Характеристики источника света

Стандартные источники

Для имитации различного освещения измерительные устройства используют стан- дартизованные источники излучения - D50, D65, D93, А, В, С, а также F2 или F8 (флюоресцентные лампы). Эти источники имеют определенные стандартизованные спектральные характеристики, установленные в 1931 г. международной комиссией по освещению (CIE):

• источник А — норма среднего искусственного света эквивалентна цветовой тем- пературе 2854°К, что соответствует излучению лампы накаливания;

• источник В — норма прямого солнечного света с цветовой температурой, близкой к 4800°К;

• источник С - норма рассеянного дневного света с температурой около 6500°К;

• источник D65 имеет температуру, почти равную 6500°К (применяется во  всем

мире, кроме Германии, где стандартным считается D50 с цветовой температурой 5000°К).

Источники В и С в действительности получают из источника А путем изменения

спектральной характеристики последнего с помощью соответствующего фильтра.

Особенности восприятия цвета человеком

Световые волны, излучаемые или отражаемые объектом, собираются хрусталиком

и через стекловидное тело проецируются на сетчатку (рис. 6.8). Там они возбуждают определенные нервные клетки, физиологическое назначение которых состоит в распознавании световых волн. В результате возбуждения в нервных клетках возникает электрический сигнал, который по зрительному нерву поступает в зрительный центр мозга, где с помощью пока еще до конца не понятных механизмов и возникает зрительное восприятие цвета.

Рис. 6.8. Схема функционирования человеческого глаза

На самой сетчатке можно выделить две области, которые называют желтым пятном и слепым пятном. На слепом пятне нервные пути сетчатки переходят в зрительный нерв.

Поскольку в атом месте нервных клеток нет, то свет, попадающий на слепое пятно, не обнаруживается. На желтом пятне имеет место обратная картина. Оно расположено по центру зрительной оси и содержит много зрительных клеток, чувствительных к цвету (колбочек; см. ниже). При хорошем освещении глаз обычно фокусирует падающий свет на желтом пятне. Наоборот, ночью сильной фокусировки приходится избегать, поскольку из- за низкой чувствительности колбочек зрительное восприятие значительно ослабляется.

Колбочки и палочки

За цветовое и яркостное восприятие человеческого глаза отвечают два различных типа нервных клеток (рецепторов), называемых соответственно колбочками и палочками.

Процесс функционирования палочек и колбочек не имеет принципиальных отли- чий.  В обоих случаях происходит поглощение световых волн и по достижении опре-

деленного порога вырабатывается нервный импульс. При этом оба вида нервных клеток реагируют на интенсивность падающего света. В чем же тогда проявляется их различие?

Палочки «отвечают» за черно-белое зрение, поскольку способны регистрировать только  суммарную  энергию  света.  Этот  тип  рецепторов  равномерно  распределен  по

сетчатке глаза и обладает очень высокой чувствительностью, примерно в 1000 раз превышающей  чувствительность  колбочек.  Именно  благодаря  им  обеспечивается

возможность распознавания предметов в условиях плохой освещенности («ночью все кошки серы»).

Колбочки предназначены для распознавания цветовой информации. В отличие от палочек имеются три сорта колбочек,  каждая из которых реагирует на определенный

диапазон длин волн. Из экспериментальных данных видно, что первый тип воспринимает световые волны с длинами волн в диапазоне 400-500 нм («синяя» составляющая спектра),

второй — от 500 до 600 нм («зеленая» составляющая спектра) и третий — от 600 до 700 («красная» составляющая спектра). В зависимости от того, световые волны какой длины и

интенсивности присутствуют в спектре, те или иные группы колбочек возбуждаются сильнее  или  слабее.  Полученная  с  помощью зрительных  рецепторов  информация

поступает в виде сигналов в мозг, который определяет, в каких соотношения возбуждены три вида колбочек, создавая на базе этого цветовое восприятие.

Таким образом, исходя из особенностей строения человеческого глаза можно сделать вывод, что цвет трехмерен по своей природе.

Рис. 6.9. Спектральная чувствительность различных типов колбочек

Принцип действия большинства технических устройств, предназначенных для обработки содержащейся в свете цветовой информации, также базируется на раздельном распознавании красной, зеленой и синей составляющих света.

Настало время разобраться с тем, как свойства палочек и колбочек влияют на чув- ствительность зрения к яркости света.