Какие рецепторы обеспечивают восприятие световых и цветовых раздражителей кратко

Обновлено: 30.06.2024

Сенсорные системы. Значение органов чувств. Строение и работа глаза. Гигиена зрения. Сохранение зрения – одна из важнейших задач человека.

Информацию о происходящем в окружающей среде организм получает через органы чувств – зрение, слух, вкус, обоняние и другие сенсорные системы. К примеру, около 90% всей информации из внешнего мира поступает через органы зрения и объединяется с информацией внутреннего мира. Зрительный анализатор контролирует двигательную активность человека и выполняет еще много разных функций.

Анализатор – это сложная система, обеспечивающая прием, передачу и анализ раздражения. Она состоит из трех частей: рецепторных клеток, проводника (пути передачи возбуждения) и соответствующей зоны коры полушарий большого мозга. Рецепторные клетки – это отростки нервных клеток или специализированные нервные клетки, реагирующие на определенные раздражители. Возникающие в рецепторах нервные импульсы по чувствительным нейронам передаются в определенную зону коры полушарий большого мозга, где возникают ощущения, восприятия, представления.

Сохранить хорошее зрение – одна из важнейших задач человека. Человек может многое сделать, чтобы сохранить зрение, избегая перегрузок и нерациональных действий. Частая и интенсивная работа за компьютером, сосредоточенное чтение, восприятие однообразной информации вызывают излишнее напряжение глаз.

Исследование, проводимое в течение 14 лет, показало, что у 50% людей, работающих за компьютером, наблюдаются расстройства зрения, 49% – предъявляет жалобы на резь в глазах.

До сих пор возможности и резервы человека до конца не изучены. Природа, стремясь защитить мозг от потока излишней информации, “научила” рецепторы адаптироваться, то есть не реагировать на раздражитель, если величина и сила его воздействия не меняются в течение длительного времени. Так, мы не ощущаем вес собственной одежды, хотя он может составлять 3-4 кг. У сенсорных систем много особенностей. К примеру, если по какой-то причине человек лишается одного из органов чувств, то функции других органов усиливаются. Известно, например, что слепые люди лучше слышат и осязают.

Рассмотрим, как устроены органы зрения и как они “работают”, чтобы понять, что нужно делать для сохранения зрения. Следует помнить, что функционирование зрительного анализатора тесно связано со всем организмом в целом. Например, функционирование глаза зависит от состояния сердечно-сосудистой системы. Зрительное восприятие определяется также ощущениями, полученными от других органов чувств (например, слуховые и обонятельные ощущения могут усиливать или ослабить зрительные впечатления). Глаза отражают общее состояние организма. В зависимости от него изменяются и оттенки цвета глаз (точнее, радужной оболочки), их блеск и выражение. На этом основаны диагностические методы, в частности иридодиагностика.

С ее помощью специалисты могут выявить предрасположенность к тому или иному заболеванию, оценить качество наследственности и способность организма адаптироваться к разным условиям. Ученые установили, что каждому участку тела или органу соответствует определенный сегмент на радужной оболочке глаза.

Орган зрения состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата. Вспомогательный аппарат – это брови, веки и ресницы, слезная железа, слезные канальцы, глазодвигательные мышцы, нервы и кровеносные сосуды. Брови и ресницы защищают глаза от пыли. Постоянные мигающие движения век (человек постоянно моргает – движения век осуществляются с частотой около 2-5 в минуту) предохраняют поверхность глаза в момент моргания от высыхания, заодно при этом очищая их от пыли. Слезная жидкость вырабатывается в слезных железах и содержит 99% воды и 1% соли. В сутки выделяется до 1 г слезной жидкости, она собирается во внутреннем углу глаза, затем попадает в слезные канальцы и выводится в носовую полость. Для нормальной работы глаз необходимо постоянное увлажнение их поверхности. Если человек плачет, слезная жидкость не успевает уйти по канальцам в носовую полость и перетекает через нижнее веко, каплями стекая по лицу. Иногда у некоторых людей вырабатывается очень мало слезной жидкости. Причины этого могут быть различными: нарушения некоторых функций организма, прием лекарственных средств (например: антигистаминных, снотворных, обезболивающих, мочегонных, антидепрессантов, бета-адреноблокаторов и других).

Если не принимать мер, сухость глаз может оказаться опасной, так как слезы играют важнейшую роль в защите роговицы от инфекций и травм. Сухость глаз может затруднять ношение контактных линз. Способов увлажнения глаз известно много, например, использование специальных средств (искусственных слез) или гелеобразных вкладок под веко, обеспечивающих постоянное увлажнение глаза в течение дня.

Глазное яблоко располагается в глазнице, имеет шаровидную форму и покрыто тремя оболочками. Наружная, фиброзная, оболочка образует каркас глазного яблока. Передняя часть фиброзной оболочки является прозрачной и называется роговица, задняя ее часть – склера. Через роговицу свет проникает внутрь глаза. От ее прозрачности во многом зависит ясное видение.

Под склерой расположена сосудистая оболочка, ее передняя часть называется радужкой. Цвет радужки, а это и есть цвет глаз, зависит от количества пигмента, который влияет на свойства глаза и обеспечивает оптимальные условия зрения. К примеру, у южных народов глаза темные, так как в условиях яркого света большое количество меланина препятствует прохождению света. Поэтому не стоит менять природный цвет глаз, используя цветные контактные линзы.

В древности различию цвета глаз приписывали скрытый смысл. Аристотель считал, что цвет глаз связан с характером человека и выделял: серые глаза – у грустных меланхоликов, карие или зеленые – у взрывных холериков, голубые – у миролюбивых флегматиков.

В центре радужки находится небольшое отверстие – зрачок, который рефлекторно с помощью мышц может расширяться или сужаться, пропуская в глаз необходимое количество света. Пройдя через зрачок, свет попадает в хрусталик, который, как линза объектива фотоаппарата, преломляет световые лучи, фокусируя их на сетчатке. За счет изменения кривизны хрусталика изображения близких или далеких предметов на сетчатке получаются четкими.

По некоторым причинам, например, при частом рассмотрении предметов на близком расстоянии или при нарушениях оптической системы глаза, развивается состояние, при котором преломляющиеся лучи света не фокусируются на сетчатке, и изображение получается нерезким.

Наиболее распространенным расстройством зрения является близорукость, или миопия. Это состояние, при котором человек хорошо видит вблизи и плохо вдали. Зрительная активность на близком расстоянии, например, чтение, работа за компьютером, просмотр телевизора вблизи повышают риск развития близорукости. Когда мы рассматриваем предметы на близком расстоянии, мышечный аппарат глаза напрягается, меняется кривизна хрусталика, возникает быстрое утомление и ухудшается зрительное восприятие. Если же выполнять несложные правила, то в некоторых случаях можно предотвратить это нарушение зрения.

Не следует держать книгу во время чтения на расстоянии ближе 30 см от глаз. Необходимо обеспечить достаточное количество света при работе.

При плохом освещении также вырабатывается привычка рассматривать все вблизи. В результате развивается близорукость. Желательно в местах чтения, письма использовать настольные лампы не менее 100 Ватт, а торшер – не менее 150 Ватт.

– Необходимо соблюдать определенные правила просмотра телевизионных передач;
– не рекомендуется смотреть телевизор в полностью затемненной комнате;
– садитесь от экрана на расстоянии не менее 2,5 м;
– сохраняйте правильную позу;
– садитесь по центру, а не сбоку от экрана;
– перемещайте взор по всему экрану, вместо того чтобы рассматривать его отдельную часть долгое время;
– во время продолжительного просмотра прикрывайте глаза на короткое время, чтобы дать отдохнуть мышцам глаз.

Эти обобщенные рекомендации способны сделать просмотр телепередач или кинофильмов не таким вредным, а даже полезным, так как установлено, что за время просмотра среднего по продолжительности полнометражного кинофильма на экране мелькает около 195 000 кадров, что способствует перемещению изображений по сетчатке и составляет определенную тренировку для глаз.

Одним из важнейших факторов, обеспечивающих нормальное зрение, является прозрачность хрусталика. Не случайно за прозрачность и необычно гладкую поверхность хрусталик в древности называли “жемчужиной глаза”. Помутнение же хрусталика, при котором блокируется или искажается поступление света, вызывает потерю зрения (эта болезнь называется катарактой). Причинами ее развития могут быть как возрастные особенности организма, так и всевозможные факторы риска. Например, прием некоторых стероидных гормонов, работа в условиях высокой температуры, воздействие ультрафиолетового, рентгеновского излучения, радиации, – все это может спровоцировать развитие катаракты. Установлено, что при ежедневном приеме алкоголя повышается риск развития заболевания на 30%, а при выкуривании более одной пачки сигарет в сутки – в 2 раза.

В дальнейшем лучи света, преломляясь, попадают на внутреннюю оболочку глаза – сетчатку, которая имеет сложное строение. Именно здесь происходит восприятие световых волн и преобразование их в электрические импульсы, которые по зрительным нервам достигают головного мозга.

В сетчатке располагаются клетки, обеспечивающие восприятие цвета в условиях яркой освещенности (называются колбочками) и улавливающие световые лучи в условиях слабой освещенности – это рецепторы сумеречного зрения, которые называются палочками. У человека насчитывается около 7 миллионов колбочек и 125 миллионов палочек. При приемлемых условиях освещения человек с нормальным зрением воспринимает длины волн от 360 до 800 нм. Синяя область спектра приходится на диапазон 420-440 нм, зеленая область – примерно 535-545 нм, красная – 565-585 нм. Различная функция колбочек и палочек лежит в основе феномена двойственного зрения. Палочки обеспечивают бесцветное зрение, колбочки – цветовое. Причем колбочки “не видят” в темноте, поэтому в сумраке предметы нам кажутся серыми. Результатом обработки в мозге сигналов колбочек является зрительный образ, окраска которого не обязательно жестко привязана к спектральному составу излучения от объекта, а может модифицироваться различными факторами.

В палочках содержится особый белок, который под действием света разлагается, образуя производное витамина А – ретинин; в темноте же этот белок восстанавливается. Подобные химические превращения воспринимаются клетками другого порядка и преобразуются в дальнейшем в электрический импульс. При недостатке же витамина А возникают расстройства зрения, а именно нарушение сумеречного зрения.

Употребляйте зеленые листовые, желтые и красные овощи, другие продукты, богатые витаминами А, С, Е и минеральными веществами, давайте глазам отдых.

