Цветоведение и колористика

В. Ю. Медведев, 2019

В курсе лекций, посвященном систематизированному изложению основ цветоведения и колористики, рассматриваются и объясняются аспекты этой дисциплины с позиции физики (ее раздела – оптики), математики, психологии зрения, психологии цветовосприятия, эстетики, теории композиции. Особое внимание уделено типологии цветовых гармоний, принципам их применения в дизайн-проектировании и роли цвета в композиции разных объектов дизайна. В приложениях к лекциям приведены таблицы, рисунки, схемы, а также требования к выполнению практических заданий по колористике. Пособие предназначается для преподавателей этой дисциплины и для студентов всех специализаций специальности «Дизайн». В формате PDF A4 сохранен издательский макет.

Тема 3. Особенности зрительного восприятия цветов глазами человека и его мозгом

Как отмечалось выше, лучи света, испускаемые каким-либо естественным или искусственным источником света или отражаемые от какой-либо поверхности, проходя через зрачок в радужной оболочке и расположенный за ним хрусталик (живую линзу глаза), попадают на ретину (сетчатую оболочку глаза). Сетчатая оболочка (или сетчатка), состоящая из двух слоев: наружного, или пигментного, и внутреннего, или нервного, представляет собой разрастание зрительного нерва, связывающего глаз с мозгом. Именно в соответствующей области мозга и возникают зрительные, в том числе цветовые, ощущения.

В структуре сетчатки глаза есть клетки, обеспечивающие ахроматическое (ночное и сумеречное) зрение, и клетки, обеспечивающие хроматическое (дневное) зрение.

Во внешнем слое сетчатки, непосредственно примыкающем к сосудистой оболочке, расположены клетки, окрашенные черным пигментом. Затем идут основные элементы зрительного восприятия, называемые по внешнему виду палочками и колбочками. Каждое нервное волокно зрительного нерва оканчивается либо колбочкой, либо группой палочек. Число колбочек и палочек очень велико (около 7 млн колбочек и более 100 млн палочек).

В середине сетчатки преобладают колбочки, к периферии — палочки. Палочки окрашены красным зрительным пурпуром, который выцветает под действием света. Длина палочек около 0,06 мм, колбочек — около 0,035 мм. Диаметр палочек составляет около 2 мк, а колбочек — около 6 мк.

Зрительная зона головного мозга находится в затылочной части. Это поля зрительного анализатора. Глаза по сути дела — части головного мозга, вынесенные на периферию для контакта с внешней средой (аналогично органам слуха).

Под воздействием света в зрительных клетках возникают фотохимические реакции. Для этого в колбочках и палочках есть светочувствительные пигменты: в палочках — родопсин (зрительный пурпур), в колбочках — йодопсин.

Под воздействием света зрительный пурпур распадается на две молекулы: желтоватого вещества — ретинена и бесцветную молекулу белка, а в темноте из них снова образуется родопсин. Таким образом на свету родопсин выцветает, а в темноте окрашивается (регенерируется).

Фотохимические реакции, воздействуя на волокна нервов, обусловливают возникновение импульсов (биотоков), идущих по зрительному нерву в зрительные центры коры головного мозга.

Колбочки обеспечивают дневное хроматическое зрение, а палочки — ночное ахроматическое. Наш глаз воспринимает какой-либо цвет как белый, когда все цвета спектра полностью отражаются от освещенной поверхности (либо когда луч света не разложен на монохроматические простые цветовые потоки).

Цвет какой-либо поверхности воспринимается черным, когда все цвета спектра полностью поглощаются этой поверхностью. Тело или пространство воспринимается черным при отсутствии света.

Частичное, избирательное отражение тех или иных цветовых монохроматических потоков (при поглощении остальных цветов спектра) определяет для нашего зрения цвет отражающей поверхности.

Так, отражение красных лучей (при частичном отражении оранжевых и желтых) создает впечатление красного цвета отражающей поверхности. При этом зеленые, голубые, синие, фиолетовые цвета спектра поглощаются.

Прозрачные (полупрозрачные) цветные поверхности, тела (представляющие собой светофильтры определенного цвета) избирательно пропускают те или иные цвета спектра, соответствующие цвету светофильтра. Остальные цвета спектра пропускаются светофильтром в незначительной степени или не пропускаются вовсе. Так, зеленый светофильтр пропускает зеленый цвет, частично голубой, может быть, синий или желтый и не пропускает красный, оранжевый, фиолетовый. Поэтому и цвет его воспринимается как зеленый (рис. П.1.2).

Цвет объекта (объектов), находящегося за светофильтром, смешивается с его цветом, образуя в нашем зрительном восприятии какой-либо сложный неспектральный цвет.

