Цветовые оптические иллюзии

Описание

Хроматизм—прекраснейшее свойство зрения. Выше уже были описаны случаи восприятия цветов при использовании светящихся составов и красок. Мы познакомились тогда с особо яркими красками люминесцентных рисунков. Однако мир цветовых впечатлений весьма грандиозен и существует множество интересных цветовых явлений, которые могут быть отнесены к оптическим иллюзиям. На некоторые из них мы обратим здесь свое внимание.

Термином «цвет» в технике принято обозначать определенное свойство видимого излучения, которое можно оценить по вызываемому им у среднего человеческого глаза ощущению. Это ощущение имеет две стороны: количественную и качественную. Первая характеризуется яркостью предмета или источника излучений, а вторая обусловлена цветностью излучения, т. е. преобладанием в потоке излучений определенного спектрального состава, что позволяет качественно отделить синее излучение от зеленого, зеленое от красного и т. п. Все предметы, видимые нами, обладают способностью или излучать световой поток определенного спектрального состава (самосве-тящиеся тела), или же пропускать, отражать и рассеивать световые лучи определенных длин волн (несамосветящиеся тела). Следовательно, цвет каждого несамосветящегося предмета зависит как от спектрального состава падающего на это тело светового потока, так и от спектральных коэффициентов пропускания, отражения или рассеяния определенных световых волн.

Качество цвета, или цветность, характеризуется цветовым тоном, т. е. определенной длиной волны. Относительная величина спектральной составляющей в том или ином цвете называется «чистотой цвета» и выражается в процентах. Чистый спектральный цвет имеет чистоту 100%, чистый белый — чистоту 0%.

Путем смешения излучений (например, направляя на экран свет от двух источников — цветного и белого) можно получать разные цветовые тона — не чистый спектральный цвет, а «разбавленный».

Видимые цвета несамосветящихся предметов могут изменяться в зависимости от того, каким источником света их освещать. Это явление носит название «цветопередачи» и имеет большое значение в технике освещения. Цвет предметов при естественном освещении будет изменяться в зависимости от условий освещения (прямой солнечный свет, свет облачного или безоблачного неба, высота солнца над горизонтом и т. п.). Цвет предметов при искусственном освещении в помещении будет зависеть от типа источника света, окраски стен и потолка и т. п.

На современном уровне развития человек различает огромное множество цветов и их оттенков. Некоторые он уже успешно переносит из природы на производство, в быт и в искусство, но очень многие еще искусственно воспроизводить не умеет. Цвет приобрел в жизни человека огромное значение и в связи с этим получила развитие особая наука — цветоведение, которая занимается математическим анализом параметров (координат) цвета, вопросами измерения цвета и вопросами психофизиологических особенностей восприятия цвета человеком.

Физиологическое и психологическое воздействие цвета серьезно изучал великий немецкий поэт Гёте. Двадцать лет упорного труда отдал он разработке теории цвета, которая по-настоящему увлекла его. Он считал, что у каждого цвета есть своя область воздействия — в этом отношении его мнение совпадало со взглядами представителей древней и древнейшей культуры.

Некоторые цвета символически выражали и выражают некоторые понятия и даже свойства характера человека.

Так, например, в средние века багровый цвет считался цветом отваги, пурпурный цвет — цветом достоинства, силы и могущества, лазурь и лазурно-голубое небо являлись символом красоты, мягкости и величия, красный цвет — символ любви, а желтый — измены и разлуки. Эти понятия, между прочим, легли в основу герольдики — учения о гербах дворянских родов, княжеств и государств.

