Цветовые явления, связанные с пространственными соотношениями.

При частом переходе взора от очень светлого к темному цвету и обратно возникает вынужденная постоянная адаптация глаза. Это утомляет зрение и, как следствие, может вызвать головные боли, нервозность, снижение внимания.

Вывод: для того, чтобы константность сохранялась, необходимо наличие в поле зрения многих объектов с различными спектральными коэффициентами отражения и по возможности источник излучения с непрерывным спектром.

Наша зрительная система успешно учитывает изменения спектрального состава освещения и в то же время сохраняет постоянными воспринимаемые цвета предметов в зрительной сцене.

Зрение обладает еще одним очень важным биологическим свойством - адаптациейк различным режимам работы.

Адаптация глаза – это приспособление его к условиям освещения и со-ответствующее изменение чувствительности глаза. Благодаря этому зрительная система человека работает в широком диапазоне яркостей: 10^-6 – 10⁶ кд/м². Диапазон воспринимаемых яркостей начинается от минимально воспринимаемого светового потока, вызывающего световое ощущение, до максимально слепящей яркости 10⁶ кд/м² (болевой порог).

При изменении уровня яркости поля зрения автоматически включается целый ряд механизмов, что и обеспечивает адаптационную перестройку зрения. Адаптация обеспечивается тремя явлениями:

изменением диаметра отверстия зрачка;
перемещением темнового пигмента в слоях сетчатки;
различной реакцией палочек и колбочек.

Адаптацию следует рассматривать как развитие процесса перехода от одного уровня яркости к другому во времени. Способность нашего глаза к адаптации дает возможность хорошо различать предметы, несмотря на различные условия освещения.

Различают три типа адаптации: темновую, световую и цветовую.

Темновая адаптация – происходит при переходе от больших яркостей к малым. После яркого солнечного света в темном помещении сначала ничего не видно, но постепенно, спустя несколько минут, начинают различать предметы. Если в глаз первоначально попал яркий свет, то палочки были ослеплены, родопсин выцвел, черный пигмент проник в сетчатку, заслоняя колбочки от света. Если внезапно яркость света значительно уменьшится, то вначале расширится зрачок. Затем из сетчатки начнет уходить черный пигмент, родопсин будет восстанавливаться, и когда его наберется достаточно, начнут функционировать палочки. Так как колбочки не чувствительны к слабым яркостям, то глаз не будет ничего различать, пока не начнет действовать новый механизм зрения. В помещении не становится светлее, однако чувствительность сетчатой оболочки к свету повысилась. Глаз адаптировался к слабому освещению. По некоторым данным чувствительность глаза достигает максимального значения примерно через час пребывания в темноте. По другим, обнаружили значительное повышение чувствительности сетчатки к свету по истечении четырех часов адаптации по сравнению с той, что была после часа адаптации. .

Световая адаптация – это процесс приспособления глаза при переходе от малых яркостей к большим. Если из темного помещения выйти на дневной свет, то в первый момент свет ослепляет глаза. Глаза щурятся и человек смотрит через узкую щелочку. Лишь спустя несколько минут глаз привыкает к дневному свету. С одной стороны, это достигается благодаря зрачку, который при сильном свете сужается, а при слабом освещении – расширяется. Но главным образом это обеспечивается изменением чувствительности сетчатой оболочки, которая при сильном световом раздражении понижается, а при слабом возрастает. Вначале чрезвычайно сильно происходит раздражение палочек благодаря быстрому разложению родопсина, они "ослеплены"; и даже колбочки, не защищенные еще зернами черного пигмента, раздражены слишком сильно. Только по истечении достаточного времени приспособление глаза к новым условиям заканчивается, прекращается чувство ослепления и глаз приходит в нормальное состояние. Световая адаптация продолжается 8-10 минут.

