Восприятие цвета. 
Ощущения и восприятие

Восприятие цвета, его физиологические и психологические основы с давних нор интересуют ученых, причем не только психологов, но также физиков и физиологов. Известный физик И. Ньютон (1643—1727) сформулировал первую в истории науки физическую теорию цвета и объяснил процесс его восприятия человеком. Изучением восприятия цвета после Ньютона занимались многие ученые, в основном физики и физиологи (Т. Юнг, Г. Гельмгольц), а психологи приступили к исследованиям восприятия цвета позднее.

В настоящее время цветовым восприятием интересуются не только психологи, физики или физиологи, но также художники, дизайнеры, специалисты по рекламе, телевидению, по многих другим видам современной деятельности человека, имеющего дело с цветом. Соответственно, можно утверждать, что исследования, но данной проблеме имеют междисцинлинарный характер, и существует несколько разных подходов к ее решению, возникших и разрабатываемых в тех областях науки и практики, представители которых интересуются природой и восприятием цвета. Существуют, таким образом, физика, физиология и психология цветового (хроматического) зрения. Имеются учения о восприятии цвета, связанные с художественноизобразительным искусством и другими видами деятельности. Все эти области знаний по имеющейся в них информации о цвете и механизмах его восприятия частично пересекаются друг с другом, но в каждой из них существуют знания, которые отсутствуют в других областях научного и практического изучения цвета.

Получить разностороннее и полное представление о том, что такое цвет, каким образом он воспринимается и оценивается людьми, невозможно, обладая только знаниями из области одной науки, физики, физиологии или психологии. Для этого необходима интеграция всех знаний, касающихся цвета, из разных областей науки и практики. Поэтому в трудах психологов, посвященных цветовому восприятию, почти всегда присутствуют и обсуждаются проблемы физики и физиологии цветового зрения, а в трудах физиологов, физиков и художников можно найти немало ссылок на работы, касающиеся психологических аспектов цветового восприятия.

В случаях, когда восприятие цвета обсуждают ученые, а не практики, они выделяют две области научного изучения такого восприятия: восприятие цвета в виде окрашенных световых лучей, распространяющихся в воздушном пространстве, и восприятие цвета в форме окрашенных поверхностей предметов, отражающих падающие на них световые волны. Хотя оба вида хроматического (цветового) восприятия имеют немало общего, между ними имеются и принципиальные различия (как мы убедимся дальше, они связаны с разными теориями объяснения цветового восприятия). Два указанных вида цветового зрения, о которых идет речь, иногда обсуждаются вместе, иногда раздельно.

Воспринимаемый человеком цвет какой-либо поверхности или предмета зависит от длин волн световых лучей, которые данная поверхность или данный предмет отражают. Если поверхность предмета поглощает определенные световые лучи, то в соответствующие цвета (цвета поглощенных лучей) она в восприятии человека не окрашивается. Ее цвет воспринимается как хроматическая окраска отраженных ею лучей. Так, например, если некоторая поверхность отражает лучи с длиной волны от 380 до примерно 400 нм, а остальные поглощает, то ее цвет будет казаться наблюдателю синим или фиолетовым. Если соответствующая поверхность отражает только лучи с длиной волны, равной примерно 500—530 нм, то ее цвет будет восприниматься как зеленый. Если же поверхность отражает лишь самые длинные лучи — 740—780 нм, а остальные поглощает, то ее цвет наблюдатель воспримет как красный. При поглощении всех световых лучей зрительно воспринимаемого диапазона поверхность будет казаться наблюдателю черной, а при отражении всех лучей — белой.

Это было открыто в науке давно и отражено в одном из первых фундаментальных трудов по физике цветового зрения — в трактате И. Пыотоиа «Оптика». Он также доказал, что при пропускании через прозрачную призму бесцветного луча, содержащего длины всех волн видимой человеком части спектра, происходит преломление и расщепление света на несколько цветовых лучей, каждый из которых характеризуется определенной длиной волны (см. рис. 1.2).

Степень преломления зависит от длины волны: коротковолновые лучи преломляются в большей степени, чем длинноволновые. Поэтому, пройдя через призму, белый цвет разделяется на составляющие его хроматические цвета, которые похожи на радугу (ее возникновение в небе имеет ту же физическую природу, что и появление цветовых оттенков при разложении белого цвета посредством призмы). Цветовой спектр, получаемый в результате разложения белого цвета, включает в себя все волны зрительного диапазона или все цвета радуги, от коротковолновых (синий и фиолетовый цвета) до длинноволновых (желтый и красный цвета).

На основе работ И. Ньютона Г. Грассман (1809—1977) вывел следующие основные законы смешения цветов.

