Ричард Грегори - Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия

Фактически понимание сущности желтого цвета представляет собой основной пункт разногласий между представителями различных теорий цвета. Является ли восприятие желтого цвета результатом совместной деятельности красно/зеленой систем рецепторов или оно первично, в пользу чего оговорит простота ощущения, которое он вызывает? Хотя довод о том, что желтый цвет кажется простым по ощущению — он не похож на смесь, — и был выдвинут против Юнга, он не обоснован. Дело в том, что, если смешать красные и зеленые световые лучи (при проекции этих лучей на экран), мы видим желтый цвет, и это ощущение не отличимо от того, которое возникает при монохроматическом свете желтой части спектра. Безусловно, что в этом примере простота ощущения не дает нам основания заключить о простоте нервных процессов, лежащих в основе этого ощущения; очевидно, это справедливо вообще применительно ко всем видам ощущений и восприятий.

Юнг остановился на трех «основных» цветах по очень простой причине. Он обнаружил, что можно создать любой цвет, видимый в спектре (в том числе и белый) путем смешивания трех, но не менее чем трех световых лучей, подбирая соответствующую интенсивность света. Он установил также, что диапазон пригодных для этого длин волн довольно широк, и это и составляет ту трудность, с которой мы сталкиваемся при решении вопроса, каковы же первичные цвета. Если бы только три определенных цвета давали при смешивании всю гамму оттенков спектра, мы могли бы сказать с некоторой уверенностью, что именно они-то и соответствуют основным цветовым системам глаза, однако нет единого набора из световых лучей трех длин волн, который бы удовлетворял этим условиям.

Опыт Юнга очень красив. На рис. 8, 2 изображена схема этого опыта.

Рис. 8, 2. Эксперимент Юнгапо смешению цветов. Смешивая три световых луча (а не краски), довольно далеко отстоящие друг от друга в спектре, Юнг показал, что можно получить любой цвет спектра, подбирая соответствующие интенсивности. Он смог также получить белый цвет, но не получил черного цвета и такие неспектральные цвета, как коричневый. Он считал, что глаз эффективно смешивает три цвета, которые воспринимаются тремя основными чувствительными системами. Эта идея остается центральной в объяснении цветового зрения.

Итак, согласно теории Юнга — Гельмгольца, существует три типа цветочувствительных рецепторов (колбочек), которые отвечают соответственно на красный, зеленый, синий (или фиолетовый) цвета, а ощущения всех остальных цветов спектра возникают при смешении сигналов этих трех рецепторных систем. Чтобы построить основные кривые чувствительности, надо было проделать большое количество экспериментов, и это оказалось неожиданно трудным делом. Наилучшие из полученных кривых показаны на рис. 8, 3.

Рис. 8, 3. Основные кривые цветовой чувствительности глаза согласно В. Д. Райту. Они представляют собой предполагаемые кривые поглощения света тремя типами цветочувствительных пигментных элементов. Все цвета возникают при соответствующем смешении этих трех.

Посмотрим теперь на следующий график, на решающую для понимания цветового зрения так называемую кривую различения оттенков (рис. 8, 4).

Рис. 8, 4. Кривая различения оттенков. Она показывает, что минимальные воспринимаемые нами различия в длине волн (Δ λ,) изменяются в зависимости от длины световой волны ( λ). Эта величина меньше всего (то есть цветовое различие — наилучшее) там, где основные кривые реактивности (рис. 8, 3) имеют самые крутые изгибы. В общих чертах это верно.

Здесь сравнивается длина световой волны с наименьшим различием в восприятии оттенка цвета. Теперь если мы посмотрим на предыдущий график (рис. 8, 3), то увидим, что оттенок цвета будет изменяться очень мало по мере изменения длины световой волны на концах спектра, так как единственное, что происходит при этом, — это постепенное увеличение активности систем, воспринимающих красный и синий цвета, без включения в работу других систем. Иначе говоря, на концах спектра мы увидим — при изменении длины световой волны — изменения в яркости, но не в цвете. Вот и все, что при этом происходит. С другой стороны, в середине спектра мы должны ожидать существенных изменений цвета, когда чувствительность системы, ответственной за восприятие красного цвета, быстро падает, а чувствительность системы восприятия зеленого цвета быстро возрастает. Малейший сдвиг в длине световой волны будет вызывать большие изменения в соотношении активности систем, ответственных за восприятие красного и зеленого цвета, что приводит к заметным изменениям оттенка цвета. Таким образом, следует предположить, что вблизи желтого цвета оттенки различаются исключительно хорошо — и так оно и есть на самом деле.

Мы опустим здесь изложение бурных дебатов нашего времени по вопросу о том, существует три, четыре или семь цветовых систем, и примем концепцию Юнга, считавшего, что все цвета являются результатом «смешения трех основных цветов. В цветовом зрении существует, однако, гораздо больше проблем, чем это обнаружено в экспериментах — с простыми окрашенными пятнами света. В последнее время имели большой успех работы гениального американского изобретателя Эдвина Лэнда. Помимо изобретения поляроида (сделанного им еще в бытность его студентом), превратившегося позже в камеру Лэнда, он показал о помощью изящных опытов, что то, что верно в отношении цвета, получаемого путем смешения простых световых пятен, не исчерпывает всей проблемы восприятия цвета. Когда смешиваемые цветовые пятна более сложны по конфигурации и изображают предметы, происходит нечто странное. То, что показал Лэнд, было известно в общем уже давно, но ему принадлежит заслуга обнаружения дополнительных явлений в цветовом зрении, возникающих в более сложных ситуациях при накладывании друг на друга фотографий и изображений (реальных объектов. В самом деле, его работа напоминает нам об опасности упустить само явление из-за упрощения ситуации, которое производится с целью получить чистые эксперименты.

Лэнд, в сущности, повторил опыты Юнга по смешению цветов, используя, однако, не простые цветовые пятна, а прозрачные фотографические пластинки. Теперь мы можем считать что все эти опыты с проекцией окрашенных фотографий являются, по существу, продолжением работ Юнга, так как во всех цветных фильмах практически используется только три цвета. Лэнд уменьшил их число до двух и обнаружил, что с помощью только двух цветов получается неожиданное богатство красок. Техника опыта состоит в том, что фотографические негативы с одними и теми же изображениями проецируются через различные цветовые фильтры. Негативные пленки превращаются в позитивные и проецируются через те же фильтры, что и дает на экране наложенные друг на друга изображения. Довольно хорошие результаты получаются, если взять один проектор с красным фильтром, а другой — без всякого фильтра. Исходя из опыта Юнга, мы не должны были бы ожидать чего-либо от оттенков розового цвета различной насыщенности (полученных с помощью добавления белого цвета); однако в действительности мы получаем зеленый и другие цвета, которых фактически нет. Эти результаты можно было бы предвосхитить, если учесть два хорошо известных факта. Во-первых, вначале в цветных фильмах использовались только два цвета, но все возможности этого метода не были в достаточной мере реализованы. Во-вторых, как мы уже знаем, хотя Юнг и обнаружил, что цвета спектра, включая белый, могут быть получены при смешении трех окрашенных световых лучей, таким способом невозможно получить любой цвет, который доступен нашему восприятию. Например, таким образом нельзя получить коричневый цвет, а также цвета металлов, таких, как серебро или золото. Следовательно, существует нечто сверх трех цветов, не говоря уже о двух.