Цветовое зрение человекаЦветовое зрение человека Строение и функции зрительного аппарата Аристотель сказал «Видеть – значит быть причастным к цвету». Поэтому для полноты представлений о процессе восприятия, а также для выявления специфических особенностей цветового зрения подробнее рассмотрим вопрос о строении и функциях зрительного аппарата (глаза человека).
Сетчатка или ретина (2) является подобием фотопленки, т.к. является светочувствительной оболочкой, состоящей из нервных окончаний (клеток). В другом слое сетчатки располагаются фоторецепторы: колбочками и палочками. 130 млн. палочек, расположенных вдали от центра сетчатки, различают свет и позволяют распознать светлоту и яркость цвета. 7 млн. колбочек в центральной зоне сетчатки и центральной ямке реагируют на цветовые оттенки и форму. Колбочки и палочки погружены в темный раствор слоя сетчатки, окрашивающие пигменты которого препятствуют прониканию ярких потоков света и способствуют их поглощению или рассеиванию. Центральная ямка (3) сетчатки – место отчетливого зрения (0,5 мм), которое позволяет резко видеть части объектов восприятия и содержит 34 тыс. колбочек. Желтое пятно оболочки вокруг центральной ямки нейтрализует холодные оттенки дневного света, что позволяет тонко выявить нюансированное различие оттенков цвета и отчетливо воспринять детали Отличие по размерам, цветовым оттенкам желтых пятен у разных людей различает их цветовое зрение. Огромная зона сетчатки вокруг центральной ямки обеспечивает боковое зрение человека, неявно улавливая движущиеся объекты реальности и не четко фиксируя все окружение воспринимаемых глазом предметов. Склера (4) – прочная непрозрачная оболочка белого цвета, выполняющая защитную функцию внешней части глазного яблока и сохраняющая его форму. Продолжением склеры в области передней части глаза перед хрусталиком является приподнятая прозрачная оболочка – роговица (5). Радужная оболочка(6) является диафрагмой глаза. С помощью ресничной мышцы (7) регулируется размер щели в радужке – зрачка (8), который находится перед хрусталиком. Размер зрачка зависит от интенсивности световых потоков. Например, зрачок уменьшается при ярком свете, т.к. напряжение глазных мышц вызывает сужение радужки. Широкий зрачок – признак расслабления глаза при отсутствии яркого освещения. Радужная оболочка также определяет цвет глаз человека, что отнюдь не характеризует индивидуальное цветовосприятия человека. Между роговицей и радужкой располагается передняя камера (9) с водяной влагой. Стекловидное тело (10) заполняет внутреннюю полость задней камеры глазного яблока от хрусталика до сетчатки и придает ему объем.
Механизм цветоощущения Механизм цветоощущениясостоит из следующих основных этапов: 1. Проникновение света в глаз через хрусталик: реагирование ресничных мышц при диафрагмировании радужной оболочки под действием световых потоков (лучей источника света и отраженного света от воспринимаемых объектов). 2. Образование проекции перевернутого изображения на поверхностисетчатки глаза в результате преломления видимого объекта через кристаллическую линзу-хрусталик. 3. 4. Передача электрического тока (разряда) по нервным волокнам (11) глазного яблока, объединенным в один пучок - зрительный нерв (12) - к основанию головного мозга. В одном зрительном нерве примерно - 1млн. нервных волокон. Зрительные нервы разветвляются на 2 тракта (в каждом содержатся волокна от обоих глаз) и доводят ток до двух затылочных долей головного мозга, так, что правая часть каждого глаза соединена с правой долей мозга, а левая – с левой. Поэтому изображение на сетчатке одного глаза находит отражение в обеих долях мозга. 