Эффект принадлежности цвета

Восприятие цвета любого предмета зависит от того, насколько хорошо он знаком человеку, и от тех ассоциаций, которые он вызывает. В качестве примера можно привести восприятие серого цвета стимула, имеющего форму банана, как слегка желтоватого, а имеющего форму листа — как слегка зеленоватого. Влияние знакомства с предметом и предшествующего опыта человека на восприятие им очевидного цвета связано с тем, что Эвальд Геринг на­звал эффектом принадлежности цвета. Испытуемым последовательно предъявляли силуэты лис­та дерева и ослика, вырезанные из одного и того же зеленого фетра. При этом ис­пытуемые не знали, что силуэты освещаются красным светом (источник света был спрятан), комплементарным цвету, в который был выкрашен фетр. Благодаря этому каждый силуэт отражал одинаковый, казавшийся серым свет. Благодаря влиянию эффекта принадлежности цвета предшествующий опыт испытуемых, связанный с теми предметами, с которыми у них ассоциировалась форма силуэтов, сказывался при определении ими цветов. Несмотря на то, что оба силуэта — и ослика, и листа — имели одинаковую серую окраску (отра­жали одинаковый серый свет), силуэт листа благодаря влиянию эффекта принад­лежности цвета казался им более зеленым, чем силуэт ослика. Приобретенные в результате пред­шествующего опыта и связанные с формой и цветом ассоциации — результат эф­фекта принадлежности цвета — оказывают сильное влияние на восприятие цвета. Для создания у наблю­дателей последовательных образов они предъявляли им либо рисунок, похожий на флаг (например, изображение американского флага в его комплементарных цве­тах — с черными звездами, оранжево-желтым фоном и сине-зелеными полосами), либо рисунок прямоугольника с чередующимися синими и зелеными полосами, идентичными полосам на флаге. Затем испытуемые долж­ны были с помощью дисплея подобрать смеси, соответствующие цветам последо­вательных образов. Комплементарные последовательные образы по­лос на изображении флага казались испытуемым более красными, чем полосы на полосатом прямоугольнике. Эти результаты свидетельствуют о том, что эффект принадлежности цвета играет определенную роль и в последовательных образах: на последовательные образы знакомых предметов влияют цвета, Константность восприятия цвета

При изменении спектрального состава падающего света, т. е. при изменении условий освещения предмета, изменится и отражаемый им свет. Желтоватый свет знакомой всем электрической лампочки с вольф­рамовой нитью накаливания (в нем преобладают длинноволновые лучи) заметно отличается от голубоватого света люминесцентных ламп (в нем преобладают коротковолновые лучи), и оба они совсем не похожи на естественный солнечный свет, содержащий примерно в равном количестве все длины волн, образующие видимую часть спектра. Следовательно, может показаться, что и воспринимаемый нами цвет любого предмета тоже будет изменяться в зависимости от того, каким светом он освещается. Спектральный состав света, отражающегося от поверхности предмета, на самом деле не изменяется при изменении спектрального состава пада­ющего света, мы не замечаем никаких изменений его цвета, а если и замечаем, то лишь очень незначительные. Явление, в соответствии с которым цвет предмета остается постоянным, несмотря на изменение спектрального состава па­дающего на него света, называется константностью восприятия цвета.

Зеленая поверхность воспринимается одинаково независимо от того, каким светом она освещается, — электрическим или люми­несцентным, а это значит, что в данном случае имеет место константность цвето­восприятия. Но если смотреть на ту же зеленую поверхность через «искусствен­ный зрачок» — крошечное отверстие в непрозрачном картоне, через которое не видно ничего, кроме этой зеленой поверхности, — выяснится, что ее цвет зависит от спектрального состава падающего света: при люминесцентном свете она будет казаться сине-зеленой, а при электрическом — желто-зеленой.

Факторы, влияющие на константность цветовосприятия Влияние фона. Пример с «искусственным зрачком» пока­зывает, что зрительная система способна учитывать и компенсировать изменения спектрального состава падающего света, влияющие в равной мере на все то, что в данный момент находится в поле зрения человека. В обычных условиях предметы и поверхности, на которых они располагаются, вос­принимаются нами не по отдельности, а в комплексе. Естественные изменения в освещенности обычно сказываются на всех предметах и поверхностях, а не на ка­ком-то ограниченном, изолированном участке.

