Цветоощущение — это способность глаза различать цветовые тона.
Видимая часть спектра светового излучения имеет волны различной длины и воспринимается глазом в виде гаммы различных цветов. Определенный цвет ощущается при преобладании излучения с определенной длиной волны. Длинноволновые излучения вызывают ощущение красного и оранжевого цветов, средневолновые — желтого и зеленого, коротковолновые — голубого, синего и фиолетового. В спектре — семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Различают также множество промежуточных оттенков (рис. 1). Белый, серый и черный цвета называются ахроматическими(лишены цветности).
Цветоощущение. Рис. 1. Цветовой круг. Рис. 2. Тест на дальтонизм - таблица «девять» из набора полихроматических таблиц. Лица с нормальным цветоощущением читают цифру «9», а при дальтонизме (нарушении чувствительности на красный цвет) — цифру «6».
Восприятие цвета связано с функцией колбочковых клеток сетчатки (см. Зрение). Из теорий, объясняющих цветовое зрение, наибольшее распространение получила трехкомпонентная теория. По этой теории предполагается, что в глазу имеются три цветовоспринимающих аппарата, возбуждающиеся в разной степени под действием красного, зеленого и синего цвета.
Нормальное цветоощущение называется нормальной трихромазией, а люди с нормальным цветовым зрением — нормальными трихроматами.
Расстройства цветового зрения бывают врожденными и приобретенными.
Приобретенные расстройства цветового зрения наблюдаются при различных заболеваниях сетчатки и зрительного нерва, особенно их атрофиях; чувствительность при этом снижается ко всем трем основным цветам: красному, зеленому и синему.
Врожденные расстройства именовались ранее дальтонизмом (по имени английского ученого Дальтона, описавшего нарушения цветового зрения).
Цветовая слепота (невозможность различения цвета) бывает полной и частичной. При полной цветовой слепоте все цвета представляются серыми и отличаются только яркостью. Полная цветовая слепота встречается редко, при этом наблюдаются также другие изменения глаз: светобоязнь (см.), центральная скотома (см.), низкая острота зрения (см.).
Частичная цветовая слепота заключается в невосприятии одного из трех основных цветовых ощущений. Цветовую слепоту преимущественно на красный цвет называют протанопией, на зеленый — дейтеранопией, на синий — тританопией. При частичной цветовой слепоте все возможные цветовые оттенки слагаются только из двух цветов. Чаще всего слепота бывает на красный и зеленый цвета.
Исследование цветоощущения производят при помощи специальных полихроматических таблиц Е. Б. Рабкина (рис. 2) или особого прибора — аномалоскопа (см.).
Прогноз. При лечении заболеваний, вызвавших нарушение цветоощущения, возможно восстановление цветоощущения; врожденные нарушения цветоощущения неизлечимы.
Цветоощущение (цветовое зрение) — способность различать цветность видимых объектов.
Свет является составным и состоит из излучений разной длины волны, образующих часть спектра электромагнитных излучений, длина волны которых колеблется от миллионных долей миллиметра до сотен и тысяч метров (цветн. рис. 3). Длина волны излучений измеряется в миллимикронах (ммк) или в нанометрах (1 нм=1·10-9 м). Видимая глазом человека часть спектра состоит из излучений длиной волны примерно от 380 до 760 нм.
В спектре различают семь цветов, которые условно называют основными.
Наблюдаемые в природе цвета разделяются на хроматические и ахроматические. К хроматическим цветам, различаемым в спектре, относят красный, оранжевый, желтый, желто-зеленый, голубой, синий и фиолетовый. К ахроматическим — белый, серый и черный цвета, каждый из которых может обладать различным коэффициентом отражения. Хроматические цвета обладают тремя качествами: цветовым тоном, определяемым длиной волны (λ нм), насыщенностью, или чистотой цвета (Р%), и яркостью (В нит).
