Содержание
Иллюстрации - 9
Таблицы и схемы - 0
Механизмы цветоощущений человека: обзор естественнонаучных концепций и художественных моделей от античного хроматизма до нейроиконики и голографии Часть 2. На сцену выходят цветокодирующие нейроны «Светотехника», 2025, №5

Журнал «Светотехника» №5 2025

Дата публикации 20/10/2025
Страница 27-37

Купить PDF - ₽500

Механизмы цветоощущений человека: обзор естественнонаучных концепций и художественных моделей от античного хроматизма до нейроиконики и голографии Часть 2. На сцену выходят цветокодирующие нейроны «Светотехника», 2025, №5
Авторы статьи:
Стафеев Сергей Константинович, Шаров Даниил Дмитриевич

Стафеев Сергей Константинович, доктор техн. наук, профессор. Окончил Ленинградский институт точной механики и оптики. Профессор Института когнитивных исследований СПбГУ, профессор физико-технического факультета Университета ИТМО. Награждён медалью ордена «За заслуги перед отечеством» 2 степени и медалью «В память 300‑летия Санкт-Петербурга ». Лауреат премии Правительства РФ в области образования, лауреат премии Правительства Санкт-Петербурга. Автор свыше 250 научных трудов, пяти монографий, четырёх онлайн-курсов, десятков учебных пособий и изобретений. Область научных интересов: оптика полупроводников, обработка изображений, компьютерные технологии в образовании, художественная голография, история оптики, нейроиконика

Шаров Даниил Дмитриевич, учитель физики. Окончил в 2019 г. магистратуру Университета ИТМО по специальности «Научная коммуникация». Младший научный сотрудник Института когнитивных исследований СПбГУ. Начиная с 2017 г., курировал работу ряда научно-популярных выставок, таких как Музей Оптики (Санкт-Петербург), «Magic of Light» (Шанхай), «Призма Времени» (Москва) и «Светоскоп» (Кронштадт). Область научных интересов: голография на фотополимерных материалах, когнитивные исследования с использованием методов айтрекинга и ЭЭГ, дополненная реальность, принятие решений в социальных системах

Аннотация
Вторую часть обзора начинает небольшой раздел о некоторых давно замеченных эффектах и парадоксах цветовосприятия, которые стали более-менее понятны во второй половине XX века, уже после детальных исследований специфики нейронной системы цветокодирования. Далее рассматриваются механизмы, отвечающие за хроматическое зрение, начиная от сенсорной мозаики сетчатки и слоёв латерального тела и заканчивая первичными и более глубокими областями зрительной коры. Затем, после небольшого отступления от рационального знания о цветоощущении в сторону его художественно-эмоционального восприятия, рассматриваются современные подходы к моделям цветового пространства и цветовых диаграмм, которыми предпочитают пользоваться в научных работах по физиологии человеческого хроматизма. В этом случае появляется возможность сравнения двух основных подходов к исследованию цветоощущений – физического, основанного на объективных свойствах спектральных источников света, и психофизиологического, учитывающего эволюцию и современное состояние цветокодирующей нейронной системы. В заключение этой части обзора анализируются созданные в конце XX века модели хроматических адаптаций и аномалий цветового зрения. А вот о последствиях, которые наступили в результате активного использования осветительных приборов со светодиодами, всё более совершенных ЖК-мониторов и голографических технологий, а также о последних достижениях молекулярной генетики в расшифровке механизма цветоощущений, речь пойдёт уже в третьей части обзора.
Список использованной литературы
1. Stafeev S., Sharov D. Human Colour Perception Mechanisms: a Review of Natural Science Concepts and Artistic Models from Ancient Chromatism to Neuroiconics and Holography; Part 1: Historical Retrospective of Hypotheses and Experiments // Light and Engineering. –2025. – Vol. 33, № 2, pp. 4–17.
2. Chevreul M.E. De la loi du contraste simultané des couleurs. – Paris: Pitois-Levreault, 1839. – 548 p.
3. Sakai K. Color representation by Land’s retinex theory and Belsey’s hypothesis. – Japan: Ritsumeikan University, 2003.
4. von Bezold W. Die Farbenlehre in Hinblick auf Kunst und Kunstgewerbe. – Braunschweig: Westermann, 1874. – 312 p.
5. von Bezold W. Über das Gesetz der Farbenmischung und die physiologischen Grundfarben // Annalen der Physiologie und Chemie. – 1873. – Vol. 150. – P. 221–247.
6. Brücke E.W. Über einige Empfindungen im Gebiete der Sehnerven // Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften in Wien, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Klasse. – 1878. – Vol. 77. – P. 39–71.
7. Purdy D.M. Spectral hue as a function of intensity // American Journal of Psychology. – 1931. – Vol. 63. – P. 541–559.
8. McCollough C. Do McCollough effects provide evidence for global pattern processing? // Perception & Psychophysics. – 2000. – Vol. 62 (2). – P. 350–362.
9. Boynton R.M. Human Color Vision. – New York: Holt, Rinehart and Winston, 1979. – 436 p.
10. Pinna B. Un effetto di colorazione // Il laboratorio e la città. XXI Congresso degli Psicologi Italiani. – Milano: Società Italiana di Psicologia, 1987. – P. 158.
11. Pinna B., Brelstaff G., Spillmann L. Surface color from boundaries: a new ‘watercolor’ illusion // Vision Research. – 2001. – Vol. 41. – P. 2669–2676.
12. Pinna B., Werner J.S., Spillmann L. The watercolor effect: a new principle of grouping and figure-ground organization // Vision Research. – 2003. – Vol. 43. – P. 43–52.
13. Daw N.W. Why after-images are not seen in normal circumstances // Nature. – 1962. – Vol. 196. – P. 1143–1145.
14. Nathans J., Thomas D., Hogness D.S. Molecular genetics of human color vision: The genes encoding blue, green, and red pigments // Science. – 1986. – Vol. 232. – P. 193–202.
15. De Valois R.L., De Valois K.K. A multi-stage color model // Vision Research. – 1993. – Vol. 33. – P. 1053–1065.
16. Stockman A., Brainard D. Color vision mechanisms // OSA handbook of optics. – New York: McGraw-Hill, 2010. – P. 11.11–11.104.
17. Solomon S.G., Lennie P. The machinery of colour vision // Nature Reviews Neuroscience. – 2007. – Vol. 8 (4). – P. 276–286.
18. Jacobs G.H. Primate color vision: A comparative perspective // Visual Neuroscience. – 2008. – Vol. 25. – P. 619–633.
19. Bumsted K., Jasoni C., Szél Á., Hendrickson A. Spatial and temporal expression of cone opsins during monkey retinal development // The Journal of Comparative Neurology. – 1997. – Vol. 378. – P. 117–134.
20. De Valois R.L., De Valois K.K., Switkes E., Mahon L. Hue scaling of isoluminant and cone-specific lights // Vision Research. – 1997. – Vol. 37. – P. 885–897.
21. Pugh E.N. Jr., Mollon J.D. A theory of the π₁ and π₃ color mechanisms of Stiles // Vision Research. – 1979. – Vol. 20. – P. 293–312.
22. Kingdom F.A.A., Mullen K.T. Separating colour and luminance information in the visual system // Spatial Vision. – 1995. – Vol. 9. – P. 191–219.
23. Wiesel T.N., Hubel D.H. Spatial and chromatic interactions in the lateral geniculate body of the rhesus monkey // Journal of Neurophysiology. – 1966. – Vol. 29 (6). – P. 1115–1156.