5. Рождение ощущения цвета в коре полушарий мозга. Поскольку затылочные доли мозга соединены с высшими центрами мозга, то в них находится информация о качествах видимых объектов. Однако процесс выработки ощущений в процессе связи «видения» и «сознания» остается загадкой науки. Ощущение цвета вырабатывается у человека при участии не только физиологических процессов глаза, но и многих органов чувств на протяжении всей жизни. Также известно, что цвет плохо воспринимается при неустойчивом сознании человека (в состоянии эмоционального возбуждения, стресса, болезни), в неудобных для восприятия условиях освещения (во тьме, при ярком направленном свете и др.). По данным современных исследований глаз человека способен в нормальных условиях различать от 20 тысяч до 200 тысяч различных цветовых оттенков, а профессиональные дизайнеры-художники до 1 млн. цветовых тонов. Поскольку многие цвета не имеют названий (даже условных), то человек порой не осознает факта об их наличие, а значит и не имеет информации об огромной массе цветов, которые так и остаются «погребенными» в его подсознание, оставаясь невостребованными им в жизни. Однако данный вопрос является темой «Психологии восприятия и ощущения цветов» и поэтому будет рассмотрен чуть позже в одном из последующих параграфов. Теория о трехкомпонентности цветового зрения человека (М.В. Ломоносов, Т. Юнг и Г. Гельмгольц) «Теория о трехкомпонентности цветового зрения» заключается в утверждении того, что зрительный анализатор содержит три цветоощущающих приемника (нервных аппарата), при активизации которых возникает соответствие трем видам возбуждения на красный, зеленый и синий цвета. Каждый из трех приемников возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины излучения (света). Возбуждение суммируется в виде слагательного смешения цветов, а сумма возбуждений ощущается человеком как тот или иной цвет. Различное соотношения величин (пропорциональное соотношение длин волн света) в приемниках возбуждения характеризует многообразие цветовых оттенков и их сочетаний. Так, один из трех аппаратов глаза восприимчив к длинноволновым лучам спектра (красная зона), второй – к коротковолновым (синяя зона), а третий – к средневолновым (зеленая зона). Реакцией трех приемников является возникновение электрических импульсов, которые после сложной трансформации в головном мозге превращаются в цветовые ощущения. Эти цветовые ощущения отличаются разнообразием цветовых градаций. Данный факт позволяет заключить, что цветовое многообразие характерно для окружающей среды, а значит и для световоздушного пространства, в котором находится человек ежедневно и повсеместно. Психофизиологическая оценка излучения в трехкомпонентной теории цветового зрения позволяет классифицировать цвета и делить их по спектральному составу, объясняет закономерности цветового зрения – адаптацию, индукцию, цветовую слепоту и др. Однако эта теория не может достоверно определить вызываемые излучением цветовые ощущения, т.к. их образование зависит от ряда других факторов (уровня адаптации глаза, рефлексов, окружения и др.), а видение цвета является комплексным процессом, происходящим под воздействием световых раздражителей на нервные окончания глаза. Поэтому данная теория в недостаточном объеме и односторонне раскрывает сложные процессы функционирования органов зрения человека. Э.Геринг в 1874 году создал иную систему восприятия цвета. Он утверждал, что человек действительно имеет три канала цветовых ощущений, каждый из которых имеет иное соответствие цветов: черно-белый; красно-зеленый и желто-синий. Эти каналы проводит свои цвета. Позже было доказано, что если фоторецепторы глаза воспринимают цвета по трехкомпонентной системе Г.Гельмгольца, то восприятие в головном мозге человека формируется по «оппонентным хроматическим осям» Э.Геринга. Известно из этих теорий, что при действии на глаз цветового излучения чувствительность всех «приемников» уменьшается пропорционально возбуждению, идущему на каждый из них. Например, при зеленом свете снижается чувствительность у зеленого приемника, у красного и синего при зеленом свете – в меньшей степени.
