Что полезно знать начинающему пользователю о цветном зрении человека

 

ИСТОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЦВЕТОВОСПРИЯТИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ПРИНЦИПЫ

Приматы начали эволюцию в Северном полушарии, когда там были обширные дождевые леса. Там на деревьях по ночам они ловили насекомых, полагаясь уже не только на слух и нюх (как более примитивные млекопитающие), но и на увеличенные, чувствительные к слабому свету глаза. Затем, при сокращении тропических лесов, приматы сместились на юг, где дали две независимые линии обезьян – южноамериканскую и африканскую. И те, и другие отмежевались от полуобезьян в первую очередь благодаря тому, что перенесли режим бодрствования на светлое время суток. Дневной образ жизни предъявляет более высокие требования к зрению, чем к обонянию. Соответственно, нюх у обезьян ослаб, а зрение улучшилось, и особенно радикально – у африканских обезьян, которые приспособились отличать красные цвета от зеленых, к чему обычные млекопитающие не способны. С такими глазами легче находить спелые, уже пожелтевшие, порыжевшие и покрасневшие плоды среди зелени – а именно они стали для обезьян главной едой вместо насекомых. Освоив столь удачный пищевой ресурс, африканские обезьяны во всеоружии вернулись в дождевые леса Евразии.

Как они увидели красный цвет?

Видимый свет – это электромагнитное излучение в очень ограниченном диапазоне спектра (с небольшими различиями границ у разных животных).

Когда свет прошел через зрачок (отверстие) и хрусталик (линза), он падает на светочувствительное дно глазного яблокасетчатку. У позвоночных животных в сетчатке бывает два основных типа клеток-приёмников – палочки и колбочки (названия соответствуют форме).

Палочки значительно чувствительнее и поэтому лучше подходят для сумеречных животных, чем колбочки.

Колбочками можно пользоваться только при хорошем освещении, и поэтому они более характерны для дневных животных.. Преимущество колбочек состоит в том, что они бывают разные – для одних более «заметна» одна часть показанной выше радуги, для других – другая. Благодаря этому комплект из колбочек разного сорта может различать не просто яркость света, а разные части радуги и даже смешанные цвета, и тем точнее, чем больше сортов колбочек. Это и есть восприятие цвета.

Именно обезьяны, и человек в их числе, являются самыми дневными млекопитающими. Поэтому у обезьян Старого Света к двум старым типам колбочек добавился третий – отсутствующий у подавляющего большинства млекопитающих. О том, как видит это большинство, можно получить представление, посмотрев на правую половину следующего изображения. Левая половина – это то, как видим мы. Впрочем, и среди людей найдутся такие дальтоники (обычно мужского пола), которые не заметят между двумя половинками особой разницы – как не заметили бы ее наши ночные предки-полуобезьяны, а также зайцы и лисицы.

 

ИСТОРИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРИИ ЦВЕТОВОСПРИЯТИЯ ЧЕЛОВЕКА

Еще до фактического открытия трех типов колбочек человека была сформулирована так называемая трехкомпонентная теория его цветовосприятия (теория Ломоносова-Юнга-Гельмгольца). В ней за основные цвета были приняты красный, зеленый и синий (RGB), что довольно точно соответствует трем реально существующим типам колбочек, открытым позже. На основе этой теории был изобретен принцип цветного экрана телевизора, а потом и компьютера. Цветной экран является, таким образом, продуктом бионики – прикладной отрасли науки, занимающейся внедрением принципов биологических явлений (в данном случае это трехкомпонентное цветовосприятие человека) в технику.

Каждая «ячейка» такого экрана выполнена из трех светящихся элементов – красного, зеленого и синего. Благодаря крошечному размеру их цвета для нашего глаза смешиваются.

Каким нам будет представляться смешанный цвет, зависит от интенсивности накала красного, синего и зеленого элементов. В цифровом формате имеется 256 степеней накала: от 0 (когда данный элемент полностью потушен) до 255 (когда он максимально ярок).

Под лупой можно увидеть, что на белом участке монитора в каждой ячейке ярко горят элементы всех трех цветов  , тогда как, например, на желтом его участке ярко горят красные и зеленые элементы, а синие потушены  .

Желтый цвет особенно хорошо позволяет уяснить иллюзорность нашего цветовосприятия. Желтый присутствует в радужном спектре, то есть в природе он существует в чистом виде. Но, посмотрев на желтый участок монитора в лупу, мы убедились, что на цветном экране он не чистый, а смешивается из красного и зеленого. То, что эта смесь подменяет нам чистый спектральный желтый цвет – типичная цветовая иллюзия (обман зрения), основанная на том, что у нас в сетчатке есть всего три типа колбочек. Если бы их было больше, экран компьютера нас не мог бы так грубо обмануть.

 

ЦВЕТОВОЙ КУБ RGB

Числа, которые кодируют яркость красной, зеленой и синей компонент на мониторе можно отложить по трем координатным осям. Поскольку яркость по каждой координате заключена в диапазоне от 0 до 255 – получится куб. Каждая его ячейка имеет свой цвет. А весь он целиком называется кубом RGB.

Хотите на него посмотреть?

Тогда скачайте нашу программу, распакуйте ее и запустите файл под названием pixworld.exe с иконкой в виде плодовой мушки-дрозофилы  .

Еще скачайте и распакуйте заготовку под названием куб_RGB.pxw и загрузите ее в нашу программу.

Куб RGB, который появится на экране, можно повертеть при помощи стрелок на клавиатуре или колесика мышки.

А хотите посмотреть, как в системе координат куба RGB отображаются произведения живописи?

Тогда загрузите в программу заготовку под названием мишки_и_радуга.pxw.

В одном окне появится картина И.И. Шишкина «Утро в сосновом лесу», сверху которой наложен радужный спектр.

Другое окно покажет ту же самую картину и радугу в проекции на трехмерную систему координат куба RGB.

Вы сможете увидеть две интересные вещи: