Одновременный контраст

Под одновременным контрастом понимают изме­нение цветового впечатления, вызванное другими, расположенными по соседству цветами. Сила воздействия любого цвета увеличивается под влиянием противоположного цвета, безразлично, идет ли речь о светлотном или хроматическом контрасте. Серый цвет под влиянием чер­ного больше приближается к белому, а под влиянием белого — к чер­ному. Один и тот же оранжевый цвет в красном окружении кажется светлее, а в желтом - темнее (цветной рис. 43). Поскольку любой цвет, появляющийся в поле зрения, всегда понимается как часть цело­го, явление одновременного контраста приводит к взаимодействию час­ти и целого.

Например, на зеленом фоне красный цвет выделяется, светится; этим фоном подчеркивается его выразительность (цветной рис. 44) (влияние целого на часть).

Но красный цвет в свою очередь изменяет действие целого. Зеле­ный цвет под влиянием красного становится более определенным, как бы более зеленым, и приобретает живость, выразительность (влияние части на целое, см. раздел 5.3).

Всмотритесь в ахроматический ряд на цветном рис. 45. Каждое от­дельное серое поле на границе с более светлым соседним полем ста­новится как бы темнее. Причины этого явления еще недостаточно изу­чены. Гельмгольц объясняет его оптическим обманом. Геринг, напротив, предполагает взаимное влияние друг на друга отдельных частей сетча­той оболочки глаза (индукцию).

Если рядом расположены дополнительные цвета приблизительно равной светлоты (цветной рис. 27), то это взаимное влияние их друг на друга едва ли можно отрицать.

Последовательный контраст

Последовательным контрастом называют способ­ность зрительного аппарата, выражающуюся в возникновении после любого цветового ощущения последовательного образа противополож­ного цвета. Если, например, из глубины комнаты смотреть на окно и оконный переплет, а затем закрыть глаза, то в зрительном аппарате возникнет образ окна, но цвет и светлота его будут обратны цвету и светлоте раздражителя (в нашем случае окна). Небо будет темным, а оконный переплет светлым. Чем больше света, тем больше энергии, т. е. большая нагрузка на сет­чатую оболочку глаза и, следовательно, более быстрая ее утомляемость в тех местах, на которых запечатлевается небо.

Когда мы закрываем гла­за, эти места сетчатки осо­бенно утомлены, и вслед­ствие этого в последова­тельном образе здесь по­является темная или об­ладающая лишь слабым светом зона. Части же сет­чатки, на которые попадает изображение темного оконного переплета, раздражаются мало и, следовательно, так же мало и утомляются. При закрытых глазах через веки проникает еще достаточно света, чтобы вызвать раздражение мало утомленных частей сетчатки и тем самым слабое световое ощущение. Таким образом, при закрытых глазах окон­ный переплет кажется светлым (рис. 74, слева). Если же при этом опыте полностью исключить всякое попадание света в глаза, то отрицательный последовательный образ превращается в положительный. Небо опять кажется более светлым, а переплет — темным .

Дневное или цветное и сумеречное или бесцветное зрение

Дневное или цветное зрение. Дневной свет, проника­ющий внутрь человеческого глаза, действует на колбочки сетчатки. По­скольку колбочки расположены преимущественно в центре сетчатой обо­лочки, то это место обладает способностью наиболее ясного цветного зрения. Следовательно, в центральной части поля зрения мы наиболее четко различаем цвет и форму предметов.

По мере приближения к периферии поля зрения ощущение светло­ты и отчетливость зрительного образа, так же как и способность разли­чать цвета, уменьшается.

Красный цвет, который ярко светится и возбуждает внимание в центре поля обзора, теряет на периферии поля зрения свою силу и ка­жется серым. Аналогичное явление наблюдается с зеленым и фиоле­товым цветами. Желтый воспринимается как действенный цвет еще и на периферии поля зрения. По этой причине его используют в качестве пре­достерегающего или предупреждающего цвета на транспорте и произ­водстве. Синий цвет также еще воспринимается на периферии, но, бу­дучи пассивным цветом, он не способен обращать на себя внимание, как мы это наблюдаем у желтого цвета (рис. 69).

