|
|
Видео
|
У каждого нашего читателя, как и у автора, по 6,5 мегапикселя в каждом глазу. Это – только цветных, а еще по 125 мегапикселей черно-белых, зато очень чувствительных, способных регистрировать даже отдельные кванты света! А что могут предложить такому совершенному прибору современные экраны телевизоров, компьютерных мониторов и карманных плееров? Попробуем немного разобраться с цифровой палитрой с учетом многоцветья окружающего мира.
Цвет на глаз
Каждый шестнадцатый человек (особенно, если он мужчина) – дальтоник. Так называют людей с дихромазией (различают дейтеранопию – нарушение восприятия зеленого цвета, протанопию – нарушение восприятия красного и тританопию – связанную с сине-фиолетовыми оттенками), т. е. не различающих некоторые цвета (сам термин – в честь Джона Дальтона, физика, исследовавшего многое в окружающем мире и обнаружившего собственные недостатки у себя в глазу).
Среди женщин таких «иновидящих» на порядок меньше. Дальтонику не удастся увидеть знаменитый «Зеленый луч» Солнца на закате. (А известно, что такое событие гарантирует счастье и везение на всю оставшуюся жизнь. Впрочем, и другим, не дальтоникам, тоже такого луча не увидеть – солнце-то для большинства наших соотечественников вечером погружается в смоговый туман.) Не различая красного и зеленого, приходится ориентироваться не по цвету, а по положению света на дорожном светофоре. Дальтонику трудно ориентироваться в топографических картах, но можно восхищаться картинами импрессионистов, по-своему их интерпретируя. Да, именно по-своему! Дело в том, что дальтоники недостаток восприятия одних цветов могут компенсировать способностью различать другие оттенки, которые для людей с нормальным зрением кажутся одинаковыми. Например, они способны уверенно различать до 15 оттенков цвета хаки, практически неразличимых для остальных людей (статья в «Нейчур»: Colour blindness may have hidden advantages – http://www.nature.com/news/2005/051205/full/news051205-1.html).
Кстати, если Вы желаете проверить себя на «инаковидение», то приглядитесь к этим картинкам:
Большинство людей видит на первой число 16, на второй – 15, на третьей – 5 и на четвертой – 2.
Великое разнообразие цветовых оттенков, различаемых глазом, сложилось не случайно. В ходе эволюции тот, кто точнее определял спелое от незрелого, реже травился и лучше питался, а потому такое умение закреплялось генетически. Хотя дальтоники могли лучше ориентироваться в сухих листьях и прочем «хаки»…
Физическая картина мира связывает видимые глазом электромагнитные волны с определенным частотным диапазоном или размером длины волны. Этот достаточно узкий видимый диапазон размещается между ультрафиолетовым и инфракрасным излучением на шкале всего спектра электромагнитного излучения: «жесткое»-«рентгеновское»-«ультрафиолетовое»-«видимое-световое»-«инфракрасное»-«радиоволны».
Эрвин Шредингер (великий немецкий физик) определил цвет как свойство спектрального состава излучений, независимо от того – видит ли человеческий глаз эту частоту или не видит.
| Цвет | Диапазон длин волн, нм | Диапазон частот, ТГц | Диапазон энергии фотонов, эВ | | Красный | 625-740 | 480-405 | 1,68-1,98 | | Оранжевый | 590-625 | 510-480 | 1,98-2,10 | | Желтый | 565-590 | 530-510 | 2,10-2,19 | | Зеленый | 500-565 | 600-530 | 2,19-2,48 | | Голубой | 485-500 | 620-600 | 2,48-2,56 | | Синий | 440-485 | 680-620 | 2,56-2,82 | | Фиолетовый | 380-440 | 790-680 | 2,82-3,26 |
Человеческий глаз неравномерно чувствителен к цвету. Наиболее точно, детально различаются оттенки цвета в середине видимого спектра (оно и понятно, «кормовой» – зеленый цвет!)
Конечно же, глаза у человека не затем, чтобы регистрировать электромагнитное излучение, а для того, чтобы различать важные для человечьего существования образы. Палочки/колбочки регистрируют световые волны, определяют их характеристики – цвет и яркость, а затем работает мозг (по сути, зрительные рецепторы и есть часть мозга) Опознание образа выполняется с учетом всего – яркости, цвета, фона. Причем механизм зрительного восприятия настолько могуч, что не корректируется на уровне сознания. Один из примеров такого искаженного восприятия интересует автора сего с детства – почему Луна у горизонта кажется больше по размеру, чем когда она находится высоко в небе? Та же неосознаваемая обработка дает ошибку при оценке цвета. Цвет воспринимается в тесной связи с фоном и боковой засветкой глаза. Те, кто чувствителен к оттенкам цвета, легко могут проверить это высказывание, посмотрев на какой-либо цветной предмет интерьера через свернутую из плотной бумаги трубку так, чтобы в поле зрения оказался только этот предмет. Привычка к цветному образу окружающего несколько обесценивает значение цветного зрения. Легко видеть, что, убрав цвет, мы в большинстве сцен получим невыразительное, лишенное глубины изображение.
Все это к тому, что цвета и их оттенки имеют в нашей жизни колоссальное значение, а потому и их отображение средствами визуализации – не последнее дело в ИТ-индустрии.
