Революция в зрении. Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Каково это — видеть в цвете?

До сих пор мы много говорили про кожу и очень мало о глазе (если не считать вывода о том, что источником нашей телепатии и экстрасенсорных способностей служат глаза и мозг, а не кожа как таковая). Глаз способен превратить ничем не примечательную кожу в цветной “дисплей”. Но чтобы понять смысл этого, необходимо сначала разобраться, что такое цветовосприятие.

В рассказе о восприятии цветов удачной отправной точкой может показаться радуга. В конце концов, ведь здесь мы видим сразу все цвета, не так ли? Действительно, глядя на радугу, можно увидеть немало цветов (“каждый охотник желает знать, где сидит фазан”): красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый (рис. 10, вверху) и все промежуточные опенки, например, красновато-оранжевый и желтовато-зеленый. Это много. Но все ли? В школе нас учили, что белый содержит в себе все цвета и что если поставить на пути луча призму, она расщепляет его на лучи всех возможных опенков, расположенные в виде напоминающего радугу спектра (в случае радуги роль призмы выполняют дождевые капли). Отсюда можно заключить, что радуга содержит в себе все цвета. Уже само слово “спектр” подразумевает некую полноту. Вот какое определение дает ему “Оксфордский словарь английского языка”: “Полный диапазон или возможные рамки чего-либо, упорядоченного по значению, качеству и т. п.” Однако достаточно беглого наблюдения, чтобы убедиться в том, что всех цветов радуга не содержит. Оглядите комнату, в которой вы находитесь. Вам не составит труда дать название практически любому из окружающих вас опенков, и все же большинство из них на цвета радуги не похоже. Спора нет, на радуге можно найти примерные эквиваленты небесной синевы, цвета апельсина или свежей крови. Ну а как быть с пурпурным, коричневым, розовым, серым, хаки, каштановым, не говоря уже о телесном цвете? Среди цветов радуги их нет. Радуга отображает лишь одно измерение нашего цветовосприятия. Многие цвета отсутствуют в ней, потому что таких измерений не одно, а целых три.

Все, что радуга действительно отображает — это тона, но даже их она отображает не вполне: ей не хватает целого класса опенков — пурпурной гаммы. Они там отсутствуют, и это означает, что ни одна длина световой волны не воспринимается нами как пурпурный цвет. Чтобы свет выглядел пурпурным, его спектр должен иметь два пика: коротковолновый и длинноволновый. Пурпурные опенки видятся нам как промежуточные между синим (или фиолетовым) и красным, однако у радуги синий и красный находятся на противоположных сторонах и не соприкасаются. (Фиолетовый — отнюдь не синоним пурпурного. Этим словом обозначают только цвет, который расположен на самом краю радуги, за синим.) Мы могли бы подретушировать радугу, пририсовав пурпурные оттенки снаружи от красного, но это все равно не помогло бы нам отобразить одно очень важное свойство цвета — его “профиль”. Оттенки вообще неправильно располагать вдоль прямой линии (как в верхней части рис. 10). Это, по сути, круг. Примерно такой, как на рис. 10 (внизу): красный и фиолетовый края радуги “склеены" посредством пурпурного. Пурпурные тона начинаются с пурпурно-красного, плавно переходят в собственно пурпурный и перетекают в пурпурно-синий, почти фиолетовый.

Однако тон — лишь одно из трех измерений цвета. Остальные два — насыщенность и яркость. Насыщенность — это то, насколько “сочным” выглядит тот или иной опенок. Например, у серого цвета, пока в него не добавят ни капли красного, насыщенность красным равна нулю. Чем больше добавляешь красного, тем насыщеннее красным становится цвет. А чем сильнее обеднять какой-либо опенок, тем серее он станет. Последнее замечание помогает понять, как должен выглядеть “профиль” насыщенности. Рис. и похож на цветовую диаграмму с рис. 10, но теперь вместо разноцветной окружности мы видим полностью закрашенный диск. В центре располагается серый цвет, из которого можно получить любой опенок, постепенно увеличивая насыщенность в нужном направлении. Итак, теперь у нас не одно цветовое измерение, а два: тон, то есть координата на опоясывающей диск окружности, и насыщенность, то есть расстояние от центра диска.