Виды цветового восприятия Все люди по-разному воспринимают и наблюдают цвета. Это явление характеризуется особенностью их индивидуального цветовосприятия. выделяются следующие виды восприятия цвета: константное и аконстантное. Привычку видеть и воспринимать цвет предметов всегда неизменным, постоянным и рассматривать его вне зависимости от условий окружающей среды без воздействия на него «случайных факторов», как устойчивый цвет, называют константным восприятием. Это явление объясняется тем, что зрительное восприятие человека основывается не только на ощущении глаза в данный момент, но и на процессы сознания и памяти о прошлом опыте из жизни. Так, люди с константным восприятием имеют четкие представление об устойчивом цветовом образе известных для них предметов. Например, помидор воспринимается ими как исключительно красный предмет, а небо – голубое. В результате подобного восприятия цвет предметов становится постоянным и постепенно превращается для человека в стереотипный образ-схему. Аконстантное восприятие освобождено от цветовых шаблонов в мировосприятии и мироощущении и потому позволяет видеть цвет таким, каким представляется глазу человека в реальности: с учетов освещения, окружающей среды, пространственных условий и т.д. Цветовой образ людей с аконстантным восприятием отличается внутренней целостностью при внешней вариативности, изменчивости и многозначности, что характеризует правдивую картину реальной действительности. Поскольку аконстантность восприятия является приобретенным (социальным) качеством видения, то константность восприятия в целенаправленной длительной работе человека над формированием своей наблюдательности за явлениями реальности способна перестроиться на противоположное. Итак, можно заключить, что совершенствование будущих специалистов при подготовке к профессиональной деятельности художника-дизайнера безусловно заключается в стремлении расширить цветовую палитру при глубоком и всестороннем анализе цветовых качеств натуры, в желании найти приемы цветового воспроизведения предметного мира посредству художественной трактовки и приобретения опыта цветовой переработки реальности с учетом богатства и многообразия «обусловленного цвета». Адаптация и ее виды Подобную систему возникновения цветоощущений зависит от процесса протекания адаптации человеческого глаза. Рассмотрим данный процесс более подробно. Адаптация – приспособление глаза к различным уровням яркости (например, силе освещения, степени отражения потоков света от поверхности воспринимаемых предметов и др.). При процессе адаптации ощущение цвета и света определяется непостоянством. Поскольку человеческий глаз способен работать при очень больших колебаниях яркости света (цвета), то его чувствительность может снижаться в результате утомления или повышаться при недостаточной зрительной деятельности. Например, при очень ярком свете чувствительность глаза максимально снижена, вплоть до утомления, а для адаптации характерна быстрота реакции на сильный раздражитель. При этом цвет воспринимается глазом человека в полную силу лишь в течение 2-3 минут, после чего наступает снижение чувствительности – цвета искажаются и изменяются в неадекватном их ощущении. Дальнейшее «насилие» над глазом может привести к физиологическим расстройствам зрительного аппарата до необратимых последствий. После напряжения (утомления) глаза для него необходим отдых, после чего возможно повторное восприятие, которое позволит точно оценить качества цвета наблюдаемых объектов в течение опять таки непродолжительного времени. Слабый свет вызывает медленную и длительную адаптацию, при чем чувствительность глаза снижена меньше чем при ярком освещении. При достаточной чувствительности глаза к слабому свету цветовое различие практически не улавливается (или минимально), видимый спектр сужается, длинноволновые (теплые) цвета нейтрализуются и воспринимаются ахроматично или через оттенки холодных цветов, а коротковолновые ограничиваются в количестве (приближаются к сине-фиолетовому) и поэтому имеют небольшой зрительный охват. Итак, чувствительность глаза зависит от интенсивности света и состояния адаптации на момент действия раздражителя. Адаптация зависит от физического состояния зрительного аппарата и от типа зрения, характерного для каждого человека в отдельности. Так, при «фотопическом» типе зрения минимальная чувствительность к холодным