свет. В первый момент вы ослеплены, не в состоянии разобрать что либо
и можете даже почувствовать легкую боль, но спустя уже несколько десятков секунд вы начинаете постепенно различать предметы. Так происходит потому, что в темноте механизмы зрения находились в наиболее чувствительном со стоянии и сразу после включения света (из за своей повышенной чувствитель ности) оказываются перегруженными, но спустя непродолжительное время они адаптируются, понижая чувствительность и обеспечивая тем самым нор мальное зрение.
Темновая адаптация
Темновая адаптация подобна световой, за исключением того, что процесс идет в обратном направлении, то есть:
ХРОМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ
Темновая адаптация — это процесс повышения чувствительности зре ния по мере снижения уровня фотометрической яркости.
Несмотря на то, что феномены световой и темновой адаптаций сходны меж ду собой, — это все таки два самостоятельных явления, обусловленные разны ми механизмами и выполняющие разную зрительную работу (например, свето вая адаптация наступает значительно быстрее, нежели темновая).
Каждый может испытать темновую адаптацию, войдя с залитой солнцем улицы в полумрак кинотеатра: в первый момент помещение кажется совер шенно темным, и многие просто останавливаются на пороге, потому что ничего не видят. Однако по прошествии короткого периода времени предметы в поме щении (кресла, зрители) начинают выступать из темноты. Спустя еще несколь ко минут они станут уже хорошо различимыми, и не составит большого труда распознать фигуры знакомых, найти нужное кресло и т.п., поскольку механиз мы темновой адаптации постепенно увеличивают общую чувствительность зрительной системы.
О световой и темновой адаптациях можно говорить как об аналогии автома тическому контролю экспозиции в фотоаппаратах.
Процессы световой и темновой адаптаций радикально влияют на цветовое восприятие стимулов и поэтому учитываются многими моделями цветового восприятия. Однако третий вид адаптации зрения — хроматическая адапта ция — самый важный, и его обязательно должны учитывать все модели.
Хроматическая адаптация — это процесс в значительной мере незави симой регулировки чувствительности механизмов цветового зрения.
Более того, часто звучит мнение, что хроматическая адаптация основана только на независимом изменении чувствительности трех типов колбочковых фоторецепторов (в то время как световая и темновая адаптации — это результат общего изменения чувствительности всего рецепторного аппарата). Однако важно помнить, что существуют иные механизмы цветового зрения (действую щие, к примеру, на оппонентном уровне и даже на уровне распознавания объ ектов), способные к изменению чувствительности, которые также можно отне сти к механизмам хроматической адаптации.
В качестве примера хроматической адаптации возьмем лист белой бумаги, освещенной дневным светом. Если этот лист перенести в помещение, освещен ное лампами накаливания, он по прежнему будет восприниматься белым, не смотря на то, что энергия, отраженная от листа, сменилась с преимущественно «синей», на преимущественно «желтую» (это то самое изменение, к которому не может приспособиться цветная обращаемая фотопленка, о чем мы говорили во введении к данной главе).
Рис. 8.1 иллюстрирует данную ситуацию: на рис. 8.1 (а) показана типичная сцена при дневном освещении; на рис. 8.1 (b) — та же сцена, освещенная лампа
Рис. 8.1 (a) — сцена, освещенная дневным светом; (b) — та же сцена, освещенная светом ламп накаливания и воспринятая некоей зрительной системой, не способной к хроматической адап тации; (с) — та же сцена, освещенная светом ламп накаливания и воспринятая некоей зритель ной системой при типичной хроматической адаптации по фон Кризу (подобно зрительной сис теме человека).
Рис. 8.2 Пример постобразов, вызванных локальной ретинальной адаптацией.
На 30 секунд зафиксируйте взгляд на черной точке, а затем переведите его на равномерную бе лую поверхность. Обратите внимание на цвета постобразов и сравните их с цветами оригиналь ных стимулов.
ми накаливания и воспринятая некоей зрительной системой, не способной к адаптации; на рис. 8.1 (с) — опять та же сцена при свете ламп накаливания, воспринятая некоей зрительной системой, способной к адаптации подобно зри тельной системе человека.