Третьим измерением цвета является яркость. Не будучи, на первый взгляд, свойством цвета как такового, она, тем не менее, — важный аспект цветовосприятия. Если оставить тон и насыщенность неизменными и менять только яркость, это будет восприниматься как переход от одного цвета к другому. Например, коричневый цвет в действительности представляет собой красноватый тон с низкими значениями насыщенности и яркости. Если усилить яркость, коричневый перестанет быть коричневым, а будет выглядеть как красный или оранжевый. И очевидно, что серый цвет при варьировании яркости претерпевает качественные изменения: если существенно повысить или понизить яркость, то он превратится соответственно в белый или в черный.

Уметь рассуждать о цвете в понятиях тона, насыщенности и яркости очень важно: без понимания этих трех измерений вообще невозможно толком сказать, что такое цвет. Но многие детали нам все еще неясны. Например, где именно на круге должен располагаться каждый оттенок, и почему? На рис. 10 и 11 я расположил красный напротив зеленого, а синий напротив желтого. Но ни из чего, что мы обсуждали до сих пор, не следует, что это должно быть именно так. Скажем, красный можно было разместить напротив синего, чтобы пурпурные тона охватывали одну половину круга, а на другой половине ютились все синие, зеленые, желтые и оранжевые опенки. Как мы увидим, существует и другой способ рассуждать о цветовом пространстве — очень содержательный и помогающий определить точное местоположение цветовых тонов на круге. Кроме того, он поможет нам разобраться с опенками, которые видим мы, приматы, а остальные млекопитающие не видят. Этот альтернативный взгляд на цветовое пространство стал возможен благодаря открытиям великого мыслителя рубежа XIX-XX веков Эвальда Геринга (подтвержденным в 50-х годах XX века Лео Хурвичем и Доротеей Джеймсон, а также Робертом Бойнтоном и многими другими учеными).

Геринг обнаружил, что почти любой опенок на цветовом круге является смесью двух других цветов. Например, пурпурный цвет выглядит как смесь красного с синим, а оранжевый — как смесь желтого с красным. Отсюда следует важный вывод: должны существовать такие опенки, которые не кажутся смешанными, — чистые (основные) цвета. Допустим, мы воспринимаем цвет В как сочетание цветов С и D. Являются ли С и D, в свою очередь, тоже смесями? Если так, то В может быть представлен в виде сочетания не двух оттенков, а больше. Например, если С — это смесь Е и F, a D — смесь G и Н, то В на самом деле должен быть четырехкомпонентной смесью Е, F, G и Н. Однако Геринг установил, что каждый оттенок воспринимается нами как сочетание максимум двух цветов. Следовательно, если В — это комбинация С и D, то С и D уже не могут быть смесями. Они должны восприниматься как чистые цвета.

Какие оттенки являются чистыми с точки зрения восприятия? Сколько их? Геринг сделал два интересных наблюдения, и каждое приводит к выводу, что основных цветов не два, не десять и не сто, а четыре. Он обнаружил, что только четыре цвета кажутся людям чистыми, несмешанными: синий, зеленый, желтый и красный. Тогда любой смешанный тон должен восприниматься как сочетание каких-либо двух из перечисленных. Геринг выяснил, что так и есть: его второе наблюдение состояло в том, что все смешанные цвета на самом деле являются комбинациями каких-либо двух из четырех первичных, неделимых цветов. Скажем, оранжевый — смесь красного и желтого. Это было великое открытие, показавшее, что четыре основных цвета — это те “кирпичики”, из которых наше восприятие собирает все остальные оттенки. Любые бесчисленные и тончайшие переходы — от фиолетового к синему, от синего через зеленый, желтый и оранжевый к красному, от красного к пурпурному и снова к фиолетовому — сводятся к этим четырем чистым цветам. Надеюсь, вы догадываетесь, почему таких параметров, как тон, насыщенность и яркость, для понимания субъективного восприятия цвета недостаточно. Принимая во внимание только эти три измерения, нельзя увидеть, что существует всего четыре чистых цвета и что все остальные оттенки образованы их парами.