Лучше всего использовать продукты, содержащие каротиноиды, которые являются основными пигментами сетчатки. Каротиноиды содержатся в капусте, репе, горчице, зелени шпината. Питание, богатое витамином А, на 39% понижает риск возникновения катаракты. Обычно считают, что диета показана при сердечно-сосудистых и других заболеваниях. Однако имеется достаточно оснований полагать, что питание играет важную роль и для сохранения здоровья глаз. Известно, что даже в спокойном состоянии глазам требуется много энергии, при зрительной же работе потребность в ней значительно возрастает. Конечно, говоря о питании, не стоит забывать и другие рекомендации. Долгое употребление морковного сока не принесет пользы, если не будет сочетаться с комплексом расслабляющих упражнений для глаз.

Простейший пример. Сегодня компьютеры повсеместно окружают человека. При работе за компьютером уже через некоторое время появляются чувство утомления, понижение работоспособности, общая усталость. Длительная же работа перед экраном вызывает головную боль, боль в плечах и кистях рук, покраснение век и глазных яблок, слезотечение, жжение и боль в глазах, двоение в глазах, светобоязнь и неправильное восприятие цветов.

По мнению многих специалистов, существенным фактором зрительного утомления является длительное непрерывное наблюдение за дисплеем. Первые признаки зрительного утомления наблюдаются уже через 45 минут непрерывной работы за экраном, а пребывание более 4 часов приводит к выраженному утомлению. Когда человек вглядывается в экран компьютера, то смотрит прямо на источник света, что также довольно вредно, так как дополнительный источник света нагружает глаз. Кроме того, экран компьютера мерцает так быстро, что это лишь внешне незаметно, но для глаз ощутимо. Поскольку большинство экранов имеет выпуклую поверхность, то изображение в различных его частях находятся на разном расстоянии от глаз. Поэтому для получения более четкого изображения на сетчатке мышцам и преломляющим структурам глаза приходиться сильно потрудиться. Вот несколько практических советов, которые специалисты рекомендуют использовать в работе:

– Помещение где находится монитор должно быть просторным, минимальная площадь на один видеодисплей – не менее 9-10 м 2 ;
– по возможности работайте только за хорошими мониторами, снабженными защитными свойствами, что позволит понизить вредное излучение монитора, повысить четкость и контрастность изображения;
– исключите появление всевозможных бликов на экране;
-расположите монитор на расстоянии 45-70 см от глаз и чуть ниже их уровня – так, чтобы смотреть на экран немного сверху (слегка наклоните монитор назад, чтобы его нижний край оказался ближе, чем верхний;
- отрегулируйте яркость изображения, иначе глаза будут быстро уставать (яркость проверяется по черному цвету – он должен быть именно черным, а не белесым);
– не работайте с компьютером в темном или полутемном помещении (освещение в комнате нужно подобрать так, чтобы по сравнению с ним свечение экрана не было ни ярким, ни слишком слабым);
– в вечернее время освещение рабочего помещения желательно иметь голубоватого цвета с яркостью, примерно равной яркости свечения экрана;
- текст набирайте достаточно крупным шрифтом (рекомендуется использовать шрифт 14-го размера при 100% масштабе);
– не стоит безотрывно смотреть в экран, каждые 10-15 минут следует отводить глаза;
– через каждые 40-45 минут необходимо проводить короткую десятиминутную физкультурную паузу;
– следите за осанкой, сидите за компьютером правильно, спину держите прямо, плечи не опускайте, предплечья держите параллельно столу.

За компьютером не рекомендуется проводить больше 4 ч в сутки, а раз в 40 минут нужно отходить от него и делать гимнастику для глаз. Например, посмотреть в окно, выбрав далеко расположенный объект, так как за компьютером глаз адаптируется к рассмотрению предметов, расположенных ближе. Потом необходимо закрыть глаза. Если повторять это упражнение несколько раз, глаза быстро отдохнут, и это позволит сохранить зрение. Одним из факторов, оказывающих укрепляющее влияние на остроту зрения, является солнечный свет.

Медицинские исследования показывают, что биоритмы чувства утомления, бодрости, как и функционирование иммунной системы, отчасти определяются воздействиями солнечного света. С восхода солнца до заката естественный дневной свет действует как природная цветотерапия.

Утреннее солнце является стимулятором, активизирующим организм и, наоборот, при заходе солнца свет снимает напряжение и оказывает успокаивающее действие. Спектральный же состав искусственного света в отличие от спектра солнечного всегда одинаков, что приводит светочувствительные клетки сетчатки в состояние статического равновесия. В результате изменяется светочувствительность глаза к восприятию спектра солнечного света. Следствием этого может быть болезненная чувствительность к свету, плохая приспособляемость к солнечному или сумеречному освещению, понижение остроты зрения, развитие усталости. Таким образом, солнечный свет можно использовать для восстановления и регулирования естественной приспособляемости светочувствительных клеток сетчатки и головного мозга с целью укрепления природной остроты зрения.

