Что такое на самом деле цветное зрение. Цветовое зрение – как это работает? Человеческий глаз различает цветов

28.10.2023

Человеческий глаз способен определить около 10 миллионов уникальных цветов, но наши глаза способны определить только 30 оттенков серого в зависимости от освещения. Ранее, в некоторых учебниках предполагалось, что человеческий глаз может различать до 500 оттенков серого, но как теперь утверждают ученые, человеческие глаза способны видеть только тридцать оттенков между черным и белым. То, что наша способность видеть серый цвет ограничена выяснилось при попытках улучшить экраны электронных книг. Наши глаза не в состоянии отличить множество оттенков на экранах компьютера.

«Fifty Shades of Grey» - один из самых продаваемых эротических романов, когда-либо публиковавшихся, даже несмотря на то, что он был подвергнут резкой критике. Изданный в 2011 году роман «50 оттенков серого» побил все рекорды продаж, обогнав по скорости реализации даже серию романов о Гарри Поттере. В 37 странах мира было продано более 30 миллионов копий. Но, возможно, рецензенты «50 оттенков серого» упустили некоторые из тонкостей книги. Несмотря на то, что предполагает название этой книги, люди способны видеть только 30 оттенков между черным и белым.

Есть широкий диапазон оценок, сколько оттенков серого человеческий глаз может обнаружить - часто это зависит от условий освещения и фона, на котором они рассматриваются. Но, именно такое заявление было сделано в одной из недавних научных статей, где шла речь об изучении того, как человеческий глаз отвечает на цвета экранов электронных книг (e-books) – «всего 30 оттенков между черным и белым».



Для сравнения, считается, что человеческий глаз способен обнаруживать около 10 000 000 уникальных цветов.

Это объясняет, почему у нас возникают проблемы с видимостью вне белого фона и в условиях тумана.


В статье, опубликованной в журнале «Royal Society Interface» Эрик Крейт и его коллеги из Университета Цинциннати, написали, что визуальная система примата (например, человека) отличается от многих других организмов. Люди обладают тремя колбочковыми зрительными пигментами для передачи информации о цветах, которые позволяют людям обнаруживать около 10 миллионов уникальных цветов, но различать только около 30 оттенков серого.

Глаз человека имеет четыре типа фоторецепторов, которые находятся на сетчатке в задней части глаза и отвечают за обнаружение света. Есть три типа колбочковых рецепторов, которые отвечают за обнаружение диапазона цветов и один тип палочковых рецепторов, которые отвечают за черный и белый цвета. Палочки у людей есть только одного типа светочувствительного пигмента, а не трех типов, как было обнаружено в колбочковых клетках. Несмотря на то, что палочковые рецепторы менее точны, чем колбочковые, они гораздо более чувствительны к низкой освещенности и, служат для нас тем, с помощью чего мы видим в ночное время.

Согласно оценкам, 120 миллионов палочек в задней части человеческого глаза сопоставимы всего лишь с 7 миллионами различных колбочек. Тем не менее, человеческий глаз может различать около 10 миллионов уникальных цветов.

Описание фотографии

Глаз человека способен воспринять семь основных цветов : синий, оранжевый, красный, желтый, зелёный, голубой, фиолетовый. При этом он воспринимает до ста тысяч оттенков данных цветов, из которых оттенков серого – 500. Следует помнить про факт из области физики – «чистыми» цветами являются три: зеленый, красный, синий. Остальные четыре цвета являются сочетанием первых трех.

2 % женщин подвержены редкой генетической мутации , при которой у них существует дополнительная колбочка сетчатки, что позволяет воспринимать до 100 миллионов цветов.

Боязнь цветов, или хроматофобия, проявляется у людей излишней бурной реакцией на некоторые цвета, расстройством, а иногда и вовсе полным исключением какого-либо цвета из жизни. Тошнота, одышка, головокружение, чувство паники и беспокойства, повышение давления и частоты сердечного пульса, озноб – вот лишь несколько симптомов хроматофобии. Но, к счастью, она, как и другие фобии современного мира, лечится.

Не все пираты, использовавшие повязку на глаза, были инвалидами. Повязку они надевали незадолго до атаки для быстрой адаптации зрения к бою на палубе и под ней. Один глаз привыкал к яркому свету, другой к тусклому освещению. Повязка менялась по мере необходимости и условий боя.

При потирании глаз человек видит вспышки света под веками. Явление называется фосфен.