При темновой или световой адаптации глаз никогда не достигает полной способности зрительного восприятия. Поэтому на рабочем месте, особенно при работе с цветом, следует избегать резких световых контрастов и тем самым исключать необходимость переадаптации глаза, поскольку она снижает остроту зрения.

Глаз всегда фиксирует наиболее светлые пятна. Если в поле зрения человека находится сильный источник света или ослепительно яркая плоскость, то они оказывают наиболее сильное действие на чувствительность сетчатой оболочки глаза. Поэтому, когда мы смотрим на светлое окно, окружающая его поверхность стены кажется нам темной и расплывчатой. Если же исключить действие падающего из окна света на глаз, то та же поверхность видится нами более светлой и четкой.

Цветовая адаптация. У разных людей имеется неодинаковая чувствительность глаз к каждому из трех цветов. При длительном действии какого-либо цвета на глаз чувствительность сетчатки к этому цвету снижается, и он как бы тускнеет. Цветовая адаптация – явление более слабое, чем световая адаптация, и протекает в более короткий промежуток времени. Наибольшее время адаптации наблюдается для красного и фиолетового цветов, наименьшее – для желтого и зеленого. Если человеку, например, длительное время приходится работать с красными тканями, то он через некоторое время теряет способность различать тонкие нюансы оттенков этого цвета. Опытным продавцам этот факт известен, и они кладут рядом с красными тканями зеленые или синие, для того чтобы восстанавливать правильное ощущение цветности.

Цветовая память. Цветовая память (в литературе её ещё называют наглядно-образной памятью). Мы фиксируем в нашей памяти цветовые характеристики, присущие предметам и неоднократно наблюдавшиеся нами в связи с данными предметами. Глаз фиксирует происходящее и «картинка» отправляется в задние доли мозга. Таким образом, формируется цветовая память. Цветовая память даёт возможность запоминать лица, цвет предметов, картины происходящего (как в кино).

От состояния цветовой памяти и качества её использования зависят качество предметов, которые нас окружают, состояние бизнеса и многие аналогичные моменты.

Визуальное восприятие объекта возможно только при наличии контраста (различий) между объектом и фоном. Существуют различные виды контрастов и разные его определения. «Контраст оптический» – «различимость предмета наблюдения от окружающего его фона». Благодаря контрасту усиливается различие между соседними или следующими друг за другом ощущениями. Степень контрастных изменений для различных цветовых сочетаний различна и зависит от ряда условий: от цветового тона объекта и фона, от соотношения светлоты и насыщенности, от соотношения площадей объекта и фона и т.п. В практической работе следует знать и учитывать влияние цвета на восприятие цветного объекта на цветном фоне.

Контраст – восприятие качественного или количественного различия двух частей поля зрения, видимых одновременно или последовательно [40]. При восприятии цветного изображения существенную роль играет цветовой контраст – различие в восприятии одного цвета перед другим. Цветовой контраст зависит от условий наблюдения, изменения которых могут вызвать усиление или ослабление восприятия данного цвета. Речь идет о двух основных видах контраста – одновременном и последовательном. В литературе можно встретить термин «симультанный» контраст. Это неудачная калька термина «simultaneous» (одновременный), введенного М.-Э. Шёврелем.

Явление одновременного контраста: пространственные отношения между объектами, находящимися в поле зрения, могут влиять на восприятие их цвета и его составляющих: цветового тона, насыщенности и светлоты. Одновременный цветовой контраст проявляется в том, что восприятие данного цвета может изменяться (по яркости, цветовому тону и насыщенности) при изменении соседствующего с ним цвета (фона). На рис. 14 представлены примеры одновременного контраста, первый – контраст по светлоте, второй – по цветовому тону, третий – по насыщенности.

