Самый яркий свет, с которым может справиться глаз, в 10 миллиардов раз ярче самого тусклого света. Глаз, как и фотоаппарат, должен приспосабливать свою чувствительность к данной силе света. В глазу имеется изменяемое отверстие — зрачок, который сужается при ярком свете. Но сужением зрачка можно уменьшить количество света, поступающего глаз, всего на одну шестнадцатую. В основном же изменение чувствительности глаза достигается за счет автоматического регулирования чувствительности клеток в сетчатке.
Каждый вид колбочек управляет чувствительностью самостоятельно. Эта самостоятельность и позволяет глазу приспосабливаться к цвету окружающего освещения. Лист бумаги, который выглядит белым при дневном освещении, останется белым и когда мы привыкнем к свету лампы накаливания в комнате, хотя синих лучей в таком свете гораздо меньше. Как же удается глазу приспосабливаться к свету?
При обычном дневном свете, который содержит лучи все длин волн примерно в равной пропорции, колбочки трех видов одинаково чувствительны. Лист бумаги выглядит белым, потому что он отражает уравновешенные лучи спектра. Через некоторое время после того, как мы посидели при свете лампы накаливания, чувствительность синих колбочек по сравнению с красными и зелеными повышается, компенсия недостаток синих лучей в таком свете. Несмотря на то, что бумага отражает теперь меньше синих лучей, чем красных или зеленых, синечувствительные колбочки посылают тот же сигнал, что и прежде.
Такая подстройка очень полезна для нас, поскольку позволяет нам видеть объекты как бы постоянными по яркости и цвету независимо от больших изменений в интенсивности и качестве освещения. Однако подстройка зрения срабатывает не мгновенно и поэтому приводит иногда к ошибке и возникновению миражей. Одним из таких миражей является дополнительное остаточное изображение. Если мы некоторое время будем смотреть на лист красной бумаги, а затем переведем взгляд на белую поверхность, то увидим сине-зеленое (голубое) пятно, которое будет следовать за нашим взглядом. В этом случае понижается чувствительность красных колбочек в результате утомления небольшой части сетчатки, раздраженной изображением бумаги. Когда мы потом смотрим на белую поверхность, эти колбочки реагируют на белый свет слабее, чем обычно, а сигналы сине- и зеленочувствительных колбочек изменяются мало. Таким образом, общая система сигналов, поступающих в мозг, напоминает сигналы, возникающие под воздействием нacтoящего голубого пятна.
Рис. 1. Остаточные изображения
Дополнительные остаточные изображения появляются после наблюдения в течение нескольких секунд за любым ярким объектом. Попробуйте смотреть в течение минуты на картинку, показанную на рис. 1, а затем переведите взгляд на белое поле. Упаковка пленки предстанет в знакомых фотографам цветах. Воображаемые цвета являются результатом слабой реакции временно утомленных колбочек на белый свет.
Цветовая информация поступает через несколько промежуточных стадий в кору затылочной доли головного мозга. Один из наиболее интересных вопросов, на который пытаются ответить ученые-окулисты, заключается в следующем: есть ли у людей особые нервные механизмы для анализа цвета, яркости, формы движения, расстояния и так далее? Опыты, проведенные над обезьянами, дают основание предположить, что в их мозгу есть область, в которой происходит только анализ цвета. Возможно, подобная область существует и в человеческом мозгу, и дальтонизм является в некоторых случаях следствием ее поражения.
Однако, исходя из замечательного эффекта Макколлоу, можно предположить, что цвет и форма анализируются одновременно какой-то частью зрительной системы. Если смотреть в течение нескольких минут на левый цветной узор, а затем перевести взгляд на черно-белый узор, на последнем возникают воображаемые цвета: бледно-зеленый в той части, где полосы наклонены влево, и розовый в той части, где полосы наклонены вправо.
