« poprzedni punkt 


2. Percepcja barwy

Zakres spektrum widzialnego obejmuje fale o długości od 380 nm do 780 nm (są to wartości przybliżone). Z punktu widzenia fizycznego barwa jest tym pojęciem, które odpowiada długości fali świetlnej - różnym długościom fali świetlnej w widmie widzialnym odpowiadają różne barwy. Barwy związane tylko z jedną długością fali są określane jako monochromatyczne. Są jednak również barwy, które nie mogą być przypisane określonym pojedynczym długościom fali. Na przykład purpury są określane przez kombinację dwóch fal z przeciwległych końców spektrum odpowiadających barwom niebieskiej i czerwonej. Na rysunku IV.1 pokazano rozmieszczenie wybranych barw w widmie widzialnym.

Rys. IV.1. Widmo widzialne

Z punktu widzenia fizycznego nie ma różnicy między falami o różnych długościach, czy częstotliwościach. Fakt, że postrzegamy fale o różnych długościach jako różne barwy wynika jedynie ze sposobu interpretacji przez mózg pobudzeń odbieranych przez elementy światłoczułe znajdujące się w oczach. Te elementy to czopki i pręciki znajdujące się o obrębie siatkówek.

Pręciki generalnie są czułe na światło w całym zakresie widma widzialnego. Są one przede wszystkim receptorami "luminancji" i zapewniają widzenie przy słabym oświetleniu (widzenie zmierzchowe). Natomiast czopki mają mniejszą czułość i wymagają dużego poziomu oświetlenia. Każdy z trzech występujących typów czopków (L, M, S) jest bardziej czuły w określonym zakresie widma (por. rysunek IV.2). Czopki umożliwiają percepcję zjawisk barwnych.

Rys. IV.2. Względna czułość czopków i pręcików funkcji długości fali. Linia szara - pręciki, linie: czerwona, niebieska i zielona - czopki

Na percepcję barwy składa się kilka czynników: charakterystyka źródła światła, charakterystyki odbicia lub transmisji dla obserwowanego obiektu, charakterystyki czułości poszczególnych receptorów (wszystkie charakterystyki w funkcji długości fali świetlnej). W mózgu następuje ostateczna interpretacja docierającej informacji i identyfikacja postrzeganego koloru obiektu.

Najprostszy model percepcji barwy zilustrowano na rysunku IV.3. Światło odbite od obiektu pada na trzy rodzaje receptorów. Każdy z nich generuje pewną odpowiedź MR, MG i MB. Suma tych odpowiedzi określa postrzeganą barwę. Poszczególne receptory występujące w tym modelu określa się jako receptory R (czerwony), G (zielony) i B (niebieski). Zauważmy, że w tym modelu przyjmuje się, że receptory są czułe na trzy wybrane barwy, podczas gdy w rzeczywistości charakterystyki czułości poszczególnych czopków rozciągają się w szerokim zakresie widma widzialnego, jak ilustruje to rysunek IV.2.

Rys. IV.3. Model percepcji barwy

Zwróćmy uwagę, że zależnie od oświetlenia obiekty o różnych właściwościach odbijania światła mogą być postrzegane jako obiekty o takiej samej barwie. Efekt taki jest określany mianem metameryzmu. Podobnie dwa obiekty o nominalnie takiej samej barwie mogą być postrzegane różnie zależnie od oświetlenia przez różne źródła światła. Dodatkowo percepcja zależy od cech osobniczych obserwatorów, od poziomu oświetlenia, od tła itp.

Ponieważ są trzy typy receptorów odpowiedzialne za rozpoznawanie koloru to można się spodziewać, że dobierając odpowiednie trzy źródła światła i ich procentowy udział, można uzyskać percepcję pożądanej barwy. Spostrzeżenie to leży u podstaw generowania obrazów barwnych w urządzeniach wyświetlających gdzie wykorzystuje się źródła trzech podstawowych barw R, G i B. Barwę uzyskuje się na zasadzie mieszania addytywnego polegającego na dodawaniu składowych. W przypadku druku gdzie ma miejsce absorbcja światła przez pigmenty mamy do czynienia z metodą subtraktywną (różnicową). W tym przypadku typowy zestaw barw podstawowych obejmuje barwy C (cyjan), M (magenta) i Y (żółty). Warto jednak dodać, że bazowanie na trzech barwach podstawowych jest pewnym uproszczeniem z punktu widzenia rzeczywistej percepcji kolorów przez system wzrokowy człowieka. Rzeczywistość jest bardziej złożona i w praktyce nie jest możliwe dobranie takich trzech barw podstawowych, które pozwalałyby reprodukować dowolne barwy.


« poprzedni punkt