SHPORA.net :: PDA

Login:
регистрация

Main
FAQ

гуманитарные науки
естественные науки
математические науки
технические науки
Search:
Title: | Body:

Цветная фотография: принцип цветного зрения.


За последние десятилетия цветная фотография вытесняет черно-белую. В первую очередь это связано с большой художественной выразительностью и информационной емкостью цветного изображения. Цветная фотография развивалась на базе черно-белой фотографии. Многие глубинные процессы и явления - свойства галогенидов серебра, природа светочувствительности, механизм образования скрытого изображения - являются общими для них.

Еще в те времена, когда стала развиваться дагерротипия, фотографы стремились к получению цветного изображения. В 1861 г. Максвелл разработал метод, позволяющий получать цветные изображения. Объект фотографировался последовательно на пленке через цветные светофильтры красного, зеленого и синего цвета. Затем с негативов получали диапозитивы, которые проецировались тремя диапроекторами на экран через светофильтры красного, зеленого и синего цветов. После совмещения картинок на экране появлялось цветное изображение предмета. Данный метод основан на аддитивном синтезе цвета.

Современная цветная фотография основана на принципе субтрактивного цветовоспроизведения с помощью многослойных цветофотографических материалов. Этот способ не требует специальной съемочной фотоаппаратуры и сложного фотолабораторного оборудования. Процесс химико-фотографической обработки цветных фотоматериалов почти не отличается от процесса обработки черно-белых.

В последнее время, благодаря научно-техническому прогрессу, цветная фотография продолжает развиваться стремительными темпами: создаются современные типы фотоматериалов, совершенствуются процессы и процедуры их обработки, автоматизируются способы, методы и аппаратура фотосъемки и фотопечати, происходит ее слияние с новейшими достижениями науки и техники в области информационных технологий.

Принцип цветного зрения

Большую часть информации об окружающем мире человек получает через органы зрения, и активным носителем этой информации является видимое излучение электромагнитного спектра, называемое светом. Устройство человеческого глаза имеет много общего с фотоаппаратом. В состав глаза входят: светочувствительная нервная ткань - сетчатка - аналог фотопленки; оптическая система (роговица и хрусталик), фокусирующая изображение рассматриваемых предметов на сетчатку - аналог объектива (фокусное расстояние около 20 мм) и радужная оболочка - аналог диафрагмы (диаметр зрачка изменяется от 2 до 8 мм, т.е. диафрагменное число изменяется от 10,4 до 2,3). В формировании зрительного образа большую роль играет преобразование первичных сигналов нервных раздражителей в коре головного мозга.

Пройдя роговицу, хрусталик и стекловидное тело, свет попадает на сетчатку, которая выстилает глазное дно. Она представляет собой переплетение нервных волокон, заканчивающихся светочувствительными клетками (рецепторами). Различают два вида рецепторов: палочки, имеющие удлиненную форму, и грушевидные колбочки.

Палочки обладают очень высокой светочувствительностью и обеспечивают зрение в условиях очень низкой освещенности (так называемое ночное зрение). Исследования ученых доказывают, что ночью в условиях достаточной прозрачности атмосферы и при прямой видимости (без учета кривизны земной поверхности) человеческий глаз способен зарегистрировать процесс зажигания обыкновенной спички на расстоянии 420 км.

Однако палочки не позволяют различать цвета и создают ахроматический (черно-белый) зрительный образ. Народная мудрость отметила эту особенность ночного зрения поговоркой: ?Ночью все кошки серы?. В палочках содержится особый краситель - родопсин (зрительный пурпур). Под действием света родопсин разлагается, что вызывает возникновение нервного импульса. После прекращения действия света родопсин быстро восстанавливается. При высокой освещенности зрительный пурпур не успевает восстанавливаться и палочки практически не работают. В этих условиях работа глаза обеспечивается колбочками. Они обладают меньшей, чем палочки, светочувствительностью, но обеспечивают цветное восприятие картины окружающего мира. Колбочковое зрение называют еще дневным.

При некотором среднем уровне освещенности в работе глаза участвуют как колбочки, так и палочки (сумеречное зрение). Вся сетчатка содержит приблизительно 6 миллионов колбочек и 120 миллионов палочек. Палочки имеют толщину около 1 нм, а колбочки - 2 нм.

Трехкомпонентная теория цветового зрения, объясняющая механизм цветового зрения человека, основывается на следующих положениях. Колбочки различных групп вызывают в мозгу разнообразные ощущения. Наиболее чувствительные к свету с длиной волны 360-510 нм вызывают ощущение синего цвета, 470-560 нм -зеленого, а 540-760 нм - красного. Соответственно принято различать сине-, зелено- и красночувствительные колбочки (для краткости их именуют С-, 3- и К-приемниками). Красный, синий и зеленый цвета называют первичными.

Свет, действующий только на колбочки одного вида, вызывает соответствующее ощущение синего, зеленого или красного цвета. При одновременном воздействии на колбочки двух видов рождается ощущение промежуточных цветов, причем в зависимости от степени возбуждения той или иной группы колбочек изменяется и цвет. Например, при одинаковом воздействии на красно- и зеленочувствительные колбочки возникает ощущение желтого цвета, а при неодинаковом - от зеленого, зелено-желтого, желтого, оранжевого и до красного.

Большинство цветов воспринимается при одновременном возбуждении всех трех групп колбочек. Если на какой-либо участок сетчатки попадает свет достаточно большой интенсивности, который вызывает одинаковое воздействие колбочек всех трех видов, то у человека возникает ощущение белого цвета, а при меньшей интенсивности - одного из серых цветов. При воздействии света очень малой интенсивности или при отсутствии воздействия - появляется ощущение черного цвета.

Если колбочки различных групп возбуждаются неодинаково, возникает ощущение цвета, которое зависит от степени этих различий. Такой процесс получения множества разнообразных цветов с помощью ограниченного их набора (в нашем случае трех) называется синтез цвета.

Свет, отраженный от рассматриваемого предмета, попадает в глаз и создает оптическое изображение на сетчатке. Благодаря тому, что в сетчатке имеются три вида колбочек с различной спектральной светочувствительностью, в каждой точке изображения происходит разделение света (в оптике принят термин ?разложение света?) на три составляющие. В сумме каждая из них является изображением предмета в одном из трех световых потоков и несет информацию о распределении соответствующего потока по площади изображения. Такой процесс называется цветоделением, а сами изображения - цветоделенными.

Кроме того, степень возбуждения колбочек (и палочек) несет информацию о яркости (светлоте) деталей наблюдаемого объекта -это градационный процесс.

От каждой точки на сетчатке глаза поступают сигналы в мозг. В зависимости от степени возбуждения колбочек различного типа (цветоделение и градационный процесс) в мозгу возникают ощущения синего, зеленого и красного цветов различной интенсивности. Эти ощущения синтезируются в ощущения определенного цвета и ассоциируются в нашем мозгу с цветом соответствующей точки рассматриваемого предмета.

Таким образом, в основе механизма цветового зрения человека лежат три процесса: цветоделение, градационный процесс и синтез цвета. Это позволяет сделать вывод: все воспринимаемое человеком многообразие цветов передается смешением синего, зеленого и красного цветов в различных пропорциях. Именно на этих принципах основаны все способы воспроизведения цвета, используемые в полиграфии, фотографии, телевидении и т.п.