Сколько цветов воспринимает человеческий глаз: Сколько цветов видит человек?

Основы цветового восприятия

Цвет существует, только если представлены три его компонента: зритель, предмет и освещение. Несмотря на то, что чисто белый свет воспринимается как бесцветный, в действительности он содержит все цвета видимого спектра. Когда белый свет достигает объекта, поверхность избирательно поглощает одни цвета и отражает другие; только отражённые цвета создают у зрителя восприятие цвета.

Человеческое цветовосприятие: глаза и зрение

Человеческий глаз воспринимает этот спектр, используя для зрения комбинацию из клеток-палочек и клеток-колбочек. Палочки имеют более высокую светочувствительность, но различают только интенсивность света, тогда как колбочки могут также различать цвета, но лучше всего функционируют при ярком свете. В каждом нашем глазе есть три типа колбочек, каждый из которых более чувствителен к коротким (К), средним (С) или длинным (Д) световым волнам. Комбинация сигналов, возможных во всех трёх колбочках, описывает диапазон цвета, который мы можем видеть своими глазами. Нижеприведенный пример иллюстрирует относительную чувствительность каждого типа колбочек ко всему видимому спектру приблизительно от 400 до 700 нм.

Выберите график:

цветность

освещённость

Исходные данные предоставлены Исследовательской лабораторией цвета и зрения
Института офтальмологии Лондонского университетского колледжа

Заметьте, что каждый из типов клеток воспринимает не единственный цвет, а имеет различную степень чувствительности в широком диапазоне длин волн. Наведите курсор на «Освещённость», чтобы увидеть, какие цвета вносят наибольший вклад в наше восприятие яркости. Заметьте также, что человеческое восприятие цвета максимально чувствительно к свету в жёлто-зелёном диапазоне спектра; этот факт используется матрицей Байера в современных цифровых камерах.

Аддитивный и субтрактивный синтез цвета

Практически все различимые нами цвета могут быть составлены из некоторого сочетания трёх первичных цветов, посредством аддитивного (суммирующего) либо субтрактивного (разностного) процессов синтеза. Аддитивный синтез создаёт цвет, добавляя свет к тёмному фону, а субтрактивный синтез использует пигменты или красители, чтобы избирательно блокировать свет. Понимание сути каждого из этих процессов создаёт основы понимания воспроизведения цветов.

 

Аддитивный

Субтрактивный

Цвета трёх внешних кругов называются первичными, и они различны для каждой из диаграмм. Устройства, которые используют эти первичные цвета, могут воспроизвести максимальный диапазон цветов. Мониторы излучают свет, чтобы воспроизвести цвет в аддитивном режиме, в то время как принтеры используют пигменты или красители, чтобы поглотить свет и синтезировать субтрактивные цвета. Вот почему практически все мониторы используют комбинацию красных (R), зелёных (G) и синих (B) пикселей, а большинство цветных принтеров используют по меньшей мере голубые(C), пурпурные (M) и жёлтые (Y) чернила. Во многих принтерах в дополнение к цветным чернилам также применяются чёрные (CMYK), поскольку простое сочетание цветных чернил неспособно создать достаточно глубокие тени.

Аддитивный синтез (цвета RGB)				Субтрактивный синтез (цвета CMYK)
красный + зелёный	→	жёлтый		голубой + пурпурный	→	синий
зелёный + синий	→	голубой		пурпурный + жёдтый	→	красный
синий + красный	→	пурпурный		жёлтый + голубой	→	зелёный
красный + зелёный + синий	→	белый		голубой + пурпурный + жёлтый	→	чёрный

Субтрактивный синтез более чувствителен к изменению рассеянного света, поскольку именно избирательное блокирование света приводит к появлению цветов. Вот почему цветные отпечатки требуют определённого типа рассеянного освещения, чтобы точно воспроизвести цвета.

Свойства цвета: тон и насыщенность

Цвет имеет два уникальных компонента, которые отличают его от ахроматического света: тон (оттенок) и насыщенность. Визуальное описание цвета основывается на каждом из этих терминов и может быть весьма субъективно, однако каждый из них может быть более объективно описан путём анализа его спектра.

Естественные цвета в действительности не являются светом определённой длины волны, но на самом деле содержат полный спектр длин волн. «Тон» описывает, какая длина волны является наиболее мощной. Полный спектр показанного ниже объекта мог бы восприниматься как синий, несмотря на то, что он содержит волны по всей длине спектра.

Несмотря на то, что максимум данного спектра находится в той же области, что и тон объекта, это не обязательное условие. Если бы у объекта присутствовали отдельные выраженные пики только в красном и зелёном диапазонах, его тон воспринимался бы как жёлтый (см. таблицу аддитивного цветосинтеза).

Насыщенность цвета — это степень его чистоты. Высоконасыщенный цвет будет содержать очень узкий набор длин волн и будет выглядеть гораздо более выраженным, чем аналогичный, но менее насыщенный цвет. Следующий пример иллюстрирует спектры насыщенного и ненасыщенного синего.

Выберите степень насыщенности:

низкая

высокая

Особенности цветового зрения человека — Полезная информация «Оптик Центр»

Новое Популярное

Факты о зрении

29 ноября 2018

Цветовые рецепторы располагают собственной спектральной чувствительностью. Одни восприимчивы к красному цвету, вторые — к синему, а третьи — к зеленому. Если наблюдаются проблемы с цветовым восприятием, то это повод пройти обследование в офтальмологической клинике.

Характеристики цветового зрения

Умение различать цвета – особенность человеческого глаза. Зрительный аппарат способен воспринимать различные по длине электромагнитные волны. Главными составляющими цветового спектра являются:

• красный,
• фиолетовый,
• оранжевый,
• синий,
• желтый,
• голубой,
• зеленый.

Главных цветов существует только три: красный, зеленый и синий, при их перемешивании получаются различные тона. Цветовое восприятие существует благодаря тому, что в сетчатке присутствуют три значимых рецептора, которые воспринимают основные тона, при этом раздражаются двумя другими, так и происходит перемешивание красок.

Тона разделяются на хроматические и ахроматические.

Отличительными особенностями первой категории являются:

• цветовой тон;
• яркость;
• насыщенность.

Вторая группа отличается исключительно яркостью (белый и чёрный).

Цветовое восприятие

Человеческий глаз – сложная и одновременно самая совершенная зрительная система среди всех млекопитающих. Различает более 150 тысяч цветов и оттенков. Восприятие осуществляется посредством фоторецепторов. Фоторецепторы содержат в себе йодопсин, отвечающий за восприимчивость к тонам зрительного аппарата. У человека, обладающего полноценным зрением, в глазном яблоке расположено 6-7 млн колбочек. Если их число меньше или в их составе наблюдаются патологии, то возникают нарушения цветовосприятия.

Доказано, что зрение у женщин и мужчин сильно различается. Женщины различают больше тонов и оттенков, при этом мужской пол лучше распознает передвигающиеся предметы и способны большее время фокусировать взгляд на определенном объекте.

Диагностика нарушений

Расстройства цветовосприятия носят как приобретенный, так и врожденный характер. Врожденные отклонения чаще встречаются у мужчин. У женщин такие отклонения встречаются гораздо реже.

Патологии приобретенного характера наблюдаются при возникновении проблем с:

1. сетчаткой;
2. центральной нервной системой;
3. зрительным нервом.

Человек полноценно, воспринимающий три главных тона, – трихромат. Дихромат различает два из трех тонов, а людей различающих только один цвет называют монохроматами.

Цветоразличительная способность определяется посредством:

• полихроматических таблиц
• аномалоскопов – специальных приборов, используемых в офтальмологии;

Также применяются и другие методы диагностики.

