Miks on inimestel värvinägemine? Värvitaju arendamine. Inimese ja looma nägemise erinevused. Metameeria fotograafias

Sektsiooni kohta

See jaotis sisaldab artikleid, mis on pühendatud nähtustele või versioonidele, mis ühel või teisel viisil võivad olla huvitavad või kasulikud seletamatute asjade uurijatele.
Artiklid on jagatud kategooriatesse:
Informatiivne. Need sisaldavad kasulikku teavet erinevate teadmiste valdkondade teadlastele.
Analüütiline. Need sisaldavad versioonide või nähtuste kohta kogutud teabe analüüsi, samuti katsete tulemuste kirjeldusi.
Tehniline. Nad koguvad teavet tehniliste lahenduste kohta, mida saab kasutada seletamatute faktide uurimisel.
meetodid. Need sisaldavad kirjeldusi meetodite kohta, mida rühmaliikmed kasutavad faktide ja nähtuste uurimisel.
Meedia. Need sisaldavad teavet meelelahutustööstuse nähtuste kajastamise kohta: filmid, multikad, mängud jne.
Tuntud väärarusaamad. Teadaolevate seletamatute faktide avalikustamine, sealhulgas kogutud kolmandate osapoolte allikatest.

Artikli tüüp:

Informatiivne

Inimese tajumise tunnused. Nägemus

Inimene ei näe täielikus pimeduses. Selleks, et inimene näeks objekti, on vajalik, et valgus peegeldub objektilt ja tabab silma võrkkesta. Valgusallikad võivad olla looduslikud (tuli, päike) ja kunstlikud (erinevad lambid). Aga mis on valgus?

Kaasaegsete teaduslike kontseptsioonide kohaselt on valgus teatud (üsna kõrge) sagedusvahemikuga elektromagnetlained. See teooria pärineb Huygensilt ja seda kinnitavad paljud katsed (eelkõige T. Jungi kogemus). Samal ajal avaldub valguse olemuses täielikult karpuskulaarlaine dualism, mis määrab suuresti selle omadused: levides käitub valgus laine, kiirgamisel või neeldumisel nagu osake (footon). Seega valguse levimisel tekkivaid valgusefekte (häireid, difraktsioone jne) kirjeldavad Maxwelli võrrandid ning selle neeldumisel ja emissioonil ilmnevaid efekte (fotoelektriline efekt, Comptoni efekt) kirjeldavad kvantvõrrandid. väljateooria.

Lihtsamalt öeldes on inimsilm raadiovastuvõtja, mis on võimeline vastu võtma teatud (optilise) sagedusvahemiku elektromagnetlaineid. Nende lainete esmased allikad on neid kiirgavad kehad (päike, lambid jne), sekundaarseteks allikateks on kehad, mis peegeldavad esmaste allikate laineid. Allikatest tulev valgus siseneb silma ja muudab need silma inimesele nähtav. Seega, kui keha on nähtava sagedusala lainetele (õhk, vesi, klaas jne) läbipaistev, siis seda silmaga registreerida ei saa. Samal ajal on silm, nagu iga teine ​​raadiovastuvõtja, "häälestatud" teatud raadiosageduste vahemikule (silma puhul on see vahemik 400 kuni 790 terahertsi) ega taju laineid, millel on kõrgemad (ultraviolett) või madalamad (infrapuna) sagedused. See "häälestus" avaldub kogu silma struktuuris - alates läätsest ja klaaskehast, mis on selles sagedusvahemikus läbipaistev ja lõpetades fotoretseptorite suurusega, mis selles analoogias on sarnased raadioantennidega ja mille mõõtmed tagavad selle konkreetse vahemiku raadiolainete kõige tõhusam vastuvõtt.

Kõik see kokku määrab sagedusvahemiku, milles inimene näeb. Seda nimetatakse nähtava valguse vahemikuks.

Nähtav kiirgus – tajutavad elektromagnetlained inimese silm, mis hõivavad osa spektrist lainepikkusega ligikaudu 380 (violetne) kuni 740 nm (punane). Sellised lained hõivavad sagedusvahemikku 400 kuni 790 terahertsi. Sellise sagedusega elektromagnetkiirgust nimetatakse ka nähtav valgus, või lihtsalt kerge (selle sõna kitsas tähenduses). Inimsilm on valguse suhtes kõige tundlikum 555 nm (540 THz) juures, spektri rohelises osas.

Prismaga eraldatud valge valgus spektri värvideks

Valge kiire lagundamisel prismas moodustub spekter, milles erineva lainepikkusega kiirgus murdub erinevate nurkade all. Spektrisse kuuluvaid värve, st neid värve, mida on võimalik saada ühe lainepikkusega (või väga kitsa vahemikuga) valguslainetega, nimetatakse spektrivärvideks. Peamised spektrivärvid (millel on oma nimi), samuti nende värvide emissiooniomadused on esitatud tabelis:

Mida inimene näeb

Tänu nägemisele saame 90% informatsioonist meid ümbritseva maailma kohta, seega on silm üks tähtsamaid meeleorganeid.
Silma võib nimetada keeruliseks optiliseks seadmeks. Selle põhiülesanne on õige kujutise "edastamine" nägemisnärvile.

Inimsilma struktuur

Sarvkest on läbipaistev membraan, mis katab silma esiosa. Sellest jääb puudu veresooned, sellel on suur murdumisvõime. Sisaldub optiline süsteem silmad. Sarvkest piirneb silma läbipaistmatu väliskestaga – kõvakestaga.

Silma eesmine kamber on sarvkesta ja vikerkesta vaheline ruum. See on täidetud silmasisese vedelikuga.

Iiris on ringikujuline, mille sees on auk (pupill). Iiris koosneb lihastest, mille kokkutõmbumisel ja lõdvestamisel muutub pupilli suurus. See siseneb silma koroidi. Silmade värvi eest vastutab iiris (kui see on sinine, tähendab see, et selles on vähe pigmendirakke, kui pruun, siis palju). See täidab sama funktsiooni nagu kaamera ava, reguleerides valgustugevust.

Pupill on auk iirises. Selle mõõtmed sõltuvad tavaliselt valgustuse tasemest. Mida rohkem valgust, seda väiksem on pupill.

Objektiiv on silma "looduslik lääts". See on läbipaistev, elastne - see võib muuta oma kuju, "fokuseerides" peaaegu koheselt, tänu millele näeb inimene hästi nii lähedale kui ka kaugele. See asub kapslis, mida hoiab tsiliaarne vöö. Lääts, nagu sarvkest, on osa silma optilisest süsteemist. Inimsilma läätse läbipaistvus on suurepärane – suurem osa valgusest lainepikkusega 450–1400 nm kandub läbi. Valgust lainepikkusega üle 720 nm ei tajuta. Inimsilma lääts on sündides peaaegu värvitu, kuid omandab kollakas värvus vanusega. See kaitseb silma võrkkesta ultraviolettkiirguse eest.

Klaaskeha on geelitaoline läbipaistev aine, mis asub silma tagaosas. Klaaskeha säilitab silmamuna kuju ja osaleb silmasiseses ainevahetuses. Sisaldub silma optilisse süsteemi.

Võrkkesta - koosneb fotoretseptoritest (need on valgustundlikud) ja närvirakkudest. Võrkkestas paiknevad retseptorrakud jagunevad kahte tüüpi: koonused ja vardad. Nendes rakkudes, mis toodavad ensüümi rodopsiini, muundatakse valgusenergia (footonid) elektrienergiaks. närvikude, st. fotokeemiline reaktsioon.

Sklera - silmamuna läbipaistmatu väliskest, mis läheb silmamuna eest läbipaistvaks sarvkestaks. Kõva külge on kinnitatud 6 okulomotoorsed lihased. Selles on väike kogus närvilõpmed ja laevad.

Choroid - vooder tagaosakond sklera, võrkkest on selle kõrval, millega see on tihedalt seotud. Kooroid vastutab silmasiseste struktuuride verevarustuse eest. Võrkkesta haiguste korral on see väga sageli seotud patoloogiline protsess. Koroidis puuduvad närvilõpmed, seetõttu haigena valu ei teki, mis annab tavaliselt märku mingist talitlushäirest.

Nägemisnärv - abiga silmanärv närvilõpmete signaalid edastatakse ajju.

Inimene ei ole sündinud arenenud keha nägemine: esimestel elukuudel tekib aju ja nägemine ning umbes 9 kuuks suudavad nad sissetulevat visuaalset informatsiooni peaaegu koheselt töödelda. Et näha, on vaja valgust.