Рис. 14 Одновременный контраст по светлоте, цветовому тону и насыщенности

В каком же направлении изменяются цвета под влиянием этого вида контраста? В области ахроматических цветов вопрос решается просто. Цвета изменяются в сторону наибольшего удаления друг от друга: на темном фоне поле кажется светлее, на светлом фоне – темнее. Применительно же к собственно цветовому контрасту точный ответ оказывается более трудным. Общее правило – цвет поля сдвигается в сторону цвета, наиболее отличного от цвета фона. Если принять, что такими взаимно наиболее отличными цветами являются цвета дополнительные, то можно сказать что под влиянием цветового контраста цвета изменяются в сторону цвета, дополнительного к цвету фона.Связано это с тем, что участок сетчатки под непрерывным воздействием какого-либо цвета в силу утомления теряет чувствительность к последнему и одновременно становится особо чувствительным к дополнительным цветам. Из-за вызываемого ими быстрого цветового утомления сетчатки насыщенные цвета воспринимаются такими весьма кратковременно, затем быстро теряют насыщенность и как бы ахроматизируются.

Когда предметы или цветные области наблюдаются рядом друг с другом, они воспринимаются более различающимися по цвету, чем когда они рассматриваются изолированно друг от друга. В этом случае контраст по цвету приводит к увеличению воспринимаемого цветового различия на границе объектов. Цветовой контраст наиболее ярко проявляется на границе раздела двух цветных полей. Это явление называется краевым контрастом (рис. 15).

Рис. 15 Краевой контраст

Это свойство зрения используют в стандартах на визуальное сравнение цвета, где вводится требование помещать сравниваемые цвета рядом или накладывать друг на друга. Когда различия в цветности между соседними стимулами достаточно велики, изменения в цвете также становятся большими. Посредством этого зрительная система действует так, чтобы усилить нашу способность обнаружить различие между ними.

На ярко-красном фоне небольшое пятно серого цвета будет выглядеть слегка зеленоватым, на зеленом – розовым, на синем – желтоватым, на желтом – синеватым. Явление одновременного контраста проявляется тем сильнее, чем выше насыщенность цвета фона и чем ближе светлота этого фона к светлоте объекта.

Цвет фона и цвет образца в зависимости от соотношения их площадей взаимодействуют по-разному: для объекта желтого цвета контрастное влияние площади фона сохраняется при соотношении размер объекта/размер фона 1/64, 1/32, 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 для красного – значительно при первых трех соотношениях и незначительно при других, для синего и зеленого контрастное действие отмечалось только в первых трех случаях.

Имеется одно исключение. Когда хроматический объект малого углового размера (< 1°) рассматривается на большой равномерно окрашенной площади другой цветности, оба, и объект и окружение, воспринимаются более схожими. Например, тонкие белые нити, вплетенные в ткань, в общем, приводят к тому, что вся площадь ткани воспринимается светлее по цвету. С другой стороны, вплетение в ткань черных нитей вызывает общее впечатление затемнения. Это явление известно как эффект размывания, или ассимиляции (рис. 16). Соответственно, использование цветных включений меняет общий цветовой тон. Этот эффект часто используют при проектировании сложных рисунков для ткани, ковров или полихромных кирпичных фасадов зданий.

а) б)

Рис. 16 Эффект ассимиляции

Явления одновременного контраста могут вызывать зрительные иллюзии, подобные тем, что приведены на рис. 17.

На рис. 17а обводка иероглифов в верхней части рисунка тонкой белой линией приводит к тому, что цвет фона становится более светлым и менее насыщенным, в то время как обводка черной линией в нижней части приводит к повышению воспринимаемой насыщенности цвета и фона и фигур. На рис. 17б голубые спирали получены только за счет контраста – воспринимаемые голубыми полоски на самом деле светло-зеленого цвета.

а) б)

Рис. 17 Примеры зрительных иллюзий, связанных с контрастом

Последовательный контраст. Последовательный контраст проявляется при достаточно долгом предъявлении цветов высокой интенсивности и высокой насыщенности и переводе глаза с одного цвета на другой. При этом цвет последнего будет отличаться от истинного. При переводе на белое поле последнее будет восприниматься окрашенным в дополнительный цвет. Это явление известно под названием последовательного образа.