Лучше всего мы различаем цвета, когда солнце стоит посередине небосклона. При ярком солнечном свете сетчатка страдает от слишком сильного раздражения ее лучистой энергией. Происходит ослепление, и снижается способность различать цвета.

В сумерки наблюдаются некоторые особые явления. Сначала крас­ный цвет теряет свой цветовой тон и приближается к черному цвету, затем потухает и сереет сияющий желтый цвет. Наконец, теряют свою хроматичность также зеленый и синий цвета. Но они не кажутся более темными, чем при дневном свете, а, наоборот, кажутся более светлыми. Так, красное платье в сумерках выглядит черным, синий же автомо­биль — светло-серым.

Сумеречное или бесцветное зрение. При слабом свете, т. е. ночью или в сумерки, вступают в действие палочки сетчатой оболочки. Пос­кольку они расположены преимущественно по периферии сетчатой оболочки, в центре же встречаются лишь единично, то для су­меречного зрения характерна следующая особенность: если при слабом освещении сконцентрировать взгляд на небольшом участке, то детали различаются менее от­четливо, чем при беглом взгляде в сто­рону.

Подвижный глаз обладает большей ос­тротой зрения, чем неподвижный, направ­ленный в одну точку. Кроме того, подвиж­ные предметы воспринимаются отчетливее, чем объекты, находящиеся в состоянии по­коя. Это относится к неподвижным и сколь­зящим теням и источникам света.

При полном отсутствии света, как и при закрытых глазах, мы видим не черный цвет, а так называемый серый цвет глаза. При постепенном усилении освещения предметы принимают более светлый и более темный оттенки серого цвета. Чем больше прибли­жается освещение к полному дневному свету, тем яснее и отчетливее выступают бе­лый и черный цвета. Черный цвет, следовательно, не является цветом, ха­рактеризующим полное отсутствие света, и не идентичен с тьмой, а, так же как красный, желтый или белый цвета, лишь при полном свете от­четливо и с максимальной полнотой выявляет свой цветовой характер.

Адаптация

Адаптация глаза — это приспособление его к дан­ным условиям освещения и изменение в соответствии с этим чувстви­тельности глаза. Различают адаптацию темновую, световую и цветовую.

Темновая адаптация. После яркого солнечного света в темном под­вальном помещении сначала ничего не видно, но спустя несколько ми­нут мы начинаем постепенно различать предметы. В помещении не стало светлее, но повысилась чувствительность сетчатой оболочки к све­ту, глаз адаптирован к слабому освещению.

При длительном наблюдении за темновой адаптацией обнаружи­вается постоянное повышение чувствительности сетчатки к свету, которая может быть выражена и количественно. По истечении 24 ч, напри­мер, чувствительность в 5,5 раза больше чувствительности, зарегистри­рованной через час после начала процесса адаптации.

Световая адаптация. Если из темного помещения выйти на дневной свет, то в первый момент свет ослепляет глаза. Приходится закрыть глаза и смотреть через узкую щелочку. Лишь спустя несколько минут глаз привыкает опять к дневному свету. С одной стороны, это достига­ется благодаря зрачку, который при сильном свете суживается, а при слабом расширяется. С другой стороны (главным образом), это обес­печивается чувствительностью сетчатой оболочки, которая при сильном световом раздражении понижается, а при слабом возрастает.

При темновой или световой адаптации глаз никогда не достигает полной способности зрительного восприятия. Поэтому на рабочем мес­те следует избегать резких световых контрастов и тем самым по воз­можности 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. 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. Способность нашего глаза к адаптации дает возможность, не­смотря на различные условия освещения, хорошо различать предметы. Однако при частом переходе взора от очень светлого к темному и обрат­но возникает вынужденная постоянная адаптация глаза. Это утомляет зрение и, как следствие, может вызвать головные боли, нервозность, снижение внимания.

Константность цвета. Особую способность нашего зрения оцени­вать, несмотря на различное освещение, цвет предмета, основываясь на знании его цвета в условиях дневного освещения, называют констант­ностью цвета. Верная оценка цвета предмета (цветовая константность) достигается главным образом самопроизвольным изменением чувстви­тельности сетчатки и сужением или расширением зрачка. Кроме того, в нашей окончательной оценке видимого цвета участвуют очень сложные факторы, связанные с деятельностью головного мозга. Эта приближен­ная константность цвета видимых предметов, несмотря на значительные качественные и количественные изменения в освещении поля зрения,— одно из самых замечательных и важных факторов физиологической оп­тики. Без этой способности зрения кусок мела нам казался бы в пас­мурный день такого же цвета, как кусок угля при ярком солнечном све­те, а в течение дня он принимал бы все возможные цвета, лежащие между белым и черным.

