Krāsu uztvere


krasu uztvere


Kas Tev ir jāredz?

Īsumā, divas lietas: acis un apgaismojums. Kaut arī tas varētu šķist pašsaprotami, to varētu salīdzināt ar jautājumu par to, vai pirmais bija cālis vai ola. Acīmredzot jau pirms tam, kad dzīvības formas attīstīja redzi, lai varētu vērot to, kas apkārt jau eksistē, bija gaisma, proti, saules gaisma. Saules starojums, kas sasniedz Zemi, satur ne tikai cilvēka acij redzamās gaismas viļņus, bet ir tādā redzamās gaismas starojuma amplitūdā, kādā starojuma daudzums ir optimāls. Nav brīnums, ka acis ir pie tā pieradušas!

Elektromagnētiskā starojuma viļņu diapazons, ko uztver cilvēka acs, pastiprinoties redzamajai gaismai, ir robežās no aptuveni 400 nm līdz 700 nm (4-7 milimetra desmittūkstošās daļas). Kopumā gaisma ir tikai neliela daļa no visa starojuma, kas sniedzas no vairākus kilometrus gariem radioviļņiem līdz radioaktīvajam gamma starojumam, kura viļņu garums ir milimetra miljonā daļa. Pat tik šauras viļņu joslas ir pietiekami platas, lai ietvertu pilnu krāsu spektru no sarkanās līdz zilajai un violetajai.

Spēja atšķirt krāsas rodas no tā, ka atsevišķi gaismas viļņu garumi tiek uztverti kā dažādas krāsas. Attiecīgi krāsa ir īpašība, ko nosaka vērotāja maņas, jo elektromagnētiskajam starojumam kā tādam “nav krāsas”, tas izstaro enerģiju. Tā kā krāsu redzējums ir individuāla īpašība, cilvēki krāsas mēdz redzēt dažādos veidos. Dzīvnieki var uztvert daudz plašāku krāsu spektru nekā cilvēki. Evolūcijas gaitā katrai sugai nepieciešamās īpašības ir pastiprinājušās. Piemēram, dažiem putniem un kukaiņiem, lai sameklētu pārtiku, vajag ultravioleto starojumu.



Acs uzbūve

acs-uzbuve

Radzene (cornea)/varavīksnene (iris)/lēca (lens)/stiklveida ķermenis (vitreous)/redzes nervs (optic nerve)/aklais plankums (blind spot)/centrālā bedrīte (fovea)/tīklene (retina).

Attēlā ir attēlots acs šķērsgriezums. Optiskā sistēma no redzamajiem objektiem veido attēlu uz acs tīklenes, kur gaismjutīgas šūnas ražo informāciju nervu sistēmai. Redzes informācijas apstrāde notiek smadzeņu redzes centrā. Optisko sistēmu veido radzene, varavīksnene, lēca un acs stiklveida ķermenis, kuri rūpējas par gaismas daudzumu un uz tīklenes veidotā attēla asumu. Tīklenē ir divu veidu gaismjutīgas šūnas. Tās uztver gaismu un nosūta nervu impulsus.

acs-uzbuve-2

Skatoties no gaismas avota puses, redzes nervi tīklenē atrodas virspusē. Zem tiem ir audi, kas gaismjutīgo šūnu produkciju pārvērš nervu impulsos, un visdziļāk acs pamatnē atrodas vālītes un nūjiņas. Audi virs gaismjutīgajām šūnām ir caurspīdīgi.



Vālītes, kas izšķir krāsas

Acs tīklenē lielā laukumā atrodas daudz (120 miljonu) nūjiņu, kas neizšķir krāsas, taču labi uztver gaismas daudzuma izmaiņas. Šīs nūjiņas galvenokārt paplašina redzes lauku uz sāniem. Cilvēkam laika gaitā ir bijis būtiski redzēt arī sānos esošos apdraudējumus vai plēsējus, tādēļ šīm šūnām ir īpaši attīstīta spēja atpazīt kustību, reaģējot uz gaismas daudzuma izmaiņām. Šīs šūnas darbojas vājākā apgaismojumā nekā otrs šūnu tips – vālītes, un tādēļ ir jutīgākas. Vājā apgaismojumā galvenokārt strādā nūjiņas, tādēļ krēslā krāsas ir grūti saskatāmas. Visi kaķi tumsā šķiet pelēki vai vismaz melnbalti.