Второй иллюстративный пример хроматической адаптации — т.н. постоб разы , показанные на рис. 8.2: сосредоточьтесь на черной точке в центре фигуры и запомните позиции ее цветов; спустя примерно 30 секунд переведите взгляд на освещенную белую область, например, на белую стену или чистый лист бу маги. Обратите внимание на появившиеся цвета и их взаиморасположение. Возникшие постобразы — это результат независимого изменения чувствитель ности цветовых механизмов. К примеру, области сетчатки, экспонированные красным стимулом рисунка 8.2, понижают свою чувствительность к «крас ной» энергии по мере адаптирующей экспозиции вызывая недостаточность «красного» ответа данной области сетчатки (в норме ожидаемого при воздейст вии белых стимулов), в результате при взгляде на белую поверхность появляет ся голубой постобраз. Возникновение остальных цветов в постобразах объясня ется аналогично.
Итак, если о световой адаптации можно говорить как об аналогии автомати ческому контролю экспозиции, то об адаптации хроматической мы говорим как об аналогии автоматическому балансу белого в видео или цифровых фото камерах.
Райт (1981) дает исторический обзор того, зачем и как изучалась хроматиче ская адаптация.
Световая и темновая адаптация. Механизмы световой и темновой адаптации
а) Автоматическая регуляция чувствительности сетчатки. Световая и темновая адаптации. Если человек находится на ярком свете в течение нескольких часов, и в палочках, и в колбочках происходит разрушение фоточувствительных веществ до ретиналя и опсинов. Кроме того, большое количество ретиналя в обоих типах рецепторов превращается в витамин А. В результате концентрация фоточувствительных веществ в рецепторах сетчатки значительно уменьшается, и чувствительность глаз к свету снижается. Этот процесс называют световой адаптацией.
Наоборот, если человек длительно находится в темноте, ретиналь и опсины в палочках и колбочках снова превращаются в светочувствительные пигменты. Кроме того, витамин А переходит в ретиналь, пополняя запасы светочувствительного пигмента, предельная концентрация которого определяется количеством опсинов в палочках и колбочках, способных соединяться с ретиналем. Этот процесс называют темповой адаптацией.
Темновая адаптация, демонстрирующая взаимосвязь между адаптацией колбочек и палочек
На рисунке выше показан ход темновой адаптации у человека, находящегося в полной темноте после нескольких часов пребывания на ярком свете. Видно, что сразу после попадания человека в темноту чувствительность его сетчатки очень низкая, но в течение 1 мин она увеличивается уже в 10 раз, т.е. сетчатка может реагировать на свет, интенсивность которого составляет 1/10 часть от предварительно требуемой интенсивности. Через 20 мин чувствительность возрастает в 6000 раз, а через 40 мин — примерно в 25000 раз.
Кривую, представленную на рисунке выше, называют кривой темповой адаптации. Обратите внимание на ее изгиб. Начальная часть кривой связана с адаптацией колбочек, поскольку все химические события зрения в колбочках происходят примерно в 4 раза быстрее, чем в палочках. С другой стороны, изменения чувствительности колбочек в темноте никогда не достигают такой степени, как у палочек. Следовательно, несмотря на быструю адаптацию, колбочки всего через несколько минут прекращают адаптироваться, а чувствительность медленно адаптирующихся палочек продолжает возрастать в течение многих минут и даже часов, достигая чрезвычайной степени.
Кроме того, большая чувствительность палочек связана с конвергенцией 100 или более палочек на одиночную ганглиозную клетку в сетчатке; реакции этих палочек суммируются, увеличивая их чувствительность, что изложено далее в этой главе.
б) Другие механизмы световой и темновой адаптации. Кроме адаптации, связанной с изменениями концентрации родопсина или цветных фоточувствительных веществ, глаза имеют два других механизма световой и темновой адаптации. Первый из них — изменение размера зрачка (просим вас пользоваться формой поиска выше). Это может вызвать примерно 30-кратную адаптацию в течение долей секунды путем изменения количества света, попадающего на сетчатку через отверстие зрачка.
Другим механизмом является нервная адаптация, происходящая в последовательной цепочке нейронов самой сетчатки и зрительного пути в головном мозге. Это значит, что при увеличении освещенности сигналы, передаваемые биполярными, горизонтальными, амакриновыми и ганглиозными клетками, сначала интенсивны. Однако на разных этапах передачи по нервному контуру интенсивность большинства сигналов быстро снижается. В этом случае чувствительность изменяется лишь в несколько раз, а не в тысячи, как при фотохимической адаптации.