Легко понять, насколько велико практическое значение констант­ности величины, формы и цвета. Если бы наше восприятие не обладало константностью, то при малейшем повороте головы или изменении ос­вещения, т. е. практически беспрерывно, в нашем восприятии изменя­лись бы свойства, по которым мы узнаем предметы. В этом случае во­обще не существовало бы восприятия предмета, а наблюдалось лишь непрерывное мерцание находящихся в постоянном движении и изме­няющих свою форму пятен и световых бликов, обладающих чрезвы­чайно большой пестротой.

Цветовая память и трансформация. Мы фиксируем в нашей памяти цветовые характеристики, присущие предметам и неоднократно наб­людавшиеся нами в связи с данными предметами. Так, многие пред­меты мы узнаем по их цвету: кровь, снег, медь, цемент. Даже вещи, которые могут иметь различную окраску, мы узнаем как знакомые нам раньше, например синее платье, красную книгу или коричневую вазу.

Если осветить такой предмет цветным светом малой насыщенности или если надеть цветные очки, то мы оказываемся в состоянии устано­вить цвет данных предметов по памяти, несмотря на изменение цвета из-за освещения. Мы до известной степени обладаем способностью аб­страгироваться от цветного освещения и достаточно правильно опреде­лить цвет предметов.

Способность нашего зрения постепенно привыкать к слабо окра­шенному освещению, например свету лампы накаливания, и судить о цвете так же, как и при нормальном освещении, называется трансфор­мацией. Если же насыщенность цвета освещения превышает определен­ные границы, то корригирующий аппарат зрения перестает действовать и явления трансформации (перестройки) не наблюдается.

Например, зеленый при нормальном освещении лист при рассмотре­нии через красный фильтр или при насыщенном красном свете кажет­ся черным. При незнакомом окружении для неизвестного заранее цве­та достаточно даже света незначительной насыщенности, чтобы создать иллюзию цвета, отличающегося от цвета предмета при нормальном освещении.

Цветные тени

Неприятное, утомляющее действие на глаз двойно­го света достаточно известно. Большей частью двойной свет наблюда­ется при одновременном освещении естественным светом и светом ламп накаливания. Но он может вызываться также двумя или большим чис­лом искусственных источников света, тогда как один и тот же объект освещается несколькими источниками, излучающими свет различной насыщенности и разного цвета.

Действие двойного света будет незначительным, когда: разница в насыщенности дневного света и света ламп накаливания невелика;

источники света излучают свет из одного места (например, когда лампа накаливания находится вблизи окна или два источника света разного цвета расположены близко друг от друга).

Отрицательное действие двойного света усиливается при большой разнице в насыщенности (дневной свет и красный свет) и когда свет нескольких источников падает с разных сторон (например, слева днев­ной свет, справа искусственный свет).

Под действием двойного света изменяется цвет предметов и наблю­даются цветные тени. Эти неприятные цветовые явления, возникающие в поле зрения из-за двойного освещения, не могут быть устранены на­шим анализатором путем трансформации. В нашем восприятии не до­стигается постоянства (константности) цвета. Цвет предметов кажет­ся нам иным, чем мы его привыкли видеть и сохранили в нашей памяти. Вследствие этого возникает состояние неуверенности при определе­нии цвета. Это состояние может привести к нервозности и беспо­койству.

Чтобы систематизировать эти явления, проведем сначала наблю­дения над действием двойного освещения от источников, излучающих свет одного цвета, но разной насыщенности.

Для большей ясности при проведении опыта используются белые предметы и белые поверхности.