Inimsilma valgustundlikkus

Silma võime valgust tajuda ja ära tunda erineval määral selle heledust nimetatakse valguse tajumiseks ja võimet kohaneda erineva valgustuse heledusega silmaga kohanemiseks; valgustundlikkust hinnatakse valgusstiimuli läve väärtuse järgi.
Mees koos hea nägemine võime näha öösel mitme kilomeetri kaugusel küünla valgust. Maksimaalne valgustundlikkus saavutatakse pärast piisavalt pikka pimedaga kohanemist. See määratakse valgusvoo toimel 50 ° ruuminurga all lainepikkusel 500 nm (silma maksimaalne tundlikkus). Nendes tingimustes on valguse lävienergia umbes 10–9 erg/s, mis võrdub mitme optilise vahemiku kvantide vooga läbi pupilli sekundis.
Pupilli panus silma tundlikkuse reguleerimisse on äärmiselt ebaoluline. Kogu heleduse vahemik, mida meie visuaalne mehhanism suudab tajuda, on tohutu: alates 10-6 cd m2 täielikult pimedas kohanenud silma puhul kuni 106 cd m2 täiesti valgusega kohanenud silma puhul. Nii laia tundlikkuse ulatuse mehhanism seisneb valgustundlike pigmentide lagunemisel ja taastamisel.võrkkesta fotoretseptorites - koonused ja vardad.
Inimsilm sisaldab kahte tüüpi valgustundlikke rakke (retseptoreid): ülitundlikud vardad, mis vastutavad hämariku (öise) nägemise eest, ja vähem tundlikud koonused, mis vastutavad värvinägemise eest.

Inimsilma koonuste S, M, L valgustundlikkuse normaliseeritud graafikud. Punktiirjoon näitab varraste hämarust, "mustvalge" tundlikkust.

Inimese võrkkestas on kolme tüüpi koonuseid, mille tundlikkuse maksimumid langevad spektri punasele, rohelisele ja sinisele osale. Koonusetüüpide jaotus võrkkestas on ebaühtlane: "sinised" koonused on perifeeriale lähemal, "punased" ja "rohelised" koonused aga juhuslikult. Koonuse tüüpide sobitamine kolme "põhivärviga" võimaldab tuvastada tuhandeid värve ja toone. Spektri tundlikkuse kõverad kolme tüüpi koonused kattuvad osaliselt, mis aitab kaasa metamerismi nähtusele. Väga tugev valgus ergastab kõiki kolme tüüpi retseptoreid ja seetõttu tajutakse seda pimestavalt valge kiirgusena.

Kõigi kolme elemendi ühtlane stimulatsioon, mis vastab kaalutud keskmisele päevavalgusele, põhjustab ka valge tunde.

Valgustundlikke opsiinvalke kodeerivad geenid vastutavad inimese värvinägemise eest. Kolmekomponendilise teooria toetajate sõnul on olemasolu kolm erinevat Valgud, mis reageerivad erinevatele lainepikkustele, on värvi tajumiseks piisavad.

Enamikul imetajatel on neist geenidest ainult kaks, seega on neil must-valge nägemine.

Punase valguse suhtes tundlikku opsiini kodeerib inimestel geen OPN1LW.
Teised inimese opsiinid kodeerivad geene OPN1MW, OPN1MW2 ja OPN1SW, millest kaks esimest kodeerivad keskmise lainepikkuse valguse suhtes tundlikke valke ja kolmas vastutab lühilainelise valgustundliku opsiini eest.

vaateväli

Vaateväli on ruum, mida silm samaaegselt tajub fikseeritud pilgu ja pea fikseeritud asendiga. Sellel on teatud piirid, mis vastavad võrkkesta optiliselt aktiivse osa üleminekule optiliselt pimedaks.
Vaateväli on kunstlikult piiratud näo väljaulatuvate osadega - nina tagaosa, orbiidi ülemine serv. Lisaks sõltuvad selle piirid silmamuna asukohast orbiidil. Lisaks on terve inimese igas silmas võrkkesta piirkond, mis ei ole valguse suhtes tundlik, mida nimetatakse pimealaks. Närvikiud retseptoritest pimealasse lähevad üle võrkkesta ja kogunevad nägemisnärvi, mis läbib võrkkesta selle teisele küljele. Seega pole selles kohas valgusretseptoreid.

Sellel konfokaalsel mikropildil on nägemisnärvi ketas kujutatud mustana, veresooni vooderdavad rakud on punased ja veresoonte sisu on roheline. Võrkkesta rakud ilmuvad siniste laikudena.

Mõlema silma pimealad on sees erinevad kohad(sümmeetriline). See asjaolu ja asjaolu, et aju korrigeerib tajutavat pilti, selgitab, miks mõlema silma tavapärasel kasutamisel on need nähtamatud.

Pimeala jälgimiseks sulgege parem silm ja vaadake vasaku silmaga paremat risti, millel on ring. Hoidke oma nägu ja monitor püsti. Pilku parempoolselt ristilt tõstmata tooge (või viige eemale) oma nägu monitorilt ja järgige samal ajal vasakut risti (ilma seda vaatamata). Ühel hetkel see kaob.

Selle meetodi abil saab hinnata ka pimeala ligikaudset nurga suurust.

Vastuvõtt pimeala tuvastamiseks

Samuti on nägemisvälja paratsentraalsed jaotused. Olenevalt ühe või mõlema silma nägemises osalemisest eristatakse monokulaarset ja binokulaarset vaatevälja. Kliinilises praktikas uuritakse tavaliselt monokulaarset vaatevälja.

Binokulaarne ja stereoskoopiline nägemine

Inimese visuaalne analüsaator normaalsetes tingimustes tagab binokulaarse nägemise, st nägemise kahe silmaga ühe visuaalse tajuga. Peamine refleksi mehhanism binokulaarne nägemine on kujutise fusioonirefleks – sulandrefleks (fusioon), mis tekib funktsionaalselt erinevate objektide samaaegsel stimuleerimisel. närvielemendid mõlema silma võrkkesta. Selle tulemusena toimub fikseeritud punktile lähemal või kaugemal olevate objektide füsioloogiline kahekordistumine (binokulaarne teravustamine). Füsioloogiline kahekordistamine (fookus) aitab hinnata objekti kaugust silmadest ja tekitab kergendustunde ehk stereoskoopilise nägemise.

Ühe silmaga nägemisel teostab sügavuse (reljeefkauguse) tajumist Ch. arr. sekundaarsete kõrvalnähtude tõttu (objekti näiv suurus, lineaar- ja õhuperspektiivid, mõne objekti takistamine teiste poolt, silma akommodatsioon jne).

Visuaalse analüsaatori rajad
1 - vasak pool nägemisväli, 2 - nägemisvälja parem pool, 3 - silm, 4 - võrkkesta, 5 - nägemisnärvid, 6 - silmamotoorne närv, 7 - chiasma, 8 - nägemistrakt, 9 - külgmine geniculate keha, 10 - ülemised kolliikulid, 11 - Mittespetsiifiline visuaalne rada, 12 - Visuaalne ajukoor.

Inimene ei näe mitte silmade, vaid silmade kaudu, kust edastatakse informatsioon nägemisnärvi, kiasmi, nägemisnärvi kaudu teatud piirkondadesse. kuklasagarad ajukoor, kus moodustub pilt välismaailmast, mida me näeme. Kõik need elundid moodustavad meie visuaalse analüsaatori või visuaalse süsteemi.

Nägemise muutus vanusega

Võrkkesta elemendid hakkavad moodustuma 6-10 nädalal sünnieelne areng, saabub lõplik morfoloogiline küpsemine 10–12 aasta pärast. Keha arenguprotsessis muutub lapse värvitaju oluliselt. Vastsündinul toimivad võrkkestas ainult vardad, mis tagavad mustvalge nägemise. Käbisid on vähe ja nad pole veel küpsed. Värvituvastus sisse varajane iga sõltub heledusest, mitte värvi spektriomadustest. Koonuste küpsedes eristavad lapsed esmalt kollast, seejärel rohelist ja seejärel punast (juba 3 kuu vanuselt oli võimalik areneda konditsioneeritud refleksid nende värvide jaoks). Käbid hakkavad täielikult funktsioneerima 3. eluaasta lõpuks. AT koolieas silma eristav värvitundlikkus on suurenenud. Värvusaisting saavutab maksimaalse arengu 30. eluaastaks ja seejärel järk-järgult väheneb.

Vastsündinul on silmamuna läbimõõt 16 mm, kaal 3,0 g.Silmamuna kasv jätkub ka pärast sündi. Ta kasvab kõige intensiivsemalt esimese 5 eluaasta jooksul, vähem intensiivselt - kuni 9-12 aastat. Vastsündinutel on silmamuna kuju sfäärilisem kui täiskasvanutel, mistõttu on neil 90% juhtudest kaugnägelik murdumine.

Vastsündinutel on pupillid kitsad. Vikerkesta lihaseid innerveerivate sümpaatiliste närvide toonuse ülekaalu tõttu muutuvad pupillid laiaks 6–8-aastaselt, mis suurendab riski päikesepõletus võrkkesta. 8-10-aastaselt pupill kitseneb. 12–13-aastaselt muutub pupilli valgusreaktsiooni kiirus ja intensiivsus samaks kui täiskasvanul.