Нервная адаптация, как и зрачковая, происходит за доли секунды, для полной адаптации посредством фоточувствительной химической системы требуются многие минуты и даже часы.
Учебное видео определения темновой адаптации по методу Кравкова-Пуркинье
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Роль световой и темновой адаптации. Цветовое зрение
а) Значение световой и темновой адаптаций для зрения. В пределах от максимальной темновой до максимальной световой адаптации чувствительность глаза к свету может изменяться в 500000-1000000 раз, при этом чувствительность автоматически приспосабливается к изменениям освещенности.
Для регистрации изображений на сетчатке необходимо определение темных и светлых пятен в изображении. Для этого чувствительность сетчатки всегда отрегулирована таким образом, чтобы рецепторы реагировали на более светлые области, не реагируя на более темные. Недостаточность адаптации сетчатки проявляется, когда, например, человек выходит из кинотеатра на яркий солнечный свет. Тогда даже темные пятна в изображении кажутся чрезмерно яркими, и вследствие этого все изображение блекнет из-за низкого контраста между его различными частями. Острота зрения в этом случае очень низкая и остается низкой до тех пор, пока сетчатка не адаптируется настолько, чтобы темные области изображения больше не стимулировали рецепторы.
Наоборот, когда человек попадает со света в темноту, чувствительность сетчатки обычно столь низка, что даже светлые пятна изображения не могут возбудить рецепторы. После тем новой адаптации светлые пятна начинают восприниматься глазом. Примером высочайшей степени световой и темновои адаптации является способность глаза видеть и при ярком солнечном свете после световой адаптации, и при свете звезд после темновои адаптации, несмотря на то, что интенсивности солнечного света и света звезд различаются примерно в 10 млрд раз.
Цветовое зрение
Из предыдущих статей по физиологии на сайте мы узнали, что разные колбочки чувствительны к свету разного цвета. В этом разделе обсуждается механизм, с помощью которого сетчатка различает разные градации цвета в зрительном диапазоне светового спектра.
а) Трехцветный механизм определения цвета. Все теории цветового зрения основаны на хорошо известном факте, что человеческий глаз может различать почти все цветовые оттенки при соответствующем смешивании в разных комбинациях лишь трех монохроматических светов: красного, зеленого и синего.
Поглощение света пигментом палочек и пигментами трех цветочувствительных колбочек сетчатки человека Демонстрация степени стимуляции разных цветочувствительных колбочек монохроматическим светом четырех цветов: синего, зеленого, желтого и оранжевого
б) Спектральная чувствительность трех типов колбочек. На основании тестирования цветового зрения доказано, что спектральная чувствительность трех типов колбочек у человека практически совпадает с кривыми поглощения света для обнаруженных в колбочках трех типов пигментов. Эти кривые показаны на рисунках выше (с небольшими отличиями). Они могут объяснить большинство феноменов цветового зрения.
в) Интерпретация цвета в нервной системе. На втором рисунке выше видно, что оранжевый монохроматический свет с длиной волны 580 нм стимулирует красные колбочки на 99% (от их максимальной стимуляции при оптимальной длине волны), зеленые колбочки — на 42% и совсем не стимулирует синие колбочки (0%). Таким образом, отношение показателей стимуляции трех типов колбочек составляет 99 : 42 : 0. Нервная система интерпретирует такую комбинацию отношений как ощущение оранжевого. Синий монохроматический свет с длиной волны 450 нм совсем не стимулирует красные и зеленые колбочки (показатели стимуляции равны нулю), а синие колбочки стимулируются на 97%. Эта комбинация отношений (0 : 0: 97) интерпретируется нервной системой как синий цвет. Аналогично отношения 83 : 83 : 0 интерпретируются как желтый цвет, а 31 : 67 : 36 — как зеленый.
г) Ощущение белого света. Примерно равная стимуляция всех колбочек (красных, зеленых и синих) дает ощущение белого цвета. Не существует никакой длины волны, соответствующей белому цвету; белое — комбинация всех длин волн спектра. Кроме того, ощущение белого можно получить при стимуляции сетчатки комбинацией лишь трех выбранных цветов, стимулирующих соответствующие типы колбочек примерно в равной степени.