Гёте считал, что синий цвет влечет нас за собой и кажется нам удаляющимся. Красный представляется поэту грозным, устрашающим. Так как закат солнца часто сопровождается кроваво-красной зарей, то цвет вечерней зари является символом тревоги, опасности, а иногда и призывным знаком борьбы. Зеленый цвет кажется Гёте умиротворяющим, успокаивающим. Тьма глубоких пещер, или цвет черной ночи, когда вся природа погружается во тьму и как бы замирает, является символом печали, траура. Кроме того, Гёте считает, что какой-либо один цвет нас утомляет и благоприятно действует гармония цветов.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Многими опытами доказано, что фиолетовые и особенно ультрафиолетовые лучи биологически активны — они ускоряют процесс жизнедеятельности, хотя голубые, синие и фиолетовые цвета считаются «холодными». Красный и оранжевый цвета являются «теплыми», согревающими цветами.

Искусственные цветные огни теперь имеют особенно большое практическое значение для световой сигнализации на всех видах современного транспорта. Совокупность условий видимости световых сигналов должна обеспечивать фиксирование сигнала глазом человека, установление его формы и цвета.

Если светосигнальное устройство расположено на значительном расстоянии от наблюдателя, то первоначально свет сигнала может вообще не восприниматься. Затем, когда по мере приближения на зрачке глаза наблюдателя создается освещенность более 0,8 -10-9 лк, что соответствует условному световому порогу чувствительности глаза, принимаемому при расчетах сигнальных устройств, сигнал становится видимым. Характерно, что вначале человек может увидеть не цветной сигнал, а белый, но считается, что для красного цвета световой и цветовой пороги совпадают, и наблюдатель, приближаясь к красному сигнальному огню, сразу воспринимает его в виде сигнала красного цвета. Именно поэтому красный цвет и применяется в качестве «запрещающих» сигналов.

Результаты многих исследований и практика подтверждают правильность выбора в качестве основных цветов сигнальных огней красного, желтого и зеленого. Эти три цвета наиболее легко воспринимаются и хорошо отличны друг от друга.

В качестве предупредительных сигналов, и тем более аварийных, запрещающих продолжение движения или производственного процесса, сигналов извещения о критическом значении температур, давлений, скоростей и других параметров применяется красный цвет. Красный цвет обладает высокой чистотой и контрастом по отношению к другим сигналам. Проходя через атмосферу, красные лучи значительно меньше рассеиваются, чем, например, синие и голубые. Рассеяние синих и голубых лучей молекулами воздуха объясняет нам голубой цвет безоблачного неба. Красные лучи лучше проникают через туман, пыль, дым и т. п.

Заметим, однако, что при красном освещении люди менее точно определяют объем, величину и вес предметов, чем при голубовато-зеленом.

Говоря о рассеянии света воздухом и частицами пыли или дыма, подвешенными в воздухе, следует сказать об изменении видимого цвета при рассеянии. Например, табачный дым представляется нам либо голубоватого, либо красноватого оттенка в зависимости от расположения наблюдателя по отношению к курильщику, облаку дыма и источнику света.

Если смотреть на дым в направлении на источник света, он нам кажется красноватым. Наоборот, при наблюдении со стороны источника или сбоку дым кажется голубоватым.

Синий цвет не применяется в качестве сигнального, но так как он сильнее поглощается и рассеивается воздухом, его рекомендовали применять для маскировочного освещения во время войны. Однако здесь физические свойства синих излучений необходимо сопоставлять с физиологическими свойствами зрения — повышением чувствительности к восприятию синих лучей при малых яркостях в поле зрения (эффект Пуркине). В этой проблеме еще далеко не все окончательно исследовано. Иногда синее освещение выгодно, но иногда оно просто неуместно.

