Перше запитання, яке виникає з приводу викладених закономірностей: чому кольори поводяться таким чином?
Найпростіша теорія, запропонована Юнгом і Гельмгольцем, припускала, що око має три сорти пігментів, чутливих до світла, і що спектри поглинання цих пігментів різні, скажімо, один сильно поглинає червоне світло, інший — синє, а третій — зелене. Тому коли світло потрапляє в око, поглинання в кожній із трьох областей відбувається по-різному, а, досліджуючи різну інформацію, що надходить, наш мозок, або око, або ще щось вирішує, який колір потрапив в око. Легко показати, що з припущення про три сорти пігментів випливають усі правила змішування кольорів.
Далі, здавалося б, залишалося визначити криві поглинання всіх трьох пігментів, але з цього приводу виникли серйозні розбіжності. На жаль, виявилося, що можна знайти лише всілякі лінійні комбінації кривих поглинання, а не самі криві для кожного пігменту окремо, тому що координати на діаграмі можуть бути повернуті будь-яким чином. Пробували використовувати найрізноманітніші шляхи для отримання кривих, що характеризують окремі фізичні властивості ока. Одна з таких кривих, яку називають кривою яскравості, представлена на фіг. 35.3.
На малюнку показані дві криві: одна для ока, адаптованого до темряви, а інша для зору на світлі (остання характеризує зір за допомогою колбочок). Крива вказує найменшу яскравість світла даного забарвлення, яку ще здатне сприйняти око, тобто характеризує чутливість ока в різних областях спектра.
Існує інший, дуже цікавий спосіб вимірювання цієї самої величини. Візьмемо два кольори і будемо почергово показувати їх на екрані. Тоді, якщо частота їхньої появи досить мала, ми побачимо на екрані мерехтіння. Зі збільшенням частоти мерехтіння врешті-решт зникне. Це відбудеться за деякої частоти, що залежить від яскравості світла і дорівнює, скажімо, 16 повторенням за секунду. Тепер можна так підібрати яскравості, або інтенсивності, двох кольорів відносно одна одної, щоб мерехтіння кольору за 16 циклів зникало. За встановленої яскравості мерехтіння кольорів виникає, тільки якщо перейти до меншої частоти. Отже, за великої частоти ми отримуємо так зване мерехтіння яскравості, а за менших частот — мерехтіння кольору. Таким способом вдається підібрати два кольори з «однаковою яскравістю». Результати, що виходять звідси, майже, але не зовсім аналогічні даним щодо порогової чутливості ока до слабких потоків світла, які спостерігаються за допомогою колбочок. Більшість фахівців при визначенні кривої яскравості користуються даними досліду з мерехтінням кольору.
Отже, якщо око містить три роди кольорочутливого пігменту, то завдання полягає у визначенні форми спектра поглинання для кожного з них. Як це зробити? Відомо, що трапляються люди, які не розрізняють кольорів; серед чоловіків їх налічується 8%, а серед жінок — 0,5%. Більшість людей, які мають якісь відхилення в кольоровому зорі або взагалі його не мають, чутливі до зміни кольору різною мірою, але для всіх них характерне сприйняття трьох основних кольорів. Є, однак, і такі люди (їх називають дихроматами), для яких будь-який колір складений із двох основних кольорів. Природно припустити, що у них відсутній один із трьох пігментів. Якби існувало три типи дихроматів, для яких правила змішування були б різними, то в одних мала б бути відсутня червона пігментація, в інших — зелена, а в третіх — синя. За вимірюванням сприйняття кольору в цих трьох типів людей можна визначити три шукані криві поглинання! І справді, виявлено три типи дихроматів: два з них трапляються досить часто, а третій — вкрай рідко; вимірювання дали змогу встановити спектри поглинання пігменту.
На фіг. 35.6 показано механізм змішування кольорів в одного типу людей, які страждають на неправильне кольорове сприйняття,— так званих дейтеранопів. У них певному кольору відповідає на діаграмі лінія, а не точка, тобто всі кольори на лінії здаються їм однаковими. Якщо правильне припущення про відсутність у такого типу людей однієї з трьох складових частин кольорової інформації, то всі лінії постійного кольору повинні перетнутися в одній точці. Ретельне вимірювання на графіку показує, що лінії справді перетинаються в одній точці. Але ці лінії були, очевидно, обчислені математиками і зовсім не є справжніми дослідними даними! Справді, якщо взяти останні дослідні дані, то виявиться, що точка перетину на фіг. 35.6 перебуває не там, де вона повинна бути. Зазначене на малюнку положення ліній призводить до фізично неправильного спектра поглинання: у ряді областей виникає і додатне, і від'ємне поглинання. Але з останніх даних Юстової виходить, що криві поглинання всюди додатні.
Фіг. 35.7 ілюструє інший дефект кольорового зору, властивий протанопам; лінії на малюнку сходяться до точки поблизу червоного кінця граничної кривої. Приблизно таке саме положення точки перетину виходить і з даних Юстової.
Вимірювання сприйняття кольору в людей, які страждають на три різні дефекти кольорового зору, остаточно встановили криві поглинання для трьох пігментів, вони наведені на фіг. 35.8. Остаточно чи? Можливо. Залишається з'ясувати ще такі питання: чи справедлива насправді теорія трьох пігментів, чи виникають дефекти сприйняття кольору через нестачу пігменту, і, крім того, незрозуміло, наскільки правильні дані щодо змішування кольору у випадку дефектів зору. Ряд дослідників отримали різні результати. І ці питання поки перебувають на стадії вивчення.
На фіг. 35.6 показано механізм змішування кольорів в одного типу людей, які страждають на неправильне кольорове сприйняття,— так званих дейтеранопів. У них певному кольору відповідає на діаграмі лінія, а не точка, тобто всі кольори на лінії здаються їм однаковими. Якщо правильне припущення про відсутність у такого типу людей однієї з трьох складових частин кольорової інформації, то всі лінії постійного кольору повинні перетнутися в одній точці. Ретельне вимірювання на графіку показує, що лінії справді перетинаються в одній точці. Але ці лінії були, очевидно, обчислені математиками і зовсім не є справжніми дослідними даними! Справді, якщо взяти останні дослідні дані, то виявиться, що точка перетину на фіг. 35.6 перебуває не там, де вона повинна бути. Зазначене на малюнку положення ліній призводить до фізично неправильного спектра поглинання: у ряді областей виникає і додатне, і від'ємне поглинання. Але з останніх даних Юстової виходить, що криві поглинання всюди додатні.
Фіг. 35.7 ілюструє інший дефект кольорового зору, властивий протанопам; лінії на малюнку сходяться до точки поблизу червоного кінця граничної кривої. Приблизно таке саме положення точки перетину виходить і з даних Юстової.
Вимірювання сприйняття кольору в людей, які страждають на три різні дефекти кольорового зору, остаточно встановили криві поглинання для трьох пігментів, вони наведені на фіг. 35.8. Остаточно чи? Можливо. Залишається з'ясувати ще такі питання: чи справедлива насправді теорія трьох пігментів, чи виникають дефекти сприйняття кольору через нестачу пігменту, і, крім того, незрозуміло, наскільки правильні дані щодо змішування кольору у випадку дефектів зору. Ряд дослідників отримали різні результати. І ці питання поки перебувають на стадії вивчення.