• 1. Для каждого хроматического цвета имеется другой цвет, от соединения с которым получают ахроматический (бесцветный) смешанный тон. Такие пары цветов называются дополнительными. К примеру, взаимно дополнительными являются следующие цвета: желтый и индиго-синий, желтозеленый и фиолетовый, зеленый и пурпурный.
• 2. Соединяя два цвета, лежащие ближе друг к другу, чем дополнительные цвета, можно получить любой цвет, находящийся в спектре между двумя данными цветами.
• 3. Две пары одинаково выглядящих (одинаково воспринимаемых человеком) цветов дают при их смешивании друг с другом однообразно воспринимаемый цвет, независимо от различий в физическом составе смешиваемых цветов. Так, например, серый цвет, полученный от смешивания одной пары дополнительных цветов, ничем не отличается от серого цвета, полученного в результате смешивания любой другой пары.

Оказалось, что ощущение того или иного цвета, возникающее у человека, определяется не только длиной волны, но сочетанием трех параметров электромагнитных волн: длины, интенсивности и спектральной чистоты. Каждому из этих параметров соответствует особый психологический аспект ощущения цвета: цветовой тон, яркость и насыщенность. Связь между этими тремя психологическими параметрами цветового восприятия можно наглядно продемонстрировать с помощью так называемого трехмерного цветового веретена (рис. 2.7).

Параметр яркости на данной модели представлен вдоль ее вертикальной оси и изменяется от белого цвета (вершина веретена, соответствующая наиболее яркому цвету) до черного цвета (нижняя часть веретена, представляющая наиболее темный цвет). Вертикальная линия, проходящая через центр цветового веретена, соответствует различным оттенкам серого цвета. Насыщенность на цветовом веретене представлена в его горизонтальной плоскости и постепенно изменяется от центра к периферии, причем наиболее насыщенные цвета располагаются на кромке центрального круга и в центре вертикальной оси, проходящей между белым и черным цветами.

Коническая форма веретена указывает на то, что насыщенность является максимальной лишь при невысоких и средних уровнях яркости света. Иными словами, насыщенность цвета зависит от его яркости. Чем дальше располагается цвет от середины оси яркости на поверхности веретена (либо светлее, либо темнее), тем меньшей становится насыщенность соответствующего цветового гона, причем добавление как белого, так и черного цветов как бы «разбавляет» ее. Из этого следует, что слишком темный цвет не может восприниматься как очень насыщенный. В точках, соответствующих вершинам веретена, т. е. белому и черному цветовым оттенкам, свет фактически представляется бесцветным.

Рис. 2.7. Трехмерное цветовое веретено.

Болес детально, чем это уже было показано в первой главе учебника, где обсуждались разнообразные цветовые ощущения, соответствие между длиной волны и воспринимаемым человеком цветом представлено в таблице.

Таблица

Соответствие между воспринимаемым цветом и длиной электромагнитной волны.

Восприятие цвета любого предмета зависит не только от длины поглощаемых или отражаемых его поверхностями электромагнитных волн, но также от того, насколько хорошо воспринимаемый цвет знаком человеку, а также от тех ассоциаций, которые он у данного человека вызывает. Это утверждение справедливо для случаев, когда возникает необходимость составлять цветовые смеси, оттенок которых соответствует цвету стимулов, имеющих характерные признаки и форму, ассоциируемые с объектами, всегда окрашенными в один и тот же цвет. В качестве примера можно привести случай экспериментального восприятия банана и листа, специально окрашенных в один и тот же, серый цвет. Установлено, что люди привыкшие видеть банан желтым, воспринимают серый банан с некоторым оттенком желтизны, а привыкшие, соответственно, видеть листья зелеными, склонны воспринимать серый цвет листа с явным оттенком зелени.

В качестве типичных примеров связи между воспринимаемым цветом и длиной волны, а также различаемых человеком цветов приводят обычно случаи восприятия семи чистых цветов радуги или ограниченного числа промежуточных цветов, получаемых в результате их смешения. Доказано, однако, что цветоразличительные способности гораздо более развиты, и человек с нормальным зрением способен различать более 7 миллионов различных цветовых оттенков. Из этого следует, что только к длине волны восприятие цвета не сводится, поскольку в зрительно воспринимаемом диапазоне длин волн от 380 до 780 нм трудно выделить такое огромное количество конкретных (точных) длин волн, соответствующих оттенкам, психологически различаемых человеком. Данное явление, давно замеченное людьми, требует своего научного, физического и физиологического объяснения, которое пока что не найдено. В скором времени мы, кроме того, убедимся в том, что зрительная система человека устроена таким образом, что она фактически способна различать всего лишь три основных цвета (оттенка), из которых вряд ли можно составить 7 миллионов различных оттенков.