Лечение аномалий цветовосприятия

Специфических способов лечения врожденных нарушений цветовосприятия в настоящее время не существует. Врачи-офтальмологи проводят коррекцию, подразумевающую использование тонированных фильтров для контактных линз и очков. Такие меры снижают уровень проявления заболевания.

Устранить симптомы приобретенных нарушений цветовосприятия в некоторых случаях возможно только после выявления и устранения основного заболевания, повлекшего за собой осложнения.

Смотрите также:

Глаз человека: строение и функции

Для многих из нас будет открытием, что глазами мы только смотрим, но не видим. Изображение формируется в коре головного мозга, которая воспринимает сигналы от зрительного нерва и преобразует в картинку, отражающую действительность.

Разрыв сетчатки глаза

Офтальмологические заболевания развиваются вследствие различных факторов, одним из которых является разрыв сетчатки глаза. Эта патология приводит к ухудшению зрения и даже к слепоте.

Вернуться к списку

Каковы пределы человеческого зрения?

Загрузка

Предельные пределы | Биология

Каковы пределы человеческого зрения?

(Изображение предоставлено SPL)

Автор Адам Хадхази, 27 июля 2015 г.

T

Осмотрите комнату – что вы видите? Все эти цвета, стены, окна — все кажется таким само собой разумеющимся, именно таким. Странно думать, что то, как мы воспринимаем эту богатую среду, сводится к световым частицам, называемым фотонами, которые отражаются от этих объектов и попадают в наши глазные яблоки.

Этот фотонный поток поглощается примерно 126 миллионами светочувствительных клеток. Различные направления и энергии фотонов преобразуются нашим мозгом в различные формы, цвета, яркость, и все это формирует наш разноцветный мир.

Каким бы чудесным оно ни было, наше зрение явно не лишено определенных ограничений. Мы можем видеть радиоволны, исходящие от наших электронных устройств, не больше, чем мы можем обнаружить крошечные бактерии прямо у нас под носом. Но с достижениями в физике и биологии мы можем проверить фундаментальные ограничения естественного зрения. «Все, что вы можете различить, имеет порог, самый низкий уровень, выше которого вы можете и ниже которого вы не можете», — говорит Майкл Лэнди, профессор психологии и нейронауки в Нью-Йоркском университете.

Колбочки имеют дело с цветом, а палочки позволяют нам видеть в оттенках серого в условиях низкой освещенности. думать о том, когда мы рассматриваем зрение: цвет.

Почему мы воспринимаем фиолетовый, а не ярко-красный цвет, зависит от энергии или длины волны фотонов, падающих на нашу сетчатку, расположенную в задней части наших глазных яблок. Там у нас есть два типа фоторецепторных клеток, известных как палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цвет, а палочки позволяют нам видеть в оттенках серого в условиях низкой освещенности, например ночью.

Опсины, или молекулы пигмента, в клетках сетчатки поглощают электромагнитную энергию сталкивающихся фотонов, генерируя электрический импульс. Этот сигнал проходит через зрительный нерв в мозг, где создается сознательное восприятие цвета и образов.

У нас есть три типа колбочек и соответствующие им опсины, и каждый пик чувствительности к фотонам определенных длин волн. Эти колбочки обозначаются буквами S, M и L для коротких, средних и длинных волн. Более короткие волны мы воспринимаем как более синие, а более длинные — как более красные. Все длины волн между ними (и их комбинации) образуют полную калейдоскопическую радугу. «Все источники света, которые мы видим, за исключением тех, которые созданы искусственно с помощью призмы или какого-нибудь причудливого устройства, такого как лазер, — это смесь нескольких длин волн», — говорит Лэнди.

Из всех возможных длин волн фотонов наши колбочки обнаруживают лишь маленькую полоску, обычно в диапазоне от 380 до 720 нанометров — то, что мы называем видимым спектром. Ниже нашего узкого диапазона восприятия находится инфракрасный и радиоспектр, с более длинными и менее энергичными длинами волн от миллиметра до километров.