Известны два способа смешения цветов: аддитивный (слагательный) и субтрактивный (вычитательный). Простейшим устройством для аддитивного смешения цветов является прибор, предложенный Ламбертом. Если взять чистое, бесцветное, прозрачное стекло, укрепить его вертикально, как показано на рис. 215,





слева и справа от стекла положить два цветных образца и смотреть на стекло под некоторым углом, то на фоне поверхности, на которой лежат образцы, можно увидеть цвета этих двух образцов. Изменяя направление визирования или наклон стекла, можно ослаблять долю одного или другого цвета в их смеси и таким образом наблюдать смесь цветов в разных пропорциях. Все чистые дополнительные цвета при таком смешении, а также три основных цвета (красный, синий, зеленый) будут давать белый цвет. Смешивая три основных цвета в различных пропорциях, можно получить любой цвет. Основные цвета являются взаимонезависимы-ми, так как ни один из них не может быть получен смешением двух остальных. Описанный способ смешения цветов иначе называют оптическим, так как при этом подтверждается трехцветная теория зрения. Тот же характер смешения цветов имеет место при вращении диска Максвелла с цветными секторами, о котором упоминалось в I части «Иллюзий зрения».

Смешивая цвета одинаковой яркости и чистоты этим способом, получим: красный + синий = пурпурный; красный +зеленый = желтый; синий +зеленый = голубой и красный + зеленый + синий = белый.

Субтрактивный способ смешения цветов основан на том принципе, что если посмотреть на источник белого цвета через тот или иной светофильтр, то возникает ощущение того цвета, который соответствует излучению, пропускаемому данным светофильтром.

Желтый светофильтр поглотит (вычтет) из белого фиолетовые и синие излучения, а пропустит зеленые, желтые и красные. Голубой поглотит красные и оранжевые, а пропустит зеленые, синие и фиолетовые излучения. Наблюдая белые излучения через совмещенные желтый и голубой светофильтры, мы получим ощущение зеленого цвета. Пурпурный и желтый в совокупности дадут красный, а пурпурный и голубой дадут синий.

Если совместить три светофильтра, желтый, пурпурный и голубой, то белые излучения будут полностью поглощаться и через три фильтра мы не увидим света.

Полное пропускание белого излучения при аддитивном смешении и полное его поглощение при субтрактивном произойдет только при достаточной чистоте цветового тона и определенной яркости взятых спектральных цветов. В противном случае при обоих способах смешения в месте наложения всех трех светофильтров будет видно серое пятно.

Существует понятие согласования цветов. Рядом расположенные различные цвета могут создавать приятное впечатление, способствовать приливу энергии или же производить угнетающее впечатление, раздражать и даже вызывать нервное расстройство.

Большое внимание вопросам согласования цветов уделяется в текстильной промышленности, где от выбора способа раскраски тканей или подбора цветов пряжи в сильной степени зависит качество продукции, а именно приятное зрительное впечатление от изготовленной из этой ткани одежды.

Следует заметить, что цвет пряжи может сильно измениться при изготовлении ткани; текстильщики знают множество примеров этого явления.

Исследования природы света в прошлом веке привели Д. Максвелла и Г. Гельмгольца к созданию трехкомпонентной теории цветового зрения, которая занимает теперь господствующее положение. Все огромное разнообразие оттенков цвета, различаемых глазом (а их насчитывается свыше десяти тысяч), эта теория объясняет как результат комбинации только трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Благодаря этой теории стали возможны цветная печать, цветная фотография, цветное кино и, наконец, цветное телевидение. Казалось бы, эта теория подтверждена огромным опытным материалом.

Однако в человеческом глазу не удалось обнаружить трех различных «приемников» этих основных цветов, не удалось окончательно доказать, что три цветных сигнала, даже если они передаются глазом в мозг, соединяются в мозгу в ощущение единого сложного цвета. Поэтому есть попытка объяснить цветовое зрение на новой основе. Например, американский ученый Э. Лэнд в 1959 г. опубликовал работу, в которой описал свои опыты по цветовому зрению. Оказывается, если сфотографировать группу цветных предметов на обычную черно-белую пленку, освещая объект съемки сначала красным, а потом зеленым светом, то на изготовленных затем диапозитивах изображения будут не совсем одинаковы. Некоторые детали изображения на одном диапозитиве выглядят более светлыми, чем на другом, другие детали, наоборот, на первом диапозитиве темнее, а на втором светлее.

