§ 2.6. Цветовое зрение

Если на светочувствительную поверхность глаза воздействуют два световых излучения одинаковой яркости, но различного спектрального состава, то наблюдатель, как правило, регистрирует это, и его реакция проявляется в различии цветовых ощущений. « ... Цвет есть результат воздействия физического объекта на сетчатку ощущепие есть результат воздействия материи на наши органы чувств» писал В. И Ленин в работе «Материализм и эмпириокритицизм».

Одним из первых серьезные опыты по цветовосприятию провел И. Ньютон Это были опыты по разложению солнечного света с помощью стеклянной призмы Ньютон показал, что степень преломления и цвет излучения связаны определенной зависимостью.

Изучение вопросов цветовосприятия привело Ньютона к мысли о возможности получения любого цвета путем смешения семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Наконец, расположив эти основные цвета по окружности, он пришел к идее систематизации кготовых ощущений и отображения в виде точек на плоскости (цветовой круг Им же было сформулировано правило нахождения координат точки смеси по координатам смешиваемых цветов

Однако истоки современной трехкомпонентной теории цветового зрения мы находим в работе великого русского ученого М В. Ломоносова «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее, в публичном собрании Академии наук июля 1 дня 1756 г. говоренное Михайлом Ломоносовыми Трехкомпонентная теория цветового зрения основывается на экспериментально установленном факте: подавляющее большинство цветов может быть получено путем сложения трех определенным образом выбранных основных цветов, например красного, желтого и голубого. Эта теория явилась основой для построения фено менологической модели цветового зрения, которая постулирует наличие трех видов рецепторов, реагирующих на красную, желтую и голубую части спектра. При равном возбуждении рецепторов создается ощущение белого, а все другие цветовые ощущения связаны с различием в воз Суждении трех рецепторов.

Трехкомпонентная теория цветового зрения была в дальнейшем подтверждена и нашла развитие в работах Т. Юнга (1773—1829), который в 1802 г. для оценки этих ощущении предложил пользоваться цветовым треуголь ником, в вершинах которого расползаются основные цвета

Экспериментальное и теоретическое развитие трехкомпонентная теория цветового зрения получила в трудах Г. Гельмгольца (1821— 1894) и Д. Максвелла (1831—1879). Гельмгольц провел многочисленные опыгы по смещению спектральных цветов и установил основные закономерности формирования цвета смесей, определил закономерности смешения световых потоков. Максвелл дал количественную оценку явлениям смешения световых потоков различного спектрального состава и предложил математический аппарат для расчета цвета смеси излучений сложного спектрального состава Макскелл впервые ввел цветовое уравнение как способ записи равенств цветовых ощущений при воздействии на него различных по спектральному составу изучений. В 1861 г. Максвелл впервые получил цветную фотографию, синтезированную из трех цветоделенных изображений.

Рис. 2.13. Кривые основных возбуждений

По мере развития работ по цветовому зрению рядом исследователей были получены кривые спектральной чувствительности Для трех типов светочувствительных элементов глаза — кривые основных возбуждений (рис. 2.13).

Цветовые ошущения возникают вследствие различного возбуждения каждого из трех рецепторов. Суммирование возбуждения всех трех рецепторов дает ощущение яркости. Следует заметить, что гистологически существование трех различных рецепторов на сетчатке глаза не нашло пока полного подтверждения Поэтому в рамках трехкомпонентной теории цветового зрения существуют модели, в которых механизм цветоделения, т. е. формирования отдельных откликов на различные по спектральному составу возбуждения, приписывается каждой колбочке (цветоделение осуществляется непосредственно внутри светочувствительного элемента), а также модели, в которых колбочки, в зависимости от состояния светочувствительного компонента, изменяют свою спектральную чувствительность и тем самым осуществляют анализ цветового содержания изображения и др.

В описании механизмов цветового зрения человека в настоящее время имеется большое число «белых лятен». Однако для описания наблюдаемых явлений и измерения цветовых ощущений создан аппарат, который достаточно хорошо отражает реальное цветовосприятие. Вопросами измерения цвета занимается колориметрия. В основе колориметрии лежат экспериментальные факты, и она дает хорошие результаты при расчете таких систем передачи и воспроизведения цветных изображений, как цветная фотография и кино. типографская печать и цветное телевидение.