(Фото: Thinkstock)

Над нашим видимым спектром, в более высоких энергиях и с более короткими длинами волн, мы находим ультрафиолетовый диапазон, затем рентгеновские лучи, завершающиеся спектром гамма-излучения, длина волны которого составляет триллионные доли а- метровый диапазон.

В то время как большинство из нас ограничено видимым спектром, люди с состоянием, называемым афакией, обладают ультрафиолетовым зрением. Афакия – это отсутствие хрусталика вследствие хирургического удаления катаракты или врожденных дефектов. Линза обычно блокирует ультрафиолетовый свет, поэтому без нее люди могут видеть за пределами видимого спектра и воспринимать длины волн до 300 нанометров как имеющие сине-белый цвет.

Исследование, проведенное в 2014 году, показало, что, так сказать, все мы тоже можем видеть инфракрасные фотоны. Если два инфракрасных фотона попадают в клетку сетчатки почти одновременно, их энергия может объединиться, преобразовав их из невидимой длины волны, скажем, 1000 нанометров, в видимую 500 нанометров (холодный зеленый цвет для большинства глаз).

Сколько цветов мы можем видеть?

В здоровом человеческом глазу есть три типа колбочек, каждая из которых может регистрировать около 100 различных цветовых оттенков, поэтому большинство исследователей оценивают количество цветов, которые мы можем различать, примерно в миллион. Тем не менее, восприятие цвета — это очень субъективная способность, которая варьируется от человека к человеку, что затрудняет точное определение какой-либо четкой цифры.

«Вам будет трудно назвать это числом», — говорит Кимберли Джеймсон, младший научный сотрудник проекта Калифорнийского университета в Ирвине. «То, что может быть возможно с одним человеком, является лишь частью цветов, которые видит другой человек».

Некоторые люди могут видеть в ультрафиолете, но только после операции на глазах. (Фото: SPL)

Джеймсон знает, о чем говорит, учитывая ее работу с «тетрахроматами», людьми, обладающими явно сверхчеловеческим зрением. Эти редкие люди, в основном женщины, имеют генетическую мутацию, дающую им дополнительную, четвертую колбочку. В грубом приближении, основанном на количестве этих дополнительных колбочек, тетрахроматы могут видеть 100 миллионов цветов. (Люди, страдающие дальтонизмом или дихроматами, имеют только две колбочки и видят около 10 000 цветов. ) 

Какое наименьшее количество фотонов нам нужно увидеть?

Чтобы обеспечить цветовое зрение, колбочкам обычно требуется гораздо больше света для работы, чем их двоюродным братьям, палочкам. Вот почему в условиях слабого освещения цвет ослабевает, поскольку визуальные функции берут на себя монохроматические палочки.

В идеальных лабораторных условиях и в тех местах сетчатки, где палочки в значительной степени отсутствуют, колбочки могут активироваться при воздействии лишь нескольких фотонов. Палочки, тем не менее, еще лучше справляются с улавливанием любого доступного окружающего света. Поскольку эксперименты, впервые проведенные в 1940-х годов, всего одного кванта света может быть достаточно, чтобы вызвать наше осознание. «Люди могут реагировать на один фотон», — говорит Брайан Ванделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфорде. «Нет смысла быть более чувствительным».

Каковы пределы вашего видения? (Фото: Thinkstock)

В 1941 году исследователи Колумбийского университета привели испытуемых в затемненную комнату и дали глазам некоторое время для адаптации. Палочкам требуется несколько минут, чтобы достичь полной чувствительности, поэтому мы плохо видим, когда гаснет свет.

Затем исследователи посветили сине-зеленым светом перед лицом испытуемых. Со скоростью лучше, чем случайность, участники могли обнаружить вспышку, когда всего 54 фотона достигали их глаз.

После компенсации потери фотонов за счет поглощения другими компонентами глаза исследователи обнаружили, что всего пять фотонов, активирующих пять отдельных стержней, вызывали у участников осознание света.