Цветовая адаптация, т. е. привыкание зритель­ной системы к тем длинам волн, которые доминируют в свете, испускаемом дан­ным источником освещения. Если помещение освещается электрической лампой с вольфрамовой нитью накаливания, зрительная система вскоре становится менее чувствительной к доминирующим в ее свете длинноволновым лучам. Неадаптированная к электрическому свету зрительная система воспринимает белый лист бумаги как желтоватый. Зрительная система адаптируется к желтоватому свету, испускаемому вольфрамовой нитью накаливания, в результате Че­го он начинает казаться менее желтоватым. Возможна также и адаптация к свету люминесцентных ламп, в котором преобладают коротковолновые лучи, и резуль­татом такой адаптации становится уменьшение чувствительности к коротковол­новому голубоватому свету. Вследствие цветовой адаптации зрительная система компенсирует воздействие любых лучей — длинно- или коротковолновых, доми­нирующих в искусственном свете. Эта относительная нечувствительность к доми­нирующим длинам волн падающего света уменьшает или полностью исключает их влияние на восприятие цветов — производит сенсорную коррекцию, результатом чего и является константность цветовосприятия.

Значение константности цветовосприятия. К онстантность цветовосприятия позволяет нам компенсировать измене­ния в освещенности, связанные с тем, что искусственный свет, получаемый от раз­ных источников, имеет разный спектральный состав. Она, возможно, приспособлена к сравнительно неболь­шим изменениям в освещенности, связанным с изменениями цвета солнца от его восхода до заката (и зависящими от атмосферных условий): восходящее солнце - красное, в полдень оно яркого желто-оранжевого цвета, а в сумерки — иногда го­лубоватое, а иногда — темно-красное, багровое.

??????? Теории цветового зрения. Трехкомпонентная теория цветового зрения (теория Юнга—Гельмгольца). Оппонентная теория процессов цветовосприятия.

Основы трехкомпонентной теории цветовосприятия были изложены в 1802 г. английским ученым Томасом Юнгом. Дальнейшее развитие эта теория получила в трудах Гер­мана фон Гельмгольца, который высказал предположение о существовании рецеп­торов трех типов, отличающихся максимальной чувствительностью к синему, зе­леному и красному цветам. Рецепторы каждого из этих трех типов наиболее чувствительны к определенным длинам волн и соответству­ющие этим длинам волн цвета воспринимаются глазом как синий, зеленый или красный. Но все они в той или иной степени способны к восприятию и других компонентов видимого спект­ра.

S-, М- и £-колбочки. В сетчатке содержатся колбочки трех видов, каждый из которых обла­дает максимальной чувствительностью к свету с определенной длиной волны. Подобная избирательность связана с тем, что в этих колбочках содержатся фото­пигменты трех видов. По характеру поглощения спек­тральных лучей колбочки делятся на три группы: колбочки одной из них лучше всего поглощают коротковолновый свет с длиной волны примерно 445 нм (они обо­значены буквой 5, от short); колбочки второй группы — средневолновый свет с дли­ной волны примерно 535 нм (они обозначены буквой М, от medium) и, наконец, кол­бочки третьего типа — длинноволновый свет с длиной волны примерно 570 нм (они обозначены буквой I, от long). Эти пигменты максимально абсорбировали световые лучи с теми же дли­нами волн, что и колбочки. Колбочкрвые фотопигменты, максимально поглощающие средне- и длинноволновый свет (фо­топигменты М- и Z-колбочек), чувствительны по отношению к большей части ви­димого спектра, а колбочковый пигмент, чувствительный к коротковолновому свету (пигмент 5-колбочек), реагирует меньше чем на половину волн, входящие в спектр. Световые лучи с разными длинами волн активируют колбочки разных видов по-разному. Свет с длиной волны 450 нм, попадая на сетчатку, оказывает сильное влияние на колбочки, способные абсорбировать коротковолновый свет, и значительно мень­шее — на колбочки, селективно абсорбирующие средне- и длинноволновый свет (вызывая ощущение синего цвета), а свет с длиной волны, равной 560 нм, акти­вирует только колбочки, избирательно абсорбирующие средне- и длинноволновый свет, и вызывает ощущение зеленовато-желтого цвета. Белый луч, спроецированный на сетчатку, одинаково стимулирует колбочки всех трех типов, в результате чего возникает ощущение белого цвета. Из исследований Раштона существует

