Файл: Ершов, А. П. Цвет и его применение в текстильной промышленности.pdf

§ 2. ЗАКОН ВЕБЕРА — ФЕХНЕРА

Э. Г. Вебер (1851 г.) и Г. Т. Фехнер (1858 г.) нашли, что изме­ нение ощущения (AD) пропорционально относительному приро­

сту раздражения (2_\ для любого органа чувств человека. Этот

закон дает возможность установить математическую зависи­ мость между психофизическим и психологическим этапами зри­ тельного восприятия:

(28)

где к — коэффициент пропорциональности, зависящий от вида раздражения органа чувств и индивидуальной особенности лю­ дей. Интегрируя выражение (28), получаем:

где Р0— начальное состояние раздражения.

При уменьшении начального раздражения до такой величи­

мера не является строго постоянной величиной и зависит от мно­ гих причин; так, для органа зрения она изменяется при увеличе­ нии утомления глаза. Увеличение числа порогов между двумя раздражителями говорит об увеличении чувствительности орга­ на, а уменьшение — о ее понижении.

Применяя закон Вебера — Фехнера к ощущению цвета, мож­ но дать ему следующую формулировку: чтобы получить равно­ ступенчатую шкалу ощущений (AD — D'—D" = const), необходи­ мо изменять раздражение в геометрической прогрессии. Напри­ мер, для получения равноступенчатой ахроматической шкалы нужно, чтобы коэффициент яркости этих шкал изменялся в гео­ метрической прогрессии (г, г2, г3 и т. д.).

Закон Вебера — Фехнера показывает, что при больших свет­ лотах изменение коэффициента яркости мало сказывается на ощущении, поскольку относительное приращение в этом случае мало. При малых яркостях небольшие изменения коэффициента яркости вызывают большое увеличение светлоты. Так, при до­ бавлении небольших количеств белой краски к черной сильно увеличивается светлота, а добавление малых количеств черной краски к белой светлоту изменяет мало.

Обычные работы с цветом проводятся при яркостях Ю3— 104 нит, и в этих условиях закон Вебера — Фехнера хорошо под­ тверждается. Но при больших яркостях большинство тел, осо­ бенно светлых, ощущаются равносветлотными, а при малых — в одинаковой степени темными, т. е. эти случаи не подчиняются рассматриваемому закону. Некоторое нарушение закона Вебе­ р а — Фехнера происходит также при больших и малых коэффи­ циентах яркости. Поэтому при выполнении цветовых атласов берут более сложные зависимости между коэффициентом ярко­ сти и светлотой образца.

§ 3. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВОСПРИЯТИЕ ЦВЕТА

Восприятие цвета — сложный процесс. На отдельные этапы этого процесса оказывает влияние ряд факторов, которые можно разделить на три следующие группы:

1)характер излучения (физический этап);

2)физиологические особенности органа зрения (психо­

физический этап); 3) психологические особенности работы мозга человека (пси­

хологический этап).

Влияние излучения сказывается в изменении ощущения при увеличении мощности и в изменении цветового тона при разбав­ лении ахроматическим излучением.

При психофизическом этапе восприятие цвета изменяется с переходом от дневного зрения к сумеречному из-за «приспособ­ ления» глаза к новым условиям освещения ввиду взаимного влияния близко расположенных нервных клеток сетчатки глаза и из-за инертности процесса зрительного восприятия.

Психологические особенности восприятия проявляются в спе­ цифическом характере законов высшей нервной деятельности человека, приводящих к явлениям константности цвета, гармо­ нии цветов, и в воздействии цвета на эмоциональные пережи­ вания.

§ 4. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ИЗЛУЧЕНИЯ

Зависимость между характером излучения и цветом рассмат­ ривалась в предыдущих разделах книги. Связь между ощущени­ ем и раздражением определяется законом Вебера — Фехнера при работе в диапазоне нормального освещения. Если же мощность осветителя сильно увеличить, не изменяя спектральный состав излучения, то происходит изменение цветового тона. Это явле­ ние было найдено Бецольдом и Брюке и количественно исследо­ вано Парди в 1930 г. Последний измерял сдвиг цветового тона (ДА,) при увеличении мощности спектральных излучений в 10 раз. Результаты его работы представлены на рис. 59, где на оси абс­ цисс отложены длины волн спектральных излучений, а на оси ординат — наблюдаемые изменения ДА,. Как видно из рисунка,

82

цветовой тон изменяется для разных излучений по-разному, но для длин волн 470, 500 и 575 нм остается постоянным.

Явление Бецольда и Брюке можно объяснить следующим образом. Как было указано ранее, цветовой тон характеризуется

а следовательно, изменится и цветовой тон. На цветовой тон так­ же оказывает влияние разбавление простого излучения излуче­ нием, имеющим ахроматический цвет. Как установил Эбней в 1913 г., при таком разбавлении насыщенность изменяется непро­ порционально разбавлению, а именно: красные тона воспринима­ ются более желтыми, зеленые — более голубыми, а синие — более фиолетовыми. На рис. 60 представлена зависимость изменения цветового тона (АЛ) от длины волны спектральных излучений

Рис. 60. Изменение цветового тона при добавлении белого цвета (явление Бецольда—Эбнея).