Кроме спектральных, существуют пурпурные цвета, отсутствующие в спектре, которые характеризуются длинами волн соответствующих им дополнительных цветов, обозначаемых знаком штрих ('). Дополнительными называются два цвета, при смешении образующие белый цвет. Например, к красному цвету (λ 650 нм) дополнительным цветом является голубой (λ 495 нм). Гамму основных цветов представляют в виде пространственной трехмерной модели, именуемой «цветовым телом», в которой отображены вариации цветов по цветовому тону, насыщенности и яркости.
Измерение цветов осуществляется при помощи колориметров и спектрофотометров, а также атласов цветов. В СССР распространение получили американский атлас цветов Менселля и отечественный атлас цветов Е. В. Рабкина.
Первичный процесс восприятия цвета и света связан с колбочками — приборами дневного и цветного зрения и с палочками— приборами сумеречного и ночного зрения, а завершение формирования цветового образа— со зрительными центрами в затылочной области коры головного мозга (см. Зрение). Если на орган зрения человека падают одновременно раздражители всех длин волн, в нем возникает ощущение белого цвета. Если же в пучке света преобладает группа раздражителей определенной длины волны, то возникает ощущение хроматического цвета, соответствующего доминирующей длине волны.
На восприятие цвета оказывает влияние одновременный и последовательный контрасты. При одновременном контрасте изменение в цветоразличении возникает в связи с одновременным действием, помимо основного, и других раздражителей, при последовательном — в связи с предшествующим раздражением глаза другим цветом. В отличие от цветового, существует и световой контраст (контраст по яркости).
Рис. 1. Схематические кривые:
1 — яркости в спектре;
2 — видности в спектре;
3 — адиспаропии (временного снижения цветоразличения);
4 — функциональной устойчивости в спектре;
5 — электрической активности;
6 — насыщенности в спектре;
7 — цветового утомления в спектре.
В процессе наблюдения цвета возникает цветовое утомление и явление адаптации (см. Адаптация глаза), которое относится к процессам приспособительного характера. При длительном наблюдении цвета отмечается также временное повышение порогов цветоразличения, которое объяснялось ранее утомлением сетчатки. Подобное временное снижение цветоразличения — «цветовая астенопия» по Энгелькингу, или «цветовая адиспаропия» по Рабкину, — Энгелькинг трактовал как скрытую патологию цветового зрения. При дальнейшем изучении этот феномен был отнесен к категории физиологических. Цветовая адиспаропия характеризует степень устойчивости хроматического зрения и является индикатором корковой динамики. Кривые на рис. 1 иллюстрируют ряд особенностей излучений спектра и их восприятия глазом человека.
Наиболее распространена трехкомпонентная теория цветового зрения. По этой теории допускается наличие в органе зрения трех цветоощущающих аппаратов, которые возбуждаются в разной степени под действием раздражителей различной длины волны, в результате чего возникает ощущение всех видимых цветов [Кениг и Дитеричи (A. Konig, С. Dieterici), 1892]. Дальнейшее развитие трехкомпонентная теория цветового зрения получила в работах П. П. Лазарева (1916), относящихся к его ионной теории возбуждения. В разное время были предложены и другие теории: теория противоположных цветов [Геринг (Е. Hering), 1872], модуляторно-доминаторная гипотеза [Гранит (R.Granit),1947], квантовая теория [Шаксби (A. Shaxby), 1947], теория двойственности зрения [Шультце (М. Schultze), 1866], развитая М. Воиновым (1874), Парино (Н. Parinaud, 1881) и Крисом (J. Kries, 1894) и др.
Рис. 2. Классификация расстройств цветового зрения Криса и Нагеля с дополнением Рабкина.
