Яркостная и цветовая адаптация глаза

Известно, что глаз человека способен работать в очень широком диапазоне яркостей. Однако воспринимать весь этот диапазон одновременно глаз не может. В процессе зрения глаз приспо­сабливается к преобладающему в поле зрения уровню яркости. Это явление объясняется зависимостью световой чувствительности глаза от уровня возбуждения его светочувствительных элементов. Максимальной световой чувствительностью глаз обладает после длительного пребывания в темноте. На свету чувствительность глаза понижается. Процесс приспособления зрительного органа человека к различным уровням яркости принято называть яркостной адаптацией.

Экспериментально показано, что диапазон воспринимаемых яркостей при заданном уровне адаптации сильно ограничен. Все поверхности, имеющие яркость меньше минимальной для данного диапазона, кажутся нам черными. Максимальная яркость создает ощущение белого. Если в поле зрения появится поверхность, яркость которой превышает максимальную для данного диапазона, то адаптация зрения изменится, и весь диапазон видения соответ­ствующим образом сдвинется в сторону более высоких яркостей. При этом те поверхности, которые при более низком уровне адап­тации казались нам серыми, будут восприниматься как черные.

Яркостная адаптация возникает в результате изменения яр­кости поля зрения, а, следовательно, и освещенности сетчатки в зоне изображения. Частными случаями яркостной адаптации являются темновая и световая адаптация. Темновая адаптация возникает при мгновенном уменьшении яркости поля зрения от некоторой величины до нулевого значения яркости адаптации. Световая — при увеличении яркости от нулевого ее значения до некоторой конечной величины. Длительность процессов световой и темновой адаптации различна. В то время как понижение чув­ствительности зрения (световая адаптация) происходит за время от долей секунды до нескольких секунд, процесс темновой адапта­ции длится 60…80 мин.

Если в течение 10…15 сек наблюдать лист белой бумаги, поло­вина которого закрыта чем-нибудь черным, а затем черное снять, то закрытая до этого часть листа покажется светлее остальной его части. В этом случае принято говорить о местной яркостной адап­тации. Явление местной яркостной адаптации можно объяснить тем, что при одновременном наблюдении деталей различной яр­кости, т. е. когда освещенности различных участков сетчатки в один и тот же момент времени оказываются различными, уровень воз­буждения одних участков влияет на световую чувствительность других.

Цветовая адаптация возникает в результате изменения цвет­ности поля зрения при неизменной его яркости. В то время как яркостная адаптация характеризуется несоответствием светлоты и яркости, для цветовой адаптации характерно несоответствие между цветностью излучения и ощущением этой цветности.

Явление цветовой адаптации объясняется изменением чувстви­тельности глаза в результате изменения соотношения уровней возбуждения трех его приемников при воздействии на глаз излу­чения определенной цветности. Цвет, на

который адаптируется глаз, как бы выцветает. Это происходит в результате понижения, чувствительности к данному цвету того участка сетчатки, который на этот цвет адаптирован. Так, если после наблюдения зеленой фигуры в течение 15…20 сек перевести взгляд на ахроматический фон, то на фоне возникает последовательный образ (след от пред­шествующего раздражения) красноватого цвета. Если некоторое время смотреть сквозь желтые очки, то после того, как очки сняты, все окружающие предметы будут казаться синеватыми. Изменение цвета в результате предварительного действия на глаз других цветов называют последовательным цветовым контрастом. Экспериментально показано, что изменения ощущения цветности в процессе цветовой адаптации могут быть достаточно велики, причем характер изменения цветности не за­висит от яркости наблюдаемого цвета.

В зависимости от наличия в поле зрения деталей различного цвета могут иметь место изменения визуальных контрастов как вследствие изменения светлоты, так и вследствие изменения цветности. Детали, рассматриваемые на темном фоне, светлеют, а на светлом – темнеют. Так, два кусочка одной и той же бумаги, положенные в одном случае на черный бархат, а в другом – на белую ткань, кажутся неодинаковыми по светлоте. Светлота детали под влиянием цвета фона меняется независимо от того, является ли фон и рассматриваемая на нем деталь ахроматическими или цветными.

Поместив кусочки одной и той же серой бумаги на фоны раз­личного цвета, заметим, что эти кусочки будут казаться нам различными по цветовому тону. На красном фоне серое поле при­обретет зеленоватый оттенок, на синем – желтоватый, а на зеле­ном – красноватый. Подобное явление наблюдается и в том слу­чае, если на цветных фонах поместить кусочки бумаги цветов, отличных от цвета фона: желтое на красном покажется слегка зеленоватым, желтое на зеленом – оранжевым и т. д. Это явление, в отличие от последовательного контраста, носит название одно­временного цветового контраста.

Известно, что один и тот же лист белой бумаги воспринимается «белым» в любых условиях освещения: при свече, при лампах накаливания и при дневном свете. Несмотря на то, что различия в спектральном составе «белого» света иногда превышают разли­чия в спектральных кривых отражения большинства объектов, глаз почти всегда безошибочно определяет цвета объектов. Так, например, хотя поверхности, голубые в условиях дневного осве­щения, при освещении лампами накаливания оказываются зеле­новатыми, человек продолжает считать их голубыми. Объясняется это тем, что в любых условиях освещения легче всего узнаются белые детали, так как они всегда самые светлые. Все же остальные цвета оцениваются глазом по отношению к ним. Иными словами, при наблюдении некоторой сцены, содержащей ряд цветных объек­тов, в определенных условиях освещения относительные чувстви­тельности трех приемников глаза изменяются таким образом, что соотношение уровней возбуждения их на том участке сетчатки, где оказалось изображение самого светлого объекта сцены, ста­новится равным соотношению уровней возбуждения, вызывающему ощущение белого. Это явление носит название явления кон­стантности цвета, или поправки на освеще­ние. Этим явлением объясняется, например, и то, что зритель при просмотре кинофильмов (в затемненном помещении) не замечает

цветной вуали. Более того, если в действительности в про­зрачных местах кадра имеется голубая вуаль, то эти места, будучи самыми светлыми, воспринимаются зрителем как белые, вслед­ствие чего все остальные детали кадра кажутся ему желтоватыми.