Эффект Макколлоу значительно отличается от обычного остаточного изображения, так как в процессе адаптации к цветному узору каждая точка сетчатки подвергается раздражению красными и зелеными лучами в равной мере. Значит, можно допустить, что в человеческом мозгу существуют нервные клетки, реагирующие на полосы только определенного цвета и определенного направления. Такие клетки уже обнаружены в мозгу обезьян. Воображаемый цвет наклонной полосы зависит, возможно, от относительной активности клеток, настроенных на данное направление, но различающихся по восприятию цвета, который вызывает у них реакцию. Пока наблюдатель смотрит на цветной узор, клетки, воспринимающие, скажем, зеленые полосы, наклоненные под углом 45° вправо (и другие, воспринимающие красные полосы, наклоненные под углом 45°), утомляются. После этого часть черно-белого узора, наклоненная под углом 45° вправо, выглядит розовой, так как утомленные клетки посылают сигнал меньшей силы. Но существуют и другие предположительные объяснения необычного эффекта Макколлоу.
Рис. 2. Эффект Макколоу
Эффект Макколлоу показывает, что на каком-то этапе обработки мозгом
зрительных сигналов существует связь между формой и цветом. Попробуйте
в течение одной минуты внимательно рассматривать узор на рисунке
2. Не поддавайтесь искушению наклонить голову. Потом посмотрите
на черно-белый узор. Вам покажется, что во втором случае полосы,
наклоненные влево, имеют бледную зелено-голубую окраску, дополнительную
к цвету наклоненных влево полос в первом узоре. А полосы, наклоненные
вправо, примут розовый оттенок, дополнительный к зеленому цвету
соответствующих полос в первом узоре. Цвета «привязаны»
к полосам и не следуют за взглядом. Более того, если повернуть черно
белый узор на 90°, то полосы в данной части узора изменят воображаемую
окраску в соответствии с изменением наклона. Это показывает, что
в настоящем случае имеет значение не положение полос, а центровка
их по осям. Эффект может продолжаться несколько дней, если не часто
смотреть на черно-белый узор.
Дальтонизм в полной форме, то есть полное отсутствие способности различать цвета, встречается редко, а вот частичные недостатки цветного зрения — явление довольно заурядное. Около восьми процентов мужчин страдают наследственным дефектом цветного зрения; у женщин этот показатель ниже — примерно 0,4°/о. У некоторых людей («дихроматов»), очевидно, отсутствуют красно- или зеленочувствительные колбочки. В результате они могут спутать, скажем, красный цвет с зеленым или желтый с зеленым, а любой другой цвет, который им встречается, воссоздают при соответствующем смешении всего двух основных цветов (вместо трех, как обычно). У других людей («аномальных трихроматов») есть, очевидно, колбочки всех трех видов, но предельная чувствительность одного вида колбочек представляет собой нечто среднее между нормальной предельной чувствительностью красных и нормальной предельной чувствительностью зеленых колбочек. Как и всем людям, для воссоздания цвета им необходимы лучи трех длин волн. Воссоздаваемые ими цвета необычны, но их никак нельзя назвать менее верными, чем те, которые видят большинство людей.
Рис. 3. Картинки для проверки дальтонизма
Дальтонизм определяется при помощи вот таких картинок из разноцветных
кружков (рис. 3). Фигуру на большой картинке увидят все, но большинство
людей с недостатком цветного зрения не смогут разглядеть на ней
купальник или шляпу. На нижней правой картинке невосприимчивые к
красному цвету увидят только лопату, а невосприимчивые к зеленому
— только вилы. Люди с нормальным зрением увидят оба предмета.
На правой верхней картинке те, кто не воспринимает зеленый цвет
или путает красный с зеленым, увидят трость, а остальные —
зонт. Цвета переданы здесь не так точно, как на настоящих контрольных
картинках.
По материалам книги: Джон Хеджкоу. Искусство цветной фотографии. Издательство «Планета», 1988