Vālīšu ir daudz mazāk nekā nūjiņu (6 miljoni), un tās ir izvietotas uz tīklenes vienuviet, tā sauktajā centrālajā bedrītē. Uz acs tīklenes ir tikai neliels apgabals, kurā gaismas receptori ir blīvi izvietoti un redze ir precīza. Cilvēks spēj skaidri saskatīt tikai nelielu laukumu vienlaicīgi –, piemēram, vien 8–12 burtus šajā tekstā, un lasot skatiens ir visu laiku jāpārvieto. Arī krāsu redze ir visskaidrākā šajā nelielajā laukumā.

Krāsu izšķiršanu nodrošina trīs veidu vālīšu šūnas. Viens no veidiem ir jutīgāks pret sarkano gaismu, otrs pret zaļo gaismu, bet trešais – pret zilajai gaismai atbilstošiem viļņu garumiem. Apvienojot no šīm trīs veidu šūnām saņemto informāciju, rodas iespaids par plašu un daudzpusīgu krāsu pasauli. Aplūkojot acs uzbūvi un funkcionālajās īpašības, var secināt, ka gaismas krāsas pamattoņi ir tieši sarkanā, zaļā un zilā krāsa.

valisu-jutibas-likne1


Trīs veidu vālīšu kopējā jutības līkne ir šāda.

valisu-jutibas-likne2

Līknes attēlo gaismas viļņu garuma sadalījumu un dažādu vālīšu veidu jutību. Pret zilo gaismu jutīgo vālīšu jutības pakāpi attēlo līkne B, zaļās gaismas vālīšu jutību attēlo līkne G, savukārt sarkanās gaismas vālīšu jutību – līkne R. Kopā šīs šūnas ir jutīgas pret gaismu visā viļņu garuma diapazonā, tomēr acs vislabāk uztver zili zaļo apgabalu, jo saules gaismā tas ir visintensīvākais.

Jēdziens RGB krāsu spektrs raksturo ideju, ka gaismas krāsu var izteikt ar trīs skaitļu kombināciju. Dažādas krāsas var rasties, arī sajaucot šīs trīs pamatkrāsas dažādās attiecībās. Vienas krāsas sajūta, piemēram, dzeltena, var atbilst dažādām gaismas viļņu garuma kombinācijām. Monohromatisku, viena viļņa garuma gaismu ar viļņa garumu 580 mm cilvēks uztver kā dzeltenu, taču tāpat izskatās arī gaisma, kura sastāv no sarkanās un zaļās gaismas – krāsām, kas atrodas abpus dzeltenās krāsas spektra.




Tehnika atdarina un apmāna acis

Tehniskās gaismas ieraksta iekārtas, piemēram, digitālo kameru sensori, darbojas pēc tā paša principa kā acs – tās mēra zilās, sarkanās un zaļās gaismas saturu uz sensora nonākošajā gaismā. Kopējais gaismas daudzums atbilst gaismas intensitātei, bet krāsu komponentu relatīvās attiecības izsaka gaismas krāsu. Televizora vai datora ekrāns spēj attēlot visu krāsu gammu acs uzbūves ierobežojumu dēļ vai, pareizāk sakot, pateicoties tiem. Sajaucot trīs pamattoņus dažādās attiecībās, tiek radīta plašas krāsu gammas ilūzija. Acs neizšķir, vai tā redz kādu krāsu tai atbilstošajā viļņa garumā vai kā sajaukumu no atbilstoša daudzuma zilas, sarkanas un zaļas gaismas. Piemēram, daļa videoprojektoru strādā tā, ka trīs pamatkrāsu attēli tiek projicēti precīzi viens uz otra.

Mūsu redze ir ierobežota un sīkas detaļas mēs atšķiram diezgan slikti. Šādu redzes ierobežojumu dēļ dažādas krāsas var radīt arī ar rastra palīdzību, kur cieši blakus viens otram tiek izvietoti nelieli pamattoņu plankumi. Redze nespēj izšķirt, vai televizora ekrānā ir redzama dzeltena krāsa vai viens otram blakus novietoti sarkani un zaļi plankumi. Praksē pietiek ar trim pamattoņiem – tos sajaucot, var iegūt plašas krāsu gammas ilūziju. RGB krāsu sistēmu sauc arī par aditīvo, t.i., saskaitošo, jo attēls veidojas, saskaitot zilo, sarkano un zaļo gaismu –, piemēram, dzeltenu krāsu iegūst, pievienojot zaļajai gaismai sarkanu. Sajaucot krāsotāju krāsas, notiek pavisam kas cits.


datora-ekrans
televizora-ekrans

Datora ekrāns tuvplānā. Attēls un tā krāsas veidojas no trīs krāsu gaismas līnijām.