оттенкам при малом освещении, а при «скотопическом» - повышение чувствительности глаза к холодным оттенкам цвета в условиях недостаточного освещения. Выделяются виды адаптации, которые отличаются по реакции глаза человека на свет, тень и различные качества цвета: · Световая - снижение чувствительности к свету при большой яркости поля зрения (работа колбочковых слоев сетчатки, сужение зрачка, поднятие зрительных пигментов с глазного дна). · Теневая – повышение чувствительности к свету при малой яркости поля зрения (работа палочкового аппарата сетчатки, расширение зрачка, снижение зрительного пигмента до глубоких уровней слоев сетчатки, совместная работа палочек и колбочек при сумеречном зрении). Свето-теневая адаптация повышает уровень устойчивости восприятия человека и чувствительность сетчатки глаза, поэтому полезна для последующих процессов цветовой адаптации. Для объективной оценки цвета глазом в момент наблюдения сравниваемых цветовых полей рекомендуется чаще переводить взор на «эталон» (белый лист, освещенный дневным светом). Так регулируется цветовая адаптация. · Цветовая – снижение чувствительности к спектральному составу цветов в различных условиях освещения; привыкание глаза к предметному цвету, затрудненное видение обусловленного цвета. Подобные процессы цветовой адаптации были исследованы учеными Райтом и Шаутеном. При относительно длительном наблюдении цветовых полей возникает состояние торможения или цветовое утомление. Оно приводит к временному нарушению функциональной устойчивости хроматического зрения и временному снижению цветовой чувствительности. а) хроматическая – снижение чувствительности глаза при более или менее длительном его наблюдении: все три качества цвета изменяются и происходит искажение цвета (например, насыщенность снижается, светлые цвета темнеют, а темные - светлеют, теплые цвета холоднеют, а холодные – теплеют); в) яркостная – вариант утомления глаза при восприятии чистых и звонких цветовых оттенков; соответственно меньше утомляют зрение приглушенные, зачерненные, сложные цвета; в) локальная – уменьшение чувствительности сетчатки на соответствующий приемнику цвет излучения. Следует также отметить, что утомляющее действие цвета связано и с эмоционально-психологическими реакциями человека, т.е. с его сферой увлечения, предпочтениями, темпераментом и прочими факторами, которые также необходимо учитывать в проектной деятельности дизайнеру. Ивенс Р.М. выделяет типы адаптации по степени ее распространения (протекания) и возможных условий воздействия раздражителей на глаз человека: а) общая адаптация возникает при переводе зрения из освещенного помещения в темное или наоборот (ощущение временной цветовой слепоты и постепенное привыкание к условиям измененного освещения); чем выше интенсивность цвета светового потока и чем дольше наблюдение, тем медленнее восстанавливается чувствительность глаза; при процессе общей адаптации чувствительность глаза снижена до предела (особенно у зеленого приемника); б) местная адаптация после длительного наблюдения за источником света или каким-либо объектом реальности (ощущение противоположного тона или контрастного или взаимно-дополнительного цвета) – явление последовательного контраста; при низкой интенсивности цвета излучения чувствительность повышается и приближается к дополнительному (контрастному) цвету: при зеленом свете – розовый цвет; при постоянной концентрации внимания на ярко-оранжевом солнце в момент состояния заката местная адаптация реконструирует оранжевый цвет до темного изумрудно-зеленого цвета после резкого перевода внимания на другой объект (например, на нейтральное по цвету и тону небо); в) побочная адаптация в процессе сравнительного анализа нескольких объектов наблюдения при одновременном их восприятии (ощущение иллюзорного усиления или ослабления тех или иных характеристик света или цвета) – явление одновременного контраста: вычитание одного цвета из другого и усиление их различия; наиболее яркое цветовое пятно в сравнении с менее насыщенным пятном того же цвета кажется еще ярче, а менее насыщенное воспринимается нейтральным; зеленый цвет рядом с сине-зеленым кажется еще более насыщенным зеленым, а сине-зеленый в результате побочной адаптации воспринимается, чуть ли не чисто синим, спектральные качества желтого цвета в меньшей степени утомляет зрение, чем красного, оранжевого и фиолетового.