Учебное видео проверки цветоощущения - тест на дальтонизм
Световая чувствительность и восприятие яркости. Особенности скотопического и фотопического зрения. Темновая адаптация
Световая чувствительность -способность зрительной системы реагировать (в виде зрительных ощущений) на электромагнитные излучения определенной длины волны (приблизительно от 380 до 760 нм).
Световая чувствительность оценивается пороговой величиной светового раздражителя (абсолютный порог – минимальное кол-во света, необходимое для того, чтобы вызвать ощущение; лежит в интервале 5-14 квантов).
Максимальная световая чувствительность называется абсолютной (величиной, обратной абсолютному порогу); она зависит от действия ряда факторов: интенсивности раздражителя, его угловых размеров на сетчатке, времени предъявления раздражителя, функционального состояния зрительной системы и др.
Максимальная световая чувствительность достигается в условиях полной темновой адаптации.
Колбочки и палочки имеют разную чувствительность к разным длинам волн видимой части спектра (380-760 нм).
Пик чувствительности колбочек приходится на более короткие волны, чем пик чувствительности палочек.
Восприятие цветов или оттенков становится возможным, только когда уровень освещенности достаточен для активации колбочек. Когда стимулируются только палочки, слабый свет виден, но он бесцветен (все длины волн воспринимаются как серый цвет).
Эффект Пуркинье – при переходе от фотопического зрения к скотопическому происходит изменение восприятия яркости световых лучей с разной длиной волны: в плохо освещенном помещении коротковолновый свет кажется ярче, чем длинноволновый (длинноволновый красный воспринимается как серебристый черный, а коротковолновый зеленый – как серебристый серый).
Фотохроматический интервал – интервал между восприятием одного только света и различением цветов (это расстояние между пороговыми кривыми для фотопического и скотопического зрения). Самый широкий фотохроматический интервал – в коротковолновой части спектра; самый узкий – в длинноволновой части, когда и колбочки, и палочки относительно нечувствительны.
Фотопическое зрение – «дневное» зрение, которое обеспечивается функционированием колбочек сетчатки.
Скотопическое зрение – «сумеречное» зрение, которое обеспечивается палочками сетчатки.
| Фотопическое | Скотопическое | |
| Рецептор | колбочки | палочки |
| Положение на сетчатке | в центральной ямке | на периферии сетчатки |
| Уровень светимости, необходимый для функционирования зрения | дневной свет | ночной свет |
| Максимальная длина волны | 550 нм | 500 нм |
| Цветное зрение | да | нет |
| Темновая адаптация | быстро | медленно |
| Пространственное размещение | высокая острота, низкая чувствительность | низкая острота, высокая чувствительность |
Темновая адаптация – процесс привыкания глаза к плохому освещению (например, если зайти из хорошо освещенного помещения в кинозал, то, по началу, наступает временная слепота, затем, в течение 5-10 мин, чувствительность зрения будет повышаться).
Фотохимический процесс, лежащий в основе темновой адаптации: в палочках человеческого глаза (и большинства позвоночных) содержится родопсин (светопоглощающий фотопигмент), который под воздействием света разрушается, а в темноте регенерируется.
ВОСПРИЯТИЯ ЦВЕТА
5. Константность восприятия, цветовая память и трансформация.
7. Цветовая индукция.
8. Некоторые закономерности психической и рецепторной деятельности.
9. Процесс восприятия видеоинформации человеком.
10. Ахроматические и хроматические контуры.
1. Миронова Л.Н. Цветоведение. Минск, Вышейшая школа, 1984.
2. Цойгнер Г. Учение о цвете. М., Стройиздат, 1971.
3. Агостон Ж. Теория цвета и ее применение в искусстве и дизайне.
4. Алексеев С.С., Теплов Б.М., Шеварев П.А. Цветоведение для архитекторов. М.-Л. Изд-во ГОНТИ, 1938.
5. Фельдман В.А. Искусство акварельной живописи. Киев, Мистецтво, 1967
1. ТРЕХКОМПОНЕНТНАЯ ТЕОРИЯ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ.
Многие закономерности восприятия цвета объясняются трехкомпонентной теорией цветового зрения. Согласно этой теории, в нашем зрительном органе существует три цветоощущающих аппарата: красный, зеленый и синий. Каждый из них под действием света возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины волны излучения. Затем возбуждения суммируются аналогично тому, как это происходит при слагательном смешении цветов. Сумма возбуждений представляется нам ощущением того или иного цвета. Авторы этой теории — М. В. Ломоносов, Т. Юнг и Г. Гельмгольц.