24. Hurvich L., Jameson D. Color theory and abnormal red-green vision // Documenta Ophthalmologica. – 1962. – Vol. 16. – P. 409–442.
25. Paulus W., Kroger-Paulus A. A new concept of retinal colour coding // Vision Research. – 1983. – Vol. 23 (5). – P. 529–540.
26. Lennie P., Haake P.W., Williams D.R. The design of chromatically opponent receptive fields // Computational models of visual processing. – Cambridge: MIT Press, 1991. – P. 71–82.
27. Regan B.C., Julliot C., Simmen B., Viénot F., Charles-Dominique P., Mollon J.D. Fruits, Foliage and the Evolution of Primate Colour Vision // Philosophical Transactions of the Royal Society of London B Biological Sciences. – 2001. – Vol. 356. – P. 229–283.
28. Land E.H., McCann J.J. Lightness and retinex theory // Journal of the Optical Society of America. – 1971. – Vol. 61. – P. 1–11.
29. Land E.H. The retinex theory of color vision// Scientific American. – 1977. – Vol. 237. – P. 108–128.
30. Land E.H. Recent advances in retinex theory // Vision Research. – 1986. – Vol. 26. – P. 7–21.
31. Hurlbert A. Formal connections between lightness algorithms // Journal of the Optical Society of America. – 1986. – Vol. 3. – P. 1684– 1694.
32. Zeki S., Marini L. Three Cortical Stages of Colour Processing in the Human Brain // Brain. – 1998. – Vol. 121. – P. 1669–1685.
33. Trotter Y. Cortical Representation of Visual Three-Dimensional Space // Perception. – 1995. – Vol. 24. – P. 287–298.
34. Trotter Y., Celebrini S., Stricanne B., Thorpe S., Imbert M. Modulation of Neural Stereoscopic Processing in Primate Area V1 by the Viewing Distance // Science. – 1992. – Vol. 257. – P. 1279–1281.
35. Domini F., Blaser E., Cicerone C.M. Color-Specific Depth Mechanisms Revealed by Color-Contingent Depth Effect // Vision Research. – 2000. – Vol. 40. – P. 359–364.
36. Иттен И. Искусство цвета. – 2‑е изд. – М.: Изд. Д. Аронов, 2001. – 96 с.
37. Land E.H. An Alternative Technique for the Computation of the Designator in the Retinex Theory of Colour Vision // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 1986. – Vol. 83. – P. 3078–3080.
38. Shevell S.K., Kingdom F.A. Color in Complex Scenes // Annual Review of Psychology. 2008. – Vol. 59. – P. 143–166.
39. Ярбус А.Л. Роль движений глаз – в процессе зрения. – М.: Наука, 1965. – 166 с.
40. Арнхейм Р. Искусство и визуальное восприятие. – М.: Прогресс, 1974. – 392 с.
41. Beare A.C. Color-name as a function of wave-length // The American Journal of Psychology. – 1963. – Vol. 76. – P. 248–256.
42. De Valois R.L., De Valois K.K., SwitkesE., Mahon L. Hue scaling of isoluminant and cone-specific lights // Vision Research. – 1997. – Vol. 37. – P. 885–897.
43. Dimmick F.L., Hubbard M.R. The spectral location of psychologically unique yellow, green and blue // American Journal of Psychology. – 1939. – Vol. 52. – P. 242–254.
44. Jameson D., Hurvich L.M. Some quantitative aspects of an opponent-colors theory. III. Changes in brightness, saturation, and hue with chromatic adaptation // Journal of the Optical Society of America. – 1956. – Vol. 46. – P. 405–415.
45. Ayama M., Nakatsue T., Kaiser P.E. Constant hue loci of unique and binary balanced hues at 10, 100, and 1000 Td // Journal of the Optical Society of America A. – 1987. – Vol. 4. – P. 1136–1144.
46. Shefrin B.E., Werner J.S. Loci of spectral unique hues throughout the life-span // Journal of the Optical Society of America A. – 1990. – Vol. 7. – P. 305–311.
47. Jordan G., Mollon J.D. Rayleigh matches and unique green // Vision Research. – 1995. – Vol. 35. – P. 613–620.
48. Nerger J.L., Volbrecht V.J., Ayde C.J. Unique hue judgments as a function of test size in the fovea and at 20‑deg temporal eccentricity // Journal of the Optical Society of America A. – 1995. – Vol. 12. – P. 1225–1232.
49. Volbrecht V.J., Nerger J.L., Harlow C.E. The bimodality of unique green revisited // Vision Research. – 1997. – Vol. 37. – P. 404–416.
50. Kuehni R.G. Variability in unique hue selection: A surprising phenomenon // Color Research and Application. – 2004. – Vol. 29. – P. 158–162.
51. Mollon J.D., Jordan G. On the nature of unique hues // John Dalton’s colour vision legacy. – London: Taylor and Francis, 1997. – P. 381–392.
52. Parsons J.H. An introduction to colour vision. – 2nd ed. – Cambridge: Cambridge University Press, 1924. – 224 p.
53. Valberg A. A method for the precise determination of achromatic colours including white // Vision Research. – 1971. – Vol. 11. – P. 157–160.
54. Берман С.М., Клиер Р.Д. Недавно открытый фоторецептор человека и предыдущие исследования в области зрения // Светотехника. 2008. № 3. с. 49–53.
55. von Campenhausen C., Schramme J. Some Properties of the Physiological Colour System // Normal and Defective Colour Vision. – Oxford: Oxford University Press, 2003. – P. 288–295.
56. Wyszecki G., Stiles W.S. Color Science: Concepts and Formulae. – 2nd ed. – New York: Wiley, 1982. – 984 p.