Глаз человека устроен так, что он прекрасно адаптируется к темноте и свету, к различению предметов на расстоянии, как близком, так и далеком.

Хрусталик глаза работает как система автофокусировки фотоаппарата.

Природа в процессе эволюции животных и человека создала зрительный орган — анализатор, дающий возможность прекрасно ориентироваться как на ярком свету, так и в темноте.

Зрачок — отверстие радужной оболочки глаза — может автоматически сжиматься и расширяться в зависимости от яркости света, регулируя таким образом количество световой энергии, падающей на сетчатку глаза (аналогично диафрагме в объективе фотоаппарата). Диаметр наибольшего отверстия зрачка в среднем около 8 мм, а наименьшего — около 2 мм. Таким образом, площадь отверстия может изменяться в темноте в 16 раз. В темноте глаза начинают приспосабливаться к слабому освещению, и чувствительность сетчатки постепенно нарастает. При этом в колбочках чувствительность нарастает только в десятки раз (по сравнению с чувствительностью на дневном свету), а в палочках чувствительность медленно (в течение часа и более) увеличивается в полной темноте, в сотни тысяч раз.

Естественно, что в наступающих сумерках многие цвета спектра постепенно, один за другим перестают восприниматься нашим зрением. Прежде всего «уходят» теплые цвета: желтые, оранжевые, красные; затем желто-зеленые, зеленые, голубые. Остаются какое-то время в наступающей темноте синие и фиолетовые цвета, а затем хроматическое восприятие окружающего мира сменяется ахроматическим — серо-черно-белым (при отсутствии света — только черным).

Глаз настолько чувствителен к свету, что при абсолютно прозрачной атмосфере (как условном допущении) мог бы различать огонек свечи на расстоянии 200 км. (Разумеется, если человек обладает нормальным острым зрением.)

Глаз здорового человека с развитым цветотоновым зрением способен различать в окружающем мире (при достаточно ярком освещении объектов) около 30 000 оттенков цветов. В спектре по цветовому тону он может различать до 120 оттенков. Кроме того, 10 оттенков каждого из них по насыщенности (чистоте). И, наконец, 25 ступеней по яркости (светлоте) каждого тона. Таким образом, произведя несложные арифметические действия, получаем: 120×10×25 = 30 000.

Многие цветовые атласы содержат в три раза меньшее количество оттенков цветов (даже с учетом того, что в них приводятся образцы одного и того же оттенка цвета — матовые, полуматовые и глянцевые).

Следует отметить, что ощущение цвета (цветосочетаний) в мозге человека возникает не только благодаря поступающему в глаза внешнему излучению, но также благодаря зрительной памяти, внутреннему представлению (об объекте, явлении), воображению (в том числе творческому) и без внешнего источника цветного излучения.

Кроме того, избирательное ощущение цвета возникает в мозгу при механическом воздействии на голову, глаза (давление, удар) благодаря механизму психофизиологических реакций. Это может быть внезапное ощущение яркого света, световых кругов перед глазами (даже когда они закрыты) — «искры из глаз посыпались», или возникновение цветового пятна (пятен), «плывущего» сбоку или перед глазами, как реакция на воздействие слишком яркого света определенного цветового тона, например фиолетовых пятен после воздействия яркого желтого, или зеленых — после яркого красного. Это объясняется психофизиологическим механизмом свето-цветовой компенсации раздражения глаз цветом, противолежащим в цветовом круге тому, который вызвал утомление зрения. Важной особенностью цветового зрения является то, что, определив и запомнив цвет какого-либо объекта, человек независимо от условий освещения воспринимает (а точнее, представляет благодаря зрительной цветовой памяти) этот цвет как постоянный, присущий данному объекту. Например, красный цвет, который при слабом освещении объективно видится как темно-красный, серо-красный, коричневато-красный, остается для объекта восприятия все равно красным. Это помогает человеку запоминать объекты по их цвету и ориентироваться среди них в обыденной жизнедеятельности.

Но художник, занимаясь живописью, безусловно, отражает в своем произведении (пейзаже, натюрморте, портрете, жанровой картине) реальные изменения цвета изображаемых объектов в зависимости от характера и интенсивности их освещения.

Архитекторы, художники декоративно-прикладного искусства, дизайнеры также учитывают в своем творчестве изменения цвета (цветов) создаваемых по их проектам объектов при их реальном восприятии людьми, созерцающими эти объекты в разных условиях освещения.

Но это особенности эстетического восприятия объектов творчества, отличающиеся от обыденного, утилитарно ориентированного восприятия цвета.