Три разных вида колбочек, для каждого из которых характерен свой определен­ный фотопигмент, отличаются друг от друга и по количеству, и по местоположе­нию в центральной ямке. Колбочек, содержащих синий пигмент и чувствительных к коротковолновому свету, значительно меньше, чем колбочек, чувствительных к средним и длинным волнам: от 5 до 10% всех колбочек, общее количество ко­торых равно 6-8 миллионам. Около двух третей остальных колбочек чувствительны к длинноволновому свету и одна треть — к средневолновому; короче говоря, складывается такое впечатление, что колбочек с пигментом, чувствительным к длинноволновому свету, в два раза боль­ше, чем колбочек, содержащих пигмент, чувствительный к волнам средней длины. Колбочки, содержащие фотопигменты, чувствительные к средне- и длинноволновому свету, сконцентрированы в середине центральной ямки, а колбочки, чувствительные к коротковолновому свету, — на ее периферии, и в центре их очень мало.

Колбочки трех типов избирательно чувствительны к определенной части видимого спектра — свету с определенной длиной волны — и что для каждого типа характерен свой абсорб­ционный пик, т. е. максимально поглощаемая длина волны. Благодаря тому что фотопигменты колбочек этих трех типов избирательно абсорбируют короткие, средние и длинные волны, сами колбочки нередко называются S,- М- и L-колбочками соответственно.

Оппонентная теория процессов цветовосприятия, создателем которой является немецкий физиолог Эвальд Геринг. Исходил из существования трех независимых механизмов, однако считал, что в основе каждого из них лежит пара оппопентпых процессов (или нейрофизиологи­ческих систем) цветоразличения: сине-желтый, зелено-красный и черно-белый. Механизм цветовосприятия таков, что каждая пара способна вызвать только одно из двух возможных ощущений, т. е. че­ловек видит красный или зеленый цвет, желтый или синий, а не зеленый и красный и не желтый и синий. Если один из компонентов рецепторной пары под­вергается длительному стимулированию, вызывающему, как считается, его «уста­лость», а затем взгляд переводится на ахроматическую, или бесцветную, поверх­ность, возникает комплементарный последовательный образ. При одинаковом стимулировании обоих компонентов рецепторной пары они аннулируют действие друг друга и возникает ощущение серого или белого цвета.

Гурвич и Джеймсон исходили из существования сине-желтого, красно-зеленого и черно-белого процессов, пола­гая, что функция последнего скорее заключается в передаче ощущения от интен­сивности света, а не цветового тона. В каждой паре нейронных процессов один психологический эффект противоположен другому (т. е. синий антагонистичен желтому, а зеленый — красному). Например, красно-зеленый оппонентный про­цесс протекает так, что реакции на зеленый и красный свет — диаметрально про­тивоположны.

Физиологические основы оппонентных процессов. Оппонентные процессы протекают на более вы­соком уровне зрительной системы, чем сетчатка. что информация о цвете обрабатывается ганглиозными клетками сетчатки, Р-клетками, от которых зависит острота зрения. Кроме того, светочувствительные клетки входят также и в состав парвоцеллюлярного слоя, связывающего латеральное коленчатое ядро (ЛКТ) с корой головного мозга. Изучение нейронной активности ганглиозных клеток сетчатки и ЛКТ показало, что при стимуляции центральной ямки сетчатки волнами одной длины скорость возникновения в них потенциала действия возрастает (сравнительно с обычным, спонтанным уровнем шума), а при стимуляции волнами другой длины — уменьшается. Установлено, что ганглиозные клетки зо­лотой рыбки при стимуляции белым светом дают реакцию «включения-выклю­чения» (оn-оff-реакцию). Однако при использовании монохроматического света оказалось, что одна и та же клетка по-разному реагирует на разные длины волн — одни ее возбуж­дают, другие — тормозят. Следовательно, характер реакции конкретной клетки за­висит от длины волны.

