Вплив зовнішніх факторів на сприйняття кольору

Сприйняття кольору при різних рівнях яскравості.При дуже великих і дуже малих яскравостях спостерігаються відхилення від нормального сприйняття. Змінюються контраст, светлота та колірний тон кольорів.

При падінні яскравості нижче 1 кд×м^–2 і зростанні її вище 1000 1 кд×м^–2 (умовно прийняті межі наближеного дотримання закону Вебера–Фехнера) яскравісний поріг різко зростає. Це розраховують відповідно до загально-відомого явища: при дуже низьких і дуже високих яскравостях деталі предметів не розрізняються оком. Колірні пороги зростають при відхиленні умов освітлення від середніх.

Ефект Пуркіне: при зміні яскравості можуть змінюватися співвідношення світлот різних кольорів (1823 р.). На рис. 2.10 показані синій і червоний квадрати, розташовані на чорному фоні. В умовах яскравого освітлення (біля вікна) червоний квадрат здається світлішим, ніж синій. В умовах зниженої освітленості (темний кут кімнати) співвідношення світлот стає зворотним: синій виявляється світліше за червоний.

Рис. 2.10. Приклад ефекту Пуркіне

Причина явища зрозуміло з рис. 2.11. Пунктірною лінією дана крива відносної спектральної інтенсивності для смеркового зору, суцільною – денного. Буквами С і Ч на осі довжин хвиль позначені положення максимумів віддзеркалення синього і червоного квадратів. При малих освітленостях видність характеризується кривою сумеречного зору, і чутливість ока до синього перевищує чутливість до червоного. При зростанні освітленості працює крива видності денного зору, і співвідношення чувствительностей стає зворотним. Чутливості ока до синього та червоного полів при сумеречному зорі показані чорними кухлями, а при денному – світлими. Великі чутливості забезпечують більші світлоти.

Рис. 2.11. Співвідношення чутливостей ока при різних рівнях освітленості червоного та синього полів

Явища Бецольда.Бецольд (1873 р.) і Брюкке (1877 р.) виявили, що колірний тон залежить не лише від довжини хвилі випромінювання, але і від яскравості, а отже, освітленості сітківки. На рис. 2.12 показаний результат зниження освітленості сітківки в 350 разів (при зменшенні яскравості випромінювання з 1,75×10² до 0,5 кд×м^–2). Символом Dl позначено зміщення колірного тону випромінювання.

Наприклад. Якщо яскравість випромінювання l₅₅₀ знижується у вказаних інтервалах, то колірний тон цього випромінювання не відрізняється від колірного тону Dl ордината, при абсцисі 540 дорівнює 10 нм, показано хрестиком.

З рисунка видно, що колірний тон не залежить від яскравості поблизу довжин хвиль 480, 510, 570 нм (світлі кухлі). І навпаки, особливо велике зміщення колірного тону в області 520 нм і після 650 нм, де воно досягає 20 нм і більше. Цей ефект – явище Бецольда–Брюкке.

Рис. 2.12. Зсув колірного тону при зниженні освітленості сітківці

(Бецольд–Брюкке)

Колірний тон зміщується і в результаті зміни чистоти кольору (тобто розбавлення монохроматичного вилучення білим). Це – явище Бецольда–Ебнея. На рис. 2.13 показана крива явища за Ебнеєм і Н.Т. Федоровим. Зменшення чистоти досягається збільшенням до 15% випромінювання за потужністю білого в межах від початку видимого спектру до 510 нм і 1% білого після 510 нм. Найменш критичні щодо цього явища ділянки спектру, розташовані близько 500 і 570 нм, а найбільш критичні – близько 530 нм і за 620 нм.

Рис. 2.13. Зсув колірного тону за зміною чистоти кольору

(Ефект Бецольд–Ебнея)

Збіг областей виявлення явищ свідчить про спільність їх природи. Враження колірного тону залежить від відношення реакцій рецепторів.

Нариклад. Якщо реакція червоночутливих велика, а зеленочутливих значно менша, то виникає враження майже чисто-червоного. Якщо збуджені рецептори усіх трьох типів, то перш ніж знаходити співвідношення, з кожної реакції необхідно відняти найменшу. Тим самим з «кольорової» реакції віднімається «біла».

Це зрозуміло з рис. 2.14, на якому наведена частина кривих основних збуджень в області Dλ=470–520 нм, де на випромінювання реагують усі рецептори.

Рис. 2.14. Явище Бецольда

У цьому, найбільш загальному випадку (показано на прикладі вилучення Dλ=480 нм) враження колірного тону пов'язано із співвідношенням , де х – інтенсивність реакції, індекси – порядкові номери типів рецепторів, починаючи від тих, що дають найбільшу реакцію. Вважається, що реакції пропорційні інтенсивності світла, а відчуття за законом Вебера–Фехнера – логарифму реакції. Тоді відчуття колірного тону безпосередньо визначається співвідношенням . При зміні сили світла в n разів воно має вигляд

(2.13)

що не рівно початковому. Тому при зміні сили світла колірний тон у загальному випадку повинен стати іншим, ніж до зміни.

Аналогічно пояснюється і явище Бецольда–Брюкке.

Ефекти зорового контрасту.Терміном «ефекти зорового контрасту» позначають декілька явищ. В результаті одного з них – одночасного контрасту – колір поля знаходиться залежно від кольору фону, що оточує його. Інше явище – послідовний контраст: на сприйняття випромінювань впливають умови попереднього опромінення сітківки. Обидва ефекти можуть бути світловими і кольоровими. У випадку світлових зорових контрастів обидва вилучення (фон і поле, передування та подальше вилучення) одноколірні та розрізняються за яскравістю, в іншому – вони різноколірні.