Televizora ekrāns tuvplānā. Krāsas punkti ir tik sīki, ka skatīšanās attālumā acs redz vienmērīgu virsmu. 


pamatkrasu-sajauksana


Pamatkrāsu aditīvā sajaukšana: sajaucot sarkanu un zilu pamattoni, ir redzama violeta krāsa, no zila un zaļa pamattoņa iegūst ciānzilu krāsu, bet, sajaucot zaļu un sarkanu, iegūst dzeltenu krāsu. Sajaucot visus pamattoņus, iegūst balto krāsu.

krasu-aplis


Krāsas, kas krāsu aplī atrodas starp RGB pamattoņiem, iegūst, saskaitot blakus esošos toņus. Aplī viens pretim otram atrodas tā sauktie pretējie toņi.


Acs krāsu uztveres kļūdas – pavājināta krāsu redze

Krāsu redzei var būt dažādi trūkumi. Ir trīs veidu vālītes, un kāda no tām var strādāt vājāk par citām. Krāsu uztveri ietekmē arī smadzeņu darbība. Pilnīga krāsu izšķiršana ir drīzāk izņēmums nekā norma, un lielākajai daļai cilvēku piemīt viens vai otrs krāsu redzes trūkums. Visizplatītākais no tiem ir tā sauktais krāsu aklums jeb daltonisms, un to izraisa novirzes zaļo krāsu uztverošo vālīšu darbībā, jo tās ir jutīgas arī pret sarkano gaismu. Cilvēkam ar krāsu aklumu vai pavājinātu krāsu uztveri parasti tas netraucē. Lielākoties cilvēki par to pat nezina, ja vien krāsu redze nav īpaši pārbaudīta. Katrs no mums ir pieradis dzīvot ar savu krāsu uztveri.

Redzes uztvertās krāsas – CIELab

Starptautiski ir pieņemta sistēma, kurā toņus var raksturot ar trim skaitļiem. Viens no tiem raksturo toņa gaišumu, otrs nokrāsu no sarkanas līdz zaļai un trešais skaitlis raksturo nokrāsu no zilas līdz dzeltenai. Izstrādājot Lab krāsu standartu, ir ņemtas vērā tieši cilvēka acs redzes īpatnības. Noteiktiem CIELab skaitļiem atbilstošajam tonim ir jābūt vienādam jebkurā pasaules vietā, izmantojot jebkāda veida iekārtas. Tehnoloģiskām metodēm tomēr vienmēr ir arī savi ierobežojumi. Pilnīgi visas dabā atrodamās un ar aci redzamās krāsas nav iespējams attēlot uz ekrāna, lai gan ekrāna krāsu gamma ir diezgan plaša.

Drukāti attēli ir atsevišķa tēma

Drukā kā pamattoņi tiek izmantoti toņi „starp” RGB pamattoņiem, t.i., šo pamattoņu kombinācijas. Papildus ciānzilajam, violetajam un dzeltenajam tonim drukāta attēla intensitāte tiek palielināta arī ar melnu krāsu. Ofseta druka ir balstīta uz to, ka acs neizšķir vienu otram blakus izdrukātus krāsu punktus un uztver tos kā vienas krāsas laukumu.

Drukas krāsu CMYK sistēmu sauc par subtraktīvo jeb atņemošo, jo šeit tonis veidojas tā, ka katra krāsa no gaismas absorbē noteiktu spektra daļu, tādēļ gaismas spektra saturs samazinās un pāri paliek vēlamā kombinācija. Subtraktīvajā sistēmā ciānzilā un violetā krāsa veido zilu krāsu, apvienojot ciānzilo ar dzelteno, tiek iegūta zaļā krāsa, bet dzeltenā pamattoņa sajaukšana ar violeto veido sarkanu krāsu. RGB un CMYK sistēmas ir pretējas un darbojas uz pretējiem krāsu jaukšanas principiem.

krasu-jauksana

Krāsu subtraktīvā jaukšana. Sajaucot visus pamattoņus, tiek iegūta melnā krāsa.


Mākslinieku krāsu jaukšana ir vēl pavisam cita lieta

Pie trešā krāsu jaukšanas veida nonākam, apskatot mākslinieku krāsas. Šajā gadījumā attēls tiek veidots ar sajauktu krāsu, un acs netiek mānīta ar blakus novietotiem krāsas punktiņiem. Mākslinieku krāsu klāsts principā ir plašāks nekā drukātam attēlam vai attēlam ekrānā. Arī šeit darbojas subtraktīvais princips, jo arī mākslinieku krāsas absorbē daļu no gaismas spektra un atstaro vajadzīgo daļu, kura rada krāsas ilūziju.


Teksts: Sakari Mäkelä, M.A.
(Raksts izdevumā: Tikkurilan Viesti Newsletter, Nr. 2, Novembris 2004)