Особенности восприятия цвета человеческим глазом

Всем привет! Ряд людей считает, что мир является таким, каким они его видят и что задача фотографии, следовательно, просто отразить на бумаге или в цифровом мире то, что мы видим в реальности. Но это не совсем так, поскольку восприятие цвета человеком и создание картинки объективом камеры происходит по-разному.

Для людей есть картины с особым смыслом, с учётом наших собственных эмоций и переживаний

Восприятие цвета человеческим глазом происходит довольно субъективно. Глаз и мозг не построены так, чтобы точно измерить электромагнитные излучения (т.е. свет), но так, чтобы была возможность выжить в суровых реалиях нашего мира. Однако, у глаза и камеры есть некоторые общие черты - глаз имеет определенную чувствительность, разрешение, динамический диапазон и он как-то воспринимает и фиксирует цвет. Тем не менее, человеческое зрение не машинное. Глаз вместе с мозгом имеет невероятную способность связать физическое и "машинное" зрение с опытом и эмоциями, накопившимися в течение жизни. Мозг может с одной стороны, корректировать обширные дефекты восприятия цвета глазом, значительно подправить и дополнять части сцены, может, даже очень быстро адаптироваться к изменяющимся условиям освещения как с точки зрения яркости (аккомодация глаз), так и с точки зрения цвета (баланс белого).

Эмоциональное восприятие цвета человеческим глазом. Важно понимать, что независимо от рекламных лозунгов о качестве и верности цвета, фотография есть и всегда будет очень субъективным вопросом. Главным критиком отображаемой информации является всегда человек, бумажные фотографии (не говоря уже о мониторе) всегда содержат различные неоднородности, например, шероховатость, тем самым, искажая в той или иной мере визуальную информацию. Поэтому, наш мозг и глаза, сравнивая реальную картину, и полученный образ на фото, сразу видят различия. Человеческий глаз из общей сцены выбирает только то, что ему интересно, быстро адаптируется к изменяющимся условиям освещения, кроме того, мозг вносит свою лепту, обрабатывая запах, звуки, тепло и т.п.

Особенности физиологии восприятия цвета человеческим глазом

Одним из основных инструментов восприятия человеческим глазом окружающего мира является различение яркости и цвета. Человеческий глаз имеет простой объектив, состоящий из двух частей: роговица - это внешний элемент, и линза - внутренний. Количество света, которое проникает в глаз, управляется радужной оболочкой, которая находится между ними. Свет затем распространяется прозрачным стекловидным телом и на светочувствительных сетчатках создаёт перевёрнутое изображение.

Сетчатка является светочувствительной частью глаза, и соответствует CCD/CMOS-сенсору или плёнке в камере.

Сетчатка состоит из светочувствительных клеток - около 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек. В этом смысле глаз на самом деле 137-мегапиксельная камера! Колбочки являются менее чувствительными, но взамен, они могут различать цвета. Напротив, палочки очень чувствительные, но реагируют лишь на черно-белые оттенки. Таким образом, люди, в темноте видят только в черно-белом варианте – восприятие цвета человеком сильно зависит от освещения.

Желтое пятно - это место на сетчатке в среднем около 0,2-0,5 мм. Оно расположено на оси глаза и это место наибольшей остроты зрения. На 1 мм² там приходится около 150 000 колбочек (соответствует разрешению около 10 000 dpi) и там почти нет палочек.

Далее от желтого пятна количество колбочек быстро уменьшается, зато увеличивается число палочек, их плотность является крупнейшей на расстоянии 5-6 мм от центра (около 160 000 палочек в 1 мм²). Эта область сетчатки реагирует особенно на движения и изменения интенсивности света и служит для периферического и ночного зрения.

Восприятие яркости и цвета человеческим глазом

Пример фото части туманности М16 телескопом Хабла, которая из инфракрасного диапазона переведена в видимые для человека цвета

Возле слепых на цвет палочек, сетчатка содержит три вида колбочек - каждый вид с отдельным светочувствительным пигментом и реакцией на другой цвет (длина волны света). Красные колбочки реагируют на красно-желтый цвет, зелёные реагируют на зеленовато-желтый, а синие - на сине-фиолетовый цвет.

В зависимости от того, как "смешиваются" отдельные длины волн излучаемого спектра и свойства света, стимулируются различные виды колбочек в сетчатке, а головной мозг оценивает цвет в заданной точке. При "зондировании" всего спектра "только" тремя видами колбочек, легко может случиться, что два или более различных составных спектра будут рассмотрены глазом как сплошной цвет – физиология восприятия цвета человеческим глазом не позволяет различать отдельные частоты видимого спектра.

Большинство реальных источников света являются не только излучением одной длины волны, но смесью различных длин волн. Физиология восприятия цветов человеческим глазом работает так, что смесь всех цветов, мы воспринимает как белый.

Неспектральные цвета. В результате смешивания различных длин волн возникает ряд цветов, которые никогда не могут быть созданы одной длиной волны. Их называют неспектральными, поскольку они не входят в чистый спектр света. Типичными неспектральными цветами являются, например, ненасыщенные цвета, такие как серый или белый и, например, розовый или пурпурный, которые представляют собой смесь красного и фиолетового из противоположных концов спектра.

Ложные цвета. В принципе, не проблема создать устройства, которые будут регистрировать (и, следовательно, позволят увидеть) свет за пределами воспринимаемого человеком диапазона длин волн. Однако, человек не видит этого излучения, и поэтому, его восприятие человеческим глазом не формирует цветов, оно невидимо для нас.

Это невидимое излучения, однако, можно сделать видимым, изменив его спектр в видимую область. Например, невидимая длина в 350 нм превращается в красный (400 нм). В результате, возникают ложные цвета, которые не имеют физического смысла, но служат людям для лучшего представления. В контексте сказанного, можно сразу вспомнить красивые фотографии из космоса, сделанные, например, телескопом Хабла, где многие из них получено в невидимой части спектра и вручную раскрашено.