Одночасний контраст.Цей ефект пов'язаний із зоровою: світло, що впало на деякий майданчик сітківки, викликає не лише її реакцію, але й діє на ділянки, розташовані поряд з нею. Реакції ділянок, що знаходяться поряд з освітлюваною площадкою, можуть при цьому як посилюватися (позитивна індукція), так і послаблюватись (негативнаіндукція).Індукція–загальна властивість рецепторів і не належить лише до зору. Її природа доки не цілком ясна.

Одночасний світловий контраст наведено на рис. 2.15. Поле на світлому фоні здається більш темним, ніж таке ж поле, розташоване на темному фоні.

Якщо хроматичне або ахроматичне поле розташувати на фоні, що має той або інший колір, то спостерігається кольоровий одночасний контраст. Так, сіре поле на червоному фоні набуває зеленуватого відтінку, на синьому – жовтуватий. Жовте поле на червоному фоні зорово стає зеленуватим, на зеленому – помаранчевим та ін. Колір фону, що впливає на колір поля, називається індуктуючим, а колір поля, що виникає під його впливом, – індуктованим.

У загальному випадку в результаті одночасного контрасту індукований колір має набільшу кількість відмінностей від того, що індуктує: темно-сірий колір темніє на світлому фоні, жовтий на червоному зеленіє.

Рис. 2.15. Одночасний світловий контрасту

Індукований колір приблизно додатковий до того, що індуктує.

Співвідношення між кольорами при одночасному контрасті показано на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Характеристики зміни колірного тону при одночасному контрасті

(Н.Т. Федоров із співробітниками)

Графік показує зв'язок індукуючих та індукованих кольорів монохроматичних випромінювань та описує таким чином майже повну картину явища. За оссю ординат відкладені значення Dl=l_Д–l_І, де l_І – довжина хвилі випромінювання, що має колір, однаковий з індукованим, а l_Д – від додаткового до індукованого. Якщо ця різниця дорівнює нулю, то кольори додаткові l_д та l_І збігаються. Якщо значення Dl негативне, то l_І>l_д, і, навпаки l_І<l_д, при позитивному значенні Dl. З рис. 2.16 видно, що додаткові кольори при одночасному контрасті характерні для монохроматичних вилучень поблизу наступних довжин хвиль: 450, 500–510 і 570 нм, де где l_д=l_І. Найбільш великі відхилення від додатковості в областях 470 нм і особливо 530 нм (де l_д>l_І), а також при довжинах хвиль, менших 440 нм, і поблизу області 650 нм (l_І>l_д).

Послідовний контраст.Явище послідовного контрасту виявляється при послідовній дії на око випромінювань. Як відомо, зорове відчуття зберігається протягом деякого часу після припинення освітлення сітківки. Відчуття, що залишається після безпосередньої дії випромінювання, називається послідовним образом. Якщо після припинення дії деякого випромінювання подіяти іншим, то послідовний образ від першого випромінювання складеться з відчуттям від іншого. Це явище і є послідовним контрастом.Розрізняють: позитивний і негатичний послідовний контраст.

При послідовному контрасті обидва кольори приблизно додаткові. У работах Н.Т. Федорова із співробітниками надано графічний пояснення співвідношень кольорів при послідовному контрасті (рис. 2.17). Приблизна додатковість кольорів дотримується лише поблизу довжин хвиль 500 і 570 нм. У синій і червоній зонах спектру індуктуючі та індуковані кольори не можна навіть приблизно назвати додатковими.

Ще один ефект зорового контрасту називається крайовим контрастом (явище Маха): Він полягає в наступному. Якщо поєднати два поля, що мають різні яскравості, то прикордонна частина темного поля стане зорово темніше, а світлого, навпаки, світліше. Якщо знов розділити поля або закрити одне з них, то враження нерівномірності яскравості зникають. Контури, які зорово виникають на межах рівнояскравих предметів, підкреслюють різницю межевих ділянок, що полегшує сприйняття цієї різниці.

Рис. 2.17. Співвідношення кольорів при послідовному контрасті

Вплив непрямих роздратувань.Робота ока пов'язана з роботою інших органів, відчуттів, і характер зорового відчуття визначається загальним станом організму, роздратуванням його окремих органів. Впливу на кольоросприйняття непрямих роздратувань, тобто роздратувань інших органів чуття, були присвячені роботи С.В. Кравкова із співробітниками. Вивчалися слухові, нюхові, температурні, смакові подразники.

Загальна закономірність полягає в тому, що дія непрямих роздратувань впливає на сприйняття довгохвильової і короткохвильової частин спектру по-різному. Межа розрізнення сприйнять знаходиться поблизу 570 нм.

В результаті смакових, слухових, теплових і деяких нюхових роздратувань підвищується чутливість колбочкового апарату до короткохвильової (тобто до 570 нм) частини спектру і знижується в довгохвильовій. Дія інших подразників, наприклад запаху індолу, навпаки, наводить до стимулювання чутливості до довгохвильових випромінювань і її придушення до короткохвильових. Так само змінюється характер колірних відчуттів при запрокидуванні голови.

Наведені дані свідчать про складність процесів формування колірних відчуттів, які описані теорією колірного зору лише в загальному вигляді. Багато чинників, що впливають на сприйняття кольору, приводять до необхідності оцінювати його в строго певних умовах, оскільки результати виміру кольору за вказаними вище причинам можуть змінюватися при зміні умов спостереження.