Другой характерный пример. Нередко вождение машины приводит к развитию зрительного утомления и появлению головных болей. Развитие утомления является одной из причин засыпания водителей за рулем. Исследования показывают, что часто причиной этого является неправильная поза водителя. Водитель наклоняется вперед, будто старается дотянуться до дороги перед машиной, напряженно держа руль, и устремляет взор на дорогу перед собой, пристально разглядывая какой-нибудь объект. Для того чтобы избежать подобного напряжения необходимо правильно сидеть за рулем и освобождаться от привычки неподвижного и пристального взгляда. Не следует при езде на автомобиле наклонять вперед голову, всматриваясь через лобовое стекло. Хорошим упражнением для глаз во время длительных поездок по открытой местности является перевод взгляда на горизонт.

Необходимо отметить, что при поражениях сетчатки возникают самые серьезные нарушения зрения. И если оказывается, что повреждена часть сетчатки, то зрение частично будет утрачено, так как клетки сетчатки не восстанавливаются, а технологии ее пересадки пока не существует.

Что нужно делать, если проявляются нарушения зрения. При возникновении проблем со зрением следует обратиться к офтальмологу. Офтальмолог – это специалист по диагностике, лечению глазных болезней и подбору корригирующих средств (очков и контактных линз).

На приеме специалист обычно проверяет остроту зрения (насколько хорошо человек видит на определенном расстоянии), координацию глаз, фокусирующую способность глазного яблока.

Острота зрения измеряется по специальным таблицам. Для каждой строчки указано число, соответствующее расстоянию, с которого она должна быть прочитана человеком с нормальным зрением.

Оценивается также поле зрения. Осматриваются веки, зрачки, положение глаза. Чтобы осмотреть внутреннюю часть глаза, специалисты используют различные приборы.

Людям до 40 лет рекомендуется проверять зрение 1 раз в два года, от 40 до 65 – ежегодно, так как с возрастом повышается риск возникновения катаракты, глаукомы и других расстройств.

Одним из показателей состояния глазного яблока является внутриглазное давление (ВГД). Его создает жидкость, заполняющая камеры внутри глаз. Измерение ВГД позволяет своевременно диагностировать такое заболевание, как глаукома. Обычно “нормальным” считается давление от 12 до 22 мм рт.ст.

Таким образом, для того чтобы сохранить зрение и отчасти предотвратить развитие ряда заболеваний, необходимо соблюдать, как не покажется банальным, ряд простейших правил и рекомендаций.

Цвет характеризуется тремя качествами:

цветовым тоном, который является основным признаком цвета и зависит от длины световой волны;
насыщенностью, определяемой долей основного тона среди примесей другого цвета;
яркостью, или светлотой, которая проявляется степенью близости к белому цвету (степень разведения белым цветом).

Человеческий глаз замечает изменения цвета только в случае превышения так называемого цветового порога (минимального изменения цвета, заметного глазом).

Физическая сущность света и цвета

Светом или световым излучением называются видимые электромагнитные колебания.

Световые излучения подразделяются на сложные и простые.

Белый солнечный свет — сложное излучение, которое состоит из простых цветных составляющих – монохроматических (одноцветных) излучений. Цвета монохроматических излучений называют спектральными.

Если луч белого цвета разложить с помощью призмы в спектр, то можно увидеть ряд непрерывно изменяющихся цветов: темно-синий, синий, голубой, сине-зеленый, желто-зеленый, желтый, оранжевый, красный.

Цвет излучения определяется длиной волны. Весь видимый спектр излучений расположен в диапазоне длин волн от 380 до 720 нм (1 нм = 10 -9 м, т.е. одной миллиардной доли метра).

Всю видимую часть спектра можно разделить на три зоны

Излучением длиной волны от 380 до 490 нм называется синей зоной спектра;
от 490 до 570 нм — зеленой;
от 580 до 720 нм — красной.

Различные предметы человек видит окрашенными в разные цвета потому, что монохроматические излучения отражаются от них по-разному, в разных соотношениях.

Все цвета делятся на ахроматические и хроматические

Ахроматические (бесцветные) — это серые цвета различной светлоты, белый и черный цвета. Ахроматические цвета характеризуются светлотой.
Все остальные цвета – хроматические (цветные): синий, зеленый, красный, желтый и т.д. Хроматические цвета характеризуются цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.

Цветовой тон — это субъективная характеристика цвета, которая зависит не только от спектрального состава излучений, попавших в глаз наблюдателя, но и от психологических особенностей индивидуального восприятия.

Светлота субъективно характеризует яркость цвета.

Яркость определяет силу света, излучаемую или отражаемую с единицы поверхности в перпендикулярном к ней направлении (единица яркости – кандела на метр, кд/м).

Насыщенность субъективно характеризует интенсивность ощущения цветового тона.
Поскольку в возникновении зрительного ощущения цвета участвует не только источник излучения и окрашенный предмет, но и глаз и мозг наблюдателя, то следует рассмотреть некоторые основные сведения о физической сущности процесса цветового зрения.

Восприятие цвета глазом

Известно, что глаз по устройству представляет собой подобие фотоаппарата, в котором сетчатка играет роль светочувствительного слоя. Излучения различного спектрального состава регистрируются нервными клетками сетчатки (рецепторами).