Что самое маленькое и самое дальнее, что мы можем видеть?

Вот факт, который может вас удивить: нет никаких внутренних ограничений для самого маленького или самого дальнего предмета, который мы можем видеть. До тех пор, пока объект любого размера, расстояния или краткости передает фотон в клетку сетчатки, мы можем наблюдать за ним.

Острота зрения падает на больших расстояниях (Фото: Thinkstock)

«Все, что заботит глаз для зрения, — это количество света, попадающего на глаз», — говорит Лэнди. «Это просто общее количество фотонов. Таким образом, вы можете сделать [источник света] смехотворно крошечным и смехотворно коротким, но если он действительно силен в фотонах, вы все равно можете его увидеть».

Учебники по психологии, например, обычно утверждают, что в ясную темную ночь пламя свечи можно увидеть на расстоянии до 48 километров. На практике, конечно, наши глаза регулярно наводнены фотонами, поэтому рассеянные кванты света с больших расстояний теряются в воде. «Когда вы увеличиваете интенсивность фона, увеличивается количество дополнительного света, необходимого для того, чтобы что-то увидеть», — говорит Лэнди.

Ночное небо с его темным фоном, усеянным звездами, предлагает несколько поразительных примеров дальнего зрения. Звезды огромные; многие из тех, что мы видим в ночном небе, имеют диаметр в миллионы километров. Однако даже ближайшие звезды находятся на расстоянии более 24 триллионов миль и, следовательно, настолько уменьшены в размерах, что наш глаз не может их разглядеть. О чудо, мы все еще можем видеть звезды как интенсивные мерцающие «точечные источники» света, потому что их фотоны пересекают космическое пространство и попадают на нашу сетчатку.

Пока что-то достаточно яркое, вы можете увидеть это на расстоянии световых лет. Абсолютно самый далекий объект, который мы можем увидеть невооруженным глазом, находится за пределами нашей галактики: Галактика Андромеды, расположенная в 2,5 миллионах световых лет от нас, или в 23 квинтиллионах миль. (Ну, как ни странно, некоторые прозорливые люди утверждали, что видели Галактику Треугольника в необычайно темных условиях ночного неба, которая находится на расстоянии около трех миллионов световых лет, но нам придется поверить им на слово.)

Триллион звезд в Галактике Андромеды из-за их огромного расстояния составляют всего лишь нечетко светящееся пятно на небе. Тем не менее, Галактика Андромеды колоссальна. С точки зрения своего видимого размера, даже на расстоянии в квинтиллионы миль, галактика в шесть раз шире полной Луны. Но так мало его фотонов достигает наших глаз, что это небесное чудовище становится слабым.

Насколько ясно мы можем видеть?

Тем не менее, почему мы не можем выделить отдельные звезды в Галактике Андромеды? Здесь вступают в игру ограничения нашего зрительного разрешения или остроты зрения. Острота зрения — это способность различать детали, такие как точка или линия, отдельно друг от друга без их размытия вместе.

Таким образом, вы можете думать о пределах остроты зрения как о количестве «пикселей», которые мы можем различить.

Границы остроты зрения определяются несколькими факторами, такими как расстояние между колбочками и палочками, расположенными на сетчатке. Также важна оптика самого глазного яблока, которая, как мы упоминали ранее, не позволяет каждому доступному фотону попасть на фоторецепторную клетку.

Глазковые диаграммы проверяют нашу способность видеть различия между черным и белым, образующие буквы (Фото: Thinkstock)

Теоретически исследования показали, что лучшее, что мы можем сделать, это около 120 пикселей на градус дуги, единицу углового измерения. Получается примерно ноготь на расстоянии вытянутой руки с 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями, чередующимися черными и белыми, создавая шахматную доску. «Это лучший узор, который вы когда-либо видели», — говорит Лэнди.