57. MacAdam D.L. Visual Sensitivities to Color Differences in Daylight // Journal of the Optical Society of America. – 1992. – Vol. 32. – P. 247–274.
58. Naka K.I., Rushton W.A.H. S-Potentials from Luminosity Units in the Retina of Fish (Cyprinidae) // Journal of Physiology. – 1966. – Vol. 185. – P. 587–599.
59. Wright W.D., Pitt E.H.G. Hue Discrimination in Normal Color Vision // Proceedings of the Physical Society (London). – 1934. – Vol. 46. – P. 459–479.
60. Krasilnikov N.N., Krasilnikova O.I. Models of Light Conversion by the Visual System // Neural Networks and Neurotechnologies. – SPb: VVM, 2019. – P. 131–144.
61. MacLeod I.A., Boynton R.M. Chromaticity diagram showing cone excitation by stimuli of equal luminance // Journal of the Optical Society of America. – 1979. – Vol. 69. – P. 1183–1186.
62. Данилова М.В., Моллон Д.Д. Цветовые категории и цветоразличение // Экспериментальная психология. – 2010. – Т. 3, № 3. – С. 39–56.
63. Dacey D.M., Lee B.B. The ‘Blue-On’ Opponent Pathway in Primate Retina Originates from a Distinct Bistratified Ganglion Cell Type // Nature. – 1994. – № 367. – P. 731–735.
64. MacLeod D.I.A., Boynton R.M. Chromaticity Diagram Showing Cone Excitation by Stimuli of Equal Luminance // Journal of the Optical Society of America. – 1979. – № 69. – P. 1183–1185.
65. Shepard R.N. The Perceptual Organization of Colors: an Adaptation to Regularities of the Terrestrial World // Evolutionary psychology and the generation of culture. – Oxford: Oxford University Press, 1992. – P. 495–532.
66. Mollon J. Monge: the Verriest Lecture // Visual Neuroscience. – 2006. – Vol. 23. – P. 297–309.
67. Webster M.A., Webster S.M., Bharadwaj S., Verma R., Jaikumar J., Madan G. et al. Variations in Normal Color Vision: Unique Hues in Indian and United States Observers // Journal of the Optical Society of America A, Optics, Image Science, and Vision. – 2002. – Vol. 19. – P. 1951–1962.
68. Danilova M.V., Mollon J.D. Foveal Color Perception: Minimal Thresholds at a Boundary Between Perceptual Categories // Vision Research. – 2012. – Vol. 62. – P. 162–172.
69. Tyndall E.P.T. Chromaticity Sensibility to Wavelength Difference as a Function of Purity // Journal of the Optical Society of America. – 1933. – Vol. 23. – P. 15–24.
70. Boynton R.M. Theory of color vision // Journal of the Optical Society of America. – 1960. – Vol. 50. – P. 929–944.
71. Derrington M., Krauskopf J., Lennie P. Chromatic mechanisms in lateral geniculate nucleus of macaque // Journal of Physiology. – 1984. – Vol. 357. – P. 241–265.
72. Krauskopf J., Williams D.R., Heeley D.W. Cardinal directions of color space // Vision Research. – 1982. – Vol. 22. – P. 1123–1131.
73. Brainard D.H. Cone contrast and opponent modulation color spaces / HumanColor Vision / P. Kaiser and. R.M.B. Boynton, eds. – Washington, D.C.: Optical Society of America, 1996. – P. 563–579.
74. Jameson D., Hurvich L.M. Some quantitative aspects of an opponent-colors theory. I. Chromatic responses and spectral saturation // Journal of the Optical Society of America. – 1955. – Vol. 45. – P. 546–552.
75. Stockman A., Sharpe L.T. Spectral sensitivities of the middle- and long-wavelength sensitive cones derived from measurements in observers of known genotype // Vision Research. – 2000. – Vol. 40. – P. 1711–1737.
76. Krantz D.H. Color measurement and color theory: I. Representation theorem for Grassmann structures // Journal of Mathematical Psychology. – 1975. – Vol. 12. – P. 283–303.
77. Krantz D.H. Color measurement and color theory: II. Opponent-colors theory // Journal of Mathematical Psychology. – 1975. – Vol. 12. – P. 304–327.
78. Larimer J., Krantz D.H., Cicerone C.M. Opponent-process additivity – II: Yellow/blue equilibria and nonlinear models // Vision Research. – 1975. – Vol. 15. – P. 723–731.
79. Адриан В., Гибсон Р. Зрительная работоспособность и её метрика // Светотехника. – 1994. № 10–11. – C. 2.
80. Müller G.E. Über die Farbenempfindungen: psychophysische Untersuchungen – Vol. 1. – Leipzig: Johann Ambrosius Barth Verlag, 1930. – 430 p.
81. Judd D.B. Fundamental studies of color vision from 1860 to 1960 // Proceedings of the National Academy of Science USA. – 1966. – Vol. 55. – P. 1313–1330.
82. Guth S.L. A model for color and light adaptation // Journal of the Optical Society of America A. – 1991. – Vol. 8. – P. 976–993.
83. Neitz J., Neitz M. The genetics of normal and defective color vision // Vision Research. – 2011. – Vol. 51. – P. 633–651.
84. Hubel D., Wiesel T. Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat’s visual cortex // The Journal of Physiology. – 1962. – Vol. 160. – P. 106–154.
85. Gouras P., Kruger J. Responses of cells in foveal visual cortex of the monkey to pure color contrast // Journal of Neurophysiology. – 1979. – Vol. 42. – P. 850–860.
86. Hubel D., Livingston M. Color and contrast sensitivity in the lateral geniculate body and primary visual cortex of the macaque monkey // Journal of Neuroscience. – 1990. – Vol. 10. – P. 2223–2237.
Ключевые слова
Выберите вариант доступа к этой статье

Купить

Рекомендуемые статьи