Явление «Контраст» Процесс синтезирования в восприятии глазом при последующей переработки визуальной информации в мышлении осуществляется в результате взаимовлияния рядом расположенных цветов и противопоставления их свойств. Это явление называют одновременным контрастом или иначе «симультанным контрастом». Симультанно порожденные цвета возникают лишь как ощущение и поэтому объективно (в зафиксированном виде) не существует. Одновременный контраст, вызывающий изменения в цветовых оттенках называется хроматическим (цветовым) контрастом. Хроматический контраст усиливается при соответствии цветов по тону. Симультанное действие одновременного контраста будет тем сильнее, чем дольше мы будем смотреть на основной цвет и чем ярче его тон. При длительном рассмотрении основной цвет теряет свою силу, глаз при этом устает, в то время как восприятие симультанно возникающего цвета усиливается. Каждый цвет стремится сдвинуть соседствующий с ним цвет в направлении к его дополнительному, при этом оба цвета теряют собственные качества и приобретают новые оттенки. Таким образом, при хроматическом контрасте цвета получают динамическую активность, их устойчивость нарушается и они переходят в состояние изменчивой вибрации.
1. Если ахроматический цвет находится в окружении хроматического цвета, то к нему как бы подмешивается цвет, близкий к дополнительному цвету окружения (например, серое пятно на красном фоне кажется зеленоватым).
2. Если цвет находится по соседству или на фоне дополнительного цвета, то он воспринимается более ярким и звонким.
3. Если на цветную плоскость положить небольшое пятно того же цвета, но с меньшей насыщенностью, то оно еще больше потеряет свою насыщенность, т.е. выглядит нейтральным.
При одновременном контрасте, когда цвет в окружении более темных светлеет, а в окружении более светлых темнеет, имеет место светлотный контраст. При наличии светлотного коньтраста хроматический контраст уменьшается Разновидностью светлотного контраста является краевой контраст, выступающий в роли пограничного эффекта. Действие краевого контраста обнаруживается в том случае, если светлое поле у границы с темным кажется еще светлее, а темное - еще темнее. Явление краевого контраста останавливается при разграничении пяте полосой (черной, белой) или при установлении между ними пространственного интервала. Подобные проявления одновременного контраста характерны и для последовательного контраста, правда, спустя какое-то время, а не сразу. Оба контраста, по всей вероятности, возникают по одной и той же причине - от того имеют одну и ту же природу. Явление последовательного контраста обусловлено адаптацией нашего зрительного аппарата к изменениям света и цвета. Каждое пятно (цветовое или тоновое) после продолжительного рассматривания оставляет в глазу след: контрастное по светлоте; дополнительное по цветовому оттенку; противоположное по насыщенности. Способность художника-дизайнера видеть контрасты помогает ему понять причины кажущегося изменения пятна (цветового или тонового), а так же позволяет верно их воспроизвести краской с учетом понятых связей и их цвето-тоновых отношений. Подробнее рассмотрим проявление контрастов в цветовой индукции. Цветовая индукция Взаимовлияние цветов при иллюзорном изменении характеристик цвета в процессе их восприятия называют цветовой индукцией. Известно, что глаз и мозг человека различают цвет только благодаря процессу сравнительного анализа и контрастного взаимодействия. Например, хроматичность цвета определяется при помощи его отношения к ахроматичному цвету. Восприятие цвета, в противоположность к его физико-химической реальности, является реальностью психофизиологической и называется Иттеном И. «цветовым воздействием». Совпадение физического цвета (пигмента) с цветовым воздействием (иллюзией от восприятия цвета) возможно в случае гармонических полутонов при искусственном нюансирование и выполнении иных преобразований для балансирования цвета краски относительно возникающих от него цветовых ощущений.