Рецепторы, обеспечивающие цветовое зрение, подразделяются на три типа. Каждый тип рецепторов по-разному поглощает излучение трех основных зон спектра — синей, зеленой и красной, т.е. обладает различной спектральной чувствительностью. Если на сетчатку глаза попадает излучение синей зоны, то оно будет воспринято только одним типом рецепторов, которые и передадут информацию о мощности этого излучения в мозг наблюдателя. В результате возникнет ощущение синего цвета. Аналогично будет протекать процесс и в случае попадания на сетчатку глаза излучений зеленой и красной зон спектра. При одновременном возбуждении рецепторов двух или трех типов будет возникать цветовое ощущение, зависящее от соотношения мощностей излучения различных зон спектра.

При одновременном возбуждении рецепторов, регистрирующих излучения, например, синей и зеленой зон спектра, может возникнуть световое ощущение, от темно-синего до желто-зеленого. Ощущение в большей степени синих оттенков цвета будет возникать в случае большей мощности излучений синей зоны, а зеленых оттенков — в случае большей мощности излучения зеленой зоне спектра. Равные по мощности излучения синей и зеленой зон вызовут ощущение голубого цвета, зеленый и красной зон — ощущение желтого цвета, красной и синей зон — ощущение пурпурного цвета. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются в связи с этим двухзональными. Равные по мощности излучения всех трех зон спектра вызывают ощущение серого цвета различной светлоты, который превращается в белый цвет при достаточной мощности излучений.

Аддитивный синтез света

Это процесс получения различных цветов за счет смешивания (сложения) излучений трех основных зон спектра — синего, зеленого и красного.

Эти цвета называются основными или первичными излучениями адаптивного синтеза.

Различные цвета могут быть получены этим способом, например, на белом экране с помощью трех проекторов со светофильтрами синего (Blue), зеленого (Green) и красного (Red) цветов. На участках экрана, освещаемых одновременно из разных проекторов могут быть получены любые цвета. Изменение цвета достигается при этом изменением соотношения мощности основных излучений. Сложение излучений происходит вне глаза наблюдателя. Это одна из разновидностей аддитивного синтеза.

Еще одна разновидность аддитивного синтеза — пространственное смещение. Пространственное смещение основано на том, что глаз не различает отдельно расположенных мелких разноцветных элементов изображения. Таких, например, как растровые точки. Но вместе с тем мелкие элементы изображения перемещаются по сетчатке глаза, поэтому на одни и те же рецепторы последовательно воздействует различное излучение соседних разноокрашенных растровых точек. В связи с тем, что глаз не различает быстрой смены излучений, он воспринимает их как цвет смеси.

Субтрактивный синтез цвета

Это процесс получения цветов за счет поглощения (вычитания) излучений из белого цвета.

В субтрактивном синтезе новый цвет получают с помощью красочных слоев: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow). Это основные или первичные цвета субтрактивного синтеза. Голубая краска поглощает (вычитает из белого) красные излучения, пурпурная — зеленые, а желтая — синие.

Для того, чтобы субтрактивным способом, получить, например, красный цвет нужно на пути белого излучения поместить желтый и пурпурный светофильтры. Они будут поглощать (вычитать) соответственно синие и зеленые излучения. Такой же результат будет получен, если на белую бумагу нанести желтую и пурпурные краски. Тогда до белой бумаги дойдет только красное излучение, которое отражается от нее и попадает в глаз наблюдателя.

Основные цвета аддитивного синтеза — синий, зеленый и красный и
основные цвета субтрактивного синтеза — желтый, пурпурный и голубой образуют пары дополнительных цветов.

Дополнительными называют цвета двух излучений или двух красок, которые в смеси делают ахроматический цвет: Ж + С, П + З, Г + К.

При аддитивном синтезе дополнительные цвета дают серый и белый цвета, так как в сумме представляют излучение всей видимой части спектра, а при субтрактивном синтезе смесь указанных красок дает серый и черный цвета, в виде того, что слои этих красок поглощают излучения всех зон спектра.

Рассмотренные принципы образования цвета лежат и в основе получения цветных изображений в полиграфии. Для получения полиграфических цветных изображений используют так называемые триадные печатные краски: голубую, пурпурную и желтую. Эти краски прозрачны и каждая из них, как уже было указано, вычитает излучение одной из зон спектра.

Однако, из-за неидеальности компонентов субтактивного синтеза при изготовлении печатной продукции используют четвертую дополнительную черную краску.

Из схемы видно, что если наносить на белую бумагу триадные краски в различном сочетании, то можно получить все основные (первичные) цвета как для аддитивного синтеза, так и для субтрактивного. Это обстоятельство доказывает возможность получения цветов необходимых характеристик при изготовлении цветной полиграфической продукции триадными красками.

Изменение характеристик воспроизводимого цвета происходит по-разному, в зависимости от способа печати. В глубокой печати переход от светлых участков изображения к темным осуществляется благодаря изменению толщины красочного слоя, что и позволяет регулировать основные характеристики воспроизводимого цвета. В глубокой печати образование цветов происходит субтрактивно.

В высокой и офсетной печати цвета различных участков изображения передаются растровыми элементами различной площади. Здесь характеристики воспроизводимого цвета регулируются размерами растровых элементов различного цвета. Ранее уже отмечалось, что цвета в этом случае образуются аддитивным синтезом – пространственным смешиванием цветов мелких элементов. Однако, там, где растровые точки различных цветов совпадают друг с другом и краски накладываются одна на другую, новый цвет точек образуется субтрактивным синтезом.