ОПЫТЫ СО СВЕТОМ ОДИНАКОВОГО ЦВЕТОВОГО ТОНА, НО РАЗНОЙ НАСЫЩЕННОСТИ

Свет слева Свет справа

1. Дневной Дневной Предмет белый Предмет белый Тень серая Тень серая

2. Дневной Лампы накаливания Предмет синий Предмет оранжевый Тень синяя Тень оранжевая

3. Дневной Синий Предмет оранжевый Предмет синий Тень оранжевая Тень синяя

4. Светло-красный Густой красный Предмет светло-красный Предмет густой красный Тень зеленая Тень красная

ОПЫТЫ С РАЗНЫМИ ПО ЦВЕТУ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА

5. Желтый Фиолетовый Предмет желтый Предмет фиолетовый Тень фиолетовая Тень желтая

6. Красный Зеленый Предмет красный Предмет зеленый Тень зеленая Тень красная

7. Желтый Зеленый Предмет желтый Предмет зеленый Тень красная Тень фиолетовая

В приведенных опытах наблюдаются следующие закономерности:

1. цвет собственной тени приближается к цвету освещения;

2. падающая тень всегда будет менее насыщенной, чем собственная тень;

3. цвет падающей тени будет субтрактивно-дополнительным к све­ту, освещающему предмет и вызывающему образование тени;

4. при одинаковых по цвету источниках света более насыщенный свет приводит к образованию падающей тени;

5. там, где цветной свет от нескольких источников накладывается друг на друга, действуют законы синтеза света. Так, верхняя поверх­ность использованного в наших опытах параллелепипеда всегда будет принимать промежуточный цвет, получающийся от сложения света двух источников. Два разных по цветовому тону света дают на одноцветном кубе три различных цвета его граней, на шаре же — бесчисленное мно­жество цветовых оттенков, так что становится невозможным определить собственный цвет предмета.

ЛЕКЦИЯ

Цвет различных источников света

На причинность связи между светом и цветовым впечатлением было указано уже в разделе 2.1.6. Здесь обратим внима­ние на спектральный состав, т. е. одну из цветовых характеристик источ­ников света, имеющую значение для освещения жилых и рабочих поме­щений.

В практике мы встречаем красноватый, зеленоватый, желтоватый, белый или голубоватый свет. Окраска света того или иного источника зависит от спектрального состава излучаемого им светового потока. Он особенно различен у температурных излучателей и таких источников света, которые испускают свет путем люминесценции. Мы различаем: естественный свет, свет от ламп накаливания, газоразрядных ламп (тру­бок), люминесцентных ламп, ламп с парами ртути и натрия. При темпе­ратурных излучателях наблюдается отчетливая связь между темпера­турой и окраской света. Поэтому для характеристики цветности света вводится понятие температуры цвета. В качестве эталона пользуются температурой так называемого черного тела¹.

Понятие цветовой температуры применяется также и для источни­ков холодного света.

¹ За черное тело физики принимают полое платиновое тело, из отверстия которо­го не может выйти излученный свет. При постепенном повышении температуры этого тела из отверстия выходит излучение, соответствующее температуре. Цвет излучения считают эталоном. Таким образом, путем сравнения цвета измеряют температуру звезд и других отдаленных источников света.

Температура и цвет. Если кусок железа разогреть в пламени до температуры 700°С, то появится красное свечение. Железо излучает, та­ким образом, сначала преимущественно длинные световые волны (цвет­ной рис. 16).

При повышении температуры до 1 000°С излучаются и более корот­кие волны желтого, затем зеленого света. Сложение красного, желтого и зеленого света вызывает ощущение желтого (цветной рис. 17). Если температура повысится до 1 500°С, то будут излучаться короткие волны, а именно синего и фиолетового света. Они в сумме с другими волнами создают впечатление, будто железо раскалено добела (цветной рис. 18).

Дневной свет. Солнечный свет является самым совершенным, пре­восходящим все другие виды, светом.

Спектральный состав солнечного света делает возможным отчет­ливее различить всевозможные оттенки цветов. При прохождении через атмосферу свет способствует пластическому выявлению тел и вызыва­ет необходимую дифференциацию любого цветного предмета на осве­щенные и затененные части.

Для всех рабочих процессов дневной свет гарантирует лучшие ус­ловия видимости и тем самым максимальную безопасность в пользова­нии инструментами и механизмами.

