Сприйняття кольору людиною

2. Сприйняття кольору людиною

Людське око містить два види світлочутливих рецепторів: палички й колбочки. Палички забезпечують чорно-білий зір і мають дуже високу чутливість. Колбочки ж дозволяють людині розрізняти кольори, але їхня чутливість набагато нижче. У темряві працюють тільки палички - саме тому вночі "усі кішки сірі". Для паличок випромінювання з різною довжиною хвилі відрізняються тільки яскравістю, тому при низькій освітленості ми, не розрізняючи самих кольорів, можемо все-таки визначити, що зелене яблуко світліше червоного. У сутінках палички й колбочки працюють спільно, а при підвищенні рівня освітленості палички потроху відключаються. Якщо вам доводилося зустрічати світанок десь на природі, ви напевно помітили, що спочатку сірий навколишній світ потроху проявляється, розфарбовуючись у яскраві кольори після сходу сонця. Існує три типи колбочок, чутливих до світла з різною довжиною хвилі. Спрощено можна сказати, що перший тип сприймає світлові хвилі з довжиною від 400 до 500 нм (умовно "синю" складову кольору), другий - від 500 до 600 нм (умовно "зелену" складову) і третій - від 600 до 700 нм (умовно "червону" складову). В залежності від того, світлові хвилі якої довжини й інтенсивності присутні в спектрі світла, ті або інші групи колбочок збуджуються сильніше або слабкіше. Рецептори передають сигнали мозку, а мозок інтерпретує ці сигнали як бачення кольору. Виходячи із цієї особливості будови людського ока можна зробити висновок, що колір тривимірний за самою природою колірного відчуття. Чутливість ока до випромінювання, що потрапило, може бути оцінена за цілим рядом параметрів. По-перше, можна оцінити чутливість яскравості ока. При оцінці кольору за яскравістю, а отже, і за освітленістю, необхідно пам'ятати, що внесок у відчуття світлості вносять як палички, так і колбочки. При цьому потужність випромінювань різного кольору, що викликають однакове світлове відчуття, змінюється в широких межах. На рис. 2. зображена крива спектральної чутливості ока середньої людини, називана також кривою відносної світлової ефективності. Око найбільш чутливе до зелених променів, найменш – до синього. Ця крива не що інше, як ККД людського ока. За нею легко визначити, яка частина того, що потрапило в око, "корисно використовується" для створення світлового відчуття. Як ви бачите, для того щоб сині кольори здавалися людині такими самими яскравими, як жовтий або зелений, його реальна енергія має бути в кілька разів вище. Експериментально встановлено, що серед випромінювань рівної потужності найбільше світлове відчуття викликає монохроматичне жовто-зелене випромінювання з довжиною хвилі 555 нм.

У темряві синій колір впливає більше, ніж червоний, при рівній потужності випромінювання, а на світлі - навпаки. До речі, якщо ви не домоглися подібного результату, то ви, швидше за все, розглядали кольори при світлі лампи накалювання, у спектрі якої синя складова досить і досить мала... Спробуйте повторити експеримент на вулиці або при лампах денного світла. От вам і привід задуматися про можливості калібровки кольору: залежно від спектра джерела освітлення ви побачите зовсім різні колірні гами.

3. Фізіологічні та психологічні нюанси сприйняття кольору

Найкращою особливістю людського організму є те, що ми не можемо визначати величини яких би то не було подразників в абсолютному вигляді. Ми не в змозі вийти на вулицю й сказати: "зараз 19,863° С", або, глянувши на яблуко, точно розкласти його кольори в поліграфічну тріаду. Для цього нами були придумані прилади, що реєструють абсолютні значення. Людина спроможна визначати тільки відносні зміни, опираючись або на безпосередні порівняння двох різних величин, або на порівняння величини з будь-яким значенням, що відклалося в пам'яті. У першому випадку можна домогтися досить вражаючих результатів, у другому - тільки дуже приблизних. В області колірного сприйняття це призводить до того, що ми можемо розрізняти два кольори за яскравістю або колірним тоном тільки у випадку, якщо різниця між ними перевищує деяке порогове значення. На цьому заснована система вимірів, пов’язана з відліком кількості порогів від еталона. Кількість порогів розрізнення за колірним тоном, яскравістю й насиченістю, природно, обмежена. Тому число кольорів, що розрізняє око людини, теж обмежено. У результаті досліджень визначено, що око людини може розрізняти до 100 тисяч кольорів. При цьому кількість кольорів несвітлових тіл, що розрізняються оком людини, набагато менше, що дозволяє створювати систему оцінки кольору, засновану не на вимірі параметрів, а на порівнянні зі зразком з каталогу еталонів кольору.