Основы самой первой, трехкомпонентной теории цветовых ощущений были заложены еще в работах английского ученого Т. Юнга и подробно изложены в 1802 г. Дальнейшее развитие теория Юнга получила в трудах известного немецкого ученого-физиолога Г. Гельмгольца, который высказал также предположение о существовании рецепторов трех типов, отличающихся максимальной чувствительностью к синему, зеленому и красному цветам. По мнению Гельмгольца, рецепторы каждого типа наиболее чувствительны к определенным длинам волн, и соответствующие этим волнам цвета воспринимаются человеком как синий (фиолетовый), зеленый или красный.

Суть трехкомпонентной теории цветового зрения, в настоящее время обозначаемой как теория Юнга — Гельмгольца, заключается в следующем. Утверждается, что для восприятия всех цветов, порождаемых лучами видимой части спектра электромагнитных волн, достаточно рецепторов всего лишь трех типов. В соответствии с этим предполагается, что цветоощущения человека являются результатом функционирования трехкомпонентной системы рецепторов или рецепторов трех типов, каждый из которых вносит вклад в формирование конкретного цветового оттенка. Экспериментально показано, что в сетчатке глаза человека действительно имеется три различных вида цветовых рецепторов-колбочек. Каждый из них демонстрирует максимум чувствительности к волнам определенной части видимого спектра, а все три типа колбочек реагируют на достаточно широкий диапазон длин электромагнитных волн (см. рис. 2.8).

Рис. 2.8. Кривые цветовой чувствительности трех видов колбочек сетчатки.

глаза Существуют, таким образом, колбочки, максимум физиологической активности которых приходится на волны длиной около 445 нм (сине-фиолетовые цвета), 535 нм (желто-зеленые и зеленые цвета) и 570 нм (желто-красные и красные цвета). Из этого факта следует, что восприятие, выделение и кодирование цвета фактически начинается уже на уровне сетчатки глаза. Однако, как мы убедимся далее, на данном уровне физиологический процесс восприятия цвета только начинается и активно продолжается на более высоких уровнях центральной нервной системы, вплоть до коры головного мозга.

Трехкомпонентиая теория цвета утверждает, что практически любой цвет, за небольшим исключением, может быть получен путем смешения в определенной пропорции трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Смесь, образованная равными количествами всех этих цветов, воспринимается зрительной системой как белая. Из сочетания основных цветов может быть получено много других разнообразных цветовых оттенков. Исключения составляют только так называемые металлические цвета: серебряный, золотой и медный.

Тот факт, что на уровне сетчатки существует трехкомпонентиая рецепторная система, имеет неопровержимые доказательства. Исследования также подтвердили существование трех фоточувствительных пигментов, каждый из которых был обнаружен в колбочках определенного типа. Эти пигменты максимально поглощают световые лучи с теми же длинами волн, что и колбочки. Оказалось также, что световые лучи с разными длинами волн поразному активизируют колбочки разных видов. Например, свет с длиной волны 450 им, попадая на сетчатку, оказывает сильное влияние на колбочки, способные абсорбировать коротковолновый свет, и значительно меньшее влияние на колбочки, избирательно абсорбирующие средневолновой и длинноволновый свет (вызывают ощущение синего цвета), а свет с длиной волны, равной 560 нм, активизирует только колбочки, абсорбирующие средневолновой и длинноволновый свет, и вызывает ощущение зеленовато-желтого цвета.

Поскольку согласно трехкомпонетной теории цветового восприятия все цвета видимого спектра могут быть получены смешением в определенной пропорции только трех цветов с определенными длинами волн, можно предположить, что физиологические процессы, отвечающие за восприятие цвета, происходят на уровне сетчатки, где имеются три типа колбочек. Однако такое предположение было бы слишком простым и маловероятным. Оно фактически сводило бы на пег роль всей центральной нервной системы в восприятии и различении человеком цветов.

Трехкомпонентная теория цвета Юнга — Гельмгольца неплохо объясняет законы смешивания цветов, но сталкивается с определенными трудностями при объяснении других феноменов цветового зрения. Эта теория, в частности, не в состоянии удовлетворительно объяснить то, что дихроматы — люди, которые не различают красный и зеленый цвета, — могут отличать желтый цвет. Эта теория не вполне удовлетворительно объясняет и явления, связанные с дополнительными последовательными цветовыми образами.