Процесс цветового зрения — один из самых удивительных процессов в животном мире. Еще очень малоизвестно, как распределяются функции между глазом и мозгом в получении цветового впечатления. Дальнейшие углубленные изыскания должны раскрыть подлинные сокровища, таящиеся в нашем мозге, о существовании которых мы и не подозреваем.

Цветная музыка (светомузыка). Правдивое изображение красками можно сравнить с музыкальной мелодией. Правдивость мелодии мы воспринимаем независимо от того, сыграна ли она в высоком или низком регистре, если только сохраняются отношения составляющих мелодию звуков. Но стоит только нарушить эти взаимные отношения — мелодия перестает существовать. То же самое и с красками. Можно изобразить ту или иную красочную гамму, в известных пределах более или менее светлую и насыщенную, но взаимное различие предметов по трем основным свойствам цвета (цветовой тон, чистота и яркость) должны быть соблюдены обязательно, иначе живопись не будет производить цельного гармоничного и правдивого впечатления. Краски, которые в картине не связаны в пропорциональных натуре отношениях по цвету, насыщенности его и светлоте с другими цветами, вызывают ощущение диссонанса и выделяются как фальшивые ноты в музыке.

Рассмотренная здесь чисто физическая, казалось бы, связь музыкальных звуков и цветов оказывается очень давно была подмечена еще и как связь психофизиологическая.

Великий мыслитель Древней Греции — Аристотель за 300 лет до нашей эры высказал мысль: «Цвета по приятности их соответствия могут относиться между собою подобно музыкальным созвучиям и быть взаимно пропорциональными». В установлении связи между звуками и цветами имели значение работы И. Ньютона, М. В. Ломоносова и др.

Выдающийся русский композитор А. Н. Скрябин, обладая субъективным чувством «видения звуков» (синопсией), создал особую симфонию «Прометей», в которую ввел световую партию, заключающуюся в появлении некоторых цветов, как бы окрашивающих световые созвучия в соответствии с тем, как это представлял себе композитор. Первый раз эта светомузыкальная симфония А. Н. Скрябина была исполнена на концерте в Большом театре 4 февраля 1917 г., через два года после смерти композитора. Описывая эту первую попытку, корреспондент «Русской музыкальной газеты» высказал предположение, что в дальнейшем этот особый жанр в искусстве получит развитие и целый ряд выяснившихся недостатков будет устранен.

Однако, несмотря на огромные успехи в развитии техники освещения, цветного кино и телевидения, а также световедения вообще, объединение музыкальных и световых средств в одном художественном произведении до настоящего времени встречается очень редко. Это объясняется в первую очередь тем, что взаимодействие органов чувств, в частности зрения и слуха, еще мало изучено.

Уже выяснено, что восприятия цвета и его изменения влияют на слух, а музыка определенным образом перестраивает остроту зрения и цветовую чувствительность глаза. Это подтверждено исследованиями многих советских ученых, в частности С. О. Майзелем, С. В. Кравковым и др.

Член-корреспондент Академии наук СССР С. В. Кравков в течение ряда лет проводил опыты по изучению влияния слуховых раздражений на цветовое зрение. Он показал, что чувствительность глаза к зелено-голубым тонам под влиянием монотонных звуков заметно повышается, а к тонам оранжево-красным снижается. Было исследовано также влияние звуков различной громкости на чувствительность глаза (рис. 216).





Оказалось, что чувствительность глаза к зеленому цвету с нарастанием громкости увеличивается, а к оранжевому уменьшается. Е1 — уровень цветовой чувствительности глаза при отсутствии слухового раздражения; Е2 — уровень цветовой чувствительности при наличии звука: пониженный в области красных и оранжевых и повышенный в области зеленых и голубых лучей. Чувствительность к вишнево-красному, желтому и синему цветам при звуковом раздражении не изменяется. Имеются данные по перестройке восприимчивости звуков под влиянием различных световых воздействий. Перестройка восприимчивости происходит благодаря вполне определенным связям между зрительными и слуховыми аппаратами человека, которые осуществляются в низших отделах головного мозга. Эти связи свойственны любому человеку с нормальным слухом и зрением.

