Желтый — это основной цвет, который находится между красным и зеленым в видимом спектре. Многие люди считают, что желтый — это вторичный цвет, созданный путем смешивания красного и зеленого света. Однако связь между желтым, красным и зеленым более сложная, чем простое смешивание цветов.
Восприятие желтого цвета включает в себя специализированные клетки сетчатки глаза, называемые колбочками. Существует три типа колбочек, которые обнаруживают разные длины волн света — те, которые наиболее чувствительны к красным, зеленым и синим длинам волн. Сочетание сигналов от этих трех типов колбочек позволяет нам воспринимать диапазон цветов, которые мы видим.
Так является ли желтый цвет просто комбинацией сигналов красных и зеленых колбочек? Или он обнаруживается уникальным набором клеток в сетчатке? Понимание нейробиологии и физики, лежащих в основе восприятия желтого цвета, может помочь ответить на этот вопрос.
Видимый спектр — это диапазон длин волн электромагнитного излучения, который может видеть человек. Длина волны составляет примерно 400–700 нанометров (нм). Самые длинные волны кажутся красными, переходя через оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый по мере того, как длины волн становятся короче.
| Цвет | Диапазон длин волн (нм) |
|---|---|
| Красный | 620-750 |
| Оранжевый | 590-620 |
| Желтый | 570-590 |
| Зеленый | 495-570 |
| Синий | 450-495 |
| Фиолетовый | 380-450 |
Желтый свет имеет длину волны от 570 до 590 нм, что помещает его между красной и зеленой частями спектра. Эта близость к красному и зеленому свету заставляет многих полагать, что желтый — это смесь этих двух цветов. Однако восприятие желтого цвета больше связано с биологией человеческого цветового зрения.
Цветовое зрение человека зависит от специализированных фоторецепторных клеток в сетчатке, называемых колбочками. Существует три типа колбочек, чувствительных к разным длинам волн света. Согласно трихроматической теории цветового зрения, все цветовые восприятия зависят от сигналов от этих трех типов колбочек:
Колбочки L, M и S не совсем соответствуют восприятию чистого красного, зеленого и синего цветов. Скорее, их сигналы сравниваются нисходящей визуальной обработкой для создания красно-зеленых и сине-желтых оппонентных механизмов в зрительной системе. Именно соотношение активности между различными типами колбочек, а не абсолютные уровни активности, позволяет нам воспринимать цвет.
Теория оппонентного цвета утверждает, что определенные цвета не могут восприниматься вместе. Существует два механизма оппонента:
Эта теория объясняет, почему мы не видим красновато-зеленые или синевато-желтые цвета. Границы между красным, зеленым, синим и желтым обостряются оппозицией, встроенной в визуальную обработку.
Где желтый вписывается в эту схему? Считается, что желтый цвет полагается на относительно высокую реакцию колбочек L (красный) в сочетании с низко-умеренным сигналом колбочек S (синий). Отсутствие активности колбочек M (зеленый) отличает желтый от красного. Восприятие желтого цвета полагается на механизм оппонента LM, отличающий его как от красного, так и от зеленого.
Согласно теории оппонентного процесса, желтый цвет занимает особое положение в цветовом зрении. Это не просто смесь красных и зеленых сигналов, а скорее отдельный канал, связанный как с красным, так и с зеленым механизмами.
Несколько линий доказательств подтверждают, что желтый имеет уникальный процесс восприятия:
Кроме того, желтый имеет самую высокую яркость из всех цветов для данного уровня стимуляции колбочек. Это может быть адаптивным преимуществом для эффективного различения желтых цветов. В совокупности эти результаты свидетельствуют о том, что желтый цвет имеет специализированные нейронные механизмы, выходящие за рамки простого смешивания красного и зеленого.
Часть путаницы вокруг связи желтого с красным и зеленым проистекает из различий между смешиванием цветов с пигментами и светом. Различие важно:
Таким образом, аддитивное смешивание красного и зеленого света может создавать ощущение желтого цвета. Но это все еще отличается от одновременного отражения красных и зеленых длин волн от желтой поверхности. Желтый свет стимулирует глаз иначе, чем при одновременном восприятии красного и зеленого света.