Еще Т. Юнг, объясняя действие основного механизма восприятия цвета, полагал, что сочетания друг с другом этих трех основных цветов образуют все остальные цветовые оттенки. Основными или первичными цветами он считал красный, зеленый и фиолетовый. Подбирая соответствующую интенсивность света, из сочетания этих цветов можно образовать любой другой цвет, включая белый. Однако впоследствии было доказано, что одни и те же цвета можно получать из волн различной длины, т. е. для каждого цвета нет единственного набора, состоящего только из трех длин волн. Кроме того, из сочетания или смешения трех первичных цветов невозможно получить любой доступный восприятию цвет. Так, например, коричневый цвет не получается путем сочетания красного, зеленого и фиолетового цветов. Точно так же нельзя из этих цветов получить цвета металлов, такие как серебряный или золотой. Следовательно, в образовании воспринимаемого цвета принимает участие и нечто другое, кроме сочетания этих первичных цветов. Другими словами, цветовое зрение вряд ли возможно представлять в виде такой простой системы. На цветовое восприятие, по-видимому, также влияют внутренние процессы, например, привычный для нас цвет каких-либо предметов, высшие корковые функции, мотивация, память и многое другое. Было бы чрезмерным упрощением представлять себе цветовое зрение только как работу глаза, забывая о том, что восприятие связано с работой всего мозга.

Результаты работы трех видов колбочек перекодируются далее на нейронном уровне (на уровне центральной нервной системы) в шесть психологически первичных цветовых качеств, четыре из которых примерно соответствуют известным цветам радуги: красному, зеленому, синему, желтому, черному и белому. Эти шесть цветовых оттенков организованы в три основные цветовые пары: красный-зеленый, сииий-желтый и черный-белый, причем оба члена каждой пары являются антагонистами. Физиологически и психологически это проявляется в том, что возбуждение нервных элементов, связанных с одним из этих оттенков, автоматически тормозит появление в восприятии противоположного цветового оттенка. Так, по крайней мерс, утверждается в следующей теории цветового зрения. Согласно данной теории, ощущение субъективно воспринимаемого цвета зависит от двух цветовых пар: красного— зеленого и синего—желтого. Каждый цвет из этих двух противоположно направленных (антагонистических, подавляющих друг друга) пар может быть «уравновешен», причем, если «чаша весов» склоняется в пользу того или иного цвета, то в зрительном восприятии начинает преобладать цветовой оттенок, соответствующий цветам, обозначенным в каждой из указанных пар.

Эту теорию впервые предложил Э. Геринг (1920—1964), и в дальнейшем она получила краткое название теории оппонентных процессов. Геринг исходил из предположения о существовании трех независимых механизмов цветовосприятия и полагал, что в основе каждого из них лежит пара оппонентных процессов или нейрофизиологических систем цветоразличения. В настоящее время эта теория модернизирована Харвичем и Джеймсоном. Она допускает существование трех различных оппонентных рецепторных систем: красно-зеленой, желто-голубой и черно-белой. Каждая из этих систем действует как своеобразная антагонистическая пара.

В теории оппонентных процессов так же, как в теории Юнга-Гельмгольца, утверждается, что каждый из рецепторов сетчатки (колбочки) или каждая пара рецепторов чувствительна к электромагнитным волнам любой длины, но при наличии максимальной чувствительности к волнам вполне определенной длины. Предположение, которое придает силу теории оппонентных процессов, заключается в том, что стимулирование одной из оппонентных пар рецепторов сетчатки не только продуцирует возбуждение данной рецепторной системы, но производит торможение другой пары рецепторов, рассматриваемых как оппонентные. Например, красный свет стимулирует рецепторы красного цвета и одновременно с этим оказывает тормозное воздействие на рецепторы зеленого цвета.

Данная теория более или менее удовлетворительно объясняет многие явления, связанные с восприятием цвета, включая цветовой контраст и цветовую слепоту, т. е. явления, которые не поддаются хорошему объяснению с позиций трехкомпонентной или трехрецепторной теории цветовосприятия. Поэтому в настоящее время данная теория рассматривается как одна из лучших теорий цветового зрения.

Однако любая теория восприятия цвета должна учитывать факт, согласно которому в сетчатке глаза визуальные стимулы обрабатываются иначе, чем в субкортикальных (подкорковых) и кортикальных (корковых) зрительных центрах. Это важный момент, так как в сетчатке имеются лишь три типа колбочковых пигментов, и они довольно хорошо соответствуют специальным кривым поглощения, выведенным на основе теории Юн га-Гельм гольца. Представляется вероятным (при возможном упрощении реального положения дел), что рецепторы сетчатки работают в соответствии с теорией ЮнгаГельмгольца, а сигналы, поступающие от сетчатки, затем перекодируются и используются в оппонентном процессе, характерном для более высокого уровня работы центральной нервной системы.

С помощью методов функциональной магнито-резонансной томографии (ФМРТ) в мозге человека и животных действительно были обнаружены нейроны разных типов, обладающие антагонистическими или оппонентными свойствами. Было, например, установлено, что существуют нервные клетки, противоположным образом реагирующие на стимуляцию красным и зеленым светом, а также желтым и синим светом. Они активизируются волнами, длина которых соответствует одному концу видимого спектра (например, красным светом), и тормозятся волнами, длина которых соответствует противоположному концу видимого спектра (например, зеленым светом), кодируя, таким образом, информацию о цвете.

