Трехкомпонентная теория цветового зрения

Согласно трехкомпонентной теории цветового зрения, сформулированной в 1756 г. М.В. Ломоносовым, аппарат дневного зрения содержит три вида рецепторов (колбочек), обладающих чувствительностью в различных областях видимого спектра (рисунок 2.1).

Один из них r₀(λ) – создает ощущение насыщенного красного цвета, другой g₀(λ) – зеленого и третий b₀(λ) – синего цвета.

Рисунок 2.1 – Кривые основных возбуждений (ощущений)

Графики сняты экспериментально, площади под этими кривыми одинаковы; графики показывают, в какой мере возбуждается каждый из видов рецепторов при воздействии на глаз монохроматического излучения. Анализ кривых r₀(λ), g₀(λ), b₀(λ) позволяет не только удовлетворительно объяснить большинство из известных свойств цветового зрения, но также наметить пути целенаправленного управления процессом формирования ощущения заданного цвета:

· при возбуждении глаза равноэнергетическим белым цветом все три вида рецепторов возбуждаются в равной мере, так как

,

в результате чего возникает ощущение белого цвета;

· при нарушении равенства интенсивностей возбуждения трех видов рецепторов

(2.4)

возникает впечатление цветности;

· таким образом, глаз воспринимает яркость излучения путем суммирования ощущений (), получаемых всеми тремя видами рецепторов, а цветность воспринимается как отношение этих ощущений;

· для получения ощущения белого цвета не обязательно воздействовать на глаз равноэнергетическим белым светом, достаточно подобрать такой спектр излучения, при котором обеспечивается равенство (2.4) интенсивностей возбуждения трех видов рецепторов;

· ощущение цвета, в конечном счете, определяется соотношением между возбуждением разного вида рецепторов. А одно и тоже соотношение можно обеспечить при различных спектрах излучения;

· таким образом, формирование ощущения цвета – это управление интенсивностью возбуждения каждого вида рецепторов в отдельности. Графики рисунка 2.1 позволяют найти и объяснить механизм раздельного управления интенсивностью возбуждения рецепторов трех видов. Остановимся на этом вопросе более подробно.

Механизм раздельного управления возбуждением рецепторов разного вида заключается в следующем. Если подать на вход зрительного анализатора, например, монохроматическое излучение, с длиной волны l=675 нм, то будет сформировано ощущение насыщенного красного цвета, так как на данной длине волны (см. рисунок 2.1) чувствительность рецепторов r₀(λ) и b₀(λ) близка к нулю. Излучение, стимулирующее ощущение красного цвета, принято обозначать буквой R. Аналогичным образом могут быть выбраны излучения G и B, избирательно стимулирующие соответственно ощущения насыщенных зеленого и синего цветов, например: G – монохроматическое излучение с длиной волны l=525 нм, и B – монохроматическое излучение с длиной волны l=450 нм (см. рисунок 2.1).

Цвета RGB принято называть основными (или первичными) цветами. Требования, предъявляемые к основным цветам, состоят в следующем:

· основные цвета RGB могут быть монохроматическими или иметь сложный, но достаточно узкополосный спектр;

· основные цвета RGB должны быть взаимонезависимыми, т.е. любой из них не может быть получен путем смешивания двух других;

· выбор доминирующей длины волны l для каждого из основных цветов RGB в некоторой (ограниченной) степени произволен, однако соблюдается правило: чем дальше друг от друга цвета RGB отстоят на шкале длин волн l, тем большая палитра цветов может быть получена путем смешения цветов RGB.