В настоящее время в СССР над проблемой связи музыки и цвета среди множества любителей-искателей очень успешно работает инженер К. Л. Леонтьев, предложенная им аппаратура для преобразования звука в свет уже неоднократно демонстрировалась на международных выставках.

К. Л. Леонтьев указывает, что попытки создания свето-музыкальных произведений до сих пор не имели успеха не по вине плохой техники света, а из-за того, что не учитывались объективные закономерности и объединяющая работа органов зрительного и слухового ощущений

Чтобы создать световую партию музыкального произведения, которая обогащала бы восприимчивость слуха нет необходимости писать ее специально, ставя в соответствие звукам различной высоты определенные цветовые оттенки. Надо лишь преобразовать звук в свет и цвет по законам связи между слухом и зрением.

Работа звукосветового преобразователя, говорив К. Л. Леонтьев, будет опираться на одно важное свойство слухового и зрительного каналов. Это свойство — неодинаковая «пропускная способность» этих каналов или резко отличающиеся объемы зрительной и слуховой информации. Отношения этих количеств информации примера определяются отношением площадей зрительной и слуховой областей мозга, которое равно 100 : 1. Поэтому если слуховую информацию перевести в зрительную, то глаз сможет распознать все звуковые оттенки, используя лишь % своих способностей.

Устройство для преобразования звука в свет и общая схема работы звукосветового преобразователя может быть такова. Звуки музыки, написанной композитором, как обычно без какого-либо светового сопровождения, воспринимаются слушателями и одновременно микрофонами, преобразующими их в электрические сигналы. Эти сигналы направляются в электронную модель уха, где производится анализ спектра звукового колебания с учетом всех тех преобразований, которые совершаются в слуховом аппарате человека. Далее эти сигналы должны быть подвергнуты обработке, в процессе которой выделяются сигналы, управляющие техникой света и цвета, его яркостью, насыщенностыо, мерцанием, подвижностью. Выделенные сигналы должны управлять техникой света в строгом соответствии с теми связями, которые существуют между слуховым и зрительным аппаратами человека. Только тогда светоцветовая картина будет единственно правильным «переложением» прослушиваемой музыки, обогащающим ее художественные образы.

Гибкая настройка блока сигналов позволит специалитам-физиологам, психологам и искусствоведам в определенных пределах регулировать работу звукосветового преобразователя, добиваясь наиболее слитного и впечатляющего восприятия светомузыки. Воспроизведение изменяющейся световой картины можно получить, например, с помощью трехцветных проекционных аппаратов с управляемыми диафрагмами, светофильтрами и другими элементами.

Дальнейшие исследования связей ощущений позволят использовать их не только для различных практических производственных задач, но и для увеличения выразительности произведений искусства и для эстетического наслаждения музыкальным произведением с одновременной игрой цветов.

Следует заметить, что многочисленные любители, пытающиеся сопровождать музыкальные произведения цветовыми эффектами, вспышками или мерцанием, весьма разнообразно решают задачу о соответствии звуков определенным цветам, длительности звучания тех или иных нот или аккордов, длительности свечения монохроматических или цветопеременных излучателей. Для создания цветомузыкального воздействия они пользуются самыми различными техническими средствами, от различно сгруппированных цветных электрических лампочек, цветных экранов из пластмасс, цветных граней кристаллов, склеенных из силикатного или органического цветного стекла, и до вращающихся и мигающих специальных фонариков. Однако связь всех этих световых эффектов с музыкальными мелодиями или их элементами еще, к сожалению, не зиждется на общепризнанном психофизиологическом или вообще на каком-либо научно обоснованном фундаменте.

----

Статья из книги: Иллюзии зрения | 3-е издание | Артамонов И.Д.