Знаете ли вы, что красный цвет воспринимается женщинами и мужчинами совершенно по-разному? Женская половина человечества может отличить бордовый от ярко-красного или лиловый от малинового и множество других оттенков, в то время как мужчины видят просто красный цвет. А все это зависит от ДНК человека. Дело в том, что особый ген, отвечающий за интерпретацию красного цвета, находится в X хромосоме, а, как известно, у женщин, в отличие от мужчин, две Х хромосомы. Эта особенность женского ДНК позволяет получить полное представление о красном цвете и объясняет особенную способность женского мозга уловить его различные оттенки.

Самым популярным цветом в мире является синий . Около 40% людей называют своим любимым цветом именно синий. На втором месте находится фиолетовый цвет, который набрал 14%.

Тест: Как вы воспринимаете цвета?

Немало людей считают, что особой разницы между оттенком лимона, сиянием желтого лазера и цветом канарейки нет. Для них это просто «желтый».

В действительности все сводится к тому, сколько колбочек – фоточувствительных рецепторов - есть в ваших глазах. Профессор Диана Дервал, специалист по нейромаркетингу, опубликовала интересный тест, который определяет, сколько таких колбочек у вас есть. Этот тест на самом деле невероятно увлекателен, ведь так любопытно узнать, как видите мир вы и окружающие вас люди.

Чтобы пройти тест, посчитайте, сколько цветов вы видите в этом спектре:

Описание фотографии

Сколько вы увидели? Давайте посмотрим результаты.

Менее 20 цветов: Вы – дихромат. То есть у вас только две цветочувствительные колбочки в глазу. 25% людей попадают в эту категорию. «Но не стоит переживать. Вы находитесь в хорошей компании – собаки тоже дихроматы!» – шутит Диана Дервал. Она также отмечает, что люди этого типа имеют тенденцию носить черную, бежевую и синюю одежду.

От 20 до 32 цветов: Вы – трихромат. У вас есть три вида колбочек в глазу. Вы можете различать многие оттенки в фиолетовой, синей, зеленой и красной областях спектра. В эту категорию попадает около 50% населения.

От 32 до 39 цветов: Поздравляем! Вы, как и шмель, являетесь тетрахроматом. Профессор Дервал говорит, что у таких людей работает четыре вида колбочек. Их гамма еще более богатая. Но их раздражает желтый и, скорее всего, они не будут носить одежду этого цвета. Около 25% людей – тетрахроматы.

Более 39 цветов: Тогда пересчитайте снова! Диана Дервал объясняет, что на этом спектре всего 39 различных цветов и, вероятно, только 35 видно хорошо, с учетом того, что вы смотрите на экран компьютера, а не на бумажный оригинал.

Обычного человека около 150 основных , профессионала – до 10-15 тысяч , при определенных условиях глаз человека отличает действительно несколько миллионов цветовых валентностей, так составляют таблицы для американских астронавтов. Цифры могут меняться с учетом тренировки, состояния человека, условий освещенности и других факторов.
Если верить источнику – «Биология в вопросах и ответах» – Цветовое пространство» нормального человека содержит примерно 7 млн. различных валентностей, включая небольшую категорию ахроматических и весьма обширный класс хроматических. Хроматические валентности поверхностной окраски объекта характеризуются тремя феноменологическими качествами: тоном, насыщенностью и светлотой. В случае светящихся цветовых стимулов «светлота» заменяется «яркостью». В идеале цветовые тона – это «чистые» цвета. Тон может быть смешан с ахроматической валентностью, что дает различные оттенки цвета. Насыщенность оттенка – это мера относительного содержания в нем хроматических и ахроматических компонентов, а светлота определяется положением ахроматического компонента на шкале серого.

Исследования показали, что на видимом участке спектра глаз человека способен различать при благоприятных условиях около 100 оттенков по цветовому фону. По всему спектру, дополненному чистыми пурпурными цветами, в условиях достаточной для цветоразличения яркости, число различаемых оттенков по цветовому тону достигает 150.

Эмпирически установлено, что глаз воспринимает не только семь основных цветов, но и огромное множество промежуточных оттенков цвета и цветов, полученных от смешения света разных длин волн. Всего насчитывается до 15000 цветовых тонов и оттенков.

Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или разных источников света может различать большое количество цветов. Натренированный наблюдатель различает по цветовым тонам около 150 цветов, по насыщенности около 25, по светлоте от 64 при высокой освещенности до 20 при пониженной.

По-видимому, разночтение справочных данных связано с тем, что восприятие цвета может частично меняться в зависимости от психофизиологического состояния наблюдателя, степени его тренированности, условий освещения и т. п.

Информация

Видимое излучение – электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 до 740 нм. Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом , или просто светом . Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой.

Глаз – сенсорный орган человека и животных, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. У человека через глаз поступает около 90 % информации из окружающего мира. Даже простейшие беспозвоночные животные обладают способностью к фототропизму благодаря своему, пусть крайне несовершенному, зрению.