Саме такою оцінкою займається будь-який дизайнер, що підбирає колір за книгою Pantone. На підтвердження прислів'я "на смак і колір товаришів нема", не існує двох людей, що однаково сприймають той самий колір. Це пов'язано з тим, що число рецепторів, відповідальних за сприйняття певних довжин хвиль, у кожної людини індивідуально. Сприйняття кольорів змінюється з віком, залежить від гостроти зору, від національності людини, навіть від кольору його волосся і від того, що він їв (це не жарт: після їжі підвищується чутливість ока до короткохвильової синьої частини спектра). Правда, подібні розходження ставляться в основному до тонких відтінків кольору, тому з деяким допущенням можна сказати, що більшість людей сприймає основні кольори однаково (за винятком, зрозуміло, дальтоніків).

Людський зір являє собою унікальний механізм. Однією з його особливостей є постійно мінлива чутливість, причому змінюється вона по всіх параметрах. Око постійно пристосовується до навколишніх умов, і подібна адаптація призводить до досить цікавих результатів. Розглянемо тільки деякі її аспекти. По-перше, адаптація до яскравості. У сутінках ми починаємо автоматично перебудовувати чутливість ока так, щоб сприймати максимальний динамічний діапазон. Іншими словами, відбувається підстроювання чорної й білої точки ока, змінюється крива передачі півтонів. Саме з цієї причини багато фотолюбителів-початківців так розчаровуються, отримавши з друку абсолютно "плоску", неконтрастну фотографію. А погано те, що камера-то адаптуватися не може... По-друге, колірна адаптація. Її суть у тому, що під впливом попередніх умов освітлення колірне сприйняття зміщується. Це відомо кожному, хто хоч раз займався друком фотографій. Якщо людина довго перебуває в кімнаті з насиченим червоним світлом, то, вийшовши з неї в приміщення з нормальним висвітленням, на час адаптації навколишні предмети набувають зеленуватий відтінок, що буде особливо помітно на білих ділянках. Це пов'язано з тим, що із роздратуванням певної групи колбочок у них розпадається світлочутливий пігмент, у результаті чого ми й бачимо колір. Потім цей пігмент, звичайно, регенерує, але відбувається це не миттєво. Тому, якщо одна із груп рецепторів (у нашому прикладі - червоночуттєва) працювала особливо інтенсивно, то при розгляданні білого поля в даному місці сітківки працюватимуть переважно зелено й синьочуттєві колбочки. Це граничний варіант колірної адаптації; існують і набагато менш помітні, але куди важливішими є результати цього процесу. Чи бачили ви коли-небудь аматорський відеозапис, зроблений у квартирі? Чи звертали ви увагу на неприродний червоно-жовтий відтінок? Це відбувається тому, що камера чесно реєструє те, що є насправді. А людське око інтелектуально забирає будь-яку постійну домішку кольору, компенсуючись до умов освітлення. Так, лампи накалювання мають жовтий відтінок; зимове денне світло - синій, але інтенсивність цих відтінків гаситься оком за вищезазначеною схемою. Тут спрацьовують як фізіологічні, так і психологічні механізми. Справа в тому, що в нашій пам'яті закладені характеристики так званих "відомих кольорів": паперу, шкіри людини, листя й так далі. І мозок компенсує колірну вуаль, перераховуючи значення всіх квітів, використовуючи "відомі" як еталон. При цьому в основному йде орієнтація на нейтральні, ахроматичні предмети. Так, якщо аркуш паперу при кімнатному освітленні має жовті кольори, але ми точно знаємо, що папір білий, то мозок автоматично відніме потрібну частку жовтизни для одержання правильного сприйняття. Компенсація ця не стопроцентна - ми все-таки бачимо папір жовтуватим, - але досить велика (зрівняйте з тим, що ви побачите при перегляді любительської відеоплівки).

Звичайно, якщо око забирає зі спектра жовту домішку, це відбивається й на кольорі інших об'єктів. Тому умови освітлення відіграють важливу роль у точній роботі з кольором. З вищевикладеного можна зробити цікавий висновок: якщо ви сідаєте за свій не дуже калібрований монітор, кольори якого, наприклад, мають блакитний відтінок, через п'ятнадцять хвилин роботи ви цей відтінок вже не сприйматимете, якщо, звичайно, не почнете порівнювати зображення на екрані із чим-небудь ще.

Якщо у вас є така можливість - спробуйте переключити колірну температуру монітора. Спочатку зміна буде дуже різкою, але попрацюйте біля десяти хвилин - і все повториться... І ще одне доповнення: саме на передачу "відомих" або "пам'ятних" кольорів потрібно звертати особливу увагу під час роботи. Ми можемо повірити в те, що кущі на задньому плані фотографії мають зелено-коричневий відтінок, - буває й таке, - але, якщо на передньому плані ми побачимо яскраво-червону особу, відразу помітимо неправильну передачу кольору . Одночасний контраст зв'язаний із зоровою індукцією, суть якої в тому, що світло викликає роздратування не тільки тієї ділянки сітківки, на яку падає, але й сусідніх, змінюючи їхню реакцію в ту або іншу сторону. Дія одночасного світлового контрасту проявляється в тому, що об'єкт на світлому фоні здається темніше того самого об'єкта на темному фоні (рис. 2).

Рисунок 2.

Ще один приклад показано на рис. 3, як на перетинанні білих ліній, що розділяють чорне поле, виникають сірі плями.

Рисунок 3.

Одночасний колірний контраст призводить до того, що колір об'єкта, поміщеного на кольоровому фоні, зміщується убік найбільшої відмінності від кольору фону. Так, сірий квадрат на червоному фоні здобуває зеленуватий відтінок, а на синьому - жовтуватий. Жовтий квадрат на червоному фоні зеленіє, а на зеленому - здобуває жовтогарячий відтінок.

У загальному випадку колір об'єкта зміщується убік найбільшої відмінності від кольору фону. Послідовний контраст виникає в результаті різкої зміни зорового образу й пов'язаний з інерційністю ока. Послідовний образ від першого випромінювання складається з відчуттям від другого. Якщо ви розглядаєте яскравий об'єкт, після чого переводите погляд на однорідне колірне поле, на ньому виникне спочатку більш світлий (позитивний) образ, потім - менш світлий негативний. Якщо довго дивитися на червоне коло, а потім перевести погляд на біле поле, виникне зелене фантомне зображення предмета.

Рисунок 4

У загальному випадку видимі фантомні кольори є приблизно додатковим до розглянутого. І, нарешті, ще один з видів контрасту - крайовий, що називається явищем Маху (рис. 5).

Рисунок 5

На стику двох полів різної яскравості примежова частина темного поля стає ще темніше, а світлого, навпаки, світліше. Якщо ви закриєте будь-яке поле аркушем паперу, враження нерівномірності зникне. На використанні цього явища побудований принцип "Нерізкого маскування" або Unsharp Mask. Будь-який фільтр Unsharp Mask підсилює контрастність крайових ділянок зображення, створюючи відчуття підвищення різкості Що ж у результаті?

Виходить достатньо парадоксальний висновок: особливості людського зору й сприйняття кольору, індивідуальні для кожної людини, допомагають нам жити, але вони ж викликають ряд проблем у процесі відтворення цього самого кольору, причому пов'язано це як з недосконалістю технологій, так і з суб'єктивністю сприйняття. Як з усім цим жити дизайнерові - це питання для окремої лекції.