С помощью методов функциональной магнито-резонансной томографии (ФМРТ) было доказано существование в мозгу клеток, оппонентно реагирующих на стимуляцию красным и зеленым, а также желтым и синим све­том. Они активируются длинами волн, соответствующими одному концу видимо­го спектра (например, красным светом), и тормозятся длинами волн, соответству­ющими противоположному концу видимого спектра (например, зеленым светом), кодируя таким образом информацию о цвете. Открытие цветооппонентных клеток легло в основу теории двухстадийного процесса, согласно которой информация о цвете вначале обрабатывается рецепторами сетчатки трех типов в соответствии с трактовкой трехкомпонентной теории цветовосприятия, затем, на более высоких уровнях зрительной системы, — цветооппонентными клетками. В слоях, лежащих над первичной зрительной, или стриарной, корой, Ливингстоун и Хьюбл обнаружили темные участки, каждый величиной примерно 0,2 мм, похо­жие на регулярную мозаику или образованные точками узоры, которые они назва­ли «кляксы». «Кляксы» образованы нейронами, которые не участвуют в обработке инфор­мации о местоположении, форме или движении объектов, а реагируют исключительно на их цвет.

Аномалии цветового зрения. За исключением дефектов цветового зрения, являющихся следствием патологи­ческих изменений в организме, все остальные дефекты цветового зрения — наследственные. Расшифрован генетический код трех фото­чувствительных пигментов, содержащихся в колбочках сетчатки и обеспечиваю­щих цветовосприятие. В каждой колбочке содержится один пигмент, и каждый пигмент имеет свой собственный ген. Более того, красный и зеленый гены почти идентичны и распо­ложены в Х-хромосоме, как критической хромосоме, определяющей пол. Именно поэтому дефекты восприятия красного и зеленого цветов обычно передаются по наследству, причем исключительно по мужской линии: аномалии цветового зре­ния генетического происхождения свойственны 5-8% мужского и 0,5 % женского населения. Аномальный трихро­матизм проявляется в форме протаномалии и дейтераномалии. У протаномала — человека, страдающего протаномалией, — дефицит пигмента L-колбочек, вслед­ствие чего он недостаточно чувствителен к красноватым тонам, свойственным длинноволновому свету. У дейтераномалов понижена чувствительность к зелено­ватым тонам, характерным для средневолнового света, что является результатом недостатка пигмента М-колбочек Протаномалу требуется больше красного, чем человеку с нормальным цветовосприятием, а дейтераномалу — больше зеленого.

Дихроматизм. Для воспроизведения всех цветовых тонов нужны всего два цвета, а не три, как требуется людям с нормальным цветовым зре­нием. Разновидностями дихроматизма являются дейтеранопия и протанопия, про­являющиеся в резком снижении чувствительности к зеленому и красному цветам соответственно. У дейтеранопов отмечается недостаток пигмента М-колбочек, а у протанонов — недостаток пигмента I-колбочек. Вследствие этого люди, стра­дающие дейтеранопией, относительно нечувствительны к средним длинам волн зеленой части спектра, а страдающие протанопией — нечувствительны к длин­новолновому свету. Чтобы протаноп различил красный цвет, интенсивность последнего должна быть значительно выше обычной. Дейтеранопы, и протанопы воспринимают коротковолновую часть спектра как синий цвет и длинноволновую — как желтый. Более того, и те и другие путают красный и зеленый, а при достаточной интенсивности эти цвета восприни­маются ими как ненасыщенный желтый. Редкая третья форма дихроматизма, называемая тританопией, является резуль­татом отсутствия пигмента 5-колбочек. Тританопы плохо различают синий и желтый цвета, они видят лишь красный и зеленый и путают желтые, серые и синие оттенки.

Монохроматизм — чрезвычайно редкий дефект цветового зрения. Для воспроиз­ведения всех цветовых тонов спектра монохроматам нужен всего лишь один основ­ной цвет. Они вообще не видят никаких цветов. Несмот­ря на то что монохроматизм тоже считается наследственным дефектом, среди монохроматов женщин примерно столько же, сколько и мужчин.