Глаз человека содержит две категории цветовосприимчивых рецепторов: первые ответственны за ночное зрение (помогают человеку различать цвета в сумерках), вторые – за цветное. Сетчатка человеческого глаза содержит три вида колбочек, которые позволяют различать цвета и оттенки. Обладая высокой чувствительностью, они отвечают за то, какие цвета . При этом максимальная чувствительность приходится на синий, зеленый и красный участки спектра. Именно поэтому эти цвета человек распознает лучше всего. Необходимо отметить, что диапазон спектральной чувствительности всех трех колбочек пересекается, поэтому при воздействии очень сильного светового излучения, человеческий глаз воспринимает это как слепяще-белый цвет. Благодаря светочувствительным рецепторам и колбочкам, человек способен различать не только 7 цветов радуги, а гораздо большее количество цветов и их оттенков.

Сколько цветов распознает человеческий глаз

С давних времен ученые определяли количество распознаваемых человеком цветов и оттенков по-разному. Сейчас они сходятся во мнении, что существует около 150000 цветовых тонов и оттенков. При этом человеческий глаз в обычных может различать порядка 100 оттенков по цветовому фону. Способность распознавать большее количество цветов можно натренировать. Художники, декораторы, дизайнеры и люди схожих профессий могут различать около 150 цветов по цветовым тонам, порядка 25 по насыщенности и до 64 по уровню света.

Приведенные цифры могут меняться в зависимости от степени натренированности человека, его физиологического состояния, а также условий освещенности. Например, при определенных условиях человек может различить порядка 500 оттенков серого цвета.

А если сравнить с фотоаппаратом

В эпоху цифровых фотоаппаратов и камер интересным будет сопоставление светочувствительных рецепторов сетчатки с мегапикселями фотокамер. Переведя цветовосприимчивость глаза человека на язык цифровых камер, можно сказать, что в каждом глазу будет примерно по 120-140 мегапикселей. У современных фотокамер среднее количество пикселей на порядок меньше, следовательно и плотность пикселей на миллиметр будет ниже. Именно поэтому угловое разрешение у глаза будет в несколько раз выше, чем у камеры с фокусным расстоянием объектива 23 мм (именно таким фокусным расстоянием обладает хрусталик глаза).

Цветовосприятие всегда волновало ученых, заставляло искать механизмы его возникновения. Человеческий глаз различает около 10 млн цветов, включая все оттенки и 7 основных. Это умение появилось в процессе эволюции человека, и существует благодаря наличию сетчатки и специфических клеток - колбочек. Эти клеточные структуры содержат пигмент йодопсин, подразделяющийся на виды, улавливающие цвета желтого-зеленого и желтого-красного спектра. У 8% мужчин и 0,5% женщин есть наследственное нарушение цветовосприятия - дальтонизм.

Нормы зрения

Глаз человека распознает несколько миллионов цветов и оттенков. Основными являются желтый, красный, синий и зеленый. Все остальные цвета возникают при слиянии этих 4. Восприятие оттенков зависит от культурологических особенностей. Например, в диких племенах люди различают большее количество зеленых цветов, поскольку для них жизненно необходимо знать отличия между растениями. Существует индивиды, которые видят больше оттенков, чем другие. Это считается вариантом нормы и обусловлено тем, что в их сетчатке находится большее количество колбочкообразных клеток, или сами клеточные структуры содержат больше йодопсина.

Сколько цветов различает глаз?

Человеческое глазное яблоко воспринимает 7 основных цветов, без учета ахроматических. К последним относятся белый, черный и серый. Каждый луч света выражен в разной степени. Это и обуславливает разнообразие оттенков. Орган зрения может различать приблизительно 10 миллионов цветов. Что же касается ахроматических оттенков, человек воспринимает около 300 оттенков серого. Важно помнить, что глазное яблоко у людей способно видеть световые волны длиной от 320 до 760 нм. Но инфракороткие (инфракрасные) и ультрадлинные (ультрафиолетовые) цвета человеческий орган зрения различить неспособен.

Какие цвета видит человек?


Ребенок различает только основные цвета и разделять их на оттенки начинает по мере взросления.

У ребенка видимый спектр несколько сужен. Он воспринимает только основные цвета - желтый, красный, синий и зеленый. Это является возрастной и физиологической нормой. По мере взросления человек начинает различать большее количество оттенков. И все они различаются по длине волны:

  • Длинноволновые. К ним относятся красный и оранжевый оттенки.
  • Средневолновые. К этой группе принадлежат желтый и зеленый цвета.
  • Коротковолновые. Среди них выделяют голубой, синий и фиолетовый.

В рамках зеленого спектра здоровый человек видит салатовый, изумрудный, цвет морской волны и многие другие