Прокопенко В.Т., Трофимов В.А., Шарок Л.П. Психология зрительного восприятия (2006) (1095922), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Восприятие цветаЧастота излучения в видимой части спектра значительно больше, чемта частота, которую могут непосредственно воспроизвести нервныеволокна (фактически наивысшее число импульсов, которое могутпередать нервные волокна, приблизительно 1000 в секунду, в то времякак частота света составляет миллион миллионов колебаний в секунду).Проблема состоит в том, каким образом частота света кодируетсямедленно действующей нервной системой.3.1. Трехкомпонентная теория цветового зренияПервый, кто пытался разрешить эту проблему, был Т. Юнг, которыйввел понятие о трех основных цветах и экспериментально показал, как33их смешением можно получить другие цвета. Г. Гельмгольц развилтрехкомпонентную теорию зрения и обнаружил, что в сетчатке человекаимеется три типа рецепторов цвета (колбочек), обладающихспектральной чувствительностью.
Геринг ввел понятие обоппонентности цветов, связав их в три пары (красный – зеленый,желтый – синий и белый – черный), и предположил, что каждой паресоответствует свой тип рецепторов. Причем ни один из этих рецепторовне может передавать информацию одновременно об обоих видахраздражителей, которые он может воспринять: так одна и та жеколбочка не может одновременно сигнализировать о красном и зеленомцветах.Современные представления о механизме цветового зренияпредставлены на рис. 14.Рис.14. Кодирование информации с помощью сигналов яркости иразностных цветовых сигналов.На рисунке показана относительная чувствительность каждогомеханизма на всех стадиях: палочек; «синих» (С), «зеленых» (З) и«красных» (К) колбочек;яркость света (Я) и цветовыхдифференциальных механизмов - желтый против синего (ЖС), и34красный против зеленого (КЗ).
Пунктирные кривые относятся кодиночным ответам колбочек и соответствуют кривым на рис.13Организация передачи информации о цвете имеет два этапа. Напервом рецепторном уровне свет регистрируется тремя различнымитипами колбочек. Рецепторы и нейроны, обозначенные кружочками,реагируют на коротко-, средне- или длинноволновый участки видимогоспектра (С, З, К соответственно) или на их определенные сочетания.Поступающая от них информация преобразуется в импульсные разрядыи до передачи в мозг кодируется в сетчатке. На этапе рецепцииинформация о цвете передается нейронами С, З и К по простойтрехканальной схеме.
Пострецепторный этап представлен: нейроном,кодирующим яркость (Я) (суммация ответов К + З + С); «желтым»нейроном (суммация ответов К + З) и двумя цветоразличительныминейронами, дающими противоположные ответы на К и З и на Ж и Ссоответственно. Эта закодированная информация посылается в видесигнала о яркости из всех типов колбочек, а также в виде разностныхсигналов каждых двух цветов. Одновременно подключается также ивторой яркостной канал независимой палочковой системы, которыйкодирует только информацию о яркости излучения, и работает приболее низких уровнях освещенности, чем это необходимо длятрехцветных каналов. Первый разностный цветовой сигналпредставляет собой сигнал «красный против зеленого». Он формируетсякрасными и зелеными колбочками.
Образующийся сигнал являетсярезультатом взвешивания сигналов этих колбочек и зависит от ихотносительной силы. Второй сигнал представляет собой сигнал«желтый против синего», который получается аналогичным образом, заисключением того, что информация о желтом цвете получается присложении входных сигналов из «красных» и «зеленых» колбочек.
Каквидно из рисунка на втором этапе та же самая информациязакодирована выходными сигналами нейронов, различающих два цвета,и нейрона яркости, т.е. система остается трехканальной.Характер цветового ощущения находится в связи с распределениемчувствительности рецепторов глаза по спектру (рис. 15). Графики,изображенные на рисунке, не строго выражают спектральнуючувствительность цветочувствительных рецепторов. Они полученыдля углов зрения, равных 20. Если принять во внимание малый размер(1,5 – 20) участка сетчатки, свободного от палочек, и движение глаз прификсации взора (рис.3), то станет ясно, что при угле зрения, равным 20,могут реагировать не только колбочки, но и палочки.Из рисунка видно, что излучения начала видимой части спектра до430 нм действуют только на синечувствительные колбочкиRсRк > RзRк = RзRс=Rз35RзRкλ, нмРис.15.
Кривые основных возбуждений(чувствительности остальных рецепторов в этой области спектрапренебрежимо малы). Их реакция приводит к возникновениюощущения фиолетового цвета.Различие цветов спектра в пределах 380 – 430 нм связано только суровнем реакции рецепторов.
Это следует из того, что в указанномдиапазоне возбуждаются лишь синечувствительные колбочки, но ихинтенсивностьощущения)чувствительность (а, следовательно,возрастает с увеличением длины волны. При продвижении в сторонудлинных волн в этом интервале, цвета поэтому светлеют. После 430 –440 нм на излучение реагируют и зеленочувствительные рецепторы,поэтому цвет, в зависимости от вклада их реакций суммируется,постепенно переходя в синий. Затем приблизительно с 450 нм, наряду ссине- и зеленочувствительными рецепторами начинают работатькрасночувствительные: синий переходит в голубовато-синий, а затем вголубой .