Оценка цвета

Методы, которыми осуществляется объективная количественная характеристика цвета и цветовых различий, называют колориметрическими методами.

Трехцветная теория зрения позволяет объяснить возникновение ощущений различного цветового тона, светлоты и насыщенности.

Цветовые пространства

Координаты цвета
L (Lightness) — яркость цвета измеряется от 0 до 100%,
a — диапазон цвета по цветовому кругу от зеленого -120 до красного значения +120,
b — диапазон цвета от синего -120 до желтого +120

В 1931 г. Международная комиссия по освещению – CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) предложила математически рассчитанное цветовое пространство XYZ, в котором весь видимый человеческим глазом спектр лежал внутри. В качестве базовых была выбрана система реальных цветов (красного, зеленого и синего), а свободный пересчет одних координат в другие позволял проводить различного рода измерения.

Недостатком нового пространства была его неравноконтрастность. Понимая это, ученые проводили дальнейшие исследования, и в 1960 г. Мак-Адам внес некоторые дополнения и изменения в существовавшее цветовое пространство, назвав его UVW (или CIE-60).

Затем в 1964 г. по предложению Г. Вышецкого было введено пространство U*V*W* (CIE-64).
Вопреки ожиданию специалистов предложенная система оказалась недостаточно совершенной. В одних случаях используемые при расчете цветовых координат формулы давали удовлетворительные результаты (в основном при аддитивном синтезе), в других (при субтрактивном синтезе) погрешности оказывались чрезмерными.

Это заставило CIE принять новую равноконтрастную систему. В 1976 г. были устранены все разногласия и на свет появились пространства Luv и Lab, базирующиеся на том же XYZ.

Эти цветовые пространства принимают за основу самостоятельных колориметрических систем CIELuv и CIELab. Считается, что первая система в большей мере отвечает условиям аддитивного синтеза, а вторая — субтрактивного.

В настоящее время цветовое пространство CIELab (CIE-76) служит международным стандартом работы с цветом. Основное преимущество пространства — независимость как от устройств воспроизведения цвета на мониторах, так и от устройств ввода и вывода информации. С помощью стандартов CIE могут быть описаны все цвета, которые воспринимает человеческий глаз.

Количество измеряемого цвета характеризуется тремя числами, показывающими относительные количества смешиваемых излучений. Эти числа называются цветовыми координатами. Все колориметрические методы основаны на трехмерности т.е. на своего рода объемности цвета.

Таким образом, цвет в колориметрическом понимании однозначно определяется спектральным составом измеряемого излучения, цветовое же ощущение не однозначно определяется спектральным составом излучения, а зависит от условий наблюдения и в частности от цвета освещения.

Физиология рецепторов сетчатки

Восприятие цвета связано с функцией колбочковых клеток сетчатки глаза. Пигменты, содержащиеся в колбочках поглощают часть падающего на них света и отражающее остальную. Если какие-то спектральные компоненты видимого света поглощаются лучше других, то этот предмет мы воспринимаем как окрашенный.

Первичное различение цветов происходит в сетчатке- в палочках и колбочках свет вызывает первичное раздражение, которое превращается в электрические импульсы для окончательного формирования воспринимаемого оттенка в коре головного мозга.

В отличие от палочек, содержащих родопсин, колбочки содержат белок йодопсин. Йодопсин — общее название зрительных пигментов колбочек. Существует три типа йодопсина:

Третий, гипотетический пигмент, чувствительный к фиолетово-синей области спектра, заранее получивший название цианолаб, на сегодняшний день так и не найден.

Кроме того, найти какую-либо разницу между колбочками в сетчатке глаза не удалось, не удалось и доказать наличие в каждой колбочке только одного типа пигмента. Более того, было признано, что в колбочке одновременно находятся пигменты хлоролаб и эритролаб.

Неаллельные гены хлоролаба (кодируется генами OPN1MW и OPN1MW2) и эритролаба (кодируется геном OPN1LW) находятся в Х-хромосомах. Эти гены давно хорошо выделены и изучены. Поэтому чаще всего встречаются такие формы дальтонизма, как дейтеронопия (нарушение образования хлоролаба) (6 % мужчин страдают этим заболеванием) и протанопия (нарушение образования эритолаба) (2 % мужчин). При этом некоторые люди, имеющие нарушения восприятия оттенков красного и зелёного, лучше людей с нормальным восприятием цветов воспринимают оттенки других цветов, например, цвета хаки.

Ген цианолаба OPN1SW расположен в седьмой хромосоме, поэтому тританопия (аутосомная форма дальтонизма, при которой нарушено образования цианолаба) — редкое заболевание. Человек, больной тританопией, всё видит в зеленых и красных цветах и не различает предметы в сумерках.

Нелинейная двухкомпонентная теория зрения

Доказательством того, что приёмником синей части спектра в глазу является палочка, может служить и тот факт, что при цветоаномалии третьего типа (тританопия), глаз человека не только не воспринимает синей части спектра, но и не различает предметы в сумерках (куриная слепота), а это указывает именно на отсутствие нормальной работы палочек. Сторонники трёхкомпонентных теорий объяснить, почему всегда, одновременно с прекращением работы синего приёмника, перестают работать и палочки до сих пор не могут.

В ночное время, когда поток фотонов недостаточен для нормальной работы глаза, зрение обеспечивают в основном палочки, поэтому ночью человек не может различать цвета.