1 2 3
Когда цвет красочного слоя и впечатление от него не совпадают, цвет производит изменчивое, нереальное впечатление и поэтому часто это явление используется художниками-дизайнерами. Так, достигается превращение материального цвета в выразительную «виртуальную вибрацию» (1; 3). Например, синий на черном фоне кажется светлее, а на белом – значительно темнее (1); для создания цветового ощущения – иллюзии одинакового синего как на черном, так и на белом, необходимо незначительно высветлить синий на белом фоне (2); однако, высветленный синий на черном начинает сильно светиться, а на белом опять становится сравнительно темнее (3). Данный пример является проявлением симультанного контраста. Итак, цветовая индукция является визуальной реакцией (иллюзией) на взаимное влияние цветов. Существует два типа индукции: «отрицательная» и «положительная», которые зависят от величины порогового взаимодействия характеристик цвета. При отрицательной индукции усиливаются характеристики цвета в противоположном направлении, а при положительной – сближение качеств цвета (вплоть до равенства с нивелированием границ между ними). Поэтому, преобладание того или иного типа индукции зависит от меры различий характеристик цвета. Например, если различие заметно, то глаз стремится его усилить (отрицательная индукция), а если различие малозаметно, то глаз его не замечает и уничтожает (положительная индукция). Нюанс является проявлением положительной индукции, т.к. устанавливает минимальную меру сближения противоположных признаков цвета, а к онтраст – результат работы отрицательной индукции, поскольку задает противопоставление цветовых качеств (яркости, насыщенности, цветового тона и др.). Выделяются следующие закономерности отрицательной индукции: цвет иллюзорно изменяется… 1) при воздействии фона на цветовое пятно: · прибавление к цвету пятна других цветов (на синем фоне серый желтеет, а на желтом – синеет) с/сер.= сер.+ж=; ж/сер.=сер.+ф.;
· вычитание из цвета пятна цвет фона (хроматическая зелень на синем становится желто-зеленой) з(с+ж)-с= жз; ф(с+к)- с= кф.
2) при изменении расстояния между цветами (чем ближе пятна, тем сильнее контраст, чем дальше друг от друга – тем мягче контраст и более выражение нюанс;
3) при воздействии светлотного (яркостного) контраста на хроматический контраст, и наоборот (контрасты всегда находятся во взаимосвязи): · четкий контур пятна увеличивает светлотный контраст и уменьшает – хроматический;
· смягчение светлотного контраста усиливает хроматический;
· усиление светлотного контраста всегда ослабляет хроматический.
5) при выборе формы пятна: со сложным контуром пятно индуктивно окрашивается меньше, чем пятно той же площади с простым контуром.
|
Очень часто строение глаза и его работу сравнивают с фотоаппаратом. Так, хрусталик(1) – является глазной линзой, фокусирующая объекты восприятия в виде изображения на задней стенке внутренне части глазного яблока – сетчатке, в результате чело изображение выглядит перевернутым. Фокусное расстояние хрусталика регулируется глазными мышцами и зависит от длины световой волны (например, короткие располагаются в близкой точке, длинные – в дальней).
Воздействие проекции видимого объекта на тонкий слой ткани сетчатки, два слоя нервных клеток и слой рецепторных клеток (фоторецепторов: колбочек и палочек). Поглощение света фоторецепторами и образование в процессе биохимических реакций и в результате воздействия на нервные окончания раздражителя электрического потенциала (электрического возмущения).
1-усиление симультанности (подмес к серому дополнительного к фону цвета); 2-ослабление, но еще подверженность симультанности (нейтрализация тона до серого); 3-полное устранение контраста (подмешивание родственного к фону цвета). 
4) при изменении насыщенности: чем насыщеннее пятно, тем сильнее его индуктивное воздействие.
На основании выше перечисленных закономерностей отрицательной индукции выделяются способы ослабления и устранения индукции при нежелательном изменении цвета в проекте (картине): обведение пятна четким темным контуром (1); усложнение контура пятен (2); пространственное удаление пятен друг от друга (3); подмешивание ближайших цветов (цветовой взаимообмен); и др.