В 1903 г. Кениг построил кривые основных возбуждений трех цветовоспринимающих аппаратов. По абсциссе графика отложены длины волн монохроматических излучений, по ординате — возбудимость трех аппаратов зрения в относительных единицах. Площади всех трех кривых равны. При равном возбуждении трех аппаратов возникает ощущение белого цвета. Ощущение хроматического цвета возникает при неравном их возбуждении. Цветовой тон ощущения определяется отношением красного, зеленого и синего возбуждений. Трехкомпонентная теория хорошо объясняет важнейшие закономерности восприятия цвета, однако известны факты, свидетельствующие о более сложной картине функционирования органа зрения. Мы пользуемся трехкомпонентной теорией как некоторой моделью, облегчающей изучение закономерностей зрения.
2. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ГЛАЗА К ЦВЕТОВОМУ ТОНУ.
Чувствительность глаза к цветовому тону зависит от положения цвета в спектре. Человеческий глаз лучше всего различает цвета в средней части спектра: от голубого до оранжевого. Здесь достаточно изменения длины волны на 1—2 нм для того, чтобы почувствовать изменение цвета. В области красного и фиолетового цветов разностный порог резко увеличивается, доходя до десятков и сотен нанометров. Это можно объяснить тем, что в средневолновой области отношения К, З и С возбуждений меняются наиболее быстро. У краев спектра эти отношения изменяются гораздо медленнее, поэтому мы плохо замечаем изменения длины волны.
Цветовой тон воспринимается неодинаково при различной яркости цвета. Так, при ослаблении мощности светового потока видимый спектр, прежде чем стать совсем бесцветным, сводится всего к трем цветам:
красному, зеленому и фиолетово-синему. То же самое происходит при существенном снижении освещенности окрашенных в разные цвета поверхностей: воспринимаются только три основных цвета, переходы между ними исчезают. Это объясняется тем, что при ослаблении раздражителя более слабые возбуждения (между максимумами трех кривых) опускаются ниже порога ощущения скорее, чем более сильные возбуждения.
Образно говоря, можно представить себе картину погружения под воду трех гор — К, З и С; в определенный момент над поверхностью воды остаются только их вершины, склоны исчезают. Продолжая аналогию, можно угадать, что при дальнейшем снижении яркости дольше всех будет ощущаться синий цвет; и это действительно соответствует фактам. Описанное выше изменение цветов при уменьшении их яркости называют явлением Бецольда — Брюкке.
При сильном снижении насыщенности цветов и при увеличении их яркости также происходит сдвиг цветового тона. (Это называют явлением
Эбнея). При подмешивании белого к спектральным цветам оранжевый и красный желтеют, синий и фиолетовый голубеют. Иными словами, спектр стремится к разделению на две группы — желтых и голубых цветов. При сильном освещении (например, ярким полуденным солнцем в южных широтах) происходит подмесь белого к отраженному от поверхностей свету, и здесь также наблюдается изменение цветового тона. То же самое можно наблюдать при большом снижении насыщенности краски (в слабых водных растворах).
Аккомодация – это процесс изменения кривизны хрусталика глаза в зависимости от расстояния до воспринимаемого объекта.
Этот процесс обеспечивает четкую видимость предметов, расположенных на различном расстоянии от наблюдателя. Ясно видны предметы. Которые дают на сетчатке глаза изображение минимальных размеров. Угол, образованный зрительными лучами, охватывающими предмет, должен быть равен минимально 20 угловым секундам. Два объекта мы видим раздельными, если угол зрения равен минимально 1 минуте. Восприятие цвета также зависит от углового размера пятна. При размере пятна 20-10 мин. цветовой тон смещается в сторону красного или зелено-голубого. Синий и зеленый, а также красный и пурпурный становятся трудноразличимыми. Если размер пятна меньше 10мин., хроматичность его исчезает: желтые и зелено-голубые становятся белыми, синие и красные — черными. Эти факты необходимо учитывать при разработке цветового решения объектов дизайна. Даже приблизительный расчет поможет избежать неожиданных отрицательных эффектов.
Адаптация — это приспособление глаза к данным условиям освещения и изменение в соответствии с этим чувствительности глаза. Различают адаптацию темновую, световую и цветовую (хроматическую).