Открытие оппонентных клеток легло в основу новейшей, двухстадийной теории цветового восприятия, согласно которой информация о цвете вначале обрабатывается рецепторами сетчатки трех типов в соответствии с трехкомпонентной теорией цвстовосприятия (первая стадия), а затем, на более высоких уровнях зрительной системы, — цвстооппонентными клетками (вторая стадия). Графически суть данной теории представлена на рис. 2.9.

Таким образом, имеющиеся в распоряжении ученых данные и предположения о психофизиологических механизмах восприятия цвета позволяют сделать вывод о том, что в восприятии цвета участвуют как трехкомпонентные рецепторы сетчатки, гак и цветооппонентные клетки мозга. Трехкомпонентный механизм объясняет обработку информации о цвете рецепторами сетчатки (колбочками), а теория оппонентных процессов уточняет роль, которую в цвстовосприятии играют нейроны других, более высоких уровней зрительной системы, включая мозг. Оппонентные процессы начинаются, по-видимому, уже в ганглиозных клетках сетчатки и продолжаются сначала в латеральном коленчатом теле таламуса, а затем в самой зрительной коре головного мозга.

Существуют также две теоретические психофизические модели восприятия цвета, каждая из которых более или менее удовлетворительно объясняет определенную совокупность фактов, касающихся восприятия цвета: аддитивная и субтрактивная. Эти модели относятся, соответственно, к случаям восприятия человеком цвета световых лучей, проходящих через воздушную среду, и цветов окрашенных поверхностей различных предметов, отражающих свет.

Аддитивная модель восприятия цвета касается первого случая и предполагает, что воспринимаемый цвет определяется смешением световых лучей.

Рис. 2.9. Схематическое представление двухстадийной теории цветового.

восприятия с различной длиной волны (речь идет о наложении друг на друга результатов воздействия на зрительную систему световых лучей с разными длинами волн). Например, когда на орган зрения одновременно воздействуют зеленые и красные лучи с длиной волны, равной, соответственно, 530 нм и 650 нм, воспринимаемый цвет будет определяться обоими лучами одновременно. В этом случае лучи как бы складываются друг с другом (слово «аддитивность» означает соединение — по значению англ, addition — сложение), и их суммированием определяется воспринимаемый человеком цвет. В итоге сложения световых волн разной длины человек будет воспринимать цвет, соответствующий полученной сумме (смеси длин волн). Однако это не обязательно будет цвет, в точности представляющий среднюю длину волны (в приведенном выше примере — 590 нм). Па самом деле, аддитивное смешение цветов — это более сложное явление, чем простое механическое наложение друг на друга или усреднение в результате сложения длин электромагнитных волн.

Некоторые феномены, связанные с аддитивной моделью цветовосприятия и смешением цветовых волн, обобщенно можно представить в виде так называемого цветового круга, изображенного на рис. 2.10.

Цветовой круг соответствует центральному кругу трехмерного цветового веретена и является его центральным сечением. Спектральные лучи с разной длиной волны и соответствующие им цветоощущения располагаются по окружности центрального круга, а степень насыщенности цвета представлена вдоль его радиусов. По мерс увеличения расстояния от окружности до центра насыщенность цвета постепенно уменьшается.

Рис. 2.10. Цветовой круг.

Создатели цветового круга расположили на нем цвета таким образом, чтобы подчеркнуть закономерности цветовосприятия, имеющие принципиальное значение. Эти закономерности представляются следующими. Каждый цвет имеет свой комплементарный (дополнительный) цвет, занимающий в цветовом круге диаметрально противоположную позицию. При смешении в определенных пропорциях комплементарных цветов образуется неокрашенная, белая или серая смесь. Пары комплементарных цветов могут быть названы цветами-антагонистами, поскольку они аннулируют влияние друг друга на зрительную систему. Комплементарными цветами являются синий и желтый, красный и сине-зеленый, зеленый и пурпурный.

Смеси цветов, не являющихся комплементарными относительно друг друга, располагаются на цветовом круге между цветами, из которых они образованы. Так, если цвета смешиваются в равных пропорциях, то образованный ими новый цвет располагается между ними. Примером такой смеси является цвет, обозначенный на рис. 2.10 буквой А. Это цвет, образующийся при смешивании одинаковых количеств красного и зеленого цветов и воспринимаемый человеком как желтый. Иными словами, данная смесь электромагнитных волн вызывает у человека такое же хроматическое ощущение, как и чистый желтый цвет.