Лампы накаливания. Поскольку лампы накаливания являются тем­пературными излучателями, окраска их света зависит от температуры накаливания металлической вольфрамовой нити. При слабом напряже­нии появляется красноватый свет. При нормальном напряжении нить накаляется от желто-красного до желтого цвета. Так как белый накал ведет к перегоранию металлической нити, лампу накаливания нельзя сильно нагружать долгое время. Довольствуются желтым светом, в ко­тором отсутствуют дополнительные синие и фиолетовые лучи. Поэтому цветопередача синего и зеленого цветов при лампах накаливания хуже, чем при дневном свете.

Лампы накаливания дневного света. Если стеклянный баллон лам­пы накаливания слегка окрашен синим, то он поглотит некоторую часть излученного света в длинноволновой области спектра. Вследствие этого восстановится равновесие между короткими и длинными волнами, и та­ким образом может быть получен приближенный эффект освещения дневным светом. Разумеется, в связи с поглощением теряется часть све­товой энергии.

Газоразрядные лампы. В светящихся трубках в качестве газона­полнителя используется неон или смесь неона, аргона и паров ртути. Неон излучает световые волны в области между 600 и 800 нм. Этот свет красный. Смесь из неона, аргона и паров ртути светится голубым све­том. При помощи соответствующих светофильтров (цветных светящихся трубок) можно получить из красного и голубого света свет любого цве­тового тона.

Люминесцентные лампы. В люминесцентной лампе возбуждается свечение паров ртути. Но пары ртути дают не непрерывный спектр, как солнечный свет или свет раскаленного тела, а испускают преимуществен- -но ультрафиолетовый, т. е. невидимый свет, а также часть коротковол­нового света в видимой области спектра. Видимый свет таких люмине­сцентных ламп состоит только из четырех линий спектра:

около 406 нм (фиолетовый) „ 436 „ (синий) „ 546 „ (зеленый) 578 „ (желтый)

В этом свете преобладает тенденция к сине-зеленому, и поэтому желтые и красные цвета неразличимы. При помощи люминофора неви­димое ультрафиолетовое излучение превращается в видимый длинно­волновый свет, и таким образом создается благоприятный для использо­вания источник света.

В качестве люминофоров служат силикаты, бораты, а также фос­фаты, которые в виде тонкого слоя наносятся на внутренние стенки стеклянных трубок. В зависимости от вида применяемого люминофора свету придается красноватый, зеленоватый или желтоватый цвет, а при помощи особой смеси люминофоров получают и белый свет.

Цвета люминесцентных ламп, имеющихся в про­даже¹

1. Нейтральный белый W. Посредством этой лампы достигается очень хорошая цветопередача. Ее свет настолько сходен с дневным светом, что в комбинации с ним не создает впечатления су­мерек.

2. Желто-белый свет G. Свет, излучаемый этой лампой, напоми­нает свет лампы накаливания и создает впечатление теплоты, но в соче­тании с дневным светом вызывает впечатление сумерек.

3. Теплый свет I. В спектре света этой лампы большая доля крас­ного цвета. Поэтому она особенно хороша для освещения жилых и об­щественных помещений. Из всех люминесцентных ламп эти лампы наиболее пригодны для освещения мясных магазинов и булочных.

4. Дневной свет. Свет этих ламп очень близок к дневному свету. Он удобен для освещения рабочего места, но не должен быть менее 250 лк.

Ртутные лампы. Это газоразрядные лампы, в которых возбуж­дается свечение ртути под высоким давлением. В то время как при малом давлении ртуть излучает в видимой области только четыре отдельные спектральные линии, под высоким давлением она образует непрерывный спектр. Чем выше давление, тем совершеннее спектр, тем больше будет коэффициент полезного действия и тем лучше цветопередача ртутных ламп. Сине-зеленая область спектра у этих ламп все же преобладающая, поэтому они из экономических соображений пригодны для освещения улиц и некоторых заводских цехов, но не помещений жилых и общест­венных зданий.

Натриевые лампы. Свет натриевых ламп кажется желтым. Он мо­нохроматический, поскольку натриевые пары излучают свет только с длиной волны 589 нм. Поэтому при свете натриевой лампы хорошо различим только желтый цвет, а все другие хроматические цвета ка­жутся менее насыщенными. Преимущество этого света в том, что он увеличивает контраст и повышает остроту зрения. Поэтому он исполь­зуется в качестве специального света, например для установления про­изводственных дефектов в структуре тканей.