Цвет — это увлекательный аспект нашего визуального восприятия. Человеческий глаз может видеть миллионы цветов, но большинство людей с трудом могут назвать более пары десятков. Это поднимает интересный вопрос — действительно ли существует 100 различимо различных цветов? В этой статье мы рассмотрим науку цветового зрения, изучим системы классификации цветов и в конечном итоге определим, может ли система восприятия человека различать 100 уникальных оттенков.
Чтобы понять, можем ли мы видеть 100 различных цветов, нам сначала нужно понять некоторые основы того, как работает цветовое зрение. Человеческое цветовосприятие опирается на специализированные клетки сетчатки, называемые колбочками. Существует три типа колбочек, каждый из которых чувствителен к разным длинам волн света — короткие (синий), средние (зеленый) и длинные (красный). Именно относительная активация этих трех типов колбочек позволяет нам видеть полный спектр видимых цветов.
Видимый спектр охватывает длины волн света приблизительно от 400 до 700 нанометров. Все цвета, которые мы можем воспринимать, попадают в этот диапазон. Цвета с короткими длинами волн (фиолетовые, синие) стимулируют короткие колбочки, в то время как цвета с длинными длинами волн (красные, оранжевые) стимулируют длинные колбочки. Цвета в среднем диапазоне (зеленые, желтые) стимулируют средние колбочки. Объединяя сигналы от трех типов колбочек в различных соотношениях, зрительная система конструирует ощущение любого видимого цвета.
Если видимый спектр содержит бесконечное количество комбинаций длин волн, как мы классифицируем цвета в идентифицируемые оттенки? Системы порядка цветов были разработаны для систематического упорядочивания цветов в конечное количество категорий на основе перцептивных свойств. Эти схемы классификации предоставляют полезную основу для количественной оценки различимых цветов.
Некоторые известные системы порядка цветов включают:
Основана на основных цветах: красном, желтом и синем. Все остальные цвета можно определить как смеси этих трех оттенков.
Основана на основных цветах красного, зеленого и синего света. Сочетание значений RGB определяет любой отображаемый цвет.
Основана на основных цветах голубого, пурпурного, желтого и черного чернил. Используется для цветной печати.
Классифицирует цвета на основе оттенка, светлоты (яркости) и насыщенности (цветности). Состоит из 100 оттенков, которые систематически делятся на 10 ступеней яркости и цветности.
Содержит более 1000 чистых цветов, указанных Pantone для коммерческого использования в дизайне и печати. Включает книги образцов для точного соответствия цветов.
Эти системы демонстрируют, что существует множество правдоподобных способов категоризации видимого спектра в конечный набор различимых оттенков. Но может ли какая-либо одна система определить до 100 перцептивно уникальных цветов?
Наша способность различать цвета зависит от нескольких перцептивных факторов:
Оттенок представляет собой доминирующую длину волны цвета. Основными оттенками являются красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Тонкие вариации оттенка позволяют нам различать различные оттенки, такие как малиновый и алый.
Яркость относится к тому, насколько светлым или темным кажется цвет. Яркость варьируется от черного (нет света) до белого (полный свет). Цвета с одинаковым оттенком можно различить по разнице в яркости.
Насыщенность описывает яркость или тусклость цвета. Полностью насыщенные цвета являются наиболее интенсивными, в то время как менее насыщенные цвета приглушенные и сероватые. Насыщенность позволяет нам отличать яркий основной красный от тускло-кирпичного красного.
Наша способность различать цвета также зависит от близости и расположения сравниваемых цветов. Цвета, которые похожи по оттенку, могут быть неразличимы, когда они находятся рядом, но различимы, когда они разделены.
Учитывая эти факторы, может ли обычная зрительная система человека надежно идентифицировать 100 цветов как уникальные с точки зрения восприятия? Давайте рассмотрим некоторые доказательства.
Исследователи провели эксперименты, чтобы измерить, сколько разных цветов люди способны надежно различать в контролируемых условиях. Некоторые основные выводы:
– В 1950-х годах исследования Бойнтона и Маллена показали, что люди могут различать 150–200 цветов, представленных в виде монохроматических светлых пятен на темном фоне. Однако производительность быстро снижалась с уменьшением количества доступных для сравнения эталонных цветов.
– Эксперименты Пойнтера и Атриджа в конце 1990-х годов показали, что неподготовленные наблюдатели могли последовательно идентифицировать и называть только около 9–11 цветов из стандартизированных цветовых наборов.
– Исследование Шлосса и Палмера 2016 года проверяло различение цветов с использованием полной системы Манселла. При оптимальном расстоянии и сравнении наблюдатели могли различать 110 оттенков при одном значении/цветности.
– Недавнее исследование Линьяреса 2021 года показало, что типичные наблюдатели, смотрящие на реальные цвета поверхности, могут последовательно называть около 30 уникальных оттенков по памяти.
Таким образом, хотя данные показывают, что мы можем видеть более 100 цветов при наличии больших оптимизированных наборов, наша способность быстро снижается по мере уменьшения количества цветов. При типичных стимулах реального мира мы можем надежно различать в среднем только 30-40 цветов.
Интересное исключение из нормальных пределов цветового зрения можно обнаружить у редких людей со способностью, называемой тетрахроматией.
Тетрахроматы обладают генетической мутацией, которая дает им четыре типа колбочек вместо трех. Это позволяет им воспринимать больший диапазон цветов, невидимых для остальных из нас.
Исследования тетрахроматов, сообщивших о себе, показали:
– Некоторые из них могут различать более 100 оптимально расположенных оттенков.
– Их улучшенная дискриминация более выражена для длин волн оранжевого, красного и желтого цветов.
– Они все еще могут различать максимум 50–60 цветов для случайных реальных объектов.
Так что даже тетрахроматы могут быть не в состоянии идеально различать 100 повседневных цветов. Но их способности намного превосходят ограниченный цветовой словарь среднестатистического человека.
Подведем итог основным моментам:
– Видимый спектр охватывает бесчисленное множество комбинаций длин волн, воспринимаемых как отдельные цвета.
– Системы порядка цветов, такие как RYB, RGB и Munsell, классифицируют цвета по идентифицируемым категориям.
– Факторы восприятия, такие как оттенок, яркость и насыщенность, влияют на нашу способность различать цвета.
– Обычные наблюдатели могут оптимально различать 100–150 цветов, но только 30–40 реальных цветов.
– Тетрахроматы с 4 типами колбочек могут видеть больше цветов, но все равно ограничены по сравнению с полным спектром.
Итак, в заключение, хотя человеческая зрительная система способна видеть миллионы цветов, существуют ограничения на то, сколько цветов мы можем надежно различать и однозначно идентифицировать. В среднем большинство людей могут последовательно различать не более 30-40 обычных цветов реального мира без путаницы. Люди с тетрахроматией могут различать до 100 оптимизированных цветов благодаря своему расширенному сенсорному опыту. Но даже они не могут сравниться со всем разнообразием цветов, встречающихся в природе. Поэтому с практической точки зрения для нормального человеческого восприятия не существует 100 отчетливо различимых цветов. Наше обычное цветовое зрение значительно ограничено по сравнению с миром цветов, который существует за пределами того, что мы можем видеть.