Нормальное цветоощущение именуется нормальной трихромазией, а лица с таким цветовым зрением — нормальными трихроматами. Расстройства цветового зрения могут быть врожденными и приобретенными. Врожденные расстройства, впервые описанные Дальтоном и ранее называвшиеся дальтонизмом, наблюдаются среди мужчин в среднем в 8% случаев, а среди женщин— в 0,5%. При этих расстройствах понижается чувствительность к красному и зеленому цветам, а при приобретенных, возникающих при заболеваниях зрительно-нервного аппарата и ЦНС, — ко всем основным цветам. При этом в части случаев понижение чувствительности касается обоих цветов, но в большей степени отмечается на красный, тогда такие формы именуются протанопией (рис. 2 и цветн. рис. 1 и 2) и протаномалией; в других случаях снижение чувствительности относится преимущественно к зеленому цвету. Такие формы носят название дейтеранопии и дейтераномалии. Полное отсутствие цветового зрения — цветовая слепота, или монохромазия.
Рис. 1. Репродукция с картины Джорджоне, воспроизведенная художником с нормальным цветоощущением. Рис. 2. Та же картина, воспроизведенная художником-протанопом. Рис. 3. Видимый спектр электромагнитных излучений.
Для исследования цветового зрения существуют две основные группы методов — пигментные и спектральные. К пигментным относятся методы исследования при помощи мотков цветной шерсти [Хольмгрен (F. Holmgren), 1878], псевдоизохроматических таблиц Штиллинга (1878), цветных таблиц Ишихары (1916), полихроматических таблиц Е. В. Рабкина (1936), а также приборов со светофильтрами [фонарь Эдридж-Грина (1920), аномалоскоп Демкиной (1936), модифицированный Г. Н. Раутианом (1950)], и др.
К спектральным приборам относятся: аппарат Гиршберга (1878) и Эбни (1910), аномалоскоп Нагеля (1907), спектроаномалоскоп Е. Б. Рабкина (1939, 1956). Конструкция спектральных аномалоскопов обеспечивает возможность использования цветового уравнения Релея (1881), которое заключается в том, что при смешении в определенной пропорции двух монохроматических цветов — красного (λ 671 нм) и зеленого (λ, 535 нм) — получается результативный цвет, аналогичный желтому (λ 589 нм). Предложено цветовое уравнение из других, менее утомляющих цветов спектра, которое включает красный цвет (К 640 нм) в смешении с зеленым (λ 521 нм), результативный цвет равен желто-зеленому (λ 570 нм; Е. Б. Рабкин, 1960).
Экспонированием указанных уравнений, а также других уравнений на спектроаномалоскопе АСР можно определить все основные формы врожденных и приобретенных расстройств.
Дифференциальная диагностика расстройств цветового зрения имеет большое значение для научных исследований, клиники и врачебной экспертизы по цветовому зрению при профессиональном и военном отборе.
Сигнализация красным и зеленым цветом, применяемая в различных профессиях, в том числе на транспорте и в военном деле, не может быть заменена другими цветными сигналами — синим и желтым, а также различением формы предметов, так как цвета распознаются с более далекого расстояния, чем форма, а из цветов по дальности видимости на первом месте стоит красный цвет, затем зеленый и на наименьшем расстоянии виден синий и желтый.
Применение в военном деле цветной сигнализации требует нормального цветового зрения.
Понижение цветоощущения не является препятствием для военной службы. Но для некоторых профессий — гражданских и военных — требуется нормальное цветоощущение. В авиации встречаются наибольшие затруднения в распознавании цветных сигналов. Особенностью является восприятие цветных сигналов с больших расстояний, видимых под углом зрения менее 0,5 мин. (точечные сигналы), с большой быстротой, а во время полета еще и при действии некоторых других факторов (шум мотора, гипоксемия и т. д.).
Восприятие цвета в авиации необходимо при выборе площадки в случае вынужденной посадки, грунт которой можно определить по цвету, и т. п. В военном деле требуется, кроме того, различать объекты, замаскированные под цвет окружающей местности, а также объекты с различными яркостными и цветовыми контрастами.