Vastsündinutel ja lastel koolieelne vanus lääts on kumeram ja elastsem kui täiskasvanul, selle murdumisvõime on suurem. See võimaldab lapsel selgelt näha objekti silmast lühemal kaugusel kui täiskasvanul. Ja kui beebil on see läbipaistev ja värvitu, siis täiskasvanul on läätsel kergelt kollakas toon, mille intensiivsus võib vanusega kasvada. See ei mõjuta nägemisteravust, kuid võib mõjutada sinise ja lilla värvi tajumist.

Puudutage ja motoorsed funktsioonid nägemine areneb samal ajal. Esimestel päevadel pärast sündi ei ole silmade liigutused sünkroonsed, ühe silma liikumatuse korral saab jälgida teise liikumist. Pilguga objekti fikseerimise oskus kujuneb vanuses 5 päeva kuni 3-5 kuud.

Reaktsioon eseme kujule on märgatav juba 5-kuusel lapsel. Koolieelikutel on esimeseks reaktsiooniks eseme kuju, seejärel selle suurus ja kõige lõpuks värv.
Nägemisteravus suureneb koos vanusega ja stereoskoopiline nägemine paraneb. Stereoskoopiline nägemine saavutab optimaalse taseme 17–22-aastaselt ning alates 6. eluaastast on tüdrukute stereoskoopiline nägemisteravus suurem kui poistel. Vaateväli on oluliselt suurenenud. 7. eluaastaks on selle suurus ligikaudu 80% täiskasvanu nägemisvälja suurusest.

40 aasta pärast on perifeerse nägemise taseme langus, see tähendab vaatevälja ahenemine ja külgnägemise halvenemine.
Pärast umbes 50. eluaastat väheneb pisaravedeliku tootmine, mistõttu on silmad vähem niisutatud kui nooremas eas. Liigne kuivus võib väljenduda silmade punetuses, krampides, pisaravoolus tuule või ereda valguse mõjul. See ei pruugi sõltuda tavalised tegurid (sagedased pinged silmade või õhusaaste).

Vanuse kasvades hakkab inimsilm ümbritsevat hämardamalt tajuma, kontrast ja heledus vähenevad. Võime ära tunda värvivarjundeid, eriti neid, mis on värvilt lähedased, võivad samuti olla häiritud. See on otseselt seotud värvivarjundeid, kontrasti ja heledust tajuvate võrkkesta rakkude arvu vähenemisega.

Mõned vanusega seotud nägemiskahjustused on põhjustatud presbüoopiast, mis väljendub udususes, pildi hägususes, kui püütakse näha silmade lähedal asuvaid objekte. Väikestele objektidele keskendumise võime eeldab lastel umbes 20 dioptrit (fookustamine vaatlejast 50 mm kaugusel asuvale objektile), 25-aastaselt kuni 10 dioptrit (100 mm) ja taset 0,5–1 dioptrit. vanus 60 aastat (võimalus keskenduda objektile 1-2 meetri kaugusel). Arvatakse, et selle põhjuseks on pupilli reguleerivate lihaste nõrgenemine, samas halveneb ka pupillide reaktsioon silma sisenevale valgusvoole. Seetõttu on hämaras lugemisel raskusi ja kohanemisaeg pikeneb koos valgustuse muutumisega.

Samuti areneb see vanusega kiiremini. visuaalne väsimus ja isegi peavalud.

Värvitaju

Värvitaju psühholoogia on inimese võime värve tajuda, tuvastada ja nimetada.

Värvitaju sõltub füsioloogiliste, psühholoogiliste, kultuuriliste ja sotsiaalsete tegurite kompleksist. Esialgu tehti värvitaju uuringuid värviteaduse raames; hiljem ühinesid probleemiga etnograafid, sotsioloogid ja psühholoogid.

Visuaalseid retseptoreid peetakse õigustatult "aju osaks, mis tuuakse keha pinnale". Teadvuseta töötlemine ja korrigeerimine visuaalne taju tagab nägemise "õigsuse" ja see on ka teatud tingimustes värvi hindamise "vigade" põhjuseks. Seega muudab silma "taustvalgustuse" kaotamine (näiteks kaugete objektide vaatamisel läbi kitsa toru) oluliselt nende objektide värvi tajumist.

Samade mittehelendavate objektide või valgusallikate samaaegne vaatamine mitme normaalse värvinägemisega vaatleja poolt samadel vaatlustingimustel võimaldab luua üks-ühele vastavuse spektraalne koostis võrreldi nende tekitatud kiirgust ja värviaistingut. Sellel põhinevad värvimõõtmised (kolorimeetria). Selline vastavus on ühemõtteline, kuid mitte üks-ühele: samad värviaistingud võivad põhjustada erineva spektraalse koostisega kiirgusvooge (metameeria).

Värvi kui füüsikalise suuruse määratlusi on palju. Kuid isegi parimates neist jäetakse kolorimeetrilisest vaatepunktist sageli märkimata, et täpsustatud (mittevastastikune) ühetähenduslikkus saavutatakse ainult standardiseeritud vaatlus-, valgustus- jne tingimustes, värvitaju muutumine sama spektraalse koostisega kiirguse intensiivsuse muutust ei võeta arvesse.(Bezoldi - Brucke fenomen), nn. silma värvide kohanemine jne Seetõttu reaalsetes valgustingimustes tekkivate värviaistingute mitmekesisus, värviliselt võrreldavate elementide nurksuuruste varieeruvus, nende fikseerimine võrkkesta erinevates osades, vaatleja erinevad psühhofüsioloogilised seisundid jne. , on alati rikkalikum kui kolorimeetriline värvivalik.

Näiteks on kolorimeetrias samamoodi defineeritud mõned värvid (nt oranž või kollane), mida igapäevaelus tajutakse (olenevalt heledusest) pruunina, "kastanina", pruunina, "šokolaadina", "oliivina" jne. Üks parimaid katseid värvi mõiste määratlemiseks Erwin Schrödingeri sõnul kõrvaldab raskused värviaistingu sõltuvuse paljudest spetsiifilistest vaatlustingimustest viidete puudumise tõttu. Schrödingeri järgi on värv kiirguste spektraalse koostise omadus, mis on ühine kõigile kiirgustele, mis on inimese jaoks visuaalselt eristamatud.

Silma olemusest tulenevalt võib valgusel, mis põhjustab sama värvi (näiteks valge) tunde, st kolme visuaalse retseptori sama ergastusastme, olla erinev spektraalne koostis. Enamikul juhtudel ei märka inimene seda efekti, justkui “mõeldes” värvile. Seda seetõttu, et kuigi erineva valgustuse värvitemperatuur võib olla sama, võivad samast pigmendist peegelduva loomuliku ja tehisvalguse spektrid oluliselt erineda ja põhjustada erinevat värvitunnetust.

Inimsilm tajub palju erinevaid toone, kuid on "keelatud" värve, mis on talle kättesaamatud. Näitena võib tuua värvi, mis mängib korraga nii kollaste kui ka siniste toonidega. See juhtub seetõttu, et värvitaju inimsilmas, nagu ka paljud muud asjad meie kehas, on üles ehitatud vastandumise põhimõttele. Silma võrkkestal on spetsiaalsed neuronid-vastased: mõned neist aktiveeruvad, kui näeme punast, ja neid surub roheline alla. Sama juhtub kollase-sinise paariga. Seega on punase-rohelise ja sinise-kollase paari värvidel samadele neuronitele vastupidine mõju. Kui allikas kiirgab paarist mõlemat värvi, kompenseeritakse nende mõju neuronile ja inimene ei näe kumbagi neist värvidest. Pealegi ei suuda inimene tavaolukorras neid värve mitte ainult näha, vaid ka ette kujutada.

Selliseid värve saab vaadelda vaid osana teaduslikust eksperimendist. Näiteks California Stanfordi instituudi teadlased Hewitt Crane ja Thomas Pyantanida lõid spetsiaalseid visuaalseid mudeleid, milles "vaidlevate" varjundite triibud vaheldusid kiiresti üksteist asendades. Neid pilte, mis fikseeriti spetsiaalse seadmega inimese silmade kõrgusele, näidati kümnetele vabatahtlikele. Pärast katset väitsid inimesed, et teatud hetkel kadusid piirid varjundite vahel, sulades kokku üheks värviks, mida nad varem kohanud polnud.

Inimese ja looma nägemise erinevused. Metameeria fotograafias

Inimese nägemine on kolme stiimuli analüsaator, see tähendab, et värvi spektraalseid omadusi väljendatakse ainult kolmes väärtuses. Kui võrreldavad erineva spektraalse koostisega kiirgusvood tekitavad koonustele sama efekti, tajutakse värve ühesugusena.