Что происходит, когда желтый свет попадает в глаз? Находясь посередине между красным и зеленым светом, он обеспечивает умеренную стимуляцию как L, так и M-колбочек:
| Тип колбочек | Стимуляция желтым светом |
|---|---|
| L-колбочки (красные) | Высокая |
| M-колбочки (зеленые) | Умеренная |
| S-колбочки (синие) | Низкая |
Такая схема стимуляции колбочек не соответствует одновременному восприятию чистого красного и зеленого света. Последнее приведет к одновременной высокой активности L-колбочек и высокой активности M-колбочек.
Однако объекты, отражающие желтый свет в наши глаза, вызывают восприятие желтого цвета, а не красного + зеленого. Это демонстрирует, что зрение в желтом цвете основано на специализированных механизмах сетчатки и мозга, а не только на смешивании сигналов колбочек L и M.
Подводя итог сложной взаимосвязи между желтым, красным и зеленым:
Таким образом, хотя желтый цвет близок к красному и зеленому вдоль видимого спектра, он не является исключительно смесью этих двух цветов в зрительной системе человека.
Дополнительные доказательства того, что восприятие желтого цвета уникально, получены в исследованиях людей с дефицитом цветового зрения:
Эти результаты показывают, что зрение в желтом цвете нельзя объяснить простым смешиванием сигналов от колбочек L и M. Для учета ощущения желтого требуется участие S-колбочек и дополнительная нейронная обработка.
Сложные модели цветового зрения учитывают особую природу желтого цвета в красно-зеленом измерении оппонента цветового пространства.
Например, система естественных цветов (NCS) представляет цвет как соотношение двух хроматических компонентов и черноты/белизны. Желтый цвет имеет как высокую красноту, так и низкую зеленость, расположенные между красными и зелеными оттенками. Перемещение по вертикали по оси желтого цвета NCS соответствует изменениям светлоты и насыщенности.
Широко используемое цветовое пространство CIELAB (L*a*b*) также назначает желтому цвету уникальное положение. Он моделируется вдоль оси b* между координатами красный-зеленый и сине-желтый.
Эти модели показывают, что для учета полного спектра цветового зрения человека необходим выделенный желтый компонент в дополнение к стандартным красно-зеленой и сине-желтой осям.
Помимо колбочковых клеток сетчатка содержит другие клетки, участвующие в обработке сигналов цветового зрения:
Это указывает на существенную ретинальную схему, предназначенную для кодирования желтого цвета до того, как зрительные сигналы достигнут мозга.
Интересно, что небольшой процент женщин имеют дополнительный тип колбочек с пиковой чувствительностью вокруг желтой части спектра. Роль этих редких тетрахроматических зрительных систем в восприятии желтого цвета остается предметом изучения.
На более высоких стадиях визуальной обработки восприятие желтого цвета зависит от паттернов нейронной активности в зрительной коре головного мозга.
Используя визуализацию мозга и прямую нейронную регистрацию, ученые обнаружили:
Это демонстрирует существенный нейронный аппарат, предназначенный для восприятия желтого цвета, а не просто смешивание красного и зеленого. Схема охватывает сетчатку вверх по течению через несколько стадий зрительной коры.
В то время как желтый занимает промежуточное положение между красным и зеленым в видимом спектре, человеческое цветовое зрение использует специализированные механизмы для восприятия желтого цвета, от сетчатки вверх по течению через зрительные пути в мозге. Восприятие желтого цвета не может быть объяснено простым смешиванием «красных» и «зеленых» визуальных сигналов.
Сложная нейронаука ощущения желтого цвета опирается на:
Итак, в заключение, хотя аддитивное смешение красного и зеленого света может создавать желтые длины волн, восприятие желтого цвета включает в себя существенную визуальную обработку, выходящую за рамки смешивания каналов красного и зеленого цветов. Желтый цвет занимает особую область цветового зрения, между красным и зеленым, но для достижения его яркого вида требуются специализированные ретинальные и кортикальные механизмы.