При дальнейшем изменении длины волны цветовоеощущение изменяется по тому же принципу, и относительныезначе н ия каждой из реакций на монохроматическое излучениевидны из рис.15 и таблицы 2.При объяснении возникновения того или иного цветового ощущенияприходится сравнивать реакции, даваемые рецепторами разных типов.Например, из рис.15 (или таблицы 2) видно, что монохроматическоеизлучение λ = 650 нм вызывает реакции, находящиеся в отношенииRз : Rк = 1 : 10, и, следовательно, имеет почти чисто красный цветовойтон. Но сравнение реакций возможно только в том случае, если есть их36общая мера.
Сложность ее нахождения состоит в том, что реакции,даваемые рецепторами разных типов, качественно различны. Принекоторых соотношениях значений Rк, Rз и Rс возникает ощущениебелого цвета. В этом случае реакции рецепторов всех типов условилисьсчитать равными.
Они, при определенном их уровне, принимаются заединичные. Вклад каждой группы рецепторов в ощущении цветности исветлоты неодинаков, поэтому, для того чтобы перейти от кривыхосновных возбуждений к кривой относительной спектральнойэффективности (рис. 4), нужно ординаты кривых умножить наяркостные коэффициенты: для Rc яркостной коэффициент равен 0,003,Таблица 2 Ординаты кривых основных возбужденийλ, нмRКRЗRС3803904004104204304404504604704804905005105205305405505605705805906000,00000,00010,00020,00040,00130,00360,00810,01420,02420,04410,08170,13810,23050,37680,55660,70570,81520,89030,93920,95690,94080,88750,80200,00000,00010,00030,00110,00420,01540,03510,06360,10490,15540,22240,31330,46470,69800,94851,10581,17191,16111,08650,95030,76720,56210,37340,00650,02010,06790,20740,64561,38561,74711,77211,66921,28760,81300,46520,27200,15820,07820,04220,02030,00870,00390,00210,00170,00110,0008для Rз – 0,65, для Rк – 1.Λ, нм610620630640650660670680690700710720730740750760RКRЗRС0,68640,54850,39600,36860,16720,09630,05080,02710,01310,00650,00330,00170,00080,00040,00020,00000,22580,12730,06630,03300,01570,00750,00350,00170,00070,00040,00020,00010,00000,00030,00020,000037При действии на глаз смеси излучений реакции рецепторов на каждыйиз ее компонентов складываются.
О цвете смеси можно судить покривым спектральной чувствительности рецепторов.Выбирая мощности и длины волн излучений, можно получить самыеразнообразные сочетания реакций и, следовательно, ощущение любогоцвета.На рис. 16 показана схема, поясняющая формирование цветовогоощущения при непрерывном спектре. Под кривыми спектральнойчувствительности рецепторов (рис.16 а) сплошной линией дана криваяраспределения мощности некоторого излучения (рис. 16 б).а – кривые основных возбужденийкривыеб–распределенияизлученияспектральногомощностейв – кривые реакции рецепторовРис. 16. Схема формирования цветового ощущенияПеремножив ординаты кривой распределения потока излучения наординаты кривых реакций, получим величины реакций на каждую изм онохроматических составляющих сложного излучения (рис.
16 в,сплошные линии). Площади, ограниченные кривыми реакций и осьюабсцисс, пропорциональны общей (интегральной) реакции на это38излучение. Очевидно, что реакция рецепторов на излучение Ф(λ)определяются интегралами:λnRc = ∫ R (λ) Ф (λ) dλ;cλmλnRз = ∫ Rз (λ) Ф (λ) dλ;λmλnRк = ∫ Rк (λ) Ф (λ) dλ.λmНекоторое значение каждого из интегралов может сохраняться приразных формах кривых спектрального распределения потока излучения(пунктир), как это видно из рис. 14, б.3.
2. Смешение цветовЕсли на глаз действует смесь излучений, то реакции рецепторов накаждое из них складываются. Смешение окрашенных световых пучковдает пучок нового цвета. Эффект получения нового цвета в результатесмешения излучений или сред, например красок, называется сложениемцветов.Цвет предметов, окружающих нас, зависит, во-первых, от ихспособности отражать или пропускать падающий на них световой потоки, во-вторых, от распределения светового потока в спектре освещающегоих источника света.
Так, например, натриевая лампа излучает толькожелтый свет с длиной волны 589,3 нм, ртутная лампа высокого давленияизлучает несколько линий разного цвета – фиолетовую (404,7 нм),синюю (435,8 нм), зеленую (546,1 нм) и желтую (577,4 нм). Лампанакаливания излучает все длины волн видимой области спектра, однакокоротковолновых фиолетовых и синих излучений в ее спектрезначительно меньше, чем красных и желтых. В спектре солнечного светаизлучения всех длин волн видимой области спектра распределены болееравномерно. Таким образом, спектральный состав потока излучения(светового потока) источника света определяет цвет его излучения.
Чемже определяется цвет окружающих нас предметов?39Пусть на какое-нибудь просвечивающее тело падает световой потокисточника света с непрерывным или линейчатым спектром. Часть этогосветового потока отразится от поверхности тела, часть его пройдет черезтело и часть поглотится им. Отношения отраженного и пропущенноготелом световых потоков к падающему световому потоку носят названиеобщих, или суммарных, коэффициентов отражения и пропускания. Так,например, свежевыпавший снег имеет коэффициент отражения 85, белаябумага 75, черная кожа 1 – 2 %. Оконное стекло имеет коэффициентпропускания 92, а рассеивающее молочное стекло около 50 %.Общие коэффициенты отражения и пропускания характеризуютспособность тела отражать и пропускать свет источника излучения снепрерывным или линейчатым спектром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