Темновая адаптация – повышение чувствительности глаза к свету в условиях малой освещенности. После яркого солнечного света в темном подвальном помещении сначала ничего не видно, но спустя несколько минут мы начинаем постепенно различать предметы. В помещении не стало светлее, но повысилась чувствительность сетчатой оболочки к свету, глаз адаптирован к слабому освещению.
При длительном наблюдении за темновой адаптацией обнаруживается постоянное повышение чувствительности сетчатки к свету, которая может быть выражена и количественно. По истечении 24 ч, например, чувствительность в 5,5 раза больше чувствительности, зарегистрированной через час после начала процесса адаптации.
Световая адаптация – снижение чувствительности глаза к свету в условиях большой освещенности. Если из темного помещения выйти на дневной свет, то в первый момент свет ослепляет глаза. Приходится закрыть глаза и смотреть через узкую щелочку. Лишь спустя несколько минут глаз привыкает опять к дневному свету. С одной стороны, это достигается благодаря зрачку, который при сильном свете суживается, а при слабом расширяется. С другой стороны (главным образом), это обеспечивается чувствительностью сетчатой оболочки, которая при сильном световом раздражении понижается, а при слабом возрастает.
При темновой или световой адаптации глаз никогда не достигает полной способности зрительного восприятия. Поэтому на рабочем месте следует избегать резких световых контрастов и тем самым по возможности исключать необходимость переадаптации глаза, поскольку она снижает остроту зрения.
Глаз всегда фиксирует наиболее светлые пятна. Если в поле зрения человека находится сильный источник света или ослепительно яркая плоскость, то они оказывают наиболее сильное действие на чувствительность сетчатой оболочки глаза. Поэтому, когда мы смотрим на светлое окно, окружающая его поверхность стены кажется нам темной и расплывчатой. Если же исключить действие падающего из окна света на глаз, то та же поверхность видится нами более светлой и четкой.
Цветовая адаптация – снижение чувствительности глаза к цвету при длительном его наблюдении. При длительном действии какого-либо цвета на глаз чувствительность сетчатки к этому цвету снижается, и он как бы тускнеет. Цветовая адаптация — явление более слабое, чем световая адаптация, и протекает в более короткий промежуток времени. Наибольшее время адаптации наблюдается для красного и фиолетового цветов, наименьшее — для желтого и зеленого.
Под действием цветовой адаптации происходят следующие изменения:
а) насыщенность всех цветов снижается (к ним как бы подмешивается серый);
б) светлые цвета темнеют, а темные светлеют;
в) теплые цвета становятся более холодными, а холодные - более теплыми.
Таким образом, происходит сдвиг всех трех характеристик цвета. Объяснение этому явлению нетрудно найти исходя из трехкомпонентной теории. При длительной фиксации цвета какой-либо из цветочувствительных аппаратов испытывает нарастающее утомление, нарушается первоначальное соотношение возбуждений, и это приводит к изменению характеристик цвета.
Если цвет фиксируется наблюдателем слишком долго, хроматическая адаптация перерастает в качественно иное явление — цветовое утомление. В результате цветового утомления первоначальное цветовое ощущение может измениться до неузнаваемости. Так, наблюдатель может спутать противоположные цвета, например красный и зеленый.
В искусственных лабораторных условиях при уравнивании эффективной яркости (светлоты)спектральных цветов обнаружено, что наименьшим утомляющим действием обладает желтый цвет, затем к краям спектра кривая утомляющего действия резко повышается (опыты Е. Рабкина). Однако в обычной ситуации, при естественных условиях наблюдения цвета, оказалось, что утомляющее действие цвета зависит не от цветового тона, а только от насыщенности при прочих равных условиях (опыты Е. Каменской). Более общо говоря, утомляющее действие цвета пропорционально его количеству, а количество цвета можно рассматривать как функцию цветового тона, яркости, насыщенности, угловых размеров пятна, цветового контраста и времени наблюдения. При прочих равных условиях наибольшим количеством цвета обладают красный и оранжевый, а наименьшим — синий и фиолетовый.
Периферия сетчатки глаза утомляется гораздо скорее, чем центральные части. В этом нетрудно убедиться на простом опыте. На черном квадрате размером 30Х30 мм изображаются белый квадратик 3Х3 мм и ниже — белая полоска 24Х1 мм. При фиксации взгляда на квадратике очень скоро полоска тускнеет и исчезает. Опыт удается лучше, если смотреть одним глазом.