Цвета, порождающие одинаковые зрительные ощущения, но имеющие различную физическую природу (разные длины воли), принято называть метамерами. В приведенном выше примере мстамсрами являются желтый цвет и аддитивная смесь красного и зеленого. Другими словами, метамеры — это пары световых лучей, которые, отличаясь друг от друга длинами волн, одинаково воздействуют на зрительную систему на нейронном уровне, вследствие чего воспринимаются человеком как один и тот же цвет. В приведенном выше примере смесь красного и зеленого стимулирует рецепторы цвета точно гак же, как их стимулирует спектрально чистый желтый цвет. Особенностью спектральных смесей является то, что зрительная система не способна идентифицировать их отдельные компоненты. С помощью мстамеров выявляется следующая важная особенность цвсторазличитсльной нейронной стимуляции: для того чтобы вызвать у человека одинаковые хроматические ощущения, раздражители не обязательно должны иметь одну и ту же физическую природу.

С помощью цветового круга можно также выделять цветовые ощущения, которые порождают смеси, содержащие неравные количества исходных цветов. Чтобы примерно указать место результирующего цвета такой смеси на цветовом круге, следует провести прямую, связывающую два компонента, и найти на ней точку, соответствующую соотношению, в котором они были смешаны. Положение этой точки дает представление о цвете полученной смеси и его насыщенности. Например, точка В на рис. 2.10 показывает, что если в смеси содержится больше красного, чем зеленого цвета, то в ее результирующем цвете ярче будет выражен красный, а не зеленый оттенок.

По насыщенности смесь обычно уступает каждому из ее компонентов. Известно общее правило, согласно которому зрительно воспринимаемая насыщенность цветовой смеси тем меньше, чем дальше друг от друга располагаются ее исходные компоненты на цветовом круге. Графически это правило иллюстрируется точками, А и В на соответствующем рисунке.

Цветовосприятие окрашенных поверхностей оказалось невозможным полностью и вполне удовлетворительно объяснить только с помощью аддитивной теории, поэтому и возникла субтрактивная теория восприятия цвета.

Субтрактивная (от англ, subtraction — вычитание) теория восприятия цвета утверждает, что смешение пигментов, красок или красителей на окрашенных поверхностях предметов определяет цвет соответствующей поверхности.

Суть субтрактивной теории заключается в следующем. Когда на окрашенную поверхность падает свет, то содержащиеся в краске поверхности пигменты поглощают лучи определенной длины (поверхность не отражает эти лучи), и цвет соответствующей поверхности будет определяться только лучами, которые данная поверхность отразила. Например, синяя поверхность воспринимается как синяя потому, что она поглощает все лучи, кроме самых коротких, относящихся к сине-фиолетовой части зрительного спектра. При смешении красок на окрашенной поверхности могут происходить процессы «совместного» поглощения разными красками лучей различной длины, и те лучи, которые, в конечном счете, остаются непоглощенными, определяют воспринимаемый цвет соответствующей поверхности.

Между субтрактивной и аддитивной теориями восприятия цвета существует принципиальное различие, связанное с представлением о том, где именно — непосредственно в зрительной системе или за ее пределами — происходит процесс смешения цветов (вернее — связанные с ним нервные процессы, порождаемые электромагнитными волнами разной длины). Согласно аддитивной теории, суммация возбуждений, вызываемых волнами разной длины, происходит в самой зрительной системе. Что же касается субтрактивной теории, то она утверждает, что компоненты цвета сначала физически смешиваются в воспринимаемой цветовой палитре за пределами зрительной системы, вследствие чего эта палитра «вычитает» из восприятия (поглощает) волны определенной длины еще до того, как они достигнут зрительной системы, и на зрительную систему воздействуют только оставшиеся электромагнитные волны, отраженные воспринимаемой поверхностью.

При аддитивном смешении двух световых лучей, например синего и желтого, благодаря суммации их воздействий зрительная система будет воспринимать только серый цвет (см. рис. 2.11, а). В случае субтрактивного объединения синего и желтого пигментов (рис. 2.11, б) в смеси будут совмещены их абсорбирующие свойства, такая смесь отразит преимущественно зеленые лучи и поэтому будет восприниматься как зеленая.

Смесь комплементарных синего и желтого света, отражаясь от поверхности экрана, на который проецируется свет, воспринимается зрительной системой как серая (а). Смесь желтого и синего цветов кажется наблюдателю зеленой (б).