Рис. 18 Последовательный контраст

Например, если рассматриваемый объект является зеленым, то его последовательный образ должен иметь дополнительный красный цветовой тон (рис. 18). Однако если говорить точнее, то, по данным одного из самых известных специалистов в области цветового зрения, С. В. Кравкова, цвета, возникающие по контрасту, не вполне соответствуют цветам дополнительным. Если смотреть на ахроматический квадратик несколько секунд, а затем перевести взгляд на квадратик на белом фоне, то увидим, что белое поле станет розовым.

Действительно, селективная адаптация зрительной системы к какому-нибудь спектрально чистому свету высокой интенсивности в последовательном образе продолжается несколько секунд, в течение которых цвет зрительной сцены имеет цветовой тон, дополнительный к начальному адаптирующему свету. Эффект можно продемонстрировать, непрерывно рассматривая круглый образец красного цвета на белом фоне в течение тридцати секунд. После того как красный образец убран, на его месте наблюдается последовательный образ в виде круга ненасыщенного зеленого цвета. По истечении нескольких секунд последовательный образ исчезает, постепенно слегка изменяя свой цвет. Этот эффект является результатом селективной десенсибилизации одного типа рецепторов колбочек. Фотопигменты в селективно адаптированных колбочках регенерируют, чтобы вернуться к прежнему балансу чувствительности с другими колбочками, последовательный образ постепенно слабеет и исчезает.

Обращается внимание на то, что рис. 18 может служить примером и одновременного контраста – одинаковые ахроматические квадратики по-разному выглядят на разных фонах. Здесь присутствует и светлотный контраст, и контраст по цветовому тону. Рисунок наглядно демонстрирует, что не существует изолированного восприятия только одного вида контраста, в реальности мы наблюдаем совокупность различных видов контрастов, создающих впечатление, часто значительно отличающееся от восприятия изолированных цветов.

Последовательные образы имеют практические следствие для технолога
по цвету, который должен тщательно избегать проведения оценки цветового
тона после наблюдения площадей спектрально селективного света высокой
интенсивности. Для того чтобы свести до минимума влияние последовательного образа на критические оценки цвета, наблюдения должны проводиться после рассматривания в течение некоторого времени большой, равномерно освещенной ахроматической поверхности.

Чем больше освещенность и контраст при сравнении цветов, тем лучше виден объект, следовательно, меньше нагрузка на зрение. Следует обратить внимание на то, что слишком большая яркость отрицательно воздействует на зрение. Как правило, большая яркость связана не со слишком большой освещенностью, а с очень большими коэффициентами отражения (например, зеркальным отражением). При большой яркости имеет место слишком интенсивная засветка сетчатки, и разлагающийся светочувствительный материал не успевает восстанавливаться (регенерироваться) – возникает явление ослепленности. Такое явление, например, возникает, если смотреть на раскаленную нить лампы накаливания, обладающей большой яркостью.

Другое пространственное свойство цвета, имеющее отношение к вышеупо-
мянутому последовательному образу, связано с наблюдением быстродействующего стимула.При времени наблюдения менее 0,1 секунды для многих цветовых тонов наблюдается постепенное снижение чистоты. Для многих быстрых импульсов (продолжительностью порядка 3 миллисекунд) монохроматические световые потоки области спектра от 490 до 520 нм воспринимаются ахроматическими, то есть белыми или серыми. Полагают, что этот эффект происходит из-за того, что ахроматическая система имеет более короткое скрытое состояние реакции, чем хроматическая система. Это свойство зрения обеспечивает основу гетерохромной мигающей фотометрии, в которой светлоту световых потоков, имеющих малые различия по длинам волн, можно сравнивать независимо от их различий в цветности.

