Зрительное восприятие цвета

Яркость. В повседневной жизни мы говорим о яркости различных по цвету деталей, а также о яркости самого освещения, оцениваемой по белым эталонам. Во всех случаях яркость—мера количества излучения, воздействующего на глаз. Монохроматические излучения, составляющие видимый спектр от 400 до 720 нм, воздействуют на глаз не одинаково. Их зрительное воздействие определяют пороговыми методами, например методом пороговых мельканий двух полрй, освещенных различными измеряемыми излучениями. Этим методом было установлено, что глаз обладает наибольшей чувствительностью к зеленым излучениям, для которых требуется более быстрая смена освещенного и неосвещенного полей (чтобы не замечать мельканий), чем при освещении другими монохроматическими излучениями (красными и синими). Именно поэтому считается, что зеленые излучения обладают большей яркостью, а синие и красные меньшей.

Пороговыми методами всех монохроматических излучений определена спектральная характеристика глаза, которая называется кривой эффективной чувствительности. Эта кривая, ранее называемая кривой видности, характеризует действие монохроматических излучений на совокупность всех колбочковых и палочковых рецепторов

глаза. При высокой освещенности эффективная чувствительность глаза в основном определяется колбочковыми рецепторами. С понижением освещенности доля участия

палочковых рецепторов увеличивается, и кривая эффективной чувствительности меняется, а именно: максимум чувствительности смещается из зеленой в синюю зону спектра.    

В светотехнике кривая эффективной чувствительности стандартизована для дневного освещения. По этой кривой осуществляется переход от энергетических величин к световым, от лучистого потока к световому.

Величина светового потока определяется мощностью всех монохроматических излучений заданного лучистого потока, уменьшенной для каждого из слагаемых в соответствии с кривой эффективной чувствительности глаза.

К световым величинам относятся кроме светового потока освещенность, яркость, количество освещения.

Освещенность определяется отношением величины светового потока к площади, на которую он падает.

Количество освещения, падающего на какую-либо поверхность, определяется произведением освещенности на время освещения.

Величина количества освещения называется также экспозицией.

Яркость характеризует плотность светового потока, попадающего в глаз от рассматриваемого участка. Величина яркости определяется отношением лучистого потока, исходящего от освещенной поверхности, к площади этой поверхности, видимой со стороны наблюдателя.

При равномерном рассеянии света во все стороны яркость участка остается неизменной при его рассматривании под любым углом.

Яркость — это объективная инструментально измеряемая характеристика излучения. Эта величина прямо пропорциональна мощности излучений. Зрительное же восприятие яркости меняется от мощности непропорционально.

Светлота. Для характеристики визуального восприятия яркости рассматриваемого участка используется субъективная характеристика цвета—светлота. Это визуальный эквивалент объективной величины — яркости. Светлота представляет собой реакцию зрительного анализатора на мощность излучения. С увеличением яркости, естественно, увеличивается и светлота, но не прямо пропорционально. Приблизительно можно считать, что светлота зависит от яркости логарифмически. Эта закономерность известна под названием закона Вебера — Фехнера, согласно которому приращение реакции зрительного анализатора прямо пропорционально относительному приращению яркости. Если яркость возрастает в геометрической прогрессии, например в два раза: I, 2, 4, 8, 16, 32, то светлота возрастает лишь в арифметической прогрессии, т. е. на некоторую постоянную величину: 1, 2, 3, 4, 5, 6… При дневном освещении двукратному увеличению яркости соответствует увеличение светлоты примерно на восемь пороговых единиц:8, 16, 24, 32, 40, 48… Всего при дневном освещении глаз может различать до 64 пороговых приращений яркости.

Для художественного изображения исключительно важно, что логарифмический закон Вебера — Фехнера справедлив лишь в ограниченном интервале изменения яркости. Для более точного выражения светлоты через яркость используют специальные формулы или составленные по ним пересчетные таблицы. Светлоту принято выражать в процентах, так что максимальное значение светлоты, определяемой по этим формулам, соответствует 100 единицам, независимо от освещенности объекта. Однако и этот пересчет в светлоту точен лишь для одной стандартизованной освещенности объекта. При понижении освещенности вследствие неполной адаптации глаза количество зрительно различимых пороговых значений яркости меняется и, соответственно, меняется вся зависимость светлоты от яркости.