«Механика» распознавания цвета человеком и всякими другими животными (а не распознают цвета лишь животные, ведущие ночной образ жизни) сходна. Специальные чувствительные клетки глаза, по форме напоминающие колбы (потому их и называют колбочками), содержат вещество, реагирующее на определенные частоты электромагнитного излучения. Кроме колбочек, которых около 6,5 миллионов, в сетчатке присутствуют, и их гораздо больше – до 125 миллионов, клетки, реагирующие просто на электромагнитное излучение в диапазоне видимого света. Человеческий глаз различает цвет колбочками, а свет – клетками в форме палочек, расположенными в сетчатке. Три типа колбочек называют либо как B, G и R, либо как S, M и L (от Smal, Medium, Long). Колбочки каждого вида содержат свой особый пигмент. Пики их чувствительности приходятся примерно на 440 нм, 545 нм и 580 нм, т. е., как мы можем судить по таблице, это синий, зеленый и оранжевый цвет. Попадающее в глаз излучение состоит из множества различных частот, так что приходится чаще всего иметь дело со смесью различных цветов. Что белый свет это смесь разных цветов, обнаружил еще один великий физик, сэр Исаак Ньютон, живший во времена Полтавской битвы.
Он разложил призмой луч солнечного света на спектр, из которого выделил семь основных цветов (те самые «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан). Можно было бы выделить и больше, просто «7» очень приятное число. (Любопытно, что это разложение видели все жившие до Ньютона в виде радуги, которая ничего, кроме восторга и других чувств не вызывала.
Наверное, семь все-таки избыточно, ведь типов колбочек в глазу всего три. Вообще-то, белый цвет можно получить, смешивая всего два цвета, которые называются дополнительными. Так, если весь спектр развернуть в виде круга, в котором на равном удалении будут основные цвета (например, красный, зеленый, синий), то противоположные им, находящиеся на другой стороне круга, будут дополнительными (для нашего примера это голубой, пурпурный, желтый).
Кроме цвета света есть еще и его сила – яркость, которая бывает очень и очень разной – от вспышки молнии до света темной части серпика Луны. Глаза могут воспринимать чрезвычайно широкий диапазон интенсивности света, что достигается за счет адаптации. Рецепторы, те самые клетки-палочки, увеличивают свою чувствительность при низком уровне освещения и уменьшают при высоком. Уровни даже естественного освещения отличаются друг от друга в тысячи и десятки тысяч раз. Воспользовавшись физической единицей измерения интенсивности излучения – кандела (от слова «свеча»), можно выразить этот диапазон следующей таблицей.
| Фон | Излучение (кандел) | | Ночное небо (без луны) | 0.00003 | | Ночное небо (луна) | 0.003 | | Ясный день | 3000 | | Ясный день (солнце) | 30000 |
Видно, что диапазон адаптации чрезвычайно широк – ясный солнечный день в миллиард раз ярче безлунного ночного неба. Чувствительность глаза настолько велика, что есть возможность замечать отдельные импульсы – кванты электромагнитного излучения видимого диапазона. Правда, для этого нужно подолгу, часами сидеть в абсолютной темноте, ожидая адаптации глаз.
Обман тонового (яркостного) и цветового восприятия легко демонстрируется следующими картинками – на первой картинке клетки доски А и В в действительности одинаково серы, а на второй квадратики разного цвета кажутся одинаковыми, серыми (в верхнем ряду).
Правда, трудно поверить? Что ж, пожертвуйте журнальной страницей, вырежьте фрагменты и сравните. А свою устойчивость к иллюзиям можно проверить тестом, предлагаемом на сайте корпорации ВВС:
http://www.bbc.co.uk/science/humanbody/body/interactives/senseschallenge/senses.swf.
Итак, глаз реагирует на относительную интенсивность освещения и относительную окраску объектов. Кроме того, колбочки, различающие оттенки, сосредоточены вблизи центра дна сетчатки глаза, потому и объекты, находящиеся на периферии обозреваемого угла, окрашены менее интенсивно, почти что черно-белые.
Физиологические механизмы зрения, использующие электрохимические процессы, инерционны. Мы видим обычно то, что уже прошло и более того, то, что лишь мелькнуло. Все эти особенности зрения издавна использовались для обмана чувств.
Особенно распространилась такая практика с изобретением кино и телевидения. Пестрая картинка телевизионного экрана, которая есть не что иное, как набор цветных гаснущих и вспыхивающих точек, теперь определяет состояние ума большинства наших современников.
Как и большинство информационных процессов, генерацию и восприятие цвета в нашу эпоху «посадили на цифру». Сугубо аналоговый эффект цвета, как, к примеру, и звука, тоже может с успехом доведен до бита. Следует лишь набрать этих бит побольше… Но, оказывается, не все так просто. Цветные картинки телевизионных экранов, подавляющие своими кричащими цветами посетителей салонов видеотехники, способны передать всего лишь две трети тех оттенков, которые мы способны различить. Как это делается и что получается с использованием современных технических средств – от кинескопных телевизоров до суперсовременных видеопанелей, мы рассмотрим в продолжении, которое будет называться «Цвет на бит».
Автор: В.Толдаев |
Добавить комментарий
Возможно Вас также заинтересует...
Последние комментарии к статьям
|
|
|