Ощущение цвета можно вызвать тогда, когда рисунок с множеством белых и черных стимулов периодически освещается белым светом с частотой много меньшей той, которая требуется для того, чтобы вызвать состояние критического слияния мельканий (частота, при которой свет более не воспринимается мелькающим). Они известны как цвета Фехнера. Это иллюзорные цвета, которые субъективно воспринимаются при вращении со скоростью 5 - 20 об/сек черно-белого диска (диска Бэнхема), на котором на белой половине круга нанесены концентрические черные дуги. Это позволяет воспринимать некоторые цвета без изменения какого-либо свойства длины волны освещающего света, даже в тех случаях, когда диск содержит только черные линии на фоне нейтрального цвета. Цвета зависят от конфигурации рисунка и скорости вращения.

Для дизайнеров и художников представляет интереспонятие «контраст в изобразительном искусстве – сопоставление некоторых противоположных качеств, способствующее их усилению». Художник применяет контрасты для повышения эмоциональной и эстетической привлекательности произведения. По Иттену существует семь видов контрастов [21]. Это:

1. Контраст по цвету

2. Контраст светлого и темного

3. Контраст холодного и теплого

4. Контраст дополнительных цветов

5. Симультанный контраст

6. Контраст по насыщенности

7. Контраст по площади цветовых пятен.

Рис. 19 Иллюстрации Иттена различных видов контраста

Студентам предлагается самостоятельно проработать все виды цветового контраста по Иттену.

Цветовые явления, связанные с яркостью. Эффект Пуркине(традиционно все пишут Пуркинье). Спектральная чувствительность глаза, обусловленная действием фоторецепторов всех типов, максимальна в зелёной (точнее, желто-зеленой) области (длина волны около 555 нм). Следовательно, в дневное время глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету. При понижении освещённости кривая относительной спектральной световой эффективности смещается в сине-зелёную область, к длине волны 505 нм. Именно это смещение максимума цветовой чувствительности при переходе от дневного к ночному зрению приводит к явлению, впервые замеченному Пуркине, который в 1825 г. обнаружил, что части дорожных столбов, окрашенные в красный и синий цвета, днем выглядят одинаковыми по яркости, а на рассвете синий кажется более ярким, чем красный. В [40] этот эффект описывается как «уменьшение светлоты красного света по сравнению со светлотой синего света, когда яркость уменьшена без изменения спектрального состава».

Эффект Бецольда-Брюкке – изменение цветового ощущения при изменении уровня яркости в пределах, соответствующих области дневного зрения[40].Взаимосвязь между восприятием цветового тона и уровнем освещенности известны более полутора веков. Различие в цветовом тоне (воспринимаемой доминирующей длине волны) доходит до 30 нм. Когда условия наблюдения в пределах, соответствующих области дневного зрения, изменяются от низких до высоких уровней, восприятие зеленовато-синих цветовых тонов изменяется в сторону более голубых, в то время как зеленовато-желтые и красные цветовые тона выглядят более желтыми. Исключения: цветовые реакции, вызываемые тремя длинами волн (приблизительно 475 нм, 500 нм и 575 нм), при изменениях яркости остаются практически постоянными. Эффект известен как сдвиг цветового тона Бецольда-Брюкке, по фамилиям двух исследователей, независимо описавших его в 1870 году.

Другим цветовым явлением, связанным с изменениями в яркости освещения, является изменение, происходящее с воспринимаемой чистотой всех цветов. Чистота очень тускло освещаемых цветов воспринимается относительно низкой, при промежуточных уровнях яркости цвета воспринимаются максимально чистыми, и при экстремально высоких яркостях чистота всех цветов вновь становится относительно низкой.

Эффект Гельмгольца-Кольрауша.Когда спектральная чистота отраженного света увеличивается, он также воспринимается увеличивающимся по светлоте, даже если яркость остается постоянной. Это явление первоначально было описано в середине XIX века Гельмгольцем, а исследовал его Кольрауш в 1920 годы. В настоящее время оно известно как эффект Гельмгольца-Кольрауша.

