Техника - молодёжи 1981-07, страница 24

А

liMi m\w>

Доклад № 76

КАК ПОСТРОИТЬ ГЛАЗ?

СЕРГЕЙ РЕМЕНКО, инженер г. Кишинев

Натура тем паче всего удивительна, что в простоте своей многохитростна, и от малого числа причин произносит неисчислимые образы свойств, перемен и явлений.

М. В. ЛОМОНОСОВ

Создать искусственный глаз — значит построить прибор, который преобразует свет в сигналы, описывающие форму, яркость и цвет тел окружающей среды, от которых приходят эти лучи.

С яркостью и формой дело обстоит просто. Они однозначно связаны с количеством отраженных или испускаемых участками тела фотонов и легко измеряются, например, фотоэлементами. Все известные до сих пор модели глаза основаны на измерении яркости. Иное дело цвет.

Наряду с другими проблемами развития науки и ускорения технического прогресса XXVI съезд КПСС поставил задачу «ускорить внедрение автоматизированных методов и средств контроля качества и испытания продукции как составной части технологических процессов». Во многих производствах готовность продукции наиболее просто определяется по ее цвету, но точность этого метода полностью зависит от опыта контролеров, от их способности улавливать появление нужного оттенка. Здесь требуются специалисты самой высокой квалификации, подобные дегустаторам в виноделии, заменить которых автоматикой до сих лор не представлялось возможным. И вот работы, проводимые автором предлагаемой статьи с 1973 года, теперь достигли такого уровня,- что, по мнению компетентных ученых, уже открывают подобные возможности. Кроме того, они имеют большое самостоятельное значение для изучения действия основного нашего информационного органа — глаза и в этой части направлены на решение еще одной поставленной партийным съездом проблемы — «познания механизма физиологических, биохимических, генетических и иммунологических процессов жизнедеятельности человека, совершенствования методов профилактики, диагностики и лечения наиболее распространенных заболеваний».

В ЧЕМ СЛОЖНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ЦВЕТА

С этой проблемой дело обстоит гораздо сложнее. Цвет — это конкретное зрительное ощущение, возникающее при восприятии отраженных или испущенных телом излучений. А все сложные методики и приборы для его определения, разработанные наукой о его измерении — колориметрией, сводятся к сравнению наблюдаемого цвета с образцом, подбираемым путем смешения трех других цветов, принятых за «основные» в соответствии с трехкомпонентной гипотезой цветового зрения. Но беда в том, что одинаковые окраски могут быть подобраны различными сочетаниями из многих «троек», то есть систем «основных цветов» может быть сколько угодно. Не помогает обращение и к физическому свойству цвета — зависимости окраски данного тела от спектрального состава исходящих от него электромагнитных колебаний. Зависимость здесь неоднозначная. В то время как, например, каждый вид звука (каждая нота любого регистра) соответствует строго определенной частоте звуковых колебаний, любой цвет может быть образован смешением электромагнитных колебаний различных частот. Так, белый образуется при смешении и всех цветов спектра, и только двух «дополнительных»: желтого и синего, оранжевого и голубого и т. д. (р и с. 1). Более того, согласно физической теории при сложении монохроматического синего и желтого света, в результате их интерференции должны образоваться биения с длинами волн, соответствующими ультрафиолетовой и инфракрасной областям

спектра, которые, как известно, невидимы. Но мы тем не менее видим белый свет!

Обращение к спектру тоже ничего не проясняет. Ведь разбивка спектра на семь цветов принята И. Ньютоном условно, по аналогии с семью тонами звуковой гаммы. А люди, как установлено, даже без специальной подготовки различают до 1500 оттенков хроматических цветов и еще 300 ахроматических (белого, серого и черного). Смешение спектральных цветов друг с другом дает множество других, которых нет в спектре, таких, как пурпурный, оливковый, коричневый, морской волны. Наиболее подробные атласы цвета содержат до 150 тыс. различных образцов. И для всего этого разнообразия до сих пор не найдено единого объективного физического основания систематизации и классификации. Но то теория. А на практике наш глаз легко их отличает, будучи сравнительно простым по устройству.

В самом деле, глаз человека имеет всего два типа светочувствительных приемников: палочки и колбочки. Они содержат зрительные пигменты: первые — родопсин, а вторые — хлоролаб и эрит-ролаб. Некоторые исследователи считают, что в колбочках имеется и какой-то третий, неведомый еще науке, пигмент, причем полагают, что каждый из них содержится только в «своей» колбочке, то есть имеются три разных типа колбочек. Принято ₄ считать, что палочки в восприятии цвета не участвуют и работают в основном в условиях слабой освещенности. Колбочки же, наоборот, вступают в действие только при значительной освещенности и выдают сигнал, несущий информацию о спектральном составе света. Три типа колбочек — соответственно три типа сигналов. По трехкомпонентной гипотезе цветового зрения эти сигналы после каких-то преобразований поступают в мозг, который за счет также неизвестных преобразований этих сигналов создает ощущение цвета. Если в глазу отсутствует какой-либо тип колбочек или какой-либо пигмент в них, то человек не способен правильно воспринимать цвета — он страдает дальтонизмом (см. статью «Голубые розы Дальтона» в «ТМ», № 3 за 1969 год).

Противоречие между красочным многообразием видимого мира и простотой устройства глаза, с одной стороны, и существование многих явлений цветовосприятия, не объясняемых трехкомпонентной гипотезой, — с другой, заставляют многих исследователей искать объяснение нашей способности разли-

21