Loomariigis on nelja ja isegi viie stiimuliga värvianalüsaatorid, nii et värvid, mida inimesed tajuvad ühesugusena, võivad loomadele tunduda erinevad. Eelkõige näevad röövlinnud näriliste jälgi urgude radadel ainult nende uriinikomponentide ultraviolettluminestsentsi kaudu.
Sarnane olukord areneb nii digitaalsete kui ka analoogsete kujutiste registreerimissüsteemidega. Kuigi enamasti on need kolme stiimuliga (kolm kileemulsiooni kihti, kolme tüüpi maatriksrakud digitaalne kaamera või skanner), nende metamerism erineb inimese nägemise omast. Seetõttu võivad silmaga samad värvid paista fotol erinevad ja vastupidi.

Allikad

O. A. Antonova, Vanuse anatoomia ja füsioloogia, toim: Kõrgharidus, 2006

Lysova N. F. Vanuse anatoomia, füsioloogia ja koolihügieen. Proc. toetus / N. F. Lysova, R. I. Aizman, Ya. L. Zavyalova, V.

Pogodina A.B., Gazimov A.Kh., Gerontoloogia ja geriaatria alused. Proc. Toetus, Rostov Doni ääres, Toim. Phoenix, 2007 - 253 lk.

värvi tajumine(värvitundlikkus, värvitaju) - nägemise võime tajuda ja muuta teatud spektraalse koostisega valguskiirgus aistinguks erinevad värvid varjundeid ja toone, moodustades tervikliku subjektiivse aistingu (“kroma”, “värv”, värv).

Värvi iseloomustavad kolm omadust:

• värvitoon, mis on värvi peamine omadus ja sõltub valguse lainepikkusest;
• küllastus, mille määrab põhitooni osakaal erinevat värvi lisandite hulgas;
• heledus ehk heledus, mis väljendub valgele läheduse astmes (valgega lahjendusaste).

Inimsilm märkab värvimuutusi alles siis, kui nn värvilävi (minimaalne silmaga nähtav värvimuutus) on ületatud.

Valguse ja värvi füüsiline olemus

Nähtavaid elektromagnetilisi vibratsioone nimetatakse valguseks või valguskiirguseks.

Valgusheitmed jagunevad keeruline ja lihtne.

Valge päikesevalgus- komplekskiirgus, mis koosneb lihtsatest värvikomponentidest - monokromaatiline (ühevärviline) kiirgus. Monokromaatilise kiirguse värve nimetatakse spektraalseteks.

Kui valge kiir lagundatakse prisma abil spektriks, siis on näha rida pidevalt muutuvaid värve: tumesinine, sinine, tsüaan, sinakasroheline, kollakasroheline, kollane, oranž, punane.

Kiirguse värvuse määrab lainepikkus. Kogu nähtav kiirgusspekter paikneb lainepikkuste vahemikus 380–720 nm (1 nm = 10 -9 m, s.o üks miljardik meetrit).

Kogu spektri nähtava osa saab jagada kolmeks tsooniks

• Kiirgust lainepikkusega 380–490 nm nimetatakse spektri siniseks tsooniks;
• 490 kuni 570 nm - roheline;
• 580 kuni 720 nm - punane.

Inimene näeb erinevaid eri värviga maalitud objekte, sest monokromaatilised kiirgused peegelduvad neilt erineval viisil, erinevas vahekorras.

Kõik värvid on jagatud akromaatiline ja kromaatiline

• Akromaatilised (värvitud) on erineva heledusega hallid, valged ja mustad värvid. Akromaatilisi värve iseloomustab kergus.
• Kõik muud värvid on kromaatilised (värvilised): sinine, roheline, punane, kollane jne. Kromaatilisi värve iseloomustavad toon, kergus ja küllastus.

Värvi toon- see on värvi subjektiivne omadus, mis ei sõltu ainult vaatleja silma sattuva kiirguse spektraalsest koostisest, vaid ka psühholoogilised omadused individuaalne taju.

Kergus iseloomustab subjektiivselt värvi heledust.

Heledus määrab ühikpinnalt kiirgava või peegelduva valguse intensiivsuse sellega risti olevas suunas (heleduse ühik on kandela meetri kohta, cd / m).

Küllastus iseloomustab subjektiivselt värvitooni aistingu intensiivsust.
Kuna visuaalse värviaistingu ilmnemisel ei osale mitte ainult kiirgusallikas ja värviline objekt, vaid ka vaatleja silm ja aju, tuleks arvesse võtta põhiteavet värvinägemise protsessi füüsilise olemuse kohta.

Silmade värvi tajumine

On teada, et silm sarnaneb kaameraga, milles võrkkest täidab valgustundliku kihi rolli. Erineva spektraalse koostisega emissioone registreerivad võrkkesta närvirakud (retseptorid).

Värvinägemist tagavad retseptorid jagunevad kolme tüüpi. Iga tüüpi retseptor neelab spektri kolme põhitsooni – sinise, rohelise ja punase kiirgust erineval viisil, s.t. on erineva spektraalse tundlikkusega. Kui sinise tsooni kiirgus siseneb silma võrkkesta, siis tajuvad seda ainult ühte tüüpi retseptorid, mis edastavad selle kiirguse võimsuse kohta teavet vaatleja ajju. Selle tulemusena tekib tunne sinist värvi. Sarnaselt kulgeb protsess spektri rohelise ja punase tsooni kiirguse võrkkesta kokkupuutel. Kahe või kolme tüüpi retseptorite samaaegsel ergutamisel tekib värviaisting, sõltuvalt spektri erinevate tsoonide kiirgusvõimsuste suhtest.

Kiirgust tuvastavate retseptorite, näiteks spektri sinise ja rohelise tsooni, samaaegsel ergutamisel võib tekkida valgustundlikkus tumesinisest kollakasroheliseni. Sinise tsooni kiirguse suurema võimsuse korral ilmnevad rohkem sinised toonid ja spektri rohelise tsooni suurema võimsuse korral rohelised toonid. Sinine ja roheline tsoon, mille võimsus on võrdne, tekitavad sinise tunde, roheline ja punane tsoon - kollase tunde, punane ja sinine tsoon - magenta tunde. Tsüaani, magenta ja kollast nimetatakse seetõttu kahetsoonilisteks värvideks. Kõigi kolme spektritsooni võrdse võimsusega kiirgus põhjustab sensatsiooni halli värvi erineva heledusega, mis muutub piisava kiirgusvõimsusega valgeks värviks.

Lisandvalgusüntees

See on erinevate värvide saamise protsess spektri kolme põhitsooni – sinise, rohelise ja punase – kiirguse segamise (lisamise) teel.

Neid värve nimetatakse adaptiivse sünteesi primaarseks või primaarseks kiirguseks.

Erinevaid värve saab sel viisil saada näiteks valgel ekraanil kolme sinise (Blue), rohelise (Green) ja punase (Red) värvifiltriga projektoriga. Erinevate projektoritega samaaegselt valgustatud ekraanialadel on võimalik saada mis tahes värve. Värvuse muutus saavutatakse sel juhul põhikiirguste võimsuse suhte muutmisega. Kiirguse lisandumine toimub väljaspool vaatleja silma. See on üks lisandite sünteesi variante.

Teine aditiivse sünteesi tüüp on ruumiline nihe. Ruumiline nihe põhineb asjaolul, et silm ei erista pildil eraldi paiknevaid väikeseid mitmevärvilisi elemente. Sellised näiteks rasterpunktidena. Kuid samal ajal liiguvad pildi väikesed elemendid mööda silma võrkkesta, nii et samu retseptoreid mõjutab järjestikku naabruses asuvate erinevat värvi rastripunktide erinev kiirgus. Tänu sellele, et silm ei erista kiireid kiirguse muutusi, tajub ta neid segu värvina.

Subtraktiivne värvisüntees

See on värvide saamise protsess valgest kiirguse neelamise (lahutamise) teel.

Subtraktiivsel sünteesil saadakse uus värv värvikihtide abil: tsüaan (Cyan), magenta (Magenta) ja kollane (Yellow). Need on lahutava sünteesi põhi- või põhivärvid. Tsüaanvärv neelab (lahutab valgest) punast kiirgust, magenta - rohelist ja kollane - sinist.

Selleks, et saada näiteks punast värvi lahutaval viisil, tuleb valge kiirguse teele asetada kollane ja magenta filtrid. Need neelavad (lahutavad) vastavalt sinist ja rohelist kiirgust. Sama tulemuse saab, kui valgele paberile kantakse kollane ja lilla värv. Siis jõuab valgele paberile ainult punane kiirgus, mis sealt peegeldub ja vaatleja silma satub.

• Lisandite sünteesi põhivärvid on sinine, roheline ja punane ning
• subtraktiivse sünteesi põhivärvid - kollane, magenta ja tsüaan moodustavad komplementaarsete värvide paarid.