«Теоретические исследования цвета на службе у художественной практики.Опыт работы ленинградских лабораторий в 20-30-х годах». Доклад на эту тему сделала на одном из Всесоюзных семинаров по цвету Э.М. Лущеко - преподаватель теории цвета ЛИСИ [10, стр. 14].

Психофизиологические исследования часто направлялись запросами художественной практики Большой вклад в это направление внесли художники круга М.В. Матюшина и К.С. Малевича. М.В. Матюшин строил работу мастерской на основе гипотезы о закономерной зависимости живописного образа от условий восприятия. Достоинство зрения заключается не только в том, чтобы как можно лучше рассмотреть подробности, но и в том, чтобы лучше охватить целое. Целостный образ при этом не является суммой частей независимых и неизменных, целое собирается из частей, подчиненных друг другу и деформирующихся в зависимости от целого. Группа цветов в условиях единой цветовой композиции не равна сумме цветов, рассматриваемых в отдельности. В его лаборатории проводились исследовательские работы: по изменению воспринимаемой глазом формы предметов под влиянием различных цветов, активность зрительного восприятия цвета при быстром и длительном смотрении, изменение цвета и формы во времени под влиянием контраста, активность реакции зрительных центров на разнофактурную массу, осязательное осознание пространств и др.

Результатом исследования влияния цвета на форму были следующие выводы: геометрические формы, окрашенные в холодные цвета, воспринимаются как ограненные, теплые цвета способствуют восприятию форм, как округлых. Даже острые формы, окрашенные в теплые цвета, теряют остроту углов. Цвет может способствовать восприятию форм как вытянутых по вертикали или горизонтали.

Многие художники констатировали влияние расстояния на характер восприятия цвета. Исследования (в эксперименте сравнивался цвет, занимающий все поле зрения испытуемого с тем же цветом, расположенным на определенном фоне и воспринимаемом на расстоянии), проведенные в Институте мозга перед Второй мировой войной, показали, что не все цвета на черном фоне кажутся более яркими, а на белом – более темными, что на ахроматическом фоне происходит восприятие цвета, фиксирующее изменение его не только по светлоте, но и по насыщенности и цветовому тону, что не подтверждает закон одновременного контраста. Например, оранжевый цвет краснеет на белом и черном фонах, желтый на белом фоне приобретает оранжевый оттенок, а на черном – зеленеет, зеленый на белом фоне голубеет. Восприятие цветов на красном, желтом, зеленом и синем фонах оказалось не соответствующим контрастным изменениям. На желтом фоне фиолетовый и пурпурный воспринимаются покрасневшими, а на синем фоне оранжевый и красный приближаются к синему ц3вету фона, а не удаляются от него, чего следовало бы ожидать по закону одновременного контраста.

Только на красном и зеленом фоне изменение воспринимаемых цветов следует закону одновременного контраста.

Изменения отдельных цветов, воспринимаемых на расстоянии, влияет на изменение системы цветов: воспринимаемые на расстоянии пространственные смеси цветов выглядят также, как выглядят вблизи оптические смеси тех же цветов, изменившихся на расстоянии. Это приводит к тому, что на расстоянии смешиваются, например, не оранжевые цвета с зелеными, а красно-оранжевые с зелено-голубыми. Холодные цвета теряют свою насыщенность в большей степени, чем теплые, поэтому сочетание зеленых и оранжевых пятен может дать на расстоянии оранжево-розовый тон вместо желто-оранжевого.

. Однако древние живописцы вносили коррекцию в свои произведения в расчете на изменение восприятия цвета на большом расстоянии. К примеру, лица, изображенные на никейских мозаиках, вблизи выглядят желто-зелеными, а на расстоянии приобретают теплый оттенок.

Эти результаты исследований приведены для того, чтобы показать, как может отличаться восприятие цветов на расстоянии от классических канонов и что все идеи надо проверять экспериментально.