На сегодняшний день придти к единому мнению о принципе цветовосприятия глазом пока не удалось.

Глаз человека устроен таким образом, что видеть в полной темноте он не может. Это связано с особенностью зрительной функции. Чтобы глаз смог зафиксировать изображение какого-либо объекта, нужно чтобы световые лучи,отразившись от него, попали на сетчатку глаза. Для того, чтобы человеческий глаз видел предметы, освещение может быть природным или искусственным. Восприятие объектов глазами животных и птиц отличается от человеческого видения, так как устройство органов зрения у некоторых представителей фауны рассчитано на особенности их среды обитания.

Механизм восприятия световых лучей

Свет является высокочастотными электромагнитными волнами. Глаза человека воспринимают только определенную частоту этих волн, а остальные являются для глаза невидимыми. Источники световых волн могут быть первичными и вторичными. Солнце и лампы являются первичными, а вот вторичными являются все остальные объекты, отражающие свет. Если объект прозрачный и не отражает свет, тогда для глаза он невидимый. То же происходит и в полной темноте, когда все находящиеся вне поля освещенности предметы невидимы для глаз.

Устройство глаза рассчитано на восприятие диапазона световых волн в пределах 400-790 ТГц, поэтому инфракрасное и ультрафиолетовое излучение человек не видит. Диапазон частот, которые видит человек, называют видимым излучением. У животных этот диапазон отличается, поэтому птицы и пчелы, к примеру, видят ультрафиолетовое излучение, находящееся в диапазоне с длинной волны 300-400 нм. Также различают ультрафиолетовые лучи рептилии, рыбы, ракообразные и моллюски.

Такая способность у животных развита для обеспечения выживания в естественной среде, для охоты, поиска еды или защиты от хищников. Пчелы при помощи ультрафиолетового света видят цветы и пыльцу. Видение животными уф-лучей обеспечивается за счет особого строения глаза, а вот для человека такое излучение является опасным, поэтому и блокируется. Также во время блокирования ультрафиолетового излучения острота зрения усиливается.

Инфракрасные лучи животные видеть не могут так же, как и человек. Глаз животного не настроен на восприятие инфракрасного излучения, но при помощи расположенных на разных участках тела рецепторов некоторые представители фауны могут чувствовать тепловое излучение. Человеку для распознавания инфракрасного излучения нужно дополнительное применение специального прибора – тепловизора.

Как человек и животные видят цвета

Человеческий глаз имеет в структуре сетчатки особые чувствительные фоторецепторы, которые обеспечивают восприятие окружающих объектов. Так для обеспечения сумеречного видения на сетчатке есть палочки, а для цветного восприятия окружающего мира – колбочки (для распознания синего, зеленого и красного цвета в спектре). Комбинация этих основных цветов спектра дает возможность распознавать человеку тысячи оттенков. При очень сильном освещении активируются одновременно все фоторецепторы, поэтому человек видит слепящий белый цвет.

В случае отсутствия или нарушения в функционировании колбочек для восприятия того или иного цвета спектра возникает заболевание дальтонизм. Человек с дальтонизмом может не воспринимать определенный цвет спектра или идентифицировать его ошибочно, путая зеленый и красный, например.

У большинства млекопитающих структура глаза устроена таким образом, что они могут воспринимать только черный и белый цвета. Особенность их глаз заключается в высокой чувствительности к оттенкам серого. Собаки, к примеру, отличают очень много серых оттенков. Именно поэтому многие ошибочно полагают, что собаки могут отличать цвета. На самом деле они безошибочно идентифицируют оттенок серого, но не цвет в его естественном проявлении.

Глаза человека способны различать около десяти миллионов цветов и оттенков. Эта функция работает благодаря наличию фоторецепторов. В сетчатке размещаются специальные колбочки, которые и отвечают за цветовосприятие. Они проявляют чувствительность к световым лучам трех спектров - красный, синий и зеленый. Особенности цветового зрения человека рассмотрим в статье ниже.

Цветовое восприятие

Среди млекающих человек обладает самой сложной и совершенной зрительной системой. Основной особенностью цветового зрения является способность различить огромное количество цветов и их оттенков. Цветовосприятие осуществляется благодаря наличию фоторецепторов. В них содержится йодопсин, который отвечает за цветовосприимчивость глаза к различным тонам.

Если у человека не диагностировано зрительных патологий, в его глазном яблоке насчитывается около 7 млн колбочек. Если их количество значительно меньше или изменился состав, офтальмологи говорят о дисфункции цветового зрения человека.

Согласно офтальмологическим исследованиям, мужчины и женщины видят окружающий мир по-разному. Например, представительницы слабого пола различают большее количество цветов. Мужчины, лучше и быстрее фокусируют взгляд на передвигающемся объекте.

Как мы видим цвет

На поверхности сетчатки глаза располагаются светочувствительные фоторецепторы (палочки и колбочки). С их помощью человек способен воспринимать цвета. Активизация палочек происходит в темноте. Они чувствительны к яркому свету и несут ответственность за ночное зрение. Именно поэтому глаза при плохом освещении не способны различать цвета и оттенки. Все предметы кажутся серо-черными.