Lisavärvid on kahe kiirguse või kahe värvi värvid, mis segus moodustavad akromaatilise värvi: W + C, P + W, G + K.

Additiivses sünteesis annavad lisavärvid halli ja valget värvi, kuna kokkuvõttes esindavad nad kogu spektri nähtava osa kiirgust ja subtraktiivse sünteesi korral annab nende värvide segu halli ja musta värvi sellisel kujul, nagu kihid neist värvidest neelavad kiirgust spektri kõikidest tsoonidest.

Vaatletud värvikujundamise põhimõtted on aluseks ka värviliste kujutiste valmistamisele trükis. Trükivärviliste piltide saamiseks kasutatakse nn protsessitrükivärve: tsüaan, magenta ja kollane. Need värvid on läbipaistvad ja igaüks neist, nagu juba mainitud, lahutab ühe spektririba kiirguse.

Kuid tootmises subaktiivse sünteesi komponentide ebatäiuslikkuse tõttu trükised kasutage neljandat täiendavat musta värvi.

Skeemilt on näha, et kui protsessivärve kanda valgele paberile erinevates kombinatsioonides, siis saab nii aditiivseks kui ka subtraktiivseks sünteesiks saada kõik põhi(põhi)värvid. See asjaolu tõendab võimalust saada nõutavate omadustega värve protsessivärvidega värvitrükitoodete valmistamisel.

Värvide taasesitamise omadused muutuvad sõltuvalt printimismeetodist erinevalt. Sügavtrükkimisel toimub üleminek pildi heledatelt aladelt tumedatele aladele tindikihi paksuse muutmisega, mis võimaldab reguleerida reprodutseeritava värvi põhiomadusi. Sügavtrükkimisel toimub värvide moodustumine subtraktiivselt.

Kõrg- ja ofsettrükis edastavad pildi erinevate alade värve erinevate alade rasterelemendid. Siin reguleeritakse reprodutseeritud värvi omadusi erinevat värvi rasterelementide suurustega. Juba varem märgiti, et värvid moodustuvad sel juhul aditiivse sünteesi teel - väikeste elementide värvide ruumilise segamise teel. Kui aga erinevat värvi rastertäpid kattuvad üksteisega ja värvid asetsevad üksteise peale, moodustub subtraktiivse sünteesi teel punktide uus värv.

Värvihinnang

Värviteabe mõõtmiseks, edastamiseks ja salvestamiseks on vaja standardset mõõtmissüsteemi. Inimese nägemist võib pidada üheks kõige täpsemaks mõõteriistaks, kuid see ei suuda värvidele teatud värve omistada. arvväärtusi ega neid täpselt meelde jätta. Enamik inimesi ei mõista, kui oluline on värvi mõju neile igapäevane elu. Kui tegemist on korduva reprodutseerimisega, tajuvad teised värvi, mis ühele inimesele tundub "punane", "punakasoranžina".

Meetodeid, mille abil teostatakse värvi ja värvierinevuste objektiivset kvantitatiivset iseloomustamist, nimetatakse kolorimeetrilisteks meetoditeks.

Kolmevärvilise nägemise teooria võimaldab meil selgitada erineva värvitooni, heleduse ja küllastuse aistingute tekkimist.

Värviruumid

Värvi koordinaadid
L (Lightness) - värvi heledust mõõdetakse vahemikus 0 kuni 100%.
a - värviringi värvivahemik rohelisest -120 kuni punaseni +120,
b - värvivahemik sinisest -120 kuni kollase +120

1931. aastal pakkus Rahvusvaheline Valgustuse Komisjon – CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) välja matemaatiliselt arvutatud värviruumi XYZ, mille sees oli kogu inimsilmale nähtav spekter. Aluseks valiti pärisvärvide süsteem (punane, roheline ja sinine) ning mõne koordinaadi vaba teisendamine teisteks võimaldas teostada. mitmesugused mõõdud.

Uue ruumi puuduseks oli ebaühtlane kontrast. Seda mõistes tegid teadlased täiendavaid uuringuid ning 1960. aastal tegi McAdam olemasolevasse värviruumi mõned täiendused ja muudatused, nimetades seda UVW-ks (või CIE-60).

Seejärel võeti 1964. aastal G. Võshetski ettepanekul kasutusele ruum U*V*W* (CIE-64).
Vastupidiselt ekspertide ootustele ei olnud pakutud süsteem piisavalt täiuslik. Mõnel juhul andsid värvikoordinaatide arvutamisel kasutatud valemid rahuldavaid tulemusi (peamiselt aditiivse sünteesiga), teistel juhtudel (lahutava sünteesiga) osutusid vead ülemääraseks.

See sundis CIE-d kasutusele võtma uue võrdse kontrastsuse süsteemi. 1976. aastal likvideeriti kõik lahkarvamused ning sündisid ruumid Luv ja Lab, mis põhinevad samal XYZ-l.

Need värviruumid on võetud sõltumatute kolorimeetriliste süsteemide CIELuv ja CIELab aluseks. Arvatakse, et esimene süsteem vastab aditiivse sünteesi tingimustele suuremal määral ja teine ​​- lahutav.

Praegu töötab CIELab (CIE-76) värviruum rahvusvaheline standard värvitöö. Ruumi peamine eelis on sõltumatus nii monitoridel olevatest värvide taasesitusseadmetest kui ka teabe sisend- ja väljundseadmetest. CIE standarditega saab kirjeldada kõiki värve, mida inimsilm tajub.

Mõõdetud värvi kogust iseloomustavad kolm numbrit, mis näitavad segakiirguse suhtelist kogust. Neid numbreid nimetatakse värvikoordinaatideks. Kõik kolorimeetrilised meetodid põhineb 3D-l st. omamoodi mahulisel värvil.

Need meetodid annavad värvi sama usaldusväärse kvantitatiivse iseloomustuse kui näiteks temperatuuri või niiskuse mõõtmine. Erinevus on ainult iseloomustavate väärtuste arvus ja nende suhetes. See kolme põhivärvi koordinaadi omavaheline seos toob kaasa järjekindla muutuse, kui valgustuse värvus muutub. Seetõttu viiakse "kolmevärvilised" mõõtmised läbi rangelt määratletud tingimustes standardiseeritud valge valgustuse all.

Seega määrab värvi kolorimeetrilises mõttes üheselt mõõdetud kiirguse spektraalne koostis, samas kui värviaisting ei ole üheselt määratud kiirguse spektraalse koostisega, vaid sõltub vaatlustingimustest ja eelkõige värvist. valgustusest.

Võrkkesta retseptorite füsioloogia

Värvitaju on seotud võrkkesta koonusrakkude funktsiooniga. Koonustes sisalduvad pigmendid neelavad osa neile langevast valgusest ja peegeldavad ülejäänu. Kui nähtava valguse mõned spektraalsed komponendid neelduvad paremini kui teised, siis tajume seda objekti värvilisena.

Võrkkestas toimub esmane värvide eristamine, varrastes ja koonustes põhjustab valgus esmast ärritust, mis muundub elektrilisteks impulssideks tajutava tooni lõplikuks kujunemiseks ajukoores.

Erinevalt varrastest, mis sisaldavad rodopsiini, sisaldavad käbid valku jodopsiini. Jodopsiin on koonuste visuaalsete pigmentide üldnimetus. Jodopsiini on kolme tüüpi:

• klorolab ("roheline", GCP),
• erütrolab ("punane", RCP) ja
• tsüanolab ("sinine", BCP).

Nüüdseks on teada, et valgustundlik pigment jodopsiin, mida leidub kõigis silmakoonustes, sisaldab pigmente nagu klorolab ja erütrolab. Mõlemad pigmendid on tundlikud kogu nähtava spektri piirkonna suhtes, kuid esimesel neist on neeldumismaksimum, mis vastab kollakasrohelisele (neeldumismaksimum umbes 540 nm), ja teisel kollakaspunane (oranž) (neeldumismaksimum umbes 570 nm.) osa spektrist. Tähelepanu juhitakse asjaolule, et nende neeldumismaksimumid asuvad läheduses. See ei vasta aktsepteeritud "põhivärvidele" ega ole kooskõlas kolmekomponendilise mudeli põhiprintsiipidega.

Kolmandat, hüpoteetilist pigmenti, mis on tundlik spektri violetse-sinise piirkonna suhtes, mida varem nimetati tsüanolabiks, ei ole siiani leitud.

Lisaks ei õnnestunud leida mingit erinevust võrkkesta koonuste vahel ning igas koonuses ei olnud võimalik tõestada ainult ühte tüüpi pigmendi olemasolu. Lisaks leiti, et koonuses on samaaegselt pigmendid klorolab ja erütrolab.

