Большая советсткая энциклопедия Цвет (зрительное ощущение)

Цвет (зрительное ощущение)

Цвет, одно из свойств объектов материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной Ц. "присваивается" человеком объектам в процессе их зрительного восприятия.

В подавляющем большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапазона длин волн, в котором это излучение воспринимается глазом (видимый диапазон — длины волн от 380 до 760 нм). Иногда цветовое ощущение возникает без воздействия лучистого потока на глаз — при давлении на глазное яблоко, ударе, электрическом раздражении и др. (см. Фосфен), а также по мысленной ассоциации с др. ощущениями — звука, тепла и т.д., и в результате работы воображения. Различные цветовые ощущения вызывают разноокрашенные предметы, их разноосвещённые участки, а также источники света и создаваемое ими освещение. При этом восприятия Ц. могут различаться (даже при одинаковом относительном спектральном составе потоков излучения) в зависимости от того, попадает ли в глаз излучение от источников света или от несамосветящихся объектов. В человеческом языке, однако, используются одни и те же термины для обозначения Ц. этих двух разных типов объектов. Основную долю предметов, вызывающих цветовые ощущения, составляют несамосветящиеся тела, которые лишь отражают или пропускают свет, излучаемый источниками. В общем случае Ц. предмета обусловлен следующими факторами: его окраской и свойствами его поверхности; оптическими свойствами источников света и среды, через которую свет распространяется; свойствами зрительного анализатора и особенностями ещё недостаточно изученного психофизиологического процесса переработки зрительных впечатлений в мозговых центрах.

Эволюционно способность к восприятию Ц. развилась для целей идентификации предметов вместе со способностями к восприятию других их свойств (размеров, твёрдости, теплоты и др.) и перемещений в пространстве, помогая обнаруживать и опознавать в жизненно важных ситуациях отдельные предметы по их окраске при всевозможных изменениях освещения и состояния окружающей их среды. Эта необходимость распознавания объектов явилась главной причиной того, что их Ц. определяются в основном их окраской, и при привычных для человека условиях наблюдения за счёт вносимой наблюдателем бессознательно поправки на освещение лишь в малой степени зависят от освещения. Например, зелёная листва деревьев признаётся зелёной даже при красноватом освещении на закате солнца. Оговорка о привычных (в широком смысле) условиях наблюдения весьма существенна — если сделать их резко необычными, суждения человека о Ц. предметов (следовательно, и его цветовые ощущения) становятся неуверенными или ошибочными. (Так, описания и попытки воспроизведения Ц. т. н. космических зорь, сделанные разными космонавтами, сильно отличались одно от другого и от Ц. этих "зорь", зафиксированных объективными методами цветной фотографии.) Вырабатывающееся и закрепляющееся в человеческом сознании устойчивое представление об определённом Ц. как неотъемлемом признаке привычных объектов наблюдения называется "эффектом принадлежности Ц.", или "явлением константности Ц.". Эта психологическая особенность зрительного восприятия наиболее сильно проявляется при рассматривании несамосветящихся предметов и обусловлена тем, что в повседневной жизни мы одновременно рассматриваем совокупности предметов, подсознательно сравнивая их Ц., либо сравниваем цветовые ощущения от разноокрашенных или разноосвещённых участков этих предметов. Эффект принадлежности Ц. несамосветящихся объектов настолько значителен, что даже в неблагоприятных условиях рассматривания Ц. предмета осознаётся в результате опознания предмета по др. признакам. Наименования многих Ц. произошли от название объектов, окраска которых очень сильно выражена: малиновый, розовый, изумрудный. Нередко даже Ц. источника света описывают Ц. какого-либо характерного несветящегося объекта: кроваво-красный диск Солнца. Эффект принадлежности Ц. не столь силён для источников света, поскольку в обычных (не связанных с их производством) условиях их редко сопоставляют с др. источниками, и зрительный анализатор в значительной степени адаптируется к условиям освещения. Примером может служить неопределённость понятия "белый свет", в отличие от полной определённости понятия "белый Ц. поверхности несамосветящегося предмета" (Ц. поверхности, на всех участках которой во всём видимом диапазоне минимально и одинаково по относительной интенсивности поглощение света).

Восприятие Ц. может частично меняться в зависимости от психофизиологического состояния наблюдателя, например усиливаться в опасных ситуациях, уменьшаться при усталости и т.д. Несмотря на адаптацию глаза к условиям освещения, оно может довольно заметно отличаться от обычного при изменении интенсивности излучения (того же относительного спектрального состава) — явление, открытое немецкими учёными В. Бецольдом и Э. Брюкке в 1870-х гг. Оно наглядно демонстрируется в т. н. бинокулярной колориметрии, основанной на независимой адаптации одного глаза от другого. Всё это указывает на ведущую роль мозговых центров, ответственных за восприятие Ц., и степени их "тренированности" (при неизменном фотохимическом аппарате цветового зрения).

Ц. излучений, длины волн которых располагаются в определённых интервалах из диапазона видимого света вокруг длины волны какого-либо монохроматического излучения, называются спектральными Ц. Излучения с длинами волн от 380 до 470 нм имеют фиолетовый и синий Ц., от 480 до 500 нм — сине-зелёный, от 510 до 560 нм — зелёный, от 570 до 590 нм — жёлто-оранжевый, от 600 до 760 нм — красный (в более мелких участках этих интервалов Ц. излучений соответствуют различным оттенкам указанных Ц., большее количество которых легко различается тренированным наблюдателем).

Развитие способности к ощущению Ц. эволюционно обеспечивалось формированием специальной системы цветового зрения, состоящей из трёх типов цветочувствительных фоторецепторов в центральном участке сетчатки глаза (т. н. колбочек) с максимумами спектральной чувствительности в трех разных спектральных участках: красном, зелёном и синем, а также четвёртого типа рецепторов (палочек), не обладающих преимущественной чувствительностью к какому-либо одному спектральному Ц., расположенных по периферии сетчатки и играющих главную роль в создании ахроматических (см. ниже) зрительных образов. Часто недооцениваемое значение палочек в механизме распознавания Ц. становится тем выше, чем ниже освещённость наблюдаемых предметов. Воздействие различных по спектральному составу и интенсивности потоков лучистой энергии на эти четыре типа рецепторов сетчатки и является физико-химической основой различных восприятий Ц. Комбинации разных по интенсивности раздражений фоторецепторов, перерабатываемые и в периферийных проводящих нервных путях, и в мозговых зрительных центрах, дают всё многообразие цветовых ощущений. Суммарная спектральная чувствительность глаза, обусловленная действием фоторецепторов всех типов, максимальна в "зелёной" области (длина волны около 555 нм), а при понижении освещённости смещается в "сине-зелёную" область. Предполагавшаяся ранее сводимость всех цветовых ощущений к сочетаниям различных раздражений только трёх типов цветочувствительных элементов послужила основой для разработки способов количественного выражения Ц. в виде набора трёх чисел. Подобный подход имеет рациональную основу (см. ниже), однако при разработке таких способов не могли быть учтены влияние вариаций освещённости и интенсивности излучения, роль (весьма значительная) зрительных мозговых центров и общего психофизиологического состояния наблюдателя.

При уточнённом качественном описании Ц. используют три его субъективных атрибута: цветовой тон (ЦТ), насыщенность и светлоту. Разделение признака Ц. на эти взаимосвязанные компоненты есть результат мысленного процесса, существенно зависящего от навыка и обучения. Наиболее важный атрибут Ц. — ЦТ ("оттенок цвета") — ассоциируется в человеческом сознании с обусловленностью окраски предмета определённым типом пигмента, краски, красителя. Например, зелёный тон присваивают предметам с окраской, близкой к окраске естественной зелени, содержащей хлорофилл. Насыщенность характеризует степень, уровень, силу выражения ЦТ. Этот атрибут в человеческом сознании связан с количеством (концентрацией) пигмента, краски, красителя. Серые тона называются ахроматическими (бесцветными) и считают, что они не имеют насыщенности и различаются лишь по светлоте. Светлоту сознание обычно связывает с количеством чёрного или белого пигмента, реже — с освещённостью. Светлоту разноокрашенных объектов оценивают, сопоставляя их с ахроматичными объектами. Ахроматичность несамосветящихся объектов обусловлена более или менее равномерным, одинаковым отражением ими излучений всех длин волн в пределах видимого спектра. Ц. ахроматичных поверхностей, отражающих максимум света, называется "белым". Несмотря на то, что по такому определению "белыми" могут оказаться предметы, которые при непосредственном сравнении дают разные цветовые ощущения, среди ахроматических Ц. несамосветящихся объектов белый Ц. занимает исключительное положение. Поверхности с белой окраской часто служат своеобразными "эталонами": они всегда сразу узнаются и именно сопоставление с ними, наряду с адаптацией глаза, позволяет бессознательно вводить поправку на освещение. Даже если наблюдаются только белые предметы, по ним опознаётся Ц. самого освещения. При "узнавании" Ц. объектов в отсутствии "эталонных" белых поверхностей решающую роль играют т. н. цветотеневые соотношения, которые даёт сопоставление объектов, различающихся по светлоте и ЦТ, и ахроматических объектов.

Насыщенность и светлота несамосветящихся предметов взаимосвязаны, т.к. усиление избирательного спектрального поглощения при увеличении количества (концентрации) красителя всегда сопровождается уменьшением интенсивности отражённого света, что вызывает ощущение уменьшения светлоты. Так, роза более насыщенного пурпурного Ц. воспринимается более тёмной, чем роза с тем же, но менее выраженным ЦТ.

Одновременное рассматривание одних и тех же несамосветящихся предметов или источников света несколькими наблюдателями с нормальным цветовым зрением (в одинаковых условиях рассматривания) позволяет установить однозначное соответствие между спектральным составом сравниваемых излучений и вызываемыми ими цветовыми ощущениями. На этом основаны цветовые измерения (колориметрия). Хотя такое соответствие и однозначно, но не взаимно-однозначно: одинаковые цветовые ощущения могут вызывать потоки излучений различного спектрального состава. Определений Ц., как физической величины, существует много. Но даже в лучших из них с колориметрической точки зрения часто опускается упоминание о том, что указанная (не взаимная) однозначность достигается лишь в стандартизованных условиях наблюдения, освещения и т.д., не учитывается изменение восприятия Ц. при изменении интенсивности излучения того же спектрального состава (явление Бецольда — Брюкке), не принимается во внимание т. н. цветовая адаптация глаза и др. Поэтому многообразие цветовых ощущений, возникающих при реальных условиях освещения, вариациях угловых размеров сравниваемых по Ц. элементов, их фиксации на разных участках сетчатки, разных психофизиологических состояниях наблюдателя и т.д., всегда богаче колориметрического цветового многообразия. Например, в колориметрии одинаково определяются как оранжевые или жёлтые Ц., которые в повседневной жизни воспринимаются (в зависимости от светлоты) как "бурые", "каштановые", "коричневые", "шоколадные", "оливковые" и т.д. В одной из лучших попыток определения Ц., принадлежащей Э. Шредингеру, трудности задачи "снимаются" простым отсутствием каких-либо указаний на зависимость цветовых ощущений от многочисленных конкретных условий наблюдения. По Шредингеру, Ц. есть свойство спектрального состава излучений, общее всем излучениям, визуально не различимым для человека.

При цветовых измерениях (в колориметрии) Ц. обозначают совокупностью трёх чисел. Существует много систем, отличающихся методикой определения таких трёх чисел. Широко применяется, например, система, в которой численные значения придают описанным выше субъективным атрибутам Ц. Придание им численных значений осуществляют либо компараторным методом (сравнение с эталонами Ц., составляющими цветовые таблицы или атласы), либо инструментально-расчётным методом, в котором ЦТ выражается через объективно определяемую длину волны (длину волны излучения, воспроизводящего — в смеси с белым Ц. — измеряемый Ц.), насыщенность Ц. — через его чистоту (соотношение интенсивностей монохроматического и белого Ц. в смеси), а светлота выражается через также объективно устанавливаемую яркость измеряемого излучения ("гетерохромную", т. е. "разноцветную" яркость), определяемую экспериментально или рассчитываемую по кривой спектральной световой эффективности излучения (его видности, как говорили раньше). Количественное выражение субъективных атрибутов Ц. неоднозначно, поскольку оно сильно зависит от различия между конкретными условиями рассматривания и стандартизованными колориметрическими. В частности, поэтому существует много формул, определяющих светлоту.

В колориметрии особое значение придают измерению спектральных Ц. и определению по ним т. н. кривых сложения, характеризующих спектральную чувствительность зрительного анализатора относительными количествами трёх излучений, смешение которых даёт определённое цветовое ощущение. Ц. излучений разного спектрального состава, которые при одинаковых условиях рассматривания визуально воспринимаются одинаковыми, называются метамерными Ц., или метамерами. Метамерия Ц. увеличивается с уменьшением его насыщенности, т. е. чем менее насыщен Ц., тем большим числом комбинаций смесей излучений разного спектрального состава он может быть получен. Для белых Ц. характерна наибольшая метамерия. Ц. любых двух излучений, создающих в смеси белый Ц., называются дополнительными цветами. Например, дополнительными при получении белого Ц. от источника с цветовой температурой 4800 К являются сине-зеленые и красные монохроматические излучения с длинами волн 490 и 595 нм, либо 480 и 580 нм.

Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или источников света может различать при внимательном рассматривании большое количество Ц. Натренированный наблюдатель различает по ЦТ около 150 Ц., по насыщенности около 25, по светлоте от 64 при высокой освещённости до 20 при пониженной освещённости (разумеется, здесь речь идёт о "тренированности" мозговых зрительных центров, ответственных за цветовые ощущения). При аномалиях цветового зрения различается меньшее число Ц. около 90% всех людей обладают нормальным цветовым зрением и около 10% — частично или полностью "цветнослепые". Характерно, что из этих 10% людей с аномалиями цветового зрения 95% — мужчины. Существует три вида таких аномалий: краснослепые (протанопы) не отличают красных Ц. от близких к ним по светлоте ахроматических Ц. и дополнительных по ЦТ тёмно-голубых Ц.; зелёнослепые (дейтеранопы) не отличают или плохо отличают зелёные цвета от близких к ним по светлоте ахроматических Ц. и дополнительных пурпурных Ц.; синеслепые (тританопы) не отличают синих Ц. от близких по светлоте ахроматических и дополнительных темно-жёлтых Ц. Очень редки случаи полной цветовой слепоты, когда воспринимаются лишь ахроматические образы. Аномалии цветового зрения не мешают нормальной трудовой деятельности при условии, что к ряду профессий цветнослепые не должны допускаться.

Одно из основных свойств зрительного анализатора — адаптация зрения — обеспечивает опознание предметов по Ц. (за счёт эффекта принадлежности Ц.) при вариациях условий освещения и рассматривания в весьма широких пределах. Вместе с тем при изменении спектрального состава освещения визуально воспринимаемые различия между одними Ц. усиливаются, а между другими ослабевают. Например, при желтоватом освещении, создаваемом лампами накаливания, синие и зелёные ЦТ различаются хуже, чем красные и оранжевые, а при синеватом освещении в пасмурную погоду, наоборот, хуже различаются красные и оранжевые ЦТ. При слабом освещении все Ц. различаются хуже и воспринимаются менее насыщенными ("эффект сумеречного зрения"). При очень сильном освещении Ц. воспринимаются тоже менее насыщенными и "разбелёнными". Эти особенности зрительного восприятия широко используются в изобразительном искусстве для создания иллюзии того или иного освещения.

Цвет в индивидуальной и общественной практике человека. Исключительно велика роль Ц. в жизни и деятельности каждого отдельного человека и общества в целом: в промышленности, транспорте, искусстве, современной технике передачи информации и т.д. В быту и на производстве Ц. и их сочетания интенсивно используются как символы, заменяющие целые понятия в правилах поведения. Так, сигнальные огни того или иного Ц. на транспортных магистралях разрешают или запрещают движение, предупреждают, требуют внимания. В промышленности и др. коллективной деятельности Ц. как символы применяются для маркировки трубопроводов с различными веществами или температурами, различных электропроводов, всевозможных жетонов, информационных карт, банковских документов, денежных знаков, спецодежды и др. В промышленности и быту Ц. является одним из основных факторов производственного и бытового комфорта. Изучение психологического воздействия определённых сочетаний Ц. — цветовых гармоний — составляет предмет эстетики Ц. Цветовые гармонии широко используются как в искусстве, так и при организации производственных процессов для создания психологических акцентов, обеспечивающих увеличение производительности труда и уменьшение утомляемости работников, а также бытовой комфорт, способствующий активному и наиболее полноценному отдыху. Особо важное значение Ц. имеет для повышения качества и стандартности промышленной продукции. Как показатель высокого качества продуктов Ц. незаменим в случаях, когда др. объективные или субъективные методы по тем или иным причинам нельзя применить либо когда их применение требует длительной и трудоёмкой работы или дорогостоящей аппаратуры. Поэтому широкое распространение получили компараторные методы идентификации Ц. многих пищевых продуктов и веществ, используемых в химической, лёгкой и пищевой промышленности, а также в др. областях народного хозяйства. Для практического применения этих методов выпускаются различные цветные таблицы, атласы, образцы красок, компараторы, колориметры, цветные фотометры и денситометры.

Лит.: Артюшин Л. Ф., Основы воспроизведения цвета в фотографии, кино и полиграфии, М., 1970; Гуревич М. М., Цвет и его измерение, М. — Л., 1950; Кустарёв А. К., Колориметрия цветного телевидения, М., 1967; Ивенс Р. М., Введение в теорию цвета, пер. с англ., М., 1964: Wyszecki G., Stiles W. S., Color science, N. Y. — L. — Sydney, 1967.

Л. Ф. Артюшин.