2.2. Теория ощущения цвета

У истоков современных представлений о восприятии цвета стоят знаменитые имена: М.В. Ломоносов (1711 - 1765 гг.), Т. Юнг (1773 - 1829 гг.), Г. Фехнер (1801 - 1887 гг), Г. Гельмгольц (1821 - 1849 гг.), Дж. Максвелл (1831 - 1879 гг.), Э. Геринг (1834 - 1918 гг.).

Теоретические основы были заложены ещё в VIII в. XX столетие оказалось наиболее плодотворным в изучении физиологии зрения, но полное исследование всех тонкостей функционирования цветового зрения ещё впереди.

Процесс возникновения цветовых ощущений принято разделять на несколько уровней. Волны разной длины, попадающие в глаз, будут раздражать каждый из трёх рецепторов (колбочки). Но колбочки делятся на три вида, каждый вид более чувствителен к одной из зон спектра - коротко-, средне- или длинноволновой. Это рецепторы одного уровня сетчатки.На уровне рецепторов сетчатки механизм цветоразличения хорошо описан в «трехкомпонентной теории Юнга - Гельмгольца. А гипотеза о трехцветной природе зрения была высказана впервые М.В. Ломоносовым. Трехкомпонентная теория объясняет необходимость и достаточность триады основных цветов (красного, зеленого и синего) для получения цветов видимого спектра путем аддитивного смешения. Путем аддитивного смешения получаются все цвета спектра. Накладывая зеленый луч на синий, мы получим голубой цвет; накладывая зелёный на красный, получим желтый; накладывая синий на красный, получим фиолетовый. Если смешаем все цвета, то получим белый. Варьируя интенсивность лучей, можно получить любой промежуточный оттенок.

Но колбочки связаны со зрительным нервом не на прямую. Исследования функционирования сетчатки привели к выводу о том, что сё структурными единицами являются не отдельные рецепторы, а рецепторные поля, объединяющие от одного до десятка тысяч фоточувствительных клеток (колбочек и палочек), связанных посредством промежуточных клеток с одной из ганглиозных клеток. После фоторецепторов сигналы поступают во второй уровень, где происходит обработка цветового раздражения путём субтрактивного смешения. На этом уровне характер обработки цветового раздражения хорошо укладывается в «теорию оппонентности» Э. Геринга. Эта теория основывается на существовании уже не трех, а четырех основных цветов: красного, зеленого, желтого и синего. Красный с желтым дает ощущение оранжевого, красный с синим — фиолетового, а синий и желтый - зеленого. Считается, что в этом уровне три вида градуальных нейронов: красно- зеленый, сине-желтый и черно-белый (яркостный).

Трехкомпонентная (красный, зеленый, синий) и оппонентная теории (красно-зеленая, сине-желтая, темно- светлая пары) не противоречат друг другу, а совмещаются через представление о поэтапности обработки информации о цвете.

Таким образом, уровень колбочек соответствует первому уровню. Уровень горизонтальных, биполярных и ганглиозных клеток - второму. Окончательная обработка сигналов производится в затылочных областях коры головного мозга. После прохождения сигналом всего сложного пути от глаза до зон цветового анализатора в мозгу, где происходит сложная обработка информации, мы воспринимаем электромагнитные колебания света как цвет.

Работу глаза по ощущению цвета можно представить на примере последовательного контраста. Если, например, продолжительное время смотреть на яркое пятно зеленого цвета на белом экране, а затем это пятно убрать, то возникает впечатление, что на месте зеленого пятна появилось постепенно затухающее пятно пурпурного цвета. На сетчатке в пределах изображения зеленого пятна колбочки «зеленой» группы оказались перевозбужденными, и для восстановления их чувствительности требуется время. Далее в работе по формированию сигнала участвуют нейроны - клетки сетчатки второго уровня. Нейроны в этих условиях и представляют противоположный сигнал: зеленому - красный (синему - желтый, темному — светлый). Постепенно «зеленая» группа колбочек приобретает чувствительность и последовательный цветовой образ пурпурного цвета медленно исчезает.

Отсутствие в глазе одной из групп колбочек проявляется в виде дальтонизма или другого недостатка в восприятии цвета.При длительном восприятии цветового однообразия глаза утомляются. Не работают колбочки одной из групп - нет равновесия. С понижением яркости поля зрения и с включением в работу палочек спектральная чувствительность глаза изменяется. Общая чувствительность глаза к свету повышается, но способность к цветоощущению понижается. Ярко-красные цветы мака при дневном освещении воспринимаются значительно ярче листьев, а с наступлением сумерек зеленовато- синие листья, наоборот, становятся светлее цветов мака. Палочки в целом более чувствительны к коротковолновым излучениям. Поэтому в сумерках синие предметы кажутся более светлыми, а красные — более темными.