Klorolaabi (kodeerivad geenid OPN1MW ja OPN1MW2) ja erütrolabi (kodeerib OPN1LW geen) mittealleelsed geenid asuvad X-kromosoomides. Neid geene on pikka aega hästi isoleeritud ja uuritud. Seetõttu on värvipimeduse kõige levinumad vormid deuteronoopia (klorolabi moodustumise rikkumine) (6% meestest kannatab selle haiguse all) ja protanoopia (erütolabori moodustumise rikkumine) (2% meestest). Samal ajal on mõnedel inimestel, kellel on punaste ja roheliste varjundite tajumine halvenenud, paremad inimesed normaalse värvitajuga tajub teiste värvide toone, näiteks khaki.

Cyanolalab OPN1SW geen asub seitsmendas kromosoomis, seega on tritanopia (värvipimeduse autosoomne vorm, mille puhul tsüanolalabi teke on häiritud) haruldane haigus. Tritanopiaga inimene näeb kõike rohelist ja punast värvi ega erista hämaras objekte.

Mittelineaarne kahekomponendiline nägemisteooria

Teise mudeli (S. Remenko mittelineaarne kahekomponendiline nägemisteooria) kohaselt pole kolmandat “hüpoteetilist” pigmendi tsüanolaborit vaja, varras toimib spektri sinise osa vastuvõtjana. Seda seletatakse asjaoluga, et kui valgustuse heledus on värvide eristamiseks piisav, nihkub varda maksimaalne spektraalne tundlikkus (selles sisalduva rodopsiini tuhmumise tõttu) spektri rohelisest piirkonnast siniseks. Selle teooria kohaselt peaks koonus sisaldama ainult kahte pigmenti, mille tundlikkuse maksimumid on kõrvuti: klorolabi (tundlik spektri kollakasrohelise piirkonna suhtes) ja erütrolabi (tundlik spektri kollakaspunase osa suhtes). Need kaks pigmenti on ammu leitud ja hoolikalt uuritud. Samal ajal on koonus mittelineaarne suhteandur, mis ei anna teavet ainult punase ja suhte kohta Roheline värv, vaid ka selle segu kollase taseme esiletõstmine.

Selle tõestuseks, et spektri sinise osa vastuvõtja silmas on varras, võib olla ka tõsiasi, et kolmandat tüüpi värvianomaalia (tritanopia) korral inimsilm mitte ainult ei taju spektri sinist osa, kuid ei erista ka hämaras objekte ( öine pimedus) ja see viitab täpselt pulkade normaalse töö puudumisele. Kolmekomponendiliste teooriate pooldajad selgitavad, miks alati, samal ajal kui sinine vastuvõtja lakkab töötamast, ei saa pulgad ikkagi töötada.

Lisaks kinnitab seda mehhanismi ammu tuntud Purkinje efekt, mille olemus seisneb selles videvikus, kui valgus langeb, muutuvad punased värvid mustaks ja valged paistavad sinakalt. Richard Phillips Feynman märgib, et: "Seda seetõttu, et vardad näevad spektri sinist otsa paremini kui koonused, kuid koonused näevad näiteks tumepunast, samas kui vardad ei näe seda üldse."

Öösel, kui footonivoog on silma normaalseks toimimiseks ebapiisav, tagavad nägemise peamiselt vardad, mistõttu ei suuda inimene öösel värve eristada.

Tänaseni pole veel suudetud jõuda üksmeelele silma järgi värvitaju põhimõtte osas.

Inimene ja paljud päevase aktiivsusega loomaliigid eristavad värve, st tunnevad erinevusi nähtava kiirguse spektraalses koostises ja objektide värvuses. Spektri nähtav osa hõlmab erineva lainepikkusega kiirgust, mida silm tajub erinevate värvide kujul.

värvinägemine mitme valgusvastuvõtja, st erinevat tüüpi võrkkesta fotoretseptorite (vt fotoretseptorid) ühistöö tõttu, mis erinevad spektraalse tundlikkuse poolest. Fotoretseptorid muudavad kiirgusenergia füsioloogiliseks ergutuseks, mida närvisüsteem tajub erinevate värvidena, sest. Kiirgus ergastab vastuvõtjaid erineval määral. Erinevat tüüpi fotoretseptorite spektraalne tundlikkus on erinev ja selle määrab visuaalsete pigmentide neeldumisspekter (vt Visuaalne pigment).

Iga valgusdetektor eraldi ei suuda värve eristada: kõik selle kiirgused erinevad ainult ühe parameetri poolest - näiv heledus või kergus, kuna. Mis tahes spektraalse koostisega valgusel on kvalitatiivselt identne füsioloogiline mõju igale fotopigmendile. Sellega seoses võib iga kiirgus nende intensiivsuse teatud suhtega olla ühe vastuvõtja poolt üksteisest täiesti eristamatu. Kui võrkkestas on mitu vastuvõtjat (vt võrkkesta), siis on igaühe võrdsuse tingimused erinevad. Seetõttu ei saa mitme vastuvõtja kombinatsiooni puhul paljusid kiirgusi nende intensiivsuse valikuga võrdsustada.

Põhitõed kaasaegsed ideed inimese värvinägemise kohta töötasid 19. sajandil välja inglise füüsik T. Jung ja saksa teadlane Hermann Helmholtz nn. kolmekomponendiline ehk trikromaatiline värvitaju teooria. Selle teooria kohaselt on võrkkestas kolme tüüpi fotoretseptoreid (koonusrakud (vt. Cone Cells)), mis on erineval määral tundlikud punase, rohelise ja sinise valguse suhtes. Värvitaju füsioloogiline mehhanism võimaldab aga eristada mitte kõiki kiirgusi. Seega on teatud vahekorras punase ja rohelise segud eristamatud kollakasrohelisest, kollasest ja oranžist kiirgusest; sinise ja oranži segusid võib võrdsustada punase ja tsüaani või sinakasrohelise segudega. Mõnel inimesel puudub pärilikult üks (vt) või kaks kolmest valgusdetektorist, viimasel juhul puudub värvinägemine.

Värvinägemine on iseloomulik paljudele loomaliikidele. Selgroogsetel (ahvid, paljud kalaliigid, kahepaiksed) ning mesilaste ja kimalaste putukatel on värvinägemine kolmevärviline, nagu inimestel. Maa-oravatel ja paljudel putukaliikidel on see kahevärviline, see tähendab, et see põhineb kahte tüüpi valgusdetektorite tööl, lindudel ja kilpkonnadel, võib-olla neljal. Putukate puhul on spektri nähtav piirkond nihutatud lühilainelise kiirguse suunas ja hõlmab ultraviolettkiirgust. Seetõttu erineb putukate värvide maailm oluliselt inimese omast.

Värvinägemise peamine bioloogiline tähtsus mittevalgustavate objektide maailmas eksisteerivate inimeste ja loomade jaoks on nende värvi õige äratundmine, mitte ainult kiirguse diskrimineerimine. Peegeldunud valguse spektraalne koostis sõltub nii objekti värvist kui ka langevast valgusest ning seetõttu võib see muutuvate valgustingimustega oluliselt muutuda. Võime visuaalne aparaat objektide värvi õiget äratundmist (identifitseerimist) nende peegeldavate omaduste järgi muutuvates valgustingimustes nimetatakse värvitaju püsivuseks (vt Värv).

värvinägemine - oluline komponent loomade visuaalne orientatsioon. Evolutsiooni käigus on paljud loomad ja taimed omandanud mitmesuguseid signaalimisvahendeid, mis on loodud looma "vaatlejate" võimeks värve tajuda. Sellised on putukaid ja tolmeldavaid linde meelitavate taimede erksavärvilised õite koored; puuviljade ja marjade ere värv, meelitades loomi - seemnete turustajad; mürgiste loomade ja neid jäljendavate liikide hoiatav ja hirmutav värvus; paljude troopiliste kalade ja sisalike "plakati" värvimine, millel on territoriaalsetes suhetes signaaliväärtus; särav pulmarõivas, mis on hooajaline või püsiv, iseloomulik paljudele kalaliikidele, lindudele, roomajatele, putukatele; lõpuks, erilised vahendid signaalimine, mis hõlbustab kalade ja lindude vanemate ja järglaste vahelisi suhteid.

Lisateavet värvide nägemise kohta leiate kirjandusest:

• Nyuberg N. D., Värviteaduse kursus, M. - L., 1932;
• Kravkov S. V., Värvinägemine, M., 1951;
• Kanajev II, Esseed värvinägemise füsioloogia probleemi ajaloost antiikajast kuni 20. sajandini, L., 1971;
• Sensoorsete süsteemide füsioloogia, 1. osa, L., 1971 (füsioloogia juhend);
• Orlov O. Yu., Selgroogsete värvide nägemise evolutsioonist, raamatus: Evolutsiooni probleemid, 2. köide, Novosibirsk, 1972. O. Yu. Orlov.