Существует гипотеза о том, что зрение далеких предков человека было ахроматическим. Затем в процессе биологической эволюции цветоощущающий аппарат раздвоился на желтый и синий, а желтый, в свою очередь,— на красный и зеленый. Нередкие в настоящее время случаи цветовой слепоты или пониженной чувствительности к некоторым цветам можно рассматривать как проявления атавизма — возврата к анатомическим и физиологическим свойствам далеких предков. Различают три вида цветовой слепоты: к красному (протанопия); к зеленому (девтеранопия) и — гораздо реже — к синему (тританопия). Последний случай — патологический, в то время как два первых — физиологические, врожденные. Цветовую слепоту часто называют общим словом «дальтонизм» по имени английского ученого Д. Дальтона, открывшего это явление на собственном опыте (он был краснослепым).
Константность восприятия, цветовая память и трансформация
Константность цвета. Способность нашего зрения оценивать цвет предмета, несмотря на различное освещение, называется константностью цвета. Она основана на знании цвета предмета в условиях дневного освещения. Верная оценка цвета предмета (цветовая константность) достигается главным образом самопроизвольным изменением чувствительности сетчатки и сужением или расширением зрачка. Кроме того, в нашей окончательной оценке видимого цвета участвуют очень сложные факторы, связанные с деятельностью головного мозга. Эта приближенная константность цвета видимых предметов, несмотря на значительные качественные и количественные изменения в освещении поля зрения,— одно из самых замечательных и важных факторов физиологической оптики. Без этой способности зрения кусок мела нам казался бы в пасмурный день такого же цвета, как кусок угля при ярком солнечном свете, а в течение дня он принимал бы все возможные цвета, лежащие между белым и черным.
Легко понять, насколько велико практическое значение константности величины, формы и цвета. Если бы наше восприятие не обладало константностью, то при малейшем повороте головы или изменении освещения, т. е. практически беспрерывно, в нашем восприятии изменялись бы свойства, по которым мы узнаем предметы. В этом случае вообще не существовало бы восприятия предмета, а наблюдалось лишь непрерывное мерцание находящихся в постоянном движении и изменяющих свою форму пятен и световых бликов, обладающих чрезвычайно большой пестротой.
Цветовая память и трансформация.Мы фиксируем в нашей памяти цветовые характеристики, присущие предметам и неоднократно наблюдавшиеся нами в связи с данными предметами. Так, многие предметы мы узнаем по их цвету: кровь, снег, медь, цемент. Даже вещи, которые могут иметь различную окраску, мы узнаем как знакомые нам раньше, например синее платье, красную книгу или коричневую вазу.
Цветовая память – способность человека запоминать цветовые характеристики неоднократно наблюдаемых предметов.
Если осветить такой предмет цветным светом малой насыщенности или если надеть цветные очки, то мы оказываемся в состоянии установить цвет данных предметов по памяти, несмотря на изменение цвета из-за освещения. Мы до известной степени обладаем способностью абстрагироваться от цветного освещения и достаточно правильно определить цвет предметов.
Способность нашего зрения постепенно привыкать к слабо окрашенному освещению, и судить о цвете так же, как и при нормальном освещении, называется цветовой трансформацией. Если же насыщенность цвета освещения превышает определенные границы, то корригирующий аппарат зрения перестает действовать и явления трансформации (перестройки) не наблюдается.
Например, зеленый при нормальном освещении лист при рассмотрении через красный фильтр или при насыщенном красном свете кажется черным. При незнакомом окружении для неизвестного заранее цвета достаточно даже света незначительной насыщенности, чтобы создать иллюзию цвета, отличающегося от цвета предмета при нормальном освещении.
Иррадиация – это зрительное увеличение светлых (светящихся) объектов и уменьшение темных.
Если через щель дощатой стены проникает луч света, то щель кажется шире, чем в действительности. Когда солнце светит сквозь ветви дерева, ветви эти кажутся более тонкими, чем обычно. Светлые светящиеся поверхности как бы увеличиваются в ширину. Они «находят» на темные поверхности и сужают их. Это обстоятельство объясняется тем, что более светлые цвета обладают большей энергией. Свет от них, падающий на сетчатку, раздражает еще и прилегающие нервы и раздвигает границы более светлой области за счет более темных прилегающих сфер.