Конкретно особенности цветовосприятия, о которых выше шла речь, проявляются в том, что желтый пигмент первого фильтра поглощает преимущественно коротковолновый свет (синий и фиолетовый) и пропускает средневолновой и длинноволновый свет, который попадает на синий пигмент второго фильтра, абсорбирующий в первую очередь длинноволновый свет (желтый, оранжевый, красный) и пропускающий средневолновые и коротковолновые лучи. В результате непоглощенными оказываются лишь световые лучи со средней длиной волны, и именно они, отражаясь от проекционного экрана и воздействуя на зрительную систему наблюдателя, будут вызывать ощущение зеленого цвета. Другими словами, комбинация желтого и синего пигментов поглощает все световые лучи, кроме тех, которые воспринимаются как зеленые.

Многие из профессионалов, имеющие дело с восприятием цвета, особенно люди с художественным видением мира, помимо качеств цвета, которые упо;

Рис. 2.11. Аддитивное (а) и субтрактивное (б) смешение цветов: смесь комплементарного синего и желтого света, отражаясь от поверхности экрана, на который проецируется свет, воспринимается зрительной системой как серая (а); смесь желтого и синего цветов кажется наблюдателю зеленой (б).

минаются и обсуждаются в научных работах, называют другие, чисто психологические, житейские, интуитивные или так называемые «ненаучные» цветовые оттенки, а также субъективные реакции людей на различные цвета: возбуждение, успокоение, оживление, умиротворение, тревожность и другие. На подобном, чисто субъективном восприятии и интерпретации цветов основаны некоторые психологические тесты, предназначенные для оценки настроения и индивидуальных (личностных) особенностей людей через характерные для них предпочтения в выборе или восприятии цветов.

Еще известный немецкий поэт И.-В. Гете отмечал специфическое воздействие цвета на настроение человека и делил все цвета на две группы: возбуждающие (оживляющие, бодрящие) и подавляющие (вызывающие мрачное, тревожное настроение). К первой группе он относил светлые и красно-желтые цвета, а ко второй группе — темные и сине-фиолетовые. Зеленый цвет, по его мнению, создает у человека спокойное, умиротворенное настроение.

Ни одна из существующих в настоящее время физических или физиологических теорий цветовосприятия не в состоянии полностью и исчерпывающим образом объяснить, каким образом человек воспринимает цвета и связывает с ними определенные субъективные ощущения. С. Л. Рубинштейн (1889—1960) в свое время писал, что известную роль в субъективноэмоциональном восприятии цвета играет жизненный опыт человека. Например, красный цвет обычно ассоциируется с кровыо или огнем, поэтому он производит на людей возбуждающее действие. Желтый цвет характерен для увядающих листьев и травы, это цвет осени, и поэтому он нередко вызывает у людей состояние меланхолии и грусти. Оранжевый цвет — это цвет солнца, и по данной причине многие люди воспринимают его как возбуждающий, согревающий и активный. Синий цвет ассоциируется с сумерками, с цветом мертвого тела, и потому может порождать у людей подавленное настроение. Зеленый цвет, как правило, ассоциируется с природой, травой и листьями деревьев, в окружении которых человек обычно отдыхает, поэтому зеленый цвет у многих людей порождает спокойное, умиротворенное настроение. Голубой цвет — типичный цвет неба и спокойного моря, поэтому он благоприятно влияет на настроение и общее психическое состояние человека. Можно предположить, справедливо замечает Рубинштейн, что если бы человек жил в окружении вещей, которые имели другие характерные для них цвета, то те же самые цвета, которые названы выше, могли бы вызывать у людей совсем другие настроения.

Под смешением цветов с научной точки зрения чаще всего понимают их оптическое соединение и восприятие, возникающие в результате того, что различные цветовые раздражители одновременно или в быстрой последовательности воздействуют на один и тот же участок сетчатки глаза. Помимо такого смешения цветов необходимо учитывать еще и так называемое пространственное смешение, которое получается при восприятии различных цветов не во временной последовательности, а в пространственной смежности. Если, к примеру, посмотреть на определенном расстоянии на небольшие, соприкасающиеся друг с другом цветные пятна, то эти пятна зрительно сольются в одно, которое будет иметь цвет, получившийся от смешения малых цветовых пятен. Это и есть смешение цветов по их пространственной смежности.

Существенный интерес представляет бинокулярное смешение цветов. Так обычно называют смешение, при котором каждый глаз человека стимулируется разным цветом. Эта тема особенно привлекает современных ученых, так как позволяет им глубже разобраться в том, каким образом человек воспринимает и оценивает различные цвета. Закономерности, обнаруживаемые при бинокулярном смешении цветов, частично подтверждают рассмотренные выше теории цвстовосприятия, частично не соответствуют им. Это открывает перспективы как для уточнения уже существующих теорий цветовосприятия, так и для разработки новых, более совершенных теорий.