VÄRVIVÄGEMINE(sünonüüm: värvitaju, värvide eristamine, kromatopsia) - inimese võime eristada nähtavate objektide värvi.

Värv mõjutab inimese üldist psühhofüsioloogilist seisundit ja mõjutab teatud määral tema töövõimet. Sellepärast suur tähtsus anda värvikujundus ruumidele, seadmetele, instrumentidele ja muudele esemetele, mis ümbritsevad inimesi tööl ja kodus. Enamik soodne mõju nägemist mõjutavad nähtava spektri keskmise osa väheküllastunud värvid (kollane-roheline-sinine), nn optimaalsed värvid. Värvisignalisatsiooniks kasutatakse vastupidi küllastunud (turva)värve.

Värvus – valguse omadus tekitada teatud visuaalset aistingut vastavalt peegeldunud või kiirgava kiirguse spektraalsele koostisele. Põhivärvi on seitse: punane, oranž, kollane, roheline, sinine, indigo ja violetne. Sõltuvalt valguse lainepikkusest eristatakse kolme värvirühma: pikalaineline (punane, oranž-punane, oranž), keskmise lainega (kollane, kollakasroheline, roheline) ja lühilaineline (sinine, indigo, violetne). .

Värvid jagunevad kromaatilisteks ja akromaatilisteks. Kromaatilistel värvidel on kolm peamist omadust: värvitoon, mis sõltub valguskiirguse lainepikkusest; küllastus, olenevalt põhivärvitooni ja muude värvitoonide lisandite osakaalust; värvi heledus, see tähendab selle läheduse aste valgele. Nende omaduste erinev kombinatsioon annab väga erinevaid kromaatiliste värvide toone. Akromaatilised värvid (valge, hall, must) erinevad ainult heleduse poolest.

Kahe erineva lainepikkusega spektrivärvi segamisel moodustub saadud värv. Igal spektraalvärvil on lisavärv, millega segamisel moodustub akromaatiline värv - valge või hall. Vaid kolme põhivärvi – punase, rohelise ja sinise – optilisel segamisel on võimalik saada erinevaid värvitoone ja -varjundeid. Inimsilma poolt tajutavate värvide ja nende varjundite arv on ebatavaliselt suur ja ulatub mitme tuhandeni.

Värvinägemise füsioloogiat ei mõisteta hästi. Väljapakutud värvinägemise hüpoteesidest ja teooriatest on kõige levinum kolmekomponendiline teooria, mille põhisätted väljendas esmakordselt M. V. Lomonosov 1756. aastal. Hiljem kinnitasid ja arendasid neid sätteid Jung (T. Young, 1802) ja G. Helmholtz (1866). Lomonosov-Jung-Helmholtzi kolmekomponendilise teooria kohaselt on silma võrkkestas kolm tajuaparaati (retseptorid, elemendid), mis ergastuvad erineval määral erineva lainepikkusega valgusstiimulite toimel (spektraalne tundlikkus). silm). Iga tüüpi retseptoreid erutab peamiselt üks põhivärvidest – punane, roheline või sinine, kuid teatud määral reageerib see ka teistele värvidele. Seetõttu kattuvad teatud tüüpi värvi tajuvate retseptorite spektraalse tundlikkuse kõverad osaliselt üksteisega. Ühte tüüpi retseptori isoleeritud erutus põhjustab esmase värvuse tunde. Kõigi kolme tüüpi retseptorite võrdsel stimuleerimisel tekib valge värvuse tunne. Silmas toimub vaatluse all olevate objektide kiirgusspektri esmane analüüs koos eraldi hinnanguga spektri punase, rohelise ja sinise piirkonna osalusele neis. Ajukoores toimub valguse kokkupuute lõppanalüüs ja süntees, mis viiakse läbi samaaegselt. Tänu sellisele visuaalse analüsaatori seadmele suudab inimene paljusid värvitoone üsna hästi eristada.

Kolmekomponendilist värvinägemise teooriat kinnitavad morfofüsioloogiliste uuringute andmed. Spektrofotomeetrilised uuringud võimaldasid määrata neeldumisspektreid erinevat tüüpiüksikud fotoretseptori rakud. Vastavalt Dow'le (N. W. Daw, 1981) visuaalsed pigmendid(vt) inimese võrkkesta koonustel on järgmised neeldumisspektri maksimumid: punase suhtes tundlik - 570-590 nm, roheline-tundlik - 535-555 nm ja sinine-tundlik - 440-450 nm. Kaasaegsed nägemisorgani elektrofüsioloogilised uuringud, mille viisid läbi L. P. Grigorieva ja A. E. Fursova (1982), kinnitasid ka kolmekomponendilist värvinägemise teooriat. Nad näitasid, et kõik kolm värvistiimulit vastavad teatud tüüpi võrkkesta biopotentsiaalile ja ajukoore visuaalsele alale.

On ka teisi värvinägemise teooriaid, mis pole aga laialdast tunnustust leidnud. Heringi värvinägemise teooria järgi eristatakse kolme vastandvärvi paari: punane ja roheline, kollane ja sinine, valge ja must. Iga värvipaar võrkkestas vastab erilistele - punakasrohelistele, kollakassinistele ja valge-mustadele ainetele. Valguse mõjul need ained hävivad (dissimilatsioon) ja pimedas - taastamine (assimilatsioon). Erinevad kombinatsioonid dissimilatsiooni- ja assimilatsiooniprotsessid loovad mitmesuguseid värvimuljeid. Heringi teooria ei selgita mitmeid nähtusi, eriti värvinägemise häireid. Lazarevi (1916) iooniteooria seob värvitaju ioonide vabanemisega, mis ergastavad värve ära tundvaid retseptoreid. Tema teooria kohaselt sisaldavad võrkkesta koonused kolme valgustundlikku ainet: üks neist neelab peamiselt punast valgust, teine ​​- rohelist, kolmas - sinist; valguse neeldumisel lagunevad need ained ioonide vabanemisega, mis ergastavad värvuse äratundvaid retseptoreid. Hartridge'i polükromaatiline teooria viitab sellele, et retseptoreid on seitset tüüpi.

Inimene eristab öist ehk skotoopilist nägemist, hämarat ehk mesoopilist ja päevast ehk fotoopilist nägemist (vt.). Selle põhjuseks on peamiselt kahte tüüpi fotoretseptorite - koonuste ja varraste - olemasolu inimsilma võrkkestas (vt), mis olid aluseks Schultze esitatud nägemise duaalsuse teooriale (M. J. Schultze, 1866). ja edasi arendasid M. M. Voinov (1874), Parino (H. Pari-naud, 1881) ja Chris (J. Kries, 1894). Koonused paiknevad peamiselt võrkkesta keskosas ja pakuvad fotoopilist nägemist – tajuvad vaateväljas olevate objektide kuju ja värvi; vardad asuvad perifeerses piirkonnas, tagavad skotoopilise nägemise ja tuvastavad nõrgad valgussignaalid nägemisvälja perifeerias.

Koonuste maksimaalne spektraalne tundlikkus on tsoonis 556 nm ja varraste puhul - 510 nm. See erinevus koonuste ja varraste spektraalses tundlikkuses seletab Purkinje fenomeni, mis seisneb selles, et vähese valguse tingimustes paistavad rohelised ja sinised värvid punasest ja oranžist heledamad, päevavalguses on need värvid aga heleduse poolest ligikaudu ühesugused.

Värvitaju mõjutab värvistiimuli tugevus ja värvikontrast. Värvide eristamiseks on oluline ümbritseva tausta heledus (heledus). Must taust suurendab värviväljade heledust, kuna need tunduvad heledamad, kuid samal ajal vähendab veidi värvi. Objektide värvitaju mõjutab oluliselt ka ümbritseva tausta värv. Sama värvi figuurid kollasel ja sinisel taustal näevad välja erinevad. See on samaaegse värvikontrastsuse nähtus.

Ühtlane värvikontrastsus ilmneb täiendava värvi nägemisena pärast kokkupuudet silma põhivärviga. Näiteks pärast lambi rohelise lambivarju uurimist tundub valge paber esialgu olevat punakas. Pikaajalisel kokkupuutel silma värviga väheneb värvitundlikkus võrkkesta värvi "väsimuse" tõttu kuni seisundini, kus kahte erinevat värvi tajutakse ühesugusena. Seda nähtust täheldatakse normaalse värvinägemisega inimestel ja see on füsioloogiline. Võrkkesta kollatähni kahjustuse, neuriidi ja nägemisnärvi atroofia korral tekivad aga värviväsimuse nähtused kiiremini.

Värvinägemise kolmekomponendilise teooria kohaselt nimetatakse normaalset värvitaju normaalseks trikromaatiaks ja normaalse värvinägemisega inimesi normaalseteks trikromaatideks. Kvantitatiivselt iseloomustab värvinägemist värvitaju lävi, st teatud värvina tajutava värvistiimuli väikseim väärtus (tugevus).