Тесты зрения, такие как популярная таблица Снеллена в вашем оптике с постепенно уменьшающимися буквами на ней, работают по тому же принципу. Диаграмма измеряет, в какой момент кто-то больше не может отделить белый пробел в черной букве, например, отличить заглавную F от заглавной P. Эти пределы остроты зрения помогают объяснить, почему мы не можем различить и сфокусироваться на одной тусклой биологической клетке размером всего несколько микрометров.

Но не будем недооценивать себя. Миллион цветов; одиночные фотоны; галактические миры, удаленные на квинтиллионы миль — неплохо для капель желе в наших глазницах, соединенных с 1,4-килограммовой губкой в ​​наших черепах.

Follow us   on   Facebook ,   Twitter ,  Google+  and  LinkedIn

How Humans See In Color

Color helps us remember objects, influences наши покупки и искры наши эмоции. Но знаете ли вы, что предметы не обладают цветом? Они отражают световые волны с длиной волны, воспринимаемой человеческим мозгом как цвет.

Видимый для человека спектр находится между ультрафиолетовым и красным светом. Ученые подсчитали, что люди могут различать до 10 миллионов цветов.

Когда свет падает на объект, например на лимон, объект поглощает часть этого света и отражает оставшуюся часть. Этот отраженный свет попадает в человеческий глаз сначала через роговицу, самую внешнюю часть глаза. Роговица преломляет свет к зрачку, который контролирует количество света, попадающего на хрусталик. Затем хрусталик фокусирует свет на сетчатке, слое нервных клеток в задней части глаза.

Колбочки влияют на восприятие цвета

Ваша сетчатка имеет два разных типа клеток, которые обнаруживают свет и реагируют на него — палочки и колбочки. Эти клетки, чувствительные к свету, называются фоторецепторами. Палочки активируются, когда вы находитесь в условиях слабого или тусклого освещения. Колбочки стимулируются в более яркой среде. У большинства из нас около 6 миллионов колбочек и 110 миллионов палочек.

Колбочки содержат фотопигменты или молекулы, определяющие цвет. У людей обычно есть три типа фотопигментов — красный, зеленый и синий. Каждый тип колбочек чувствителен к различным длинам волн видимого света.

Днем отраженный свет лимона активирует красные и зеленые колбочки. Затем колбочки посылают сигнал по зрительному нерву в зрительную кору головного мозга. Мозг обрабатывает количество активированных колбочек и силу их сигнала. После обработки нервных импульсов вы видите цвет — в данном случае желтый.

В более темной среде свет, отраженный лимоном, будет стимулировать только палочки глаза. Если активированы только палочки, вы не видите цвета, только оттенки серого.

Ваш прошлый зрительный опыт с объектами также влияет на ваше восприятие цвета. Это явление известно как постоянство цвета. Постоянство цвета гарантирует, что воспринимаемый цвет объекта остается примерно одинаковым при просмотре в различных условиях. Например, если вы посмотрите на лимон при красном свете, вы, вероятно, по-прежнему будете воспринимать лимон как желтый.

Аномалии цветового зрения

Дальтонизм может возникнуть, когда один или несколько типов колбочек не функционируют должным образом. Колбочки могут отсутствовать, не функционировать или обнаруживать другой цвет, чем обычно. Красно-зеленая цветовая слепота является наиболее распространенной, за ней следует сине-желтая цветовая слепота. Мужчины чаще страдают дальтонизмом, чем женщины. В настоящее время ученые разрабатывают новые методы лечения дальтонизма.

По оценкам исследователей, до 12 процентов женщин имеют четыре типа колбочек в сетчатке, а не три. Эти люди способны воспринимать в 100 раз больше цветов, чем остальные из нас.

Многие птицы, насекомые и рыбы имеют четыре типа колбочек. Благодаря своим разным колбочкам они могут видеть ультрафиолетовый свет. Ультрафиолетовый свет имеет длину волны короче, чем может видеть человеческий глаз.