Чувствительность глаза

Леонардо да Винчи отводил человеческому глазу особую роль среди других органов чувств: «Разве не видишь ты, — писал он, — что глаз обнимает красоту всего мира? Он является начальником астрологии; он создает космографию, он советует всем человеческим искусствам и исправляет их, движет человека в различные части мира; он является государем математических наук, его науки — достовернейшие; он измерил высоту и величину звезд, он нашел элементы и их места. Он породил архитектуру и перспективу, он породил божественную живопись».

В повседневной практической деятельности и, в частности, в художественной первостепенное значение имеет чувствительность глаза к различиям по светлоте, насыщенности, цветовому тону. Эта способность к различению и служит основным показателем качественной характеристики цветового зрения. Она зависит от психологических факторов, физические же стимулы восприятия, надо полагать, остаются постоянными: земля, камни, листья деревьев отражают сегодня световые волны так же, как отражали их и 10, и 100 тысяч лет тому назад, однако восприятие цвета, стимулируемое ими, далеко не одинаково у дикаря и современного человека. Это дает основание считать, что «цветовое зрение в том виде, в каком мы его находим у человека, есть результат длительной эволюции органов чувств в направлении приспособления к возможно лучшему видению цветовых различий окружающего нас мира».

Если основные различия между воспринимаемыми цветами сводятся к различиям по светлоте, цветовому тону и насыщенности, которые в совокупности, как уже отмечалось, характеризуют всякое цветовое пятно, то очень важно установить способность глаза различать изменения цвета по каждому из этих трех параметров.

При исследовании чувствительности глаза к изменению цветового тона было замечено, что глаз неодинаково реагирует на изменение длины волны в различных участках спектра. По данным экспериментов, проводимых Райтом и Питтом в 1946 году, изменение цветности наиболее заметно в четырех частях спектра, а именно в зеленовато-голубой, оранжево-желтой, оранжево-красной и сине-фиолетовой. К средней же зеленой части спектра и к его концу, красному и фиолетовому, глаз наименее чувствителен. Всего, согласно результатам этих опытов, глаз при определенных условиях освещения и величины поля зрения способен выделить в спектре около 150 цветовых тонов. Если к этому прибавить отсутствующие в спектре пурпурные цвета, то общее число различимых глазом цветовых тонов составит 180.

Чувствительность глаза к изменению насыщенности цвета исследовалась советскими учеными Б. М. Тепловым и И. М. Соколовым. Судя по результатам их опытов, число замечаемых глазом различий по насыщенности неодинаково для красной, желтой и синей поверхностей и колеблется от 7 до 12 градаций. Наиболее чувствителен глаз к различию яркостей. По данным экспериментов Кенига, глаз различает около 600 градаций яркости.

Следует иметь в виду, что способность к различению цветовых тонов не является постоянной и зависит от изменений цветовых объектов по насыщенности и яркости. «При уменьшении насыщенности, — пишет

С. В. Кравков, — равно как при значительном увеличении или уменьшении яркости, мы различаем цветовые тона все хуже и хуже. При минимальной насыщенности хроматические цвета сводятся к двум различным тонам: желтоватому («теплому») и синеватому («холодному»). Подобным же образом обедняется «цветовая гамма» и тогда, когда хроматические цвета становятся очень близки к белому или черному». Поэтому нельзя определить возможное общее число воспринимаемых глазом цветов путем простого перемножения количеств различаемых цветовых тонов, степеней насыщенности и светлоты. Тогда оказалось бы, что человеческий глаз способен различать около миллиона оттенков. Такой подсчет был бы неверен, потому что он не учитывал бы изменений чувствительности к одному из показателей в зависимости от другого. Если принять во внимание этот факт, то становится объяснимым, почему в среднем человеческий глаз способен различать лишь несколько тысяч цветовых оттенков.

Чувствительность глаза к отдельным цветам изменяется не только количественно, .но также и качественно в зависимости от освещенности. Первым заметил эту закономерность чешский ученый Я. Пуркине. Она заключается в том, что при слабой освещенности не только понижается чувствительность глаза к различению цветовых тонов вообще, но и происходит смещение этой способности в сторону коротковолновой части спектра (синие, фиолетовые). В картинных галереях при плохом освещении кажется, что гаснут красные, оранжевые и желтые тона и, наоборот, повышается звучность синих и зеленых, что приводит к искаженному представлению о цветовом строе картины.

Смешение цветов

Смешение цветов — одна из самых главных проблем теории цвета, потому что со смешением цветов человеческое зрение имеет дело постоянно. Как уже отмечалось, ощущение цвета поверхности вызывается в нас не потоком волн одной какой-либо длины, а совокупностью различных по длине световых волн. Какой цвет мы при этом воспринимаем, будет зависеть от того, какой длины и интенсивности волны преобладают в потоке излучаемого света. Например, когда мы смотрим на голубое небо, то в глаз попадает свет, состоящий почти из всех длин волн, но с преобладанием тех, которые вызывают ощущение голубого. В результате мы воспринимаем один результирующий, голубой цвет, но не видим поверхность из разноцветных точек, подобную картине пуантилиста. Этот факт и подобные ему свидетельствуют о существовании особой синтетической способности глаза видеть при так называемом оптическом смешении цветов один результирующий цвет.

Если два окрашенных пятна располагаются рядом, то на определенном расстоянии они создают впечатление единого цвета. Такое смешение носит название «аддитивного» («слагательного»). Если же на окрашенную поверхность накладывается другая цветная прозрачная пластина, тогда смешение происходит в результате вычитания или отсеивания некоторых волн; такое смешение называется «вычитательным» или «субстрактивным».

Наукой выявлены следующие три основных закона оптического смешения цветов.

Первый закон состоит в том, что для всякого цвета имеется другой, дополнительный к нему; будучи смешаны, эти два цвета дают в сумме ахроматический (белый или серый) цвет. Речь идет здесь о смешении лучей — например, при смешении двух световых потоков или смешении, получаемом при вращении вертушки с двумя окрашенными половинками. Два дополнительных цвета, попадая в глаз, дают ахроматический цвет лишь при определенном соотношении их интенсивности и определенном волновом составе. Диспропорция приводит к появлению цветового тона в зависимости от преобладающего в смеси цвета. Например, при оптическом смешении в определенной пропорции желтого и синего получится ахроматический серый. При увеличении в смеси желтого результирующий цвет изменится в сторону желтого, а при увеличении синего соответственно — в сторону синего.

Согласно второму закону смешения, смешиваемые (не дополнительные) цвета, лежащие по цветовому кругу ближе друг к другу, чем дополнительные, вызывают ощущение нового цвета, лежащего между смешиваемыми цветами. Так, например, смесь красного с желтым дает оранжевый, желтого с синим — зеленый. Второй закон имеет наибольшее практическое значение. Из него вытекает тот факт, что путем смешения трех основных цветов в различных пропорциях возможно получить практически любой цветовой тон.

Третий закон говорит о том, что одинаковые цвета дают и одинаково выглядящие смеси. Здесь имеются в виду также и те случаи, когда смешиваются цвета одинаковые по цветовому тону, но разные по светлоте и насыщенности, а также хроматические цвета с ахроматическими.