Техника - молодёжи 1981-07, страница 25

Бел t>i и свет, излучаемым источни ном, бывает разным. В одном случае он получается смешением синих лучей с желтыми, в другом — всех цветов спектра.

чнгь цвета не в физике, а в психи ке человека.

Если признать справедливым, что различать цвета можно точько на уровне ьысшей нервной дея тельностм, эго сразу же сделает задачу создания искусственного глаза столь же сложной, как и за дача создания искусственного разума, и, значит, не решаемой нынешними средствами. Мы же будем руководствоваться ленинским по ложением: «...вне нас, независимо от нас и от нашего сознания суще ствует движение материи, скажем волны эфира определенной длины и определенной быстроты, кото рые, действуя на сетчатку, нронз подят ощущение того или иног< цвета». А раз цвет объективная реальность, существующая вне психики, значит, ее можно зафик сировать и измерить физическим прибором. И если такого прибора до сих нор нет, попытаемся его создать, исходя из того, что в при роде существует его прототип — человеческий глаз.

ПОИСКИ ПРИНЦИПА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Гнет те же самые электро магнитные колеоания, что и рент геновские лучи, и радиоволны. (.' помощью радиоприемника не трудно определить длину волны радиостанции: достаточно на строиться на нее и посмотреть на шкалу. Но для глаза аналогия с ним не подходит: глаз без настройки воспринимает сразу весь диапазон. Конечно, теоретически можно взять бесчисленное множество приемников, каждый из которых улавливает исключительно свою длину волны. Но это, как вы понимаете, лишь теоретически. А что, если создать приемник, охва бывающий иолний диапазон? Увы, и это не годится. Помимо того, что одинаковый сигнал может соответ ствовать разным длинам волн, лю-оое изменение мощности станции вызовет изменение силы сигнала Поп робуем обойти затруднение, воспользовавшись двумя приемки ками: одним более чувствительным к коротковолновой области,

другим — к длинноволновой. Результат не изменится. Как бы мы ни складывали и ни вычитали их выходные сигналы, длину волны не определим, этого не позволяет математика. Делу не поможет и увеличение числа приемников.

Естественно, эти рассуждения сграведливы и по отношению к све товым волнам. Невольно возникает сомнение в том, что глаз с помощью трех разных приемни ков (колбочек) может посредством линейных преобразований (сложения и вычитания), как этого тре ')ует трехцветная гипотеза, различить длину волны даже монохроматического (одноцветного) излучения.

Смешивая три краски, художник может получить почти все существующие оттенки (р и с. 2). Цвет ное телевидение и фотография то

С

Тан путем сложения трек цветов происходит синтез нового цве-^а Ж С t 3, + К,. Но способом вычитания цветов мы не владеем.

же пользуются тремя цветами, а полиграфия предпочитает четыре, но все это относится к синтезу, созданию цвета, а нас интересует диаметрально противоположный вопрос — его анализ, в результате которого его характеристики определялись бы простым замером.

Можно ли все-таки без пере стройки радиоприемника определить длину волны? Да, и довольно несложно. Но при условии, что у него на входе не один, а два колебательных контура. Каждый охватывает весь диапазон, однако чувствительность первого контура выше вблизи одного конца диапа зона, а второго — вблизи другого. Выходной же сигнал будем получать посредством «детектора отношений». Он выдает сигнал, пропорциональный отклонению длины волны от той, которую мы при

нимаем за начало отсчета (р и с. 3). Именно так работают все ультра коротковолновые и телевизионные приемники, передачи на которые ведутся на волнах, модулированных по частоте.

Воспользуемся этим принципом для создания приемника в оптическом диапазоне. Но, поскольку мы знаем, что цвет не определяется только длиной волны, то есть единственной координатой на линии, предположим, что он определяется двумя координатами на плоскости. И попытаемся найти способ определять эти две координаты, воспользовавшись двумя при емниками, настроенными на спектральные характеристики, соответ ствующие характеристикам зри тельных пигментов (р и с. 4А). Основываясь на этом довольно простом принципе, представим теперь, что мы временно заняли трон Природы и должны разработать свето- и цветоприемный блок для использования его в устройстве, названном (Человек».

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ

Разместим на плоскости, каждая точка которой соответствует какому-либо цвету, прямоуголь ную систему координат (р и с. 4Б). За начало отсчета примем точку, соответствующую цвету предмета, одинаково хорошо отражающего все лучи, — серого. Вдоль оси X будем откладывать сигнал однот j приемника, вдоль оси Y — другого. Геометрическая сумма сигна лов будет представлять вектор, на правленный из качала координат в единственную соответствующую им точку. Назовем направление вектора цветовым тоном, а величину, зависящую от его длины, — насыщенностью. Так, например, серый цвет — это никакой цветовой тон нулевой насыщенности. Но и серый бывает разным — от белого до черного, то есть он может отличаться по яркости. Вот почему мы воспользуемся еще осью Z, отведя ее для этой третьей характеристики. В итоге получаем трехмерное пространство всех электромагнитных волн, которые могут быть «захвачены» приемниками глаза. Но область воспринимаемых им излучений будет определяться только спектральными характери стнками приемников.

Нас интересует видимый диапазон. Дабы устранить другие волны, могущие внести помехи, используем фильтры. В человеческом глазу заграждением для ультрафи олетовых лучей служат белки, из которых сделаны роговица и хрусталик, а для инфракрасных — стекловидное тело. Затем прибор

22