Основной ахроматической составляющей апертурного цвета; является светлота. Диапазон ее изменения от ослепительно яркого цвета до очень темного вмещает в себя значительно больше дифференциальных порогов (~300 е.з.р.), чем диапазон изменений цветового тона (=150 е. з. р., включая пурпурные) или насыщенности (от 10 до 30 е. з.р.). Основываясь на характеристиках дифференциальной чувствительности (рис. 2.5.7), Фехнер вывел психофизическую функцию светлоты в виде
Шкалирование надпороговых значений стимулов, которое применил Стивене, а вслед за ним и другие исследователи (Экман и др.), дало результаты, представляющие не логарифмическую, а степенную функцию:

Волокна зрительного нерва оканчиваются на клетках правого и левого наружного (латерального) коленчатого тела (НКТ). НКТ — это основной подкорковый центр зрительной системы, локализующийся в таламусе и осуществляющий пераработку информации, получаемой от сетчатки.
У рыб, амфибий, рептилий, птиц НКТ развито слабо. У насекомоядных и грызунов оно четко подразделяется на дорсальный и вентральный отделы, имеющие различный нейронный состав. Дорсальный отдел — основной для окончания зрительных волокон (аксонов ганглиозных клеток). Он имеет слоистое строение — 4 слоя у хищных, 6 слоев у приматов, у насекомоядных и грызуннов слоистость выражена плохо.

Реакции RG-, YB- и Wh/Bl-нейронов НКТ хорошо коррелируют с данными психофизических опытов. Де Валуа с соавторами протестировали цветоразличительные «способности» оппонентных и ахроматических клеток НКТ обезьяны методом замены равноярких цветовых стимулов.
Они обнаружили, что Wh/Bl-нейроны не реагируют на цветовые различия («путают» цвета, выравненные по яркости). Кривые спектральной чувствительности этих клеток совпадают по форме с фотопической кривой видности животного. Наименьшие пороги цветовых различий (М, нм) для вызова стандартной реакции имеют нейроны RG-типа в длинноволновой области спектра (570—620 нм), а YВ-нейроны — в длинно- и коротковолновой частях (480—500 нм и 580—620 нм) (рис. 3.3.2).

Нейроны коры со сходными свойствами группируются в вертикальные столбцы (колонки), идущие радиально от поверхности коры к белому веществу. При микроэлектродном исследовании это проявляется в том, что по мере погружения электрода в глубину коры (перпендикулярно к ее поверхности) по ходу встречаются нейроны с близкими свойствами.
Морфологически колонки выявляются, в частности, по преобладанию вертикальных связей между нейронами внутри колонки над горизонтальными связями между соседними колонками. Деление коры мозга на вертикальные элементарные единицы, объединяющие нейроны из разных слоев, обнаружил методами гистологии Лоренте де Но (1943).

Из математических моделей, разрабатываемых в рамках двух стадийной концепции, наиболее развитой в настоящее время является шаровая модель Воса и Уолравена. Вое и Уолравен приняли на вооружение все основные идеи Гельмгольца, за исключением характеристики дифференциальной чувствительности рецепторных приемников.

Рассмотренные в предыдущем разделе характеристики спектральных цветов были получены на одном и том же уровне либо фотометрической яркости, либо светлоты. Что произойдет с этими характеристиками при изменении уровня яркости в большую или меньшую сторону?
Влияние яркости на цветовой тон. Феномен Бецольда—Брюкке. Изменение яркости спектральных стимулов в значительной степени меняет цветовые тона излучений (рис. 2.4.6). При увеличении яркости крайние коротковолновые излучения (420—460 нм) из фиолетовых превращаются в синие, то же самое происходит с голубыми и сине-зелеными цветами спектра (480—495 нм), а зеленые и зелено-желтые цвета из средневолнового участка спектра (505—560 нм) превращаются в желтые.

Измерение больших цветовых различий. Новая методология шкалирования цветовых различий сформировалась в 60-х и 70-х гг. благодаря интенсивному развитию нового направления в математической психологии, называемого многомерным шкалированием. Интересно отметить, что развитие методов многомерного шкалирования оказалось очень тесно связано с исследованиями цветового зрения.
Обширные и разноплановые исследования цветоразличения предоставляют удобный материал для проверки эффективности разрабатываемых в многомерном шкалировании алгоритмов. В свою очередь применение различных вычислительных алгоритмов к одним и тем же данным цветоразличения позволило выявить некоторые скрытые характеристики структуры цветовых различий.

Последняя серьезная попытка реанимации одностадийной трехкомпонентной теории была сделана Стайлсом. Стайлс основывался на большом массиве измерений, проведенных методом двухцветного порога. По результатам этих измерений Стайлс вывел свои функции спектральной чувствительности рецепторов сетчатки. Это привело его к выводу, что вклад каждого приемника в цветоразличение не одинаков, он рассчитал пропорции вкладов приемников и изменил выражение (4.1.3) следующим образом:

В последние несколько лет внимание исследователей привлекает модель, разрабатываемая Гусом и его сотрудниками. Она основывается на концепции Мюллера, которую иногда называют трехстадийной, поскольку оппонентные каналы в этой концепции подвергаются двухкратному преобразованию.

В работах Фомина и др., Соколова и Измайлова рассматривается трехстадийная модель ахроматического зрения, базирующаяся на принципе двухканального кодирования интенсивности в зрительной системе и разделении яркостной составляющей излучения от собственно ахроматической составляющей цвета.
Блок-схема' такой модели приведена на рис. 4.3.3. На первой стадии анализ интенсивности излучения осуществляется фотопическими рецепторами сетчатки. Принципы этой работы рецепторов изложены во многих руководствах по психофизике и физиологии зрения (см., например, Вышецки и Стайлс). Суммарный сигнал от трех типов рецепторов сетчатки (log L) передается в нейрональную сеть, которая содержит два реципрокно функционирующих канала — световой (В) и темновой (D). Эта двухканальная сеть представляет вторую стадию анализа интенсивности излучения.

 

Только сравнивая изображения на экранах цветного и черно-белого телевизоров, осознаешь, как много значит в нашей жизни цвет.

Как же устроено наше зрение, что мы видим мир не черно-белым, а цветным?

Естественно-научные исследования цветового зрения, начатые великим Ньютоном, активно продолжаются и в настоящее время.

В монографии излагаются история и современное состояние исследований по психофизике, нейрофизиологии и математическому моделированию цветового зрения человека и животных.

Книга предназначена для студентов психологических и биологических факультетов, а также для широкого круга специалистов — художников, светотехников, дизайнеров, колорнметристов, медиков и др., — имеющих практическое отношение к цвету и интересующихся проблемами цветового зрения.