Отвечают за цветовое зрение человека колбочки. Нормально функционировать и различать тона фоторецепторы способны при ярком освещении. Всего различают три вида колбочек:

Волны синего цвета - воспринимают короткие световые излучения;
Зеленые - восприимчивы к волнам средней длины;
Красные - дают возможность распознать длинные волны.

Восприятие других цветов осуществляется за счет раздражения одновременно двух фоторецепторов. При активизации трех видов колбочек мы способны увидеть белый цвет. Предметы серого цвета получается распознать, также благодаря активизации трех рецепторов. Но при этом уровень их возбудимости намного ниже, чем в ситуации с белым тоном. Если три типа фоторецептора находятся в состоянии покоя, значит перед глазами черный цвет.

При ярком освещении глаза лучше всего воспринимают зеленые оттенки. А вот короткие волны, отвечающие за восприятие синего цвета, наименее активны. С наступлением темноты глаз начинает лучше видеть предметы синего оттенка, а вот красный цвет, наоборот, становится трудно различимым.

Почему мы воспринимаем один и тот же цвет по-разному

Насколько правильно человек способен распознавать оттенки зависит следующих факторов:

Дальтонизм - врожденная или приобретенная патология, из-за которой глаза не способны различать некоторые оттенки. Развивается она из-за отсутствия некоторых видов колбочек в сетчатке. Чаще всего люди с дальтонизмом не различают красный и зеленый цвет. Также бывают случаи полной цветовой слепоты;
Возрастные изменения - чувствительность фоторецепторов у людей после 60 лет значительно снижается. В этом возрасте люди не способны различить некоторые оттенки, например, голубой и синий, оранжевый и красный. Также нарушение цветовосприятия происходит вследствие офтальмологических заболеваний (катаракта);
Настроение - под воздействием негативных эмоций человек видит окружающий мир в более тусклых тонах;
Уровень освещенности - восприятие цветов также зависит от источника света. Один и тот же оттенок может восприниматься по-разному при искусственном или естественном освещении;
Оптические иллюзии - перед тем, как определить правильный оттенок цвета, мозг анализирует источник света. От принятого решения зависит, какой именно цвет будет исключен при определении тона.

Диагностика нарушений

Нарушения цветовосприятия бывают врожденными и приобретенными. Чаще всего врожденная патология наблюдается у мужчин. Приобретенные сбои в восприятии некоторых оттенков случаются из-за:

Проблем с сетчаткой (дистрофия, отслоение, ожог);
Заболеваний центральной нервной системы;
Дисфункции зрительного нерва.

Также к факторам, которые могут спровоцировать нарушение цветового зрения у человека, относятся:

Травмы глазного яблока;
Катаракта;
Онкологические заболевания зрительной системы;
Синдром Паркинсона;
Болезни сердечно-сосудистой системы;
Сахарный диабет.

Приобретенные нарушения восприятия цветов являются следствием первопричинного заболевания. Следовательно, нормализовать работу зрительного аппарата можно после устранения основной проблемы.

Если глаза воспринимают одинаково три базовых тона, человека называют трихромат. Дихроматом называют пациента, фоторецепторы которого восприимчивы лишь к двум основным цветам, а монохроматом - к одному.

Диагностика расстройств цветового зрения проводится с помощью:

Полихроматических специальных таблиц;
Офтальмологических приборов - аномалоскопов.

Чтобы своевременно выявить нарушение цветовосприятия и другие офтальмологические проблемы необходимо регулярно посещать окулиста. В клинике ЭЛИТ ПЛЮС, которая специализируется на восстановлении зрительной функции с помощью ортокератологических линз, можно пройти полное обследование зрительного аппарата, получить рекомендации по устранению проблем, пройти курс терапии.

Лечение аномалий цветовосприятия

Чтобы нормализовать работу фоторецепторов и вернуть глазам способность правильно различать все цвета, необходимо лечить заболевание, которое спровоцировало дисфункцию цветового зрения. Для этого офтальмологу необходимо определить причину появления симптома.

Если пациент перестал различать некоторые оттенки из-за катаракты, необходимо произвести хирургическое вмешательство и заменить помутневший хрусталик на имплант. Если же патология развивается на фоне сахарного диабета, пациенту необходимо принимать лекарственные препараты, которые не допустят развития ретинопатии и макулодистрофии.

Методики лечения врожденных нарушений цветовосприятия не существует. Офтальмологи могут корректировать цветовое зрение с помощью специальных линз или очков с тонированными фильтрами. Использование таких средств помогает снизить степень проявления патологии.

Полезное видео: Как работает цветное зрение

Часто задаваемые вопросы

❓ Как человек видит цвет?

✅ Глаза воспринимают цвета и оттенки с помощью специальных фоторецепторов, которые расположены на поверхности сетчатой оболочки. Они называются палочки и колбочки.

❓ Как выявляются нарушения цветового зрения?

✅ Диагностировать патологию можно с помощью специальных полихроматических таблиц (например, таблицы Рыбкина). также выявить заболевание помогают специальные офтальмологические приборы - аномалоскопы.

❓ Как лечатся цветовые патологии?

✅ Врожденную форму заболевания вылечить невозможно. Если нарушения цветовосприятия носит приобретенный характер, необходимо проводить терапию первопричины - болезни, вследствие которой возникла дисфункция. Также окулисты применяют коррекционную оптику с тонированными фильтрами.

Читайте также: