Особенности человеческого цветовосприятия
В сетчатке глаза имеется 3 типа специальных клеток – колбочек, содержащих 3 разных зрительных пигмента с различающимися спектрами поглощения. Общий спектр этих пигментов показан на рис. 9 (кривая a). Этих трех пигментов в трех типах колбочек достаточно для различения огромного количества цветовых оттенков.
При поглощении пигментом фотона колбочки посылают импульс в зрительный анализатор, расположенный в затылочной части коры головного мозга. Анализатор подразделен на три: анализатор контуров, анализатор движения и анализатор цвета. Первые два получают информацию от других клеток сетчатки – палочек, а сигналы от колбочек поступают в анализатор цвета, который выдает информацию о пространственном распределении цветовой палитры. В сознание поступает интегрированная информация всех трех анализаторов.
Колбочки первого типа (К1) содержат пигмент, поглощающий синий свет (~450 нм); колбочки второго (К2) и третьего (К3) типов содержат пигмент, поглощающие в широком спектральном диапазоне с максимумом в желто-зеленой области спектра (~550 нм); спектр К3 смещен относительно К2 ~ на 10 нм в длинноволновую сторону.
Частота нервных импульсов, поступающих в анализатор, зависит от λ и пропорциональна амплитуде поглощения колбочек при этой длине волны.
Обработка информации начинается уже в нервных волокнах: импульсы от К1 и К2 поступают непосредственно в анализатор, а импульс от К3 гасится импульсами от К2. Вследствие этого в спектральной области, где поглощение К2 ³ К3, импульс от К3 в анализатор проходит редко, т.к. высока вероятность его подавления импульсом от К2. В длинноволновой части спектра поглощение К3 >> К2, импульс от К3 гасится редко. В результате спектр импульсов от К3 оказывается в красной области спектра (~650 нм). Таким образом формируется третий квазипигмент.[4]
Очевидно, что амплитуды поглощения этих пигментов неодинаковы: поглощение и частота импульсов от пигмента К1 и квазипигмента К3 ~ в 5 раз меньше, чем у желто-зеленого пигмента К2. Анализатор корректирует спектральную чувствительность зрения с использованием всего накопленного опыта и запомненной информации, подравнивая спектральную чувствительность к виду (рис. 10, кривая b), близкому к спектру солнечного излучения, прошедшего через атмосферу.
Три типа детекторов цвета в сетчатке означает, что в цветовосприятии должны существовать три базовых цвета Предположительно это – красный, желтый и синий, комбинации которых показаны на рис. 12.
Рис. 12. Спектральные особенности зрительного анализатора человека.
1, 2 и 3 – комбинации трех базовых цветов, предположительно красного, желтого и синего, за распознавание которые отвечают три типа колбочек и три зрительных пигмента, в результате дают 3 промежуточных цвета[5] (в парах кругов один – полупрозрачный). При этом фиолетовый цвет оказывается между красным и синим. Это означает, что линейная цветовая шкала (соответствующая шкале длин волн) в анализаторе цвета свернута в кольцо (4), как это показано на рисунке.
Комбинации пар этих цветов дает промежуточные 3 цвета (фиолетовый, зеленый и оранжевый), при этом фиолетовый оказывается промежуточным между красным и синим. Это означает, что у зрительного анализатора линейная цветовая шкала свернута в непрерывное кольцо, как это показано на рис. 12 (см. подпись к рис. 12).[6]
Это наблюдение подтверждают и непосредственные эксперименты по восприятию цвета: цвет лучей в дальней красной области бордовый, который относится скорее к фиолетовой цветовой гамме, чем к красной. Соответственно, цвет лучей фиолетовой коротковолновой области приобретает красноватый оттенок (пурпурный цвет). Смыкание шкалы происходит при длинах волн, которые глаз и анализатор уже не видят (около 350 и 780 нм).
Эта свертка создает возможность для компактной формы записи и хранения информации: необходимо хранить коды трех базовых цветов и для любого оттенка – 3 числа (вернее, их мозговые аналоги или коды), которые соответствуют интенсивности трех базовых цветов в окраске объекта. Большей информацией анализатор цвета и не располагает, поскольку пигментов всего 3.[7]
В линейной шкале тоже можно выделить базовые оттенки, но в эту базовую цветовую систему должны обязательно входить краевые цвета: дальний красный и дальний фиолетовый, которые для анализатора ничего не означают и зрительно не представимы, поскольку человек их никогда не видел. По этой же причине этим базовым компонентам невозможно приписать «число», соответствующее амплитуде компонента. Если же взять те же базовые цвета, что получились при кольцевой свертке, спектральные области ниже 450 нм и выше 650 нм не могут быть оцифрованы и выпадают из анализа.