Värvinägemise häired

Värvinägemise häired võivad olla kaasasündinud või omandatud. Kaasasündinud värvinägemise häired esinevad sagedamini meestel. Need häired on reeglina stabiilsed ja ilmnevad mõlemas silmas, tundlikkus väheneb sagedamini punase või rohelise värvini. Sellega seoses kuuluvad esialgsete värvinägemise häiretega rühma isikud, kes küll eristavad kõiki spektri põhivärve, kuid kellel on vähenenud värvitundlikkus, st suurenenud värvitaju lävi.

Kaasasündinud värvinägemishäirete Chris-Nageli klassifikatsioon näeb ette kolme tüüpi värvinägemise häireid: 1 - ebanormaalne trikromaasia, 2 - dikromaasia, 3 - monokromaasia. Sõltuvalt valguse stiimuli lainepikkusest ja selle asukohast spektris tähistatakse värvi tajuvaid retseptoreid kreeka sõnadega: punane - protos (esimene), roheline - deuteros (teine), sinine - tritos (kolmas). Selle kohaselt eristatakse ebanormaalse trikromasia korral põhivärvide tajumise nõrgenemist: punane - protanomaalia, roheline - deuteranomaalia, sinine - tritanomaalia. Dikromaasiat iseloomustab värvinägemise sügavam kahjustus, mille puhul puudub täielikult ühe kolmest värvi tajumisest: punane (protanopia), roheline (deuteranopia) või sinine (tritanopia). Monokromaasia (akromasia, achromatopsia) tähendab värvinägemise puudumist, värvipimedust; säilitades ainult mustvalge taju. Lisaks sellele klassifikatsioonile tuvastas E. B. Rabkin (1937) kolm kraadi (tüüpi) värvinägemise häireid protanomaalia ja deuteranomaalia korral: tõsine kahjustus - A-tüüp, mõõdukas - B-tüüp ja kerge - C-tüüp.

Kaasasündinud värvinägemise häireid nimetatakse tavaliselt värvipimeduseks, inglise teadlase J. Daltoni järgi, kes kannatas punase tajumise rikkumise all ja kirjeldas seda nähtust.

Kaasasündinud värvinägemise häirete hulgas (kuni 70%) on kõige levinum anomaalne trikromasia. Värvinägemise kaasasündinud häiretega ei kaasne muude nägemisfunktsioonide häire. Kaasasündinud värvinägemishäirega isikud tavaliselt ei kurda ning värvinägemise häired avastatakse alles spetsiaalse uuringuga.

Omandatud värvinägemise häired esinevad haiguste korral võrkkesta(cm), silmanärv(vt) või kesknärvisüsteem; neid võib täheldada ühes või mõlemas silmas, nendega kaasneb tavaliselt kõigi 3 värvi tajumise rikkumine, need esinevad koos teiste nägemishäiretega. Omandatud värvinägemise häired võivad avalduda kui ksantopsia(vt), tsüanopsia ja erütropsia(cm.). Ksantopsia - objektide nägemine kollasena, täheldatud kollatõbi, mürgistus teatud ainetega ja ravimid(pikriinhape, santoniin, kinakriin, amüülnitrit). Tsüanopsia - objektide tajumine sinise värviga, mida täheldatakse pärast eemaldamist katarakt(cm.). Erütropsia on visuaalse taju rikkumine, mille puhul nähtavad objektid näivad olevat punaka värviga. Seda täheldatakse normaalse värvitajuga inimestel silma pikaajalisel fikseerimisel eredale UV-kiirte rikkale valgusallikale, samuti pärast katarakti operatsiooni. Erinevalt kaasasündinud häired värvinägemine, mis on püsiv, ülalnimetatud haiguste tõttu muutunud värvinägemine normaliseerub nende paranemisel.

Kuna mitmed elukutsed nõuavad normaalse värvitaju säilitamist, näiteks kõikides transpordiliikides töötavatel isikutel, mõnes tööstuses, teatud sõjaväeharude sõjaväelastel, läbivad nad kohustusliku värvinägemise uuringu. Sel eesmärgil kasutatakse kahte meetodite rühma - pigment ja spektraal. Pigmendiuuringud hõlmavad uuringuid värvide (pigmendi) tabelite ja erinevate katseobjektide (mitmevärviliste villajuppide komplektid, papitükid jne) abil, spektraaluuringud hõlmavad uuringuid spektraalanomaloskoopide abil. Värvitabelite abil värvinägemise uurimise põhimõtte pakkus välja J. Stilling. Värvitabelitest on enim kasutatud Rabkini polükromaatilisi tabeleid. Tabelite põhirühm on ette nähtud kaasasündinud värvinägemise häirete vormide ja astme ning omandatud erinevuste diferentsiaaldiagnostikaks; tabelite kontrollrühm - diagnoosi täpsustamiseks keerulistel juhtudel. Tabelites on sama värvi taustaringide hulgas ühesuguse heledusega, kuid erineva värvitooniga ringid, mis moodustavad mõne normaalselt nägevale inimesele kergesti eristatava kujundi või kujundi. Värvinägemise häirega inimesed ei erista nende ringide värvi tausta ringide värvist ega suuda seetõttu teha vahet lokkis või digitaalne pildistamine(värv. Joon. 1-2). Ishihara tabelid täidavad sama eesmärki, neid kasutatakse punase ja rohelise värvipimeduse tuvastamiseks.

Peenem meetod värvinägemise häirete diagnoosimiseks on anomaloskoopia – uuring, milles kasutatakse spetsiaalne seade- anomaloskoop. NSV Liidus on masstoodanguna toodetud seade anomaloskoop AN-59 (joonis.) Välismaal on värvinägemise uurimiseks laialt levinud Nageli anomaloskoop.

Seadme tööpõhimõte põhineb kolmekomponendilisel värvinägemisel. Meetodi olemus seisneb kahevärviliste testväljade värvivõrrandis, millest üks on valgustatud monokromaatilise valgusega. kollane, ja teine, mis on valgustatud punase ja rohelisega, võib muuta värvi puhtast punasest puhtaks roheliseks. Uuritav peab punase ja rohelise optilise segamise teel valima kontrollile vastava kollase värvi (Rayleighi võrrand). Normaalse värvinägemisega inimene valib punase ja rohelise segamise teel värvipaari õigesti. Värvinägemise häirega inimene ei tule selle ülesandega toime. Anomaloskoopia meetod võimaldab määrata värvinägemise läve (teravust) eraldi punasele, rohelisele, sinisele, tuvastada värvinägemise häireid, diagnoosida värvianomaaliaid.

Värvitaju rikkumise astet väljendatakse anomaaliateguriga, mis näitab roheliste ja punaste värvide suhet, kui seadme kontrollväli on võrdsustatud testitavaga. Tavalistes trikromaatides on anomaaliategur vahemikus 0,7–1,3, protanomaaliaga alla 0,7, deuteranomaaliaga üle 1,3.

Rabkini spektraalanomaloskoop võimaldab uurida värvinägemist nähtava spektri kõigis osades. Seadme abil on võimalik määrata nii kaasasündinud kui omandatud värvinägemise häireid, värvinägemise lävesid ja värvinägemise funktsionaalse stabiilsuse astet.

Värvinägemise häirete diagnoosimiseks kasutatakse ka Farnsworth-Menzelli sajatoonilise testi. Test põhineb protanoopide, deuteranoopide ja tritanoopide halval värvieristamisel värviratta teatud piirkondades. Katsealune on kohustatud paigutama värvide järjekorras rida papitükke erinevat värvi värviratta kujul; värvinägemust rikkudes ei ole papitükid õigesti paigutatud, st mitte sellises järjekorras, nagu nad peaksid üksteisele järgnema. Testil on kõrge tundlikkus ja annab teavet värvide nägemise kahjustuse tüübi kohta. Kasutatakse ka lihtsustatud Farnsworthi testi, mis koosneb 15 värvilisest testobjektist.

Bibliograafia: Kravkov S. V. Värvinägemine, M., 1951, bibliogr.; Mitmeköiteline juhend silmahaigused, toim. V. N. Arhangelski, 1. kd, raamat. 1, lk. 425, M., 1962; PadhamCh. ja Sonder koos J. Valguse ja värvi tajumine, trans. inglise keelest, M., 1978; Andurisüsteemid, Vision, toim. G. V. Gershuni ja teised, lk. 156, JI., 1982; Umbes kuni umbes l umbes E. N. ja Iz m ja y l umbes Ch. A. Color vision, M., 1984, bibliogr.; Adleri silma füsioloogia, toim. autor R. A. Moses, lk. 545, St Louis a. o., 1981; H u r v i c h L. M. Color vision, Sunderland, 1981; Oftalmoloogia süsteem, toim. autor S. Duke Elder, v. 4, lk. 617, L.* 1968.

A. A. Jakovlev-Budnikov.