Один из интересных вопросов цветовосприятия, который также давно привлекает к себе внимание ученых, представляющих зоопсихологию и сравнительную психологию, — это вопрос о том, имеют ли животные такое же цветовое зрение, как и человек. Мнения по данному вопросу между учеными разделились. Одни, например, полагают, что цветового зрения, подобного зрению человека, ни у одного животного нет. Другие считают, что такое зрение имеется у многих животных, причем в некотором отношении оно даже совершеннее, чем цветовое зрение человека.

Разрешить этот спор на удовлетворительном уровне пока что не удается. Существуют недостаточно точные, фрагментарные и весьма противоречивые данные относительно того, есть ли у животных цветовое зрение, и, если оно у них действительно имеется, то что представляет собой. Так, например, Р. Л. Грегори пишет следующее: «Почти доказано, что ни одно млекопитающее, включая приматов, не обладает цветовым зрением, и если некоторые из их представителей имеют цветовое зрение, то лишь в весьма рудиментарной форме»^[1]. Однако ниже, на той же странице Грегори пишет о том, что многие низшие животные обладают прекрасным цветовым зрением, что оно в высокой степени развито у птиц, рыб, пресмыкающихся и насекомых, таких как пчелы и стрекозы. Другие ученые, например Ч. Пэдхем и Дж. Сондерс, считают, что механизм цветового зрения хорошо развит у низших обезьян, например, у макак, причем у них он почти такой же, как у человека.

Итак, подведем краткий итог тому, о чем говорилось в данном параграфе.

• 1. Восприятие цвета — это проблема, которая с давних пор интересует ученых, представляющих самые разные науки: физиков, физиологов, психологов, а также людей различных профессий: художников, дизайнеров, кинематографистов, специалистов по телевидению, рекламистов, военных и др.
• 2. Физики и физиологи раньше, чем психологи, приступили к разработке данной проблемы, и добились в се решении больших успехов, чем психологи. Поэтому в психологических работах по цветовому зрению широко используются физические и физиологические данные о цвете и механизмах его восприятия.
• 3. Необходимость собственно психологического изучения проблемы цветовосприя гия продиктована тем, что люди воспринимают разные цвета не совсем так, как это предполагают физические или физиологические теории цветовосириятия.
• 4. Цвет оказывает определенное влияние на психологическое состояние человека и в зависимости от этого может восприниматься по-разному. Данное влияние невозможно полностью объяснить только лишь с помощью физических или физиологических теорий цветового зрения.
• 5. Психологи, изучая восприятие цвета людьми, преимущественно обращают внимание не на его физические основы или физиологические механизмы, а на связь восприятия цвета с общим психическим состоянием человека, с его индивидуальными психологическими особенностями и поведением в целом.
• 6. С физической точки зрения цвет как таковой представляет собой электромагнитные волны разной длины, находящиеся в пределах зрительно воспринимаемого человеком диапазона электромагнитных волн.
• 7. Предполагается, что существуют три основных цвета: фиолетовый (синий), зеленый и красный, из сочетания которых образуются остальные цвета. Однако данная теория не полностью соответствует реальному восприятию цвета людьми, так как из сочетания трех указанных выше цветов невозможно получить все без исключения цвета, воспринимаемые человеком, например, цвета металлов.
• 8. Физики, предложили две теории восприятия цвета, одна из которых дает удовлетворительное объяснение восприятию цветов в воздушном пространстве (аддитивная теория), а другая более или менее удовлетворительно объясняет восприятия цвета поверхности окрашенного предмета (субтрактивная теория).
• 9. Физиологи полагают, что в восприятии и различении человеком цветов принимают участие сетчатка глаза и более высокие уровни центральной нервной системы, в частности кора головного мозга. В сетчатке глаза обнаружены три вида колбочек, которые по-разному реагируют на электромагнитные волны, соответствующие трем указанным выше основным цветам. В коре головного мозга также обнаружены специализированные нейроны, которые примерно так же, как и колбочки сетчатки, настроены на разные реакции на различные основные цвета (трехкомпонентная теория цвета Юнга — Гельмгольца и ее современные варианты).
• 10. На уровне коры головного мозга обнаружены оппонентные нейроны, которые, взаимно подавляя активность друг друга, избирательно реагируют на один из цветов следующих основных цветовых пар: красныйзеленый, желтый-голубой и черный-белый. Физиологически и психологически это проявляется в том, что возбуждение нервных элементов, связанных с одним из этих цветов, автоматически тормозит появление в восприятии другого цвета (теория оппонентных процессов цветовосприятия Э. Геринга, модернизированная современными учеными).
• 11. Предполагается, что обработка информации, связанной с восприятием цветов, происходит как минимум на двух уровнях: на уровне сетчатки глаза и на уровне коры головного мозга (теории двухстадийного процесса цветовосприятия).

• [1] Грегори Р. Л. Восприятия цвета // Психология ощущений и восприятия. М., 2002. С. 499.