Особенности восприятия, измерения и воспроизведения цвета излучения.

Заргарьянц Г. С., Михайлов О. М., АНО НТЦ СЭ «ИСЭП», г. С-Петербург

Широкое использование цвета в жизни и технике потребовало решения ряда практических и теоретических задач. На первом этапе развития учения о цвете довольствовались чисто субъективными методами сравнения и оценки. В дальнейшем эти методы перестали удовлетворять требованиям жизни и стали непригодными при развитии точных наук, особенно при внедрении электронно-вычислительных машин, известных нам как компьютеры.

В результате возникла наука о цвете, с каждым годом всё глубже и шире проникающая в разнообразные отрасли знаний. Эта наука получила название цветоведение, которое объединяет в себе восприятие, колориметрию, т.е. измерение цвета, и воспроизведение цвета. При этом объединяются данные о цвете, изучаемые физикой, психофизикой и психологией. Физика даёт возможность познать законы распространения, отражения, поглощения и рассеяния излучений, возбуждающих нервную систему сетчатки глаза. Психофизика рассматривает процессы, происходящие в сетчатке глаза. Психология изучает законы, управляющие чувственным восприятием в целом, передаваемым по нервным окончаниям (нейронам) в мозг человека. При этом связываются ощущение цвета с ощущениями, поступающими по другим каналам информации.

В глазу происходит трёхкратное преобразование энергии: преобразование падающей энергии в химическую энергию распада молекул светочувствительного вещества; преобразование химической энергии распада молекул в электрическую энергию волокон зрительных нервов, связывающих глаз с мозгом; преобразование энергии движения электронов в энергию биологических процессов зрительного ощущения. Отсюда возникает двойственность терминологии цвета: воспринимаемый цвет как свойство зрительного восприятия и цвет психофизический – определение цветового стимула с помощью экспериментально установленных значений величин. Цвет может быть вычислен и измерен независимо от каких-либо визуальных наблюдений и, следовательно, на полученное значение цвета и цветности не повлияют ни индивидуальные особенности наблюдателя, ни состояние адаптации его зрения.

Измерение цвета осуществляется при определённых условиях в соответствии с законами аддитивного и субтрактивного (вычитается цвет поглощённого излучения) сложения цветов. Определение характеристик цвета осуществляется в стандартной колориметрической системе XYZ (рис. 1а) и в системах RGB и КЗФ со своими тетраэдрами цветов и основными цветами. Иногда удобнее производить действие с цветами в почти равноконтрастном графике (рис. 1б) Конкретная форма расположения цветов в цветовом аффинном пространстве зависит от выбора направления и длины векторов, изображающих основные цвета системы.


Существуют два принципиально различных объективных способов измерения цвета: спектрофотометрический метод и метод интегральной колориметрии. Низшая метрика цвета – это чисто физическая наука колориметрия. Высшая метрика цвета тесно связана с ощущениями и восприятием цвета и более запутана.

При цветовосприятии, основанном на ощущениях, излучение сначала взаимодействует со средой и, неся в себе свойства среды, поступает в глаз. Затем происходит раздражение рецепторов сетчатки и первичное формирование цвета, информация в виде цветового кода передаётся в мозг. И, наконец, в мозгу осуществляется логическая обработка сигналов и восприятие объекта, возникают ощущения зрительного образа, ощущения цвета, ощущения других органов чувств. Задачи, стоящие перед глазом и мозгом, совершенно отличны от задач фотометрии и колориметрии, равно как и от задач цветовоспроизведения. Недопустимо оценку лучистой мощности проводить по зрительному ощущению. Многим кажется, что глаза продуцируют в мозгу картины. Тогда потребовался бы другой глаз, который рассматривал бы эти картины, но это абсурд. Определённая структура нервной деятельности воспроизводит предмет, и для мозга эта структура возбуждения и есть этот предмет. Никакой внутренней картины не возникает.