Цветовое зрение

Свет как носитель информации содержит только два ее вида — о яркости и о цвете.

За цветовое и яркостное восприятие человеческого глаза отвечают два различных вида нервных клеток, которые называют, соответственно, колбочками и палочками. Палочки пригодны для восприятия только яркостной информации.

В противоположность палочкам имеется три сорта колбочек. Они различаются по сенсорным молекулам, которые обеспечивают обнаружение световых волн. Чтобы нервная клетка (будь она колбочкой или палочкой) могла различать световые волны, она должна вырабатывать особое химическое вещество — так называемый зрительный пигмент, который поглощает энергию световых волн. В зависимости от вида зрительного пигмента световые волны различной длины улавливаются колбочками с разной эффективностью.

Зрительные пигменты и, соответственно, три разных вида колбочек имеют максимумы чувствительности в синей, зеленой и красной областях спектра. Таким образом они оптимизированы на распознавание света длинных, средних и коротких волн, которые соответствуют красному, зеленому и синему свету.

Когда в глаз попадает свет, который состоит в основном из длинноволновых компонентов, он наиболее эффективно улавливается сенсорными молекулами, максимум области поглощения которых приходится именно на длину волны красного света. Это приводит к возбуждению соответствующих колбочек, и такой свет воспринимается нами как красный. Если свет содержит длинноволновые и средневолновые составляющие, то на него реагируют два вида колбочек, которые эффективно воспринимают длинноволновый и средневолновый свет, и человек воспринимает свет как желтый, который образуется благодаря смешению красного и зеленого. Если же в свете одинаково представлены все длины волн, одновременно возбуждаются все три вида колбочек, а человек воспринимает свет как белый. Таким образом, цветовое зрение человека основывается на наличии в сетчатке трех различных видов сенсорных клеток, которые оптимизированы на распознавание красного, зеленого и синего цветов.

Особенно хорошо воспринимается зеленый свет, красный свет — уже несколько хуже, а чувствительность к синему свету чрезвычайно низка. Это приводит к тому, что цветовые составляющие изображения вносят разные вклады в ощущение яркости. Наименьший вклад в общую яркость вносит синяя составляющая.

Зрение не одинаково чувствительно к различным световым волнам. Как результирующая чувствительность колбочек, так и чувствительность палочек имеет максимум на длине волны около 550 нм, что соответствует желто-зеленому свету, но при этом чувствительность палочек почти в 1000 раз выше, чем у колбочек. Таким образом, максимум чувствительности человеческого зрения лежит в желто-зеленой области спектра.

Низкая чувствительность зрения к синим цветовым тонам является также причиной того, что синяя окраска фона особенно хорошо подходит для цветных диапозитивов. Если черный шрифт напечатан на белом фоне, то шрифт и фон воспринимаются одинаково четко. Если же, например, белый шрифт находится на синем фоне, то значение фона как бы теряется, и в ощущении изображения доминирует шрифт или остальные элементы изображения с другой окраской.

Белый листок бумаги выглядит белым потому, что он отражает все цвета в белом свете и ни один не поглощает. Если вы осветите его синим светом, бумага будет выглядеть синей. Если вы осветите белым светом листок красной бумаги, бумага будет выглядеть красной, так как она поглощает все цвета, кроме красного. Что произойдет, если осветить красную бумагу синим светом? Бумага будет выглядеть черной, потому что синий цвет, падающий на нее, она не отражает.

Отражение и излучение света оставалось не более чем любопытной темой до появления компьютерной обработки цветных изображений. Сегодня диаметрально противоположные способы генерации цвета мониторов и принтеров являются основной причиной искажения экранных цветов при печати. Для того чтобы правильно производить цветоделение нужно хорошо представлять работу двух противоположных систем описания цвета в компьютере: аддитивной и субтрактивной.