при одинаковом разбавлении ахроматическим излучением. Явле­ ние Эбнея можно объяснить так же, как это было сделано выше по отношению к явлению Бецольда — Брюке.

§5. ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОРГАНА ЗРЕНИЯ

При длительном воздействии излучения на приемники сет­ чатки глаза происходит «утомление» последнего, что выражает­ ся в падении чувствительности зрительного анализатора. Этот

83

процесс, наряду с инертностью зрительной системы и индукцией возбуждений нервных клеток, является основным фактором, обусловливающим особенности восприятия цвета на психофизи­ ческом этапе. Связь этих процессов между собой очень сложна, и выделение отдельных процессов не всегда возможно.

Адаптация. Под адаптацией понимается приспособление ор­ гана зрения к изменению яркости (яркостная адаптация) и цвет­ ности (цветовая адаптация), связанное с изменением чувстви­ тельности глаза. Оба вида адаптации проявляются одновремен­ но. Адаптация является сложным процессом, детали которого точно не установлены. Несомненно, она затрагивает не только физиологическую, но и психологическую сторону зрительного восприятия. Одной из важных сторон этого процесса является нарушение фотохимического равновесия в соответствии с новы­ ми условиями.

Яркостная адаптация наблюдается при переходе от малой к большой или от большой к малой яркости. При каждом новом фиксировании глаза чувствительность либо увеличивается, либо падает, при этом вновь установившаяся чувствительность зави­ сит также от уровня яркости предыдущего объекта наблюдения. Частными случаями яркостной адаптации являются световая и темновая адаптации, происходящие при резком, мгновенном изменении яркостей в очень большом диапазоне. При переходе из темного помещения в светлое в первый момент появляется резкая боль в глазах, но постепенно чувствительность глаза па­ дает, вначале быстро, затем медленно, и приблизительно к 12-й минуте достигает постоянной величины. Этот случай носит название световой адаптации. При переходе из светлой комнаты в темную человек ничего не видит, но постепенно чувствитель­ ность глаза повышается (темновая адаптация) и достигает по­ стоянного уровня на 5—6-й минуте наблюдения.

Цветовой адаптацией называется приспособление глаза к но­ вой цветности при постоянной яркости. Этот вид адаптации связан с разным изменением чувствительности приемников КЗС из-за различной степени их утомления в предадаптационный период. Под утомлением глаза понимается понижение чувстви­ тельности приемников КЗС, зависящее от времени воздействия на них излучения. На рис. 61 представлено изменение чувстви­ тельности глаза к излучениям зеленого, красного и синего цветов в зависимости от времени воздействия их на сетчатку глаза. Вид этих кривых (кривых утомления) одинаков, но наклон (скорость падения чувствительности) разный. При длительном наблюде­ нии соотношение возбуждений приемников КЗС изменяется, а вместе с тем изменяется ощущение цвета. По данным Е. Н. Юстовой, характер изменения ощущения цвета от времени не зави­ сит от яркости объекта наблюдения. Установление нового уров­ ня возбуждений в период адаптации зависит от утомления при­ емников КЗС в предадаптационный период, что вызывает нару­ шение ощущения цветности. Так, если в предадаптационный

84

период наиболее возбужден приемник 3, то степень его утомле­ ния больше, чем приемников К и С. Относительная чувствитель­ ность приемника 3 будет меньше, чем приемника С, и при изме­ нении цвета объекта наблюдения на ахроматический будет ощу­ щаться пурпурный цвет. Как показал С. В. Кравков, на процесс адаптации оказывают влияние органы чувств, не связанные со

контраст). Оба вида контра­ ста могут возникать в результате воздействия излучений разных

яркостей, но одинаковой цветности (световой контраст) или рав­ ных яркостей, но различных цветностей (цветовой контраст). Обычно оба эти контраста наблюдаются одновременно, и на них накладывается процесс адаптации.

Последовательный контраст. Зрительный анализатор облада­ ет некоторой долей инертности: возбуждение приемников уста­ навливается с запозданием (до 0,1 с) и исчезает не сразу (до 0,25 с) после начала и конца воздействия излучения. Эти запоз­ дания вызваны тем, что фотохимические процессы в цветоощу­ щающих элементах сетчатки проходят во времени и для уста­ новления и изменения фотохимического равновесия требуется некоторое время. Восприятие первого объекта при последова­ тельном контрасте носит название «предыдущего», а то, которое сохраняется в течение некоторого времени после прекращения воздействия излучения от первого объекта,— «последовательно­ го» образа. Если последовательный образ по светлоте и цветово­ му тону отвечает предыдущему, то его называют положительным, а если нет, то отрицательным контрастом.

Последовательный цветовой контраст можно наблюдать, если пристально посмотреть на лампу накаливания, а затем пере­ нести взгляд на белый экран. Вначале будет четко вырисовывать­ ся изображение раскаленной нити (положительный последова­ тельный образ). Это восприятие постепенно заменяется изобра­ жением черной нити (отрицательный последовательный об­ раз), а затем постепенно исчезает. Появление отрицательного образа связано, в основном, с адаптацией. При перенесении

85