Это явление играет существенную роль при конструировании шрифтов. В то время, как, например, буквы Е и П сохраняют свою полную высоту вопреки эффекту иррадиации, высота таких букв, как О и С, несколькоуменьшается, еще больше уменьшаются из-за острых окончаний буква А. Эти буквы кажутся ниже общей высоты строки. Чтобы они казались одинаковой высоты с остальными буквами строки, их уже при разметке выносят несколько вверх или вниз за пределы строки.
Эффектом иррадиации объясняется и различное впечатление от поверхностей, покрытых поперечными или продольными полосами. Поле с вертикальными черными полосами кажется ниже, чем поле с горизонтальными черными полосами, так как белый цвет окружающего поля проникает наверху и внизу между полосами и визуально уменьшает высоту поля.
Это явление нельзя смешивать с оптическим обманом, при котором при равновеликих и четко ограниченных поверхностях вертикальные полосы создают впечатление большей высоты, а горизонтальные – большей ширины.
Находясь в непосредственном соседстве, цвета влияют друг на друга. Один и тот же цвет выглядит различно в зависимости от того, какими цветами он окружен и, какие цвета воспринимались до него.
Изменение характеристик цвета под влиянием других цветов называется цветовой индукцией.
В зависимости от меры различия характеристик цвета, индукция может быть отрицательной либо положительной. При отрицательной индукции характеристики двух взаимно индуцирующих цветов изменяются в противоположном направлении. При положительной индукции характеристики цветов сближаются, происходит их «подравнивание», нивелирование. Если различие достаточно заметно, глаз стремится его увеличить, и воспринимаемые характеристики цветов изменяются в противоположном направлении; если же оно малозаметно, глаз уничтожает эту небольшую разницу и воспринимаемые характеристики цветов сближаются, нивелируются. В этой закономерности проявляется стремление наших органов чувств к определенности, ясности. Мерой индукции является контраст.
Различают одновременную и последовательную индукцию.
Одновременная индукция – это изменение воспринимаемых характеристик цвета под воздействием соседних цветов, рассматриваемых одновременно.
Она наблюдается во всякой цветовой композиции и постоянно сопровождает процесс зрительного восприятия. Одновременная индукция может быть светлотной и хроматической.
Светлотная одновременная индукция – это изменение светлоты цвета под действием соседних цветов.
Если два одинаковых серых квадрата разместить, соответственно, один на черном, а другой на белом фоне, то ясно видно, что квадрат на черном фоне кажется светлее, чем квадрат на белом фоне. То же самое наблюдается с квадратами, окрашенными в хроматический цвет. Таким образом, можно определить общую закономерность одновременной светлотной индукции:
На темном фоне более светлый цвет – светлеет, а на светлом фоне более темный – темнеет.
Фон в данном случае является индуктирующим полем, а цветовое пятно – реагирующим полем. Одновременная светлотная индукция наблюдается не только в случаях размещения цветовых пятен в одной плоскости по принципу: «фигура – фон». При смежном размещении цветовых пятен наиболее активно индукционное действие наблюдается на границе их соприкосновения. Светлое пятно в этом месте кажется светлее, а темное – темнее. Создается впечатление неровности, пространственной вибрации, возникает эффект объемности. Это явление получило название «краевой или граничный контраст».
Краевой контраст это – высветление более светлого пятна и затемнение более темного на границе соприкосновения двух цветовых пятен.
Если такой эффект нежелателен и не соответствует поставленной задаче, то нужно делать подравнивание светлот, чтобы погасить индукционное действие.
Степень светлотного индукционного влияния одного цвета на другой не всегда одинакова и зависит от следующих факторов:
От различия цветовых пятен по светлоте
При очень малых и очень больших различиях по светлоте между цветовыми пятнами светлотная индукция весьма незначительна или вообще не наблюдается.
От отношения площадей пятен
Чем больше площадь одного цветового пятна относительно другого, тем сильнее его индукционное действие. (Индуктирующим полем будет пятно, площадь которого больше; реагирующим – пятно меньшей площади).
От четкости контура цветовых пятен
Четкий контур усиливает действие светлотной индукции и увеличивает воспринимаемый светлотный контраст.
Читайте также: