KOLOR

JAK MÓZG WIDZI BARWY?

Szczypta filozofii na początek

Próbu­jąc odpowiedzieć na tytułowe pytanie: „Jak mózg widzi bar­wy?” nie moż­na uchylić się od odpowiedzi na znacznie bardziej pod­sta­wowe pytanie doty­czące bar­wnoś­ci tego, co miał­by widzieć mózg, czyli świa­ta. Inny­mi słowy, rzecz w tym, czy otacza­ją­ca nas rzeczy­wis­tość jest kolorowa. Codzi­enne doświad­cze­nie nieustan­nie utwierdza nas w tym przeko­na­niu. Wielo­bar­wność świa­ta nie jest jed­nak tak oczy­wista, jak mogło­by to wyglą­dać na pier­wszy rzut oka. Przede wszys­tkim, jeśli chce­my mówić coś o otacza­ją­cym nas świecie musimy najpierw zgodz­ić się co do tego, gdzie świat się kończy, a gdzie się zaczy­na ten, który go poz­na­je. Kluc­zowe w tej kwestii jest rozstrzyg­nię­cie, w którym miejs­cu leży grani­ca między światem-który-mnie-ota­czaja-widzą­cym. Ostate­cznie to prze­cież ja-widzące doświad­cza bar­wnoś­ci świa­ta i coś o nim twierdzi.

Nie jest moją intencją upraw­ian­ie tutaj jakieś nai­wnej filo­zofii, ale raczej zasyg­nal­i­zowanie prob­le­mu, który ma istotne znacze­nie dla rozu­mienia czym jest per­cepc­ja. Otóż, najbardziej oczy­wista odpowiedź, jaka przy­chodzi na myśl w spraw­ie grani­cy między ja-widzą­cymotacza­ją­cym-mnie-świa­tem opiera się na spostrzeże­niu, że tym, co odd­ziela mnie od świa­ta jest po pros­tu moja skóra. Wszys­tko to, co zna­j­du­je się poza nią, nie jest mną, a zatem należy do świa­ta, który poz­na­ję. Paradoks pole­ga na tym, że przyj­mu­jąc takie założe­nie, jako oczy­wiste musimy odrzu­cić inne, równie oczywiste.

Otóż, jeżeli granicą odd­ziela­jącą mnie od świa­ta jest moja skóra to świat jest bezbar­wny. Trawa nie jest zielona, a niebo nie jest niebieskie. To czys­ta iluz­ja, jaką fun­du­ją mi oczy i mózg, które się zna­j­du­ją prze­cież w skórzanym worku mojego ciała. Co więcej, z tego punk­tu widzenia świat nie tylko nie jest bezbar­wny, ale gorzej – nawet nie jest szarobury! Po pros­tu kat­e­gorie jas­noś­ci, podob­nie, jak kat­e­gorie bar­wnoś­ci nie są włas­noś­ci­a­mi światła tylko tego, kto jest na nie wrażliwy.

Wystar­czy się chwilę zas­tanow­ić nad tym, co zostało już zasyg­nal­i­zowane na stronach niniejszej książ­ki, żeby zrozu­mieć tę oczy­wis­tość. Tym co pobudza fotore­cep­to­ry w siatkówkach oczu jest światło widzialne, a właś­ci­wie fala elek­tro­mag­ne­ty­cz­na o dłu­goś­ci w zakre­sie ok. 400–700 nanometrów i zmi­en­nej ampli­tudzie . I tylko tyle wiemy o tej fali. Cho­ci­aż bar­wę kojarzymy z taką czy z inną dłu­goś­cią światła, tym niem­niej ono samo nie jest ani jasne ani ciemne, ani tym bardziej bar­wne. To po pros­tu niek­tóre fotore­cep­to­ry reagu­ją inten­sy­wniej na określoną dłu­gość i ampli­tudę tej fali, a mózg inter­pre­tu­je ich reakcję, tworząc wraże­nie bar­wy o określonej inten­sy­wnoś­ci i jasności.

Oczy­wiś­cie nie chci­ałbym wyjść na nudziarza, ale jed­nak przy­pom­nę raz jeszcze, że jak dotąd nie mamy zielonego poję­cia, jak na pod­staw­ie reakcji mil­ionów komórek ner­wowych zaan­gażowanych w przetwarzanie danych zare­je­strowanych przez fotore­cep­to­ry dochodzi do wraże­nia widzenia bar­wy. To zagad­nie­nie zostawmy do wyjaśnienia pro­fesjon­al­nym filo­zo­fom. W każdym razie, nau­ki empiryczne nie staw­ia­ją na razie żad­nych wery­fikowal­nych hipotez w tej sprawie.

Jeśli jed­nak nie podo­ba nam się idea bezbar­wnoś­ci świa­ta, to pozosta­je zas­tanow­ić się nad tym czy nie dało­by się jakoś prze­sunąć grani­cy między ja-widzą­cymotacza­ją­cym-mnie-światem, żeby rzeczy­wis­toś­ci zna­j­du­jącej się poza mną przy­dać nieco blasku. Dla naszych potrzeb raczej trud­no było­by uza­sad­nić posz­erzanie naszego ja-widzącego poza skórę, sko­ro raczej nie mamy powodów, żeby wąt­pić, iż to oczy i mózg tworzą bar­wy. Należało­by więc raczej prze­suwać granicę ja-widzącego do wnętrza ciała, aby te struk­tu­ry mózgu, które są odpowiedzialne za widze­nie bar­wne znalazły się po stron­ie świa­ta. Wtedy już nikt nie mógł­by zak­wes­t­ionować oczy­wis­tego prze­cież doświad­czenia jego bar­wnoś­ci. Nieste­ty takie postaw­ie­nie sprawy tylko piętrzy kole­jne prob­le­my. Na dwa z nich zwrócę uwagę.

Po pier­wsze, wszys­tkie stany umysłowe, w tym również doświad­cze­nie samego siebie, czyli także ja-widzącego, są w mniejszym lub więk­szym stop­niu pochod­ną sprawnie dzi­ała­jącego całego mózgu. Jak zatem odd­zielić od siebie te jego częś­ci, które są odpowiedzialne za widze­nie bar­wne od tych, które leżą u podłoża naszego odczuwa­nia ja? I po drugie, wprowadze­nie do naszego rozu­mowa­nia jakiegoś nie­ma­te­ri­al­nego lub poza-neu­ronal­nego pier­wiast­ka, który był­by odpowiedzial­ny za ist­nie­nie ja (w każdej z jego ról), w opozy­cji do stanów umysłu będą­cych skutkiem jego akty­wnoś­ci poz­naw­czej, np. widzenia bar­wnoś­ci świa­ta, wyrzu­ciło­by nas poza granice nau­ki empirycznej w znacze­niu, jakie współcześnie przy­należy temu pojęciu.

Chy­ba nie ma zatem sen­su dal­sze rozwi­janie tych wątków, ponieważ znacznie wykroczyły­by one poza ramy tej książ­ki. Dość powiedzieć, że kon­cepc­ja, zgod­nie z którą świat jest bezbar­wny i bez-jas­ny, a grani­ca naszego ja-wi­dzą­cego zna­j­du­je się na rogów­ce oka, wyda­je się wyjś­ciem najrozsąd­niejszym, przy­na­jm­niej na obec­nym etapie wiedzy o widzeniu.

Wypełnianie konturów czy konturowanie barwnych plam?

Na pod­staw­ie tego, co do tej pory napisałem w odniesie­niu do spostrze­ga­nia kon­turów widzianych rzeczy moż­na sfor­mułować ogól­ną zasadę, że obiek­ty w sce­nie wiz­ual­nej są tym trafniej iden­ty­fikowane, im wyraźniej jaw­ią się nam ich kon­tu­ry wyz­nac­zone przez kon­trastu­jące ze sobą powierzch­nie o różnej jas­noś­ci, im bardziej te kon­tu­ry są kom­pletne i im mniej są „zaszu­mione”, np. światłocieniami.

Mike G. Har­ris i Glyn W. Humphreys (2002) zauważa­ją, że poproszeni o narysowanie jakiegokol­wiek przed­mio­tu najczęś­ciej zaczy­namy od wykreśle­nia jego kon­turów, a nie, np. od zacie­nienia lub zabar­wienia kilku leżą­cych obok siebie powierzch­ni. Pomi­ja­jąc już fakt, że w znacznym stop­niu odpowia­da za to mech­a­nizm hamowa­nia obocznego uksz­tał­towany w toku ewolucji, tym niem­niej od dziec­ka jesteśmy trenowani raczej w wypeł­ni­a­n­iu kon­tur­owych obrazków różny­mi kolora­mi (jak, np. na ryc. 107), niż obrysowywa­niu kon­tu­ra­mi bar­wnych powierzch­ni. I czyn­imy tak ignoru­jąc fakt, że zde­cy­dowana więk­szość przed­miotów nie ma na sobie żad­nych linii kon­tur­owych. Że to, co widz­imy to są właśnie wyłącznie różno­bar­wne, a w słab­szych warunk­ach oświ­etle­niowych, tylko różno-jasne powierzch­nie, które wyz­nacza­ją granice przed­miotów odd­ziela­ją­cych je od tła.

Ryci­na 107. Flinstonowie, ilus­trac­ja z kolorowan­ki dla dzieci. Opra­cow­anie graficzne P.F.

Jaką rolę odgry­wa­ją zatem bar­wy w spostrze­ga­niu otacza­jącego nas świa­ta? Czy potrze­bu­je­my ich do iden­ty­fikacji przed­miotów? A może widze­nie barw jest tylko ekstra-dodatkiem, w jaki wyposażyła nas ewolucja?

Z jed­nej strony, sto­sunek iloś­ci czop­ków, które są odpowiedzialne za widze­nie bar­wne, do iloś­ci prę­cików, które reagu­ją na jas­ność światła w słab­szych warunk­ach oświ­etle­niowych, wynosi ok. 1:20. Oznacza to, że rzeczy­wiś­cie moż­na mieć wąt­pli­wość czy widze­nie bar­wne jest nam do czegokol­wiek potrzeb­ne. Z drugiej jed­nak strony, w okoli­cach doł­ka cen­tral­nego, czyli miejs­ca szczegól­nego ze wzglę­du na ostrość widzenia, zna­j­du­je się nieporówny­wal­nie więcej czop­ków niż prę­cików. Wobec tego moż­na słusznie przy­puszczać, że widze­nie zapośred­nic­zone wrażli­wy­mi na bar­wy czop­ka­mi odgry­wa jed­nak jakąś szczegól­ną rolę w oglą­da­niu świata.

Wszys­tko wskazu­je na to, że bez przyjrzenia się mech­a­niz­mom odpowiedzial­nym za widze­nie bar­wne nie rozwiąże­my tych dylematów. Warto rozpocząć tę opowieść od przy­pom­nienia kilku fak­tów z historii.

Trójchromatyczna teoria Younga-Helmholtza

Trójchro­maty­cz­na teo­ria widzenia barw (the trichro­mat­ic col­or the­o­ry) pow­stała w XVIII wieku, a jej prekur­so­ra­mi byli Bry­tyjczy­cy, Sir Isaak New­ton, George Palmer i Sir Thomas Young. Pier­wszy z nich położył kamień węgiel­ny zarówno pod współczes­ną optykę, jak i teorię widzenia bar­wnego. Wyni­ki jego ekspery­men­tów nad rozszczepi­e­niem światła białego na spek­trum barw (colour spec­trum) zane­gowały wielowiekową trady­cję, zgod­nie z którą to nie światłu, ale przed­miotom przyp­isy­wano barwność.

Dotąd uważano, że bar­wa jest włas­noś­cią rzeczy, a nie wzroku. Sąd­zono, że światło wydoby­wa bar­wy z przed­miotów i dzię­ki temu są one spostrze­gane przez obser­wa­to­ra. Wszys­tkie koty są szare po zmroku właśnie dlat­ego, że jest zbyt mało światła, aby ujawniło się ich fak­ty­czne umaszcze­nie. Wystar­czy tylko zapal­ić lam­pę i naty­ch­mi­ast widać, że są, np. rude. New­ton zak­wes­t­ionował tę ideę. Zwró­cił uwagę na to, że ten sam obiekt, w zależnoś­ci od inten­sy­wnoś­ci i jakoś­ci, czyli odcienia pada­jącego nań światła może wywoły­wać zupełnie inne wraże­nia bar­wne. Na tej pod­staw­ie wyciągnął wniosek, że widze­nie bar­wne jest w znacznie więk­szym stop­niu pochod­ną dzi­ała­nia sys­te­mu wzrokowego, niż włas­noś­ci oglą­danych przedmiotów.

Zafas­cynowany odkryci­a­mi New­tona, George Palmer w opub­likowanej w 1777 roku książce zasug­erował, że włók­na ner­wowe, z których zbu­dowana jest siatkówka oka zaw­ier­a­ją trzy rodza­je cząsteczek bar­wnikowych (col­or­ing par­ti­cles). Każ­da z tych cząsteczek pochła­nia promie­nie światła o dłu­goś­ci odpowiada­jącej jed­nej z barw: czer­wonej, żółtej lub niebieskiej. Według Palmera widze­nie różnych barw jest wynikiem miesza­nia się dwóch lub trzech cząsteczek bar­wnikowych w oku w takiej pro­por­cji, w jakiej pochła­ni­a­ją one światło o tej dłu­goś­ci, na jaką są wrażli­we. Palmer był chemikiem i dlat­ego mech­a­nizm widzenia barw tłu­maczył przez analogię do pro­ce­su miesza­nia farb, czyli tzw. syn­tezy sub­trak­ty­wnej (sub­trac­tive col­or; ryc. 108).

Ryci­na 108. Zjawisko sub­trak­ty­wnego miesza­nia trzech barw (bar­wników): żółtego (yel­low), magen­ty, czyli odcienia pur­pury (magen­ta) i cyjanu, czyli odcienia niebieskiego (cyan). Opra­cow­anie graficzne P.F.

Zdaniem Palmera, wraże­nie bar­wy zielonej pow­sta­je w rezulta­cie zmiesza­nia się dwóch cząstek bar­wnikowych, które pochłonęły promie­nie światła o dłu­goś­ci odpowiada­jącej bar­wie żółtej i cyjanu, czyli odcienia bar­wy niebieskiej. Czer­wień jest pochod­ną mieszaniny bar­wników pochła­ni­a­ją­cych światło o dłu­goś­ci odpowiada­jącej bar­wie żółtej i magen­ty, a niebies­ki – pochod­ną magen­ty i cyjanu. Światło pochła­ni­ane przez wszys­tkie trzy rodza­je cząstek daje wraże­nie czerni, zaś biel jest kon­sek­wencją braku pobudzenia które­gokol­wiek z siatkówkowych bar­wników (Lowen­gard, 2006).

Georges Palmer zbu­dował swo­ją kon­cepcję na dwóch fila­rach: newtonowskiej optyce oraz teorii miesza­nia kolorów, opra­cow­anych przez fran­cus­kich chemików, Charlesa Dufay i Jean Hel­lota. Jego kon­cepc­ja przetr­wała co praw­da przez następ­nych 30 lat, ale budz­iła wiele kon­trow­er­sji. Przede wszys­tkim Palmer nie umi­ał wyjaśnić dlaczego pos­tu­lowane przez niego cząst­ki bar­wnikowe miały­by reagować tylko na trzy wskazane przez niego dłu­goś­ci fali świ­etl­nej. Czyż­by pozostałe dłu­goś­ci fali światła widzial­nego nie odgry­wały żad­nej roli w widze­niu bar­wnym? A po drugie, wraz z roz­wo­jem fizjologii coraz więk­sze wąt­pli­woś­ci budz­iła jego kon­cepc­ja włókien ner­wowych, w których – zdaniem Palmera – niczym w maleń­kich tygielkach miesza­ły­by się trzy cząst­ki barwnikowe.

W 1807 roku, Sir Thomas Young, pod­czas wykładów z filo­zofii nat­u­ral­nej, przed­staw­ił kon­cepcję, zgod­nie z którą siatkówka oka nie jest zbu­dowana z włókien ner­wowych wypełnionych trze­ma cząsteczka­mi bar­wnikowy­mi, ale z trzech rodza­jów komórek recep­torowych, które z różną inten­sy­wnoś­cią reagu­ją na promie­nie świ­etlne obe­j­mu­jące cały zakres światła widzial­nego. Young sug­erował także, aby w rozważa­ni­ach nad widze­niem bar­wnym odstąpić od idei miesza­nia się barw w oku, tak jak przed­staw­ił to Palmer, odwołu­jąc się do analogii z mieszaniem farb. W zami­an Young, pos­tu­lował kon­cepcję sumowa­nia się siły reakcji recep­torów na pobudze­nie falą świ­etl­ną o różnej dłu­goś­ci. Cho­ci­aż gen­er­al­nie zgadzał się z przyjętą przez Palmera ideą, zgod­nie z którą wszys­tkie bar­wy są pochod­ną miesza­nia trzech skład­ników, tym niem­niej jako pod­stawę do ich wyz­naczenia przyjął spec­trum barw uzyskane w wyniku rozszczepi­enia światła białego. Trzy punk­ty maksy­mal­nej wrażli­woś­ci recep­torów związał on z bar­wą niebieską, zieloną i czer­woną (ryc. 109). Wybór, jakiego dokon­ał był oczy­wiś­cie arbi­tral­ny, ale nie pozbaw­iony logi­ki. Po podziale całego spec­trum światła widzial­nego na trzy częś­ci, wyróżnione przez niego bar­wy zde­cy­dowanie domin­u­ją w ramach każdej kategorii.

Ryci­na 109. Spek­trum barw po rozszczepi­e­niu światła widzial­nego, jako pod­stawa do wyróżnienia przez Youn­ga trzech barw, na które wrażli­we są trzy rodza­je recep­torów umieszc­zonych w oku. Opra­cow­anie graficzne P.F.

Warto w tym miejs­cu dodać, że cho­ci­aż wyni­ki późniejszych badań fizjo­log­icznych nie w pełni potwierdz­iły intu­icję Youn­ga, doty­czącą wrażli­woś­ci fotore­cep­torów na bar­wę czer­woną, zieloną i niebieską, tym niem­niej ich podzi­ał na czop­ki typu R (red), G (green) i B (blue) utrzy­mu­je się do dzisiaj.

Mod­e­lowy opis zależnoś­ci zachodzą­cych między dłu­goś­cią fali świ­etl­nej a wrażli­woś­cią pos­tu­lowanych przez Youn­ga trzech rodza­jów fotore­cep­torów przed­staw­ił w 1851 roku niemiec­ki fizjolog i fizyk, Her­mann von Helmholtz. Podob­nie, jak Young, twierdz­ił on, że widze­nie różnych barw wiąże się ze zróżni­cow­aną wrażli­woś­cią fotore­cep­torów na wszys­tkie dłu­goś­ci fali światła widzial­nego. Uważał również, że dla każdego typu fotore­cep­to­ra ist­nieje taka dłu­gość fali świ­etl­nej, na którą jest on najbardziej wrażli­wy (zob. ryc. 110).

Ryci­na 110. Zależnoś­ci między wrażli­woś­cią sen­so­ryczną trzech hipote­ty­cznych recep­torów wzrokowych a dłu­goś­cią fali świ­etl­nej w zakre­sie światła widzial­nego, zgod­nie z trójchro­maty­czną teorią widzenia bar­wnego Youn­ga-Helmholtza. Opra­cow­anie graficzne P.A. na pod­staw­ie Palmer (1999)

Z wykre­su na ryc. 110 wyni­ka, że widze­nie bar­wy, np. pomarańc­zowej jest związane z dużą akty­wnoś­cią recep­torów wrażli­wych na długie fale światła widzial­nego, znacznie mniejszą, na śred­nie dłu­goś­ci fali świ­etl­nej i ślad­ową, na najkrót­sze fale świ­etlne. Z kolei widze­nie, np. bar­wy zielonej jest związane z maksy­mal­ną akty­wnoś­cią recep­torów wrażli­wych na śred­nią dłu­gość fali świ­etl­nej i niez­naczną akty­wność dwóch pozostałych typów fotore­cep­torów. Zjawisko miesza­nia barw w wyniku sumowa­nia się fal świ­etl­nych o różnej dłu­goś­ci nazy­wa się syn­tezą addy­ty­wną (addi­tive col­or) i podob­nie, jak kon­cepc­ja sub­trak­ty­wnego miesza­nia bar­wników, pozwala przewidzieć, jaka bar­wa pow­stanie z połączenia dwóch lub trzech skład­ników światła o różnej bar­wie (ryc. 111).

Ryci­na 111. Zjawisko addy­ty­wnego miesza­nia się fal świ­etl­nych o różnej dłu­goś­ci, odpowiada­jącej bar­wie czer­wonej (red), zielonej (green) i niebieskiej (blue). Opra­cow­anie graficzne P.F.

Tym razem wraże­nie bar­wy żółtej pow­sta­je w rezulta­cie zmiesza­nia się dwóch stru­mieni światła o dłu­goś­ci­ach odpowiada­ją­cych bar­wie czer­wonej i zielonej. Magen­ta jest bar­wą wynikową z dwóch stru­mieni światła, których dłu­gość odpowia­da bar­wie czer­wonej i niebieskiej, nato­mi­ast wraże­nie cyjanu pow­sta­je na skutek oświ­etle­nia płaszczyzny światłem o dłu­goś­ci odpowiada­jącej bar­wie niebieskiej i zielonej.

Opra­cow­ana przez Youn­ga i Helmholtza kon­cepc­ja trzech typów recep­torów wrażli­wych na falę świ­etl­ną o różnej dłu­goś­ci doczekała się empirycznego potwierdzenia dopiero w 1956 roku przez Gun­nara Svaetichi­na. Wykazał on, że w siatków­ce oka ryby rzeczy­wiś­cie zna­j­du­ją się trzy rodza­je fotore­cep­torów (tzw. czop­ków), które są szczegól­nie wrażli­we na trzy różne dłu­goś­ci fali świ­etl­nej, mniej więcej odpowiada­jące pos­tu­lowanym przez Youn­ga i Helm­holtza bar­wom: niebieskiej, zielonej i czer­wonej. Kil­ka lat później podob­ne wyni­ki uzyskali biofizy­cy z Johns Hop­kins Uni­ver­si­ty (Marks, Dobelle i Mac­Ni­chol, 1964) pod­czas badań nad fotore­cep­tora­mi zna­j­du­ją­cy­mi się w siatków­ce oka u małp i w tym samym roku, biolodzy z Har­vard Uni­ver­si­ty (Brown i Wald, 1964) – w odniesie­niu do fotore­cep­torów zna­j­du­ją­cych się w siatków­ce oka człowieka.

Czopki R, G i B czy L, M i S?

Fak­ty­czne zakresy inten­sy­wnoś­ci reakcji trzech hipote­ty­cznych rodza­jów czop­ków na falę elek­tro­mag­ne­ty­czną w zakre­sie światła widzial­nego ilus­tru­je ryc. 112. Na wykre­sie zaz­nac­zono także zakresy reak­ty­wnoś­ci prę­cików, czyli fotore­cep­torów akty­wnych w warunk­ach obniżonej jas­noś­ci. Naw­iasem mówiąc ani Young, ani Helmholtz nie przy­puszcza­li, że w oku mogą zna­j­dować się dwa rodza­je fotore­cep­torów, z których jeden rodzaj jest wrażli­wy na inten­sy­wne światło dzi­enne, a dru­gi – akty­wny w warunk­ach noc­nych. Zasad­nic­zo ich kon­cepc­ja doty­czyła tylko pier­wszego rodza­ju recep­torów, czyli czop­ków. Maksy­mal­na wrażli­wość prę­cików przy­pa­da na falę światła widzial­nego o dłu­goś­ci ok. 500 nm i sto­sunkowo niskiej inten­sy­wnoś­ci (praw­ie trzykrot­nie niższej niż inten­sy­wność światła, na które reagu­ją czop­ki). Z kolei w grupie czop­ków wys­tępu­ją wspom­ni­ane już trzy rodza­je fotore­cep­torów, wrażli­wych na różne dłu­goś­ci fali świ­etl­nej, które są inter­pre­towane przez mózg, jako bar­wy: czer­wona, zielona i niebieska.

Ryci­na 112. Zależnoś­ci między dłu­goś­cią fali elek­tro­mag­ne­ty­cznej a siłą reakcji prę­cików (linia prz­ery­wana) i trzech grup czop­ków, reagu­ją­cych na światło o dłu­goś­ci odpowiada­jącej bar­wie czer­wonej ®, zielonej (G) i niebieskiej (B). Opra­cow­anie graficzne P.F.

Czop­ki typu R najin­ten­sy­wniej reagu­ją na falę światła widzial­nego o dłu­goś­ci ok. 560 nm. Ponieważ spośród wszys­t­kich fotore­cep­torów są wrażli­we na najdłuższą falę elek­tro­mag­ne­ty­czną w zakre­sie światła widzial­nego, dlat­ego zwane są również czop­ka­mi typu L (long). Niezu­pełnie ta dłu­gość fali odpowia­da bar­wie czer­wonej, ale wraże­nie czer­wieni rzeczy­wiś­cie pow­sta­je w wyniku dzi­ała­nia tego fotore­cep­to­ra tylko w nieco bardziej skom­p­likowany sposób, niż opisu­je to teo­ria Youn­ga-Helmholtza. Będzie o tym jeszcze mowa. Na falę elek­tro­mag­ne­ty­czną o dłu­goś­ci ok. 530 nm, najin­ten­sy­wniej reagu­ją czop­ki typu G. Ponieważ ich maksy­mal­na wrażli­wość przy­pa­da na falę światła widzial­nego o dłu­goś­ci pośred­niej między długą i krótką, dlat­ego oznacza się je również literą M (mid­dle). Z kolei na światło niebieskie o dłu­goś­ci ok. 420 nm najin­ten­sy­wniej reagu­ją czop­ki typu B lub, inaczej, typu S (short), ponieważ ich maksy­mal­na wrażli­wość jest związana z najkrót­szy­mi dłu­goś­ci­a­mi fali światła widzial­nego (Matthews, 2000).

Czop­ki typu R, G i B nie są równo­licznie reprezen­towane w siatków­ce. Najm­niej jest czop­ków reagu­ją­cych na najkrót­szą falę elek­tro­mag­ne­ty­czną w zakre­sie światła widzial­nego, czyli na bar­wę niebieską. Stanow­ią one tylko 5–6% z ok. 5 mil­ionów czop­ków. Ta pro­por­c­ja jest względ­nie stała u wszys­t­kich ludzi. Co więcej, czop­ków typu B nie ma w dołku cen­tral­nym, a na pozostałym obszarze siatków­ki wys­tępu­ją bard­zo niereg­u­larnie (Hofer, Car­roll i Williams, 2009). Nie bard­zo wiado­mo dlaczego tak jest, ale byna­jm­niej nie przeszkadza to w nor­mal­nym widze­niu bar­wy niebieskiej.

Z kolei czop­ków typu R, reagu­ją­cych najin­ten­sy­wniej na długie fale światła widzial­nego, na ogół jest znacznie więcej niż czop­ków typu G, które reagu­ją najin­ten­sy­wniej na śred­nią dłu­gość fali światła widzial­nego, cho­ci­aż okazu­je się, że ist­nieją znaczne różnice w ich pro­por­cji u różnych ludzi (Hofer, Car­roll, Neitz i Williams, 2005). Zachowu­jąc nor­mal­ną zdol­ność do różni­cow­a­nia bar­wy czer­wonej i zielonej, u niek­tórych osób pro­por­c­ja licz­by czop­ków typu R do G może wynosić od 1,9:1 do 16,5:1, ale są i tacy, u których jest ona odwró­cona, np. 0,37:1 (ryc. 113). Tak czy inaczej, w samym dołku cen­tral­nym wys­tępu­ją tylko czop­ki typu R i G.

Ryci­na 113. Frag­ment siatków­ki oka w odległoś­ci ok. 1° od doł­ka cen­tral­nego z wybar­wiony­mi czop­ka­mi wrażli­wy­mi na długie fale świ­etlne (kolor czer­wony), śred­nie (kolor zielony) i najkrót­sze (kolor niebies­ki), zare­je­strowany u trzech różnych osób. Pro­por­c­ja czop­ków typu R do czop­ków typu G wynosi, odpowied­nio: A – 0,37:1, B – 1,9:1 i C – 16,5:1. Opra­cow­anie graficzne P.F. na pod­staw­ie Hofer, Car­roll, Neitz i Williams (2005)

Zakres widzenia bar­wnego ze wzglę­du na rozkład czop­ków na siatkówce

Sko­ro różne rodza­je czop­ków są tak nierównomiernie rozłożone na powierzch­ni siatków­ki, warto uświadomić sobie, jaki ma to związek z zakre­sem widzenia bar­wnego. Zaczni­jmy od ustal­e­nia, jak wiele czop­ków zna­j­du­je się w różnych częś­ci­ach siatków­ki ludzkiego oka. Od pon­ad 30 lat tym zagad­nie­niem zaj­mu­je się Chris­tine A. Cur­cio ze swoim zespołem (1987; 1990).

Na ryc. 14 w rozdziale poświę­conym sys­te­mowi anal­izy zawartoś­ci obrazu przed­staw­iłem schematy­czny rozkład czop­ków i prę­cików w zależnoś­ci od odległoś­ci od doł­ka cen­tral­nego. Z kolei na ryc. 114 w tym rozdziale moż­na się zori­en­tować, ile mniej więcej czop­ków zna­j­du­je się w różnych częś­ci­ach siatków­ki. Już na pier­wszy rzut oka widać, że dys­pro­por­c­je są ogromne: od 199 tys. na mm2 w samym środ­ku doł­ka cen­tral­nego do 2 tys. na peryfe­ri­ach siatków­ki. Ale również na pozostałej powierzch­ni częs­tość wys­tępowa­nia czop­ków jest bard­zo zróżnicowana.

Ryci­na 114. Rozkład czop­ków na powierzch­ni siatków­ki w tysią­cach na 1 mm². A – powierzch­nia siatków­ki w zakre­sie od 0° (dołek cen­tral­ny) do 90° (czarny owal po prawej stron­ie doł­ka cen­tral­nego to plam­ka ślepa) i B – powierzch­nia doł­ka cen­tral­nego w zakre­sie od 0° do 2°. Opra­cow­anie graficzne P.F. na pod­staw­ie Cur­cio, Sloan, Pack­er, Hen­drick­son, Kali­na (1987)

Iloś­ciowy rozkład czop­ków, przed­staw­iony na ryc. 114 mówi nam coś o rozdziel­czoś­ci, która przekła­da się na wyrazis­tość widzenia w dobrych warunk­ach oświ­etle­niowych. Nie mówi nato­mi­ast nic o widze­niu bar­wnym, a prze­cież czop­ki R, G i B także rozkłada­ją się nierównomiernie na siatków­ce. Powodu­je to pewne prob­le­my z trafnym rozpoz­nawaniem poszczegól­nych barw w zależnoś­ci od tego, w jakiej odległoś­ci od doł­ka cen­tral­nego rzu­towana jest na siatkówkę fala świ­etl­na o określonej dłu­goś­ci. Zależnoś­ci te dla prawego oka przed­staw­ia ryc. 115 (obraz dla lewego oka jest symetryczny).

Ryci­na 115. Pole rozpoz­nawa­nia barw w prawym oku ze wzglę­du na rozkład czop­ków typu R, G i B na siatków­ce. Opra­cow­anie graficzne P.F. na pod­staw­ie Boff i Lin­coln (1988)

Przede wszys­tkim okazu­je się, że w odległoś­ci więk­szej niż 45o od doł­ka cen­tral­nego rozpoz­nawanie niemal wszys­t­kich barw jest znacznie ogranic­zone. Może­my również stwierdz­ić, że bar­wa niebies­ka i żół­ta są trafniej rozpoz­nawane w więk­szym zakre­sie niż bar­wa zielona i czer­wona. Granice widzial­noś­ci poszczegól­nych barw są nieco szer­sze. Eileen G. Anc­man (1991) ustal­iła, że powyżej 83,1o w zasadzie nie widać już bar­wy niebieskiej, powyżej 76,3o niknie bar­wa czer­wona, a powyżej 74,3o zupełnie zni­ka wraże­nie zie­leni. Tym niem­niej prob­le­my z ich trafnym rozpoz­nawaniem zaczy­na­ją się już znacznie wcześniej.

Spróbu­jmy przełożyć te dane na sytu­ację oglą­da­nia dużego obrazu, np. Bitwy pod Grun­wal­dem, Jana Mate­j­ki (ryc. 116). Obraz ma rzeczy­wiś­cie imponu­jące rozmi­ary: 4,26 m wysokoś­ci i 9, 87 m sze­rokoś­ci. Sto­su­jąc wzo­ry, które wyko­rzys­tal­iśmy do sza­cow­a­nia zakre­su ostrego widzenia bard­zo łat­wo może­my ustal­ić, ile cen­tymetrów przy­pa­da na 15o, 30o, 45o i 60o kąta pola widzenia, jeżeli obraz będziemy oglą­dali z odległoś­ci, np. 5 m. I tak, 15o odpowia­da ok. 1,3 m [2 x tg (15o / 2) x 5 m], 30o – 2,7 m, 45o – 4,1 m i 60o – 5,8 m. Ter­az pozosta­je już tylko prze­nieść te miary na obraz i ze zdzi­wie­niem odkryć kil­ka prawidłowości.

Ryci­na 116. Jan Mate­jko, Bit­wa pod Grun­wal­dem (1875–1878). Muzeum Nar­o­dowe w Warsza­w­ie, Warsza­wa [4,26 x 9, 87 m]

Przy­puśćmy, że przyglą­damy się twarzy pochwyconego na powróz Mark­war­da von Salzbacha, kom­tu­ra bran­den­burskiego z prawej strony obrazu, mniej więcej w odległoś­ci 9 m od jego lewej krawędzi. Zapy­tani znien­ac­ka o kolor żupana, w jaki ubrany jest książę Witold (ok. 5,5 m od lewej) lub o bar­wę kap­tura wojown­i­ka sto­jącego z toporem przez wielkim mis­trzem krzyżackim (ok. 3,5 m od lewej), może­my mieć z tym poważny prob­lem, bowiem zna­j­du­ją się oni na grani­cy trafnej rozpoz­nawal­noś­ci bar­wy czer­wonej. Z kolei przenosząc wzrok na lewą stronę obrazu, gdzie na tle rozwianych, czer­wonych szat widać postać Jaku­ba Skar­b­ka z Góry, ataku­jącego Kaz­imierza V, księ­cia szczecińskiego, przed­staw­ionego w hełmie z potężnym pióro­puszem, raczej nie rozpoz­namy poprawnie nie tylko bar­wy żupana księ­cia Witol­da, ale tym bardziej zielonych szat kom­tu­ra tuchol­skiego, Hein­richa von Schwel­borna, ginącego od miecza czeskiego ryc­erza Jana Žiž­ki (ok. 7,5 m).

Przy okazji warto przy­pom­nieć, że Jan Mate­jko od urodzenia miał znaczną wadę wzroku, co prak­ty­cznie uniemożli­wiało mu widze­nie swoich dzieł w całoś­ci. Oglą­dał je pod­czas mal­owa­nia wyłącznie z per­spek­ty­wy kilku­nas­tu cen­tymetrów, co znacznie zawężało jego pole rozpoz­nawa­nia barw! Swo­je obrazy oglą­dał w całoś­ci tylko w wyobraźni.

Teoria procesów przeciwstawnych Ewalda Heringa

Po krótkiej wiz­y­cie w Muzeum Nar­o­dowym w Warsza­w­ie pozostańmy nadal w roku 1878, w którym Jan Mate­jko ukończył Bitwę pod Grun­wal­dem. Wtedy to Ewald Her­ing, niemiec­ki fizjolog opub­likował teorię widzenia bar­wnego, opartą na proce­sach prze­ci­w­stawnych (oppo­nent process the­o­ry). Była to kon­cepc­ja alter­naty­w­na w sto­sunku do „obow­iązu­jącej” wów­czas trójchro­maty­cznej teorii widzenia barw Youn­ga i Helmholtza. Pod­stawą swo­jej teorii Her­ing uczynił także wyni­ki badań New­tona nad rozszczepi­e­niem światła białego na różno­bar­wne skład­owe. Odrzu­cił jed­nak hipotezę o ist­nie­niu tri­ady recep­torów wrażli­wych na bar­wę czer­woną, zieloną i niebieską twierdząc, że ta idea nie tłu­maczy subiek­ty­wnego wraże­nia bar­wy żółtej”, równie czys­tej i pier­wot­nej, jak czer­wień, zieleń i błękit.

Her­ing zauważył, że w wyniku miesza­nia niek­tórych barw w różnych pro­por­c­jach pow­sta­ją nowe odcie­nie, które stanow­ią tonal­nie prze­jś­cia między nimi, a mieszanie innych nie daje takich efek­tów. Na przykład, odcie­nie bar­wy pomarańc­zowej są for­mą prze­jś­ciową między bar­wą czer­woną a żółtą. Podob­nie, jak odcie­nie pur­pury w różnym stop­niu są nasy­cone czer­wienią i błękitem. Są jed­nak również i takie zestaw­ienia barw, które nie tworzą form prze­jś­ciowych, lecz zupełnie nowe jakoś­ci. Na przykład, zsumowanie bar­wy żółtej i niebieskiej tworzy zupełnie nową jakość, czyli zieleń. Z kolei połącze­nie zie­leni z czer­wienią daje bar­wę bło­ta. Na pod­staw­ie rozważań doty­czą­cych subiek­ty­wnych doświad­czeń widzenia barw Her­ing doszedł do przeko­na­nia, że w siatków­ce oka powin­ny zna­j­dować się komór­ki, które tworzą pary odpowiedzialne za per­cepcję opozy­cyjnych barw: czer­wonej i zielonej oraz niebieskiej i żółtej, czyli tych, które miesza­jąc się ze sobą tworzą nowe jakoś­ci, a nie formy pośrednie.

For­mułu­jąc swo­ją kon­cepcję Her­ing zwró­cił uwagę na pode­j­mowane przez New­tona pró­by geom­e­tryza­cji przestrzeni barw, które zaowocow­ały opisaniem przez niego całego spek­trum światła widzial­nego w postaci koła barw (ryc. 117A). Young i Helmholtz zig­norowali ten ele­ment kon­cepcji New­tona i poprzestali na lin­earnym opisie sek­wencji barw, zgod­nie ros­nącą dłu­goś­cią odpowiada­ją­cych im fal świ­etl­nych (por. ryc. 110).

Ryci­na 117A. Koło bar­wne w wer­sji zapro­ponowanej przez Isaa­ka New­tona w Optics (1704). Opra­cow­anie graficzne P.F.

Z kolei Heringowi bard­zo przy­padł do gus­tu pomysł przed­staw­ienia barw w formie koła, bowiem dostrzegł on, że ich rozkład znakomi­cie odpowia­da dostrzeżonym przez niego opozy­cjom bar­wy czer­wonej i zielonej oraz żółtej i niebieskiej. Leżąc po prze­ci­wnych stronach koła, bar­wy opozy­cyjne nie tworzą ze sobą form prze­jś­ciowych; tworzą je nato­mi­ast z bar­wa­mi należą­cy­mi do drugiej pary. newtonows­ki rozkład barw na kole, Her­ing przed­staw­ił w nieco bardziej schematy­cznej formie sugeru­jąc, że cztery pod­sta­wowe bar­wy: czer­wień, żół­cień, zieleń i błęk­it dzielą koło barw na cztery częś­ci, zaj­mu­jąc w ramach każdej z nich domin­u­jącą pozy­cję (ryc. 117B).

Ryci­na 117B. Koło bar­wne w wer­sji zapro­ponowanej przez Ewal­da Heringa w On the The­o­ry of Sen­si­bil­i­ty to Light (1878). Opra­cow­anie graficzne P.F.

Gdy­by Ewald Her­ing dożył 128 lat mógł­by poczuć się w pełni usatys­fakcjonowany po przeczy­ta­niu artykułu Rogera N. Shep­ar­da (1962), poświę­conego pró­bie empirycznego odt­worzenia umysłowej struk­tu­ry podobieńst­wa 14 barw dobranych w zakre­sie dłu­goś­ci fali świ­etl­nej od 434 nm do 674 nm przez Göstę Ekmana (1954). Zadaniem osób badanych w ekspery­men­cie Shep­ar­da było porów­nanie ze sobą wszys­t­kich tych barw w parach. Okaza­ło się, że z psy­chom­e­trycznego punk­tu widzenia rozwiązanie dwuwymi­arowe jest w pełni satys­fakcjonu­jące i niemal dokład­nie odt­warza newtonowską struk­turę relacji między bar­wa­mi. I co najważniejsze, wynik bada­nia potwierdz­ił także sug­erowane przez Heringa opozy­c­je barw (ryc. 118).

Ryci­na 118. Koło barw odt­wor­zone za pomocą skalowa­nia wielowymi­arowego na pod­staw­ie wyników badań empirycznych. Opra­cow­anie graficzne P.F. na pod­staw­ie Shep­ard (1962)

Roger N. Shep­ard i Lynn A. Coop­er (1992) raz jeszcze przeprowadzili ana­log­iczne bada­nia w grupie osób nor­mal­nie widzą­cych oraz w gru­pach osób cier­pią­cych na deuter­a­nopię (nie rozpoz­na­ją bar­wy zielonej) i protanopię (nie rozpoz­na­ją bar­wy czer­wonej), a także nie widzą­cych od urodzenia. Zmniejszyli także liczbę porówny­wanych barw do dziewię­ciu oraz prezen­towali bodźce zarówno w formie wiz­ual­nej (bar­wne kar­toni­ki), jak i w formie nazw. Okaza­ło się, że rozkład barw prezen­towanych za pomocą nazw był iden­ty­czny we wszys­t­kich gru­pach, z wyjątkiem osób, które były niewidome od urodzenia. Istotne różnice między gru­pa­mi wys­tąpiły nato­mi­ast wtedy, gdy bar­wy prezen­towano w formie wizualnej.

Innym wspar­ciem kon­cepcji kolorów opozy­cyjnych Heringa jest doświad­cze­nie powidoku bar­wnego (after­im­age), zwanego również kon­trastem następczym (ryc. 119). Jest to rodzaj iluzji wzrokowej, która pow­sta­je na skutek dłu­gotr­wałej sty­mu­lacji różnych częś­ci siatków­ki różny­mi barwami.

Ryci­na 119. Ilus­trac­ja powidoku barw opozy­cyjnych. Objaśnienia w tekś­cie. Opra­cow­anie graficzne P.F.

Żeby wywołać powidok należy przez 30 sekund skupić wzrok na czarnym punkcie leżą­cym na styku czterech bar­wnych kwadratów z lewej strony. Następ­nie należy prze­nieść wzrok na pan­el z prawej strony i także skupić wzrok na środ­kowym punkcie. Nieoczeki­wanie na białej płaszczyźnie pojaw­ią się wów­czas cztery kwadraty w barwach dopeł­ni­a­ją­cych, tzn. w miejs­cu żółtego dostrzeże­my kolor zbliżony do niebieskiego, w miejs­cu czer­wonego – kolor zielony itd. Zdaniem Heringa fakt, że powido­ki przyj­mu­ją bar­wy opozy­cyjne jest kole­jnym wspar­ciem dla jego kon­cepcji widzenia bar­wnego opartego na proce­sach przeciwstawnych.

Oprócz pos­tu­lowa­nia dwóch mech­a­nizmów leżą­cych u podłoża widzenia barw opozy­cyjnych, Her­ing zwró­cił także uwagę na trze­cią opozy­cję, tym razem w zakre­sie lumi­nancji, czyli jas­noś­ci oświ­etle­nia. Twierdz­ił, że utra­ta zdol­noś­ci do bar­wnego widzenia, np. w warunk­ach obniżonego oświ­etle­nia jest nieza­leż­na od zdol­noś­ci do rozróż­ni­a­nia stop­ni jas­noś­ci obrazu, w zakre­sie od bieli do czerni. Zdaniem Heringa, za kodowanie jas­noś­ci musi być zatem odpowiedzial­ny trze­ci typ recep­to­ra, a w związku z tym również trze­ci prze­ci­w­stawny mech­a­nizm, nieza­leżny od tych, które leżą u pod­staw widzenia opozy­cji barwnych.

Wszys­tkie trzy mech­a­nizmy per­cep­cyjne Her­ing ulokował w recep­torach, zna­j­du­ją­cych się w siatków­ce oka. Odrzu­ci­wszy, pos­tu­lowany przez Youn­ga i Helmholtza podzi­ał recep­torów na trzy rodza­je, wyspec­jal­i­zowane w reje­strowa­niu bar­wy czer­wonej, zielonej i niebieskiej, sam również zapro­ponował trójpodzi­ał recep­torów, ale według zupełnie nowych kry­ter­iów. Przyjął bowiem, że w siatków­ce są recep­to­ry odpowiedzialne za kodowanie bar­wy czer­wonej i zielonej, żółtej i niebieskiej oraz bieli i czerni (ryc. 120).

Ryci­na 120. Hipote­ty­czne fotore­cep­to­ry odpowiedzialne za widze­nie bar­wne, pos­tu­lowane przez Edwal­da Heringa w ramach jego teorii pro­cesów prze­ci­w­stawnych. Opra­cow­anie graficzne P.A. na pod­staw­ie Palmer (1999)

Jego zdaniem, zasa­da dzi­ała­nia wszys­t­kich typów recep­torów opiera się na odbu­dowywa­niu lub roz­padzie tej samej sub­stancji chemicznej, zna­j­du­jącej się wewnątrz nich. Na przykład, wzrost sub­stancji w recep­torach czer­wono-zielonych, przy jed­noczes­nym wyze­rowa­niu jej stanu w recep­torach niebiesko-żół­tych i biało-czarnych był­by pod­stawą wraże­nia czer­wieni. Jeśli towarzyszył­by temu równocześnie roz­pad, czyli zmniejszanie się iloś­ci sub­stancji chemicznej w recep­torach niebiesko-żół­tych, wów­czas mielibyśmy wraże­nie fio­le­tu lub pur­pury, itd. Bezpośred­nią przy­czyną roz­padu lub gro­madzenia się sub­stancji chemicznej w poszczegól­nych recep­torach jest – zdaniem Heringa – wpada­jące do oka światło o określonej długości.

Teoria stref widzenia barwnego Müllera-Hurvicha-Jameson

Do lat 30. XX wieku, trójchro­maty­cz­na teo­ria Youn­ga-Helmholtza i teo­ria pro­cesów prze­ci­w­stawnych Heringa były trak­towane, jako dwie sprzeczne ze sobą kon­cepc­je wyjaś­ni­a­jące mech­a­nizm widzenia barw. Rozwiązanie tego teo­re­ty­cznego impa­su zapro­ponował George Elias Müller (1930 – za: Klein, 2010). Przed­staw­ił on kon­cepcję stref kodowa­nia barw na szlaku wzro­kowym (zone the­o­ry). Zgod­nie z jego sug­estią, pier­wsza stre­fa jest związana z reak­ty­wnoś­cią siatkówkowych fotore­cep­torów wrażli­wych na światło czer­wone, zielone i niebieskie. Stre­fa dru­ga to dro­ga wzrokowa na odcinku siatkówka oka – kora mózgu i trze­cia, związana jest z akty­wnoś­cią struk­tur korowych. Intu­ic­je Müllera okaza­ły się niezwyk­le trafne.

Pier­wsza stre­fa, obe­j­mu­ją­ca struk­tu­ry wewnątrz siatków­ki oka, a w tym również recep­to­ry typu R, G i B została całkiem przyz­woicie opisana przez Youn­ga i Helmholtza w ramach trójchro­maty­cznej teorii widzenia barw. Dru­ga stre­fa jest związana ze struk­turą pow­iązań i akty­wnoś­cią komórek zwo­jowych, wyprowadza­ją­cych syg­nał z siatków­ki oka do LGN i dalej do korowych struk­tur mózgu. Dane płynące z fotore­cep­torów są na tym odcinku porząd­kowane dokład­nie w taki sposób, jak opisał to Her­ing w ramach swo­jej teorii pro­cesów prze­ci­w­stawnych. Wresz­cie trze­cia stre­fa kodowa­nia barw, obe­j­mu­ją­ca korowe obszary mózgu, począwszy od obszarów plamkowych w V1, a kończąc na struk­turze V4 w płat­ach skro­niowych, która została opisana przez Semi­ra Zeki’ego (1973; 1993; 1999; 2003), a także przez Edwina H. Lan­da i Johna J. McCan­na (1971) w teorii stałoś­ci widzenia barw retinex.

Kon­cepc­ja stref widzenia bar­wnego zapro­ponowana przez Müllera w lat­ach 30. XX wieku, została w znacznym stop­niu potwierd­zona empirycznie w bada­ni­ach fizjo­log­icznych i neu­ro­log­icznych dopiero trzy­dzieś­ci lat później. Zan­im się to jed­nak stało, Leo Hur­vich i Dorthea Jame­son (1957), opier­a­jąc się na pomysłach Müllera, przeprowadzili bada­nia empiryczne, których celem było zwery­fikowanie teorii pro­cesów opozy­cyjnych poprzez ustal­e­nie zależnoś­ci między spostrze­gany­mi bar­wa­mi a odpowiada­ją­cy­mi im dłu­goś­ci­a­mi fali światła widzialnego.

Hur­vich i Jame­son pod­jęli próbę iloś­ciowego opisa­nia prze­biegu pro­cesów prze­ci­w­stawnych za pomocą metod psy­chofizy­cznych. Za Müllerem przyjęli, że w drugiej stre­fie szlaku wzrokowego dane pochodzące z trzech rodza­jów fotore­cep­torów wrażli­wych na światło czer­wone, zielone i niebieskie, generu­ją wraże­nia w zakre­sie czterech barw pod­sta­wowych, które wyk­lucza­ją się wza­jem­nie w parach (czer­wona vs zielona i niebies­ka vs żół­ta). Jeżeli tak jest, to w pełnym zakre­sie światła widzial­nego moż­na empirycznie ustal­ić takie dłu­goś­ci fali elek­tro­mag­ne­ty­cznej, które odpowiada­ją zarówno maksy­mal­nym, jak i min­i­mal­nym wartoś­ciom nasyce­nia barw w obu parach. Rozu­mu­jąc ana­log­icznie, moż­na również wyz­naczyć dłu­goś­ci fali, które odpowiada­ją za różne stop­nie jas­noś­ci na wymi­arze: biel vs czerń.

Oso­by biorące udzi­ał w ekspery­men­tach przeprowad­zonych przez Hur­vicha i Jame­son dokony­wały serii ocen doty­czą­cych zawartoś­ci danej bar­wy, np. niebieskiej, we wszys­t­kich barwach z całego spek­trum światła widzial­nego. Ana­log­iczne zadanie doty­czyło pozostałych trzech barw: żółtej, czer­wonej i zielonej.

Na pod­staw­ie zgro­mad­zonych danych Hur­vich i Jame­son opisali nie tylko zależnoś­ci między dłu­goś­cią fali świ­etl­nej a spostrze­ganą inten­sy­wnoś­cią każdej z czterech barw, ale przede wszys­tkim wyz­naczyli te dłu­goś­ci fali elek­tro­mag­ne­ty­cznej, które odpowiadały zerowe­mu nasile­niu inten­sy­wnoś­ci barw opozy­cyjnych w parach. Podob­nie została opisana zależność między dłu­goś­cią fali świ­etl­nej a spostrze­ganą jas­noś­cią światła (zob. ryc. 121).

Ryci­na 121. Zależnoś­ci między dłu­goś­cią fali światła widzial­nego a nasyce­niem bar­wy czer­wonej, zielonej, żółtej i niebieskiej, z zaz­nac­zony­mi dłu­goś­ci­a­mi fali świ­etl­nej, które odpowiada­ją maksy­mal­nym i min­i­mal­nym (zerowym) wartoś­ciom nasyce­nia barw opozy­cyjnych. Lin­ią prz­ery­waną zaz­nac­zono spostrze­ganą jas­ność poszczegól­nych barw. Opra­cow­anie graficzne P.F. na pod­staw­ie Hur­vich i Jame­son (1957)

Na pod­staw­ie empirycznie ustalonych funkcji wykreślonych na ryc. 121 widać, że cztery pod­sta­wowe bar­wy są spostrze­gane w dwóch opozy­c­jach: niebiesko-żółtej i czer­wono-zielonej. Wraże­nie czys­tej bar­wy niebieskiej generu­je fala światła widzial­nego o dłu­goś­ci 445 nm, a fala o dłu­goś­ci 554 nm – bar­wy żółtej. Z kolei fala o dłu­goś­ci 492 nm wywołu­je wraże­nie bar­wy zielonej, która jest całkowicie pozbaw­iona zarówno bar­wy żółtej, jak i niebieskiej. To sug­erowany przez Heringa i Müllera neu­tral­ny punkt prze­jś­cia między tym dwiema opozy­cyjny­mi barwami.

Nieco bardziej złożona jest sytu­ac­ja w odniesie­niu do opozy­cji bar­wy czer­wonej i zielonej. Wraże­nie czys­tej zie­leni odpowia­da fali o dłu­goś­ci 524 nm, nato­mi­ast wraże­nie czys­tej czer­wieni jest skład­ową dwóch barw: czer­wonej, o dłu­goś­ci światła widzial­nego 610 nm i fio­le­towej, o dłu­goś­ci 440 nm. Bar­wy całkowicie pozbaw­ione czer­wieni i zie­leni, czyli bar­wy neu­tralne dla tej opozy­cji, to błęk­it (472 nm) i żół­cień (573 nm).

Ostat­nia z funkcji przed­staw­ionych na ryc. 121 to funkc­ja jas­noś­ci. Na pod­staw­ie prze­biegu tej funkcji może­my stwierdz­ić, że maksy­mal­na jas­ność jest związana z dłu­goś­cią fali świ­etl­nej odpowiada­jącej czys­tej bar­wie żółtej i zmniejsza się sym­e­trycznie wraz z wydłużaniem się i skra­caniem dłu­goś­ci fali elek­tro­mag­ne­ty­cznej w kierunku krańców zakre­su światła widzialnego.

Wyni­ki badań przeprowad­zonych przez Hur­vicha i Jame­son potwierdz­iły teorię pro­cesów prze­ci­w­stawnych Heringa w bada­ni­ach psy­chofizy­cznych. Do wyjaśnienia pozostała jeszcze kwes­t­ia neu­rofizjo­log­icznych pod­staw tych pro­cesów, czyli odpowiedź na pytanie, jak to się dzieje, że na pod­staw­ie danych pochodzą­cych z trzech recep­torów wrażli­wych na światło czer­wone, zielone i niebieskie pow­sta­je wraże­nie widzenia bar­wy żółtej oraz wraże­nia różnych stop­ni jas­noś­ci. Na tę teorię nie trze­ba było już dłu­go czekać.

Od pobudzenia czopków R, G i B do widzenia barw opozycyjnych

Odkrycie związku między wrażli­woś­cią trzech rodza­jów czop­ków w siatków­ce oka na dłu­gość fali światła widzial­nego a widze­niem barw opozy­cyjnych, opisanym w ramach teorii pro­cesów prze­ci­w­stawnych, doko­nano na pod­staw­ie wyników badań nad reakc­ja­mi komórek zwo­jowych, które odprowadza­ją syg­nał z siatków­ki oka do ciała kolankowa­t­ego bocznego (LGN). Jak pamię­tamy, LGN zna­j­du­je się mniej więcej w połowie dro­gi między siatkówka­mi oczu a korą mózgu.

Najpierw Edward F. Mac­Ni­chol i Gun­nar Svaetichin (1958), prowadząc bada­nia nad złotą rybką, a kil­ka lat później, Rus­sell L. de Val­ois (1960) w ana­log­icznych bada­ni­ach, prowad­zonych na mał­pach stwierdzili, że akty­wność niek­tórych komórek zwo­jowych w LGN znacznie wzras­ta, gdy na siatkówkę oczu pada światło o dłu­goś­ci odpowiada­jącej bar­wie, np. czer­wonej, nato­mi­ast reakc­ja tych komórek zmniejsza się pod wpły­wem światła zielonego. Z kolei inne komór­ki reagu­ją odwrot­nie: światło zielone wyraźnie je pobudza, ale pod wpły­wem światła czer­wonego ich akty­wność spa­da. Co więcej, odkry­to również komór­ki zwo­jowe, które inten­sy­wnie reagu­ją na światło niebieskie, a ich akty­wność wyraźnie się zmniejsza, gdy bar­wa światła zmienia się na żółtą. I wresz­cie są takie, które inten­sy­wnie reagu­ją na światło żółte nato­mi­ast ich akty­wność jest wyhamowywana pod wpły­wem światła niebieskiego. W bada­ni­ach tych ziden­ty­fikowano również komór­ki, które reagu­ją na światło jasne a nie reagu­ją na ciemne i komór­ki, które akty­wiz­u­ją się pod wypły­wem niewielkiego oświ­etle­nia, a nie reagu­ją na jasne świtało.

Reakc­je wszys­t­kich wymienionych typów komórek zwo­jowych Stephen E. Palmer (1999) określa, jako neu­ronal­ną imple­men­tację teorii pro­cesów prze­ci­w­stawnych Heringa. Pod­stawą dzi­ała­nia tych komórek jest opisany już mech­a­nizm akty­wnoś­ci komórek dwu­biegunowych i zwo­jowych tworzą­cych tzw. kanały włączeniowe (typu ON) i wyłączeniowe (typu OFF). Przy­pom­nę, że na prze­waża­jącej powierzch­ni siatków­ki fotore­cep­to­ry są ze sobą połąc­zone w koliste pola recep­cyjne komórek hory­zon­tal­nych. Fotore­cep­to­ry zna­j­du­jące się w środ­kowych częś­ci­ach tych pól dodatkowo łączą się z komórka­mi dwu­biegunowy­mi typu ON lub OFF, a te z kolei, z komórka­mi zwo­jowy­mi także, odpowied­nio, typu ON lub OFF. Mech­a­nizm przekazy­wa­nia danych doty­czą­cych dłu­goś­ci światła widzial­nego w zakre­sie barw opozy­cyjnych za pośred­nictwem tych kanałów jest ana­log­iczny do mech­a­niz­mu kodowa­nia jas­noś­ci światła pada­jącego na pole recep­cyjne, opisanego w jed­nym z poprzed­nich rozdziałów.

Jeżeli pole recep­cyjne komór­ki zwo­jowej, np. typu ON jest tak zor­ga­ni­zowane, że jego środ­kowa część reagu­je na falę światła, odpowiada­jącą bar­wie zielonej, wów­czas w momen­cie oświ­etle­nia jej takim światłem do LGN, a następ­nie do V1 jest przekazy­wana infor­ma­c­ja o obec­noś­ci bar­wy zielonej, a hamowana jest infor­ma­c­ja o obec­noś­ci bar­wy czer­wonej. Jeżeli nato­mi­ast środ­kowa część pola recep­cyjnego komór­ki zwo­jowej jest typu OFF, wów­czas infor­ma­c­ja o oświ­etle­niu tej częś­ci siatków­ki światłem o dłu­goś­ci odpowiada­jącej bar­wie zielonej jest wyhamowywa­nia, a torowana jest infor­ma­c­ja o obec­noś­ci bar­wy czer­wonej. Podob­nie dzi­ała­ją kanały włączeniowe i wyłączeniowe w odniesie­niu do pary barw niebieskiej i żółtej (Daw, 2008).

Do wyjaśnienia pozosta­je już tylko związek między reakcją komórek zwo­jowych kodu­ją­cych jeden z czterech kolorów pod­sta­wowych a reak­ty­wnoś­cią fotore­cep­torów R, G i B. Zagad­nie­nie to nie jest ostate­cznie rozstrzyg­nięte do dzisi­aj, ale Rus­sell L. de Val­ois, Israel Abramov i Ger­ald H. Jacobs (1966) zapro­ponowali rozwiązanie, które nie zostało dotąd pod­ważone. Jego graficz­na ilus­trac­ja zna­j­du­je się na ryc. 122.

Ryci­na 122. Schemat kom­bi­nacji pobudzeń fotore­cep­torów typu R, G i B w ramach pól recep­cyjnych komórek zwo­jowych kodu­ją­cych dwie pary barw opozy­cyjnych i lumi­nancji. Opra­cow­anie graficzne P.A. na pod­staw­ie de Val­ois, Abramov i Jacobs (1966)

Zgod­nie ze sche­matem przed­staw­ionym na ryc. 122, wraże­nie bar­wy czer­wonej może pow­stać w wyniku:

  • akty­wiz­a­cji kanału ON dla pola recep­cyjnego, które w środ­kowej częś­ci odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu R i B lub
  • akty­wiz­a­cji kanału OFF dla pola recep­cyjnego, które z otocz­ki odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu R i B.

Z kolei wraże­nie bar­wy zielonej może pow­stać w wyniku:

  • akty­wiz­a­cji kanału ON dla pola recep­cyjnego, które w środ­kowej częś­ci odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu G lub
  • akty­wiz­a­cji kanału OFF dla pola recep­cyjnego, które z otocz­ki odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu G.

Wraże­nie bar­wy żółtej także pow­sta­je w jed­nej z dwóch sytuacji:

  • akty­wiz­a­cji kanału ON dla pola recep­cyjnego, które w środ­kowej częś­ci odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu R i G lub
  • akty­wiz­a­cji kanału OFF dla pola recep­cyjnego, które z otocz­ki odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu R i G.

Również wraże­nie bar­wy niebieskiej może pow­stać w dwóch sytuacjach:

  • akty­wiz­a­cji kanału ON dla pola recep­cyjnego, które w środ­kowej częś­ci odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu B lub
  • akty­wiz­a­cji kanału OFF dla pola recep­cyjnego, które z otocz­ki odbiera dane o poziomie pobudzenia czop­ków typu B.

Oczy­wiś­cie wraże­nie które­jkol­wiek bar­wy pow­sta­je tylko wtedy, gdy wszys­tkie podsys­te­my odpowiedzialne za przetwarzanie danych sen­so­rycznych, na każdym etapie szlaku wzrokowego dzi­ała­ją sprawnie. Jeśli nie, to finalne efek­ty przetwarza­nia danych mogą nawet znacznie odb­ie­gać od opisanych w powyższych schematach.

I na koniec raz jeszcze przy­pom­nie­nie, w jaki sposób dzi­ała mech­a­nizm detekcji jas­noś­ci (lumi­nancji). Otóż wraże­nie jas­noś­ci może pow­stać w wyniku:

  • akty­wiz­a­cji kanału ON dla pola recep­cyjnego, które w środ­kowej częś­ci odbiera dane o poziomie pobudzenia wszys­t­kich rodza­jów czop­ków lub
  • akty­wiz­a­cji kanału OFF dla pola recep­cyjnego, które z otocz­ki odbiera dane o poziomie pobudzenia wszys­t­kich rodza­jów czopków.

Ze wzglę­du na różną jas­ność światła sprzężoną z różną dłu­goś­cią fali elek­tro­mag­ne­ty­cznej, znacznie więk­szy wpływ na wraże­nie jas­noś­ci będzie miał poziom pobudzenia czop­ków R i G, niż B, ponieważ ich maksy­mal­ny poziom wrażli­woś­ci, odpowied­nio 560 i 530 nm, pokry­wa się z tą dłu­goś­cią fali świ­etl­nej, która jest naj­jaśniejsza, czyli ok. 550 nm (zob. wykres funkcji jas­noś­ci na ryc. 121).

BARWY W OBRAZACH

W his­torii sztu­ki dzieje koloru i jego teorii to oscy­lowanie między degradacją do roli ozdo­by czy orna­men­tu a awansem do pod­sta­wowej prawdy malarst­wa (Melville, 1994)

O eksperymentach wizualnych Claude Moneta

Czy uzbro­jeni w wiedzę doty­czącą widzenia bar­wnego potrafimy lep­iej zrozu­mieć, dlaczego malarze lub fotografi­cy korzys­ta­ją z kolorów w taki lub inny sposób i jakie osią­ga­ją dzię­ki temu efek­ty wizualne?

Pier­wszy przykład obrazu, na jaki chci­ałbym zwró­cić uwagę to Impres­ja. Wschód słoń­ca, Claude Mon­e­ta (ryc. 123 A).

Ryci­na 123 A. Claude Mon­et, Impres­ja. Wschód słoń­ca (1872). Musée Mar­mot­tan Mon­et, Paryż, Franc­ja [48 x 63 cm]

Oglą­da­jąc repro­dukcję tego obrazu w albu­mie, Mar­garet Liv­ing­stone (2002) zauważyła intere­su­jące zjawisko. Niemal narzu­ca­ją­ca się obser­wa­torowi krwis­tocz­er­wona kula wschodzącego słoń­ca przes­ta­je budz­ić zain­tere­sowanie wtedy, gdy jest ono oglą­dane w wer­sji mono­chro­maty­cznej (ryc. 123 B). Jej zdaniem usunię­cie barw spraw­ia, że słońce jak­by zani­ka, cho­ci­aż nie jest tak, że w wer­sji mono­chro­maty­cznej jego kon­tu­ry są zupełnie niewidoczne.

Ryci­na 123 B. Obraz Claude Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca (1872) w wer­sji mono­chro­maty­cznej. Pro­ce­du­ra: Image/Mode/Lab Col­or [Lumi­nance]

Żeby przekon­ać się, czy rzeczy­wiś­cie obraz Mon­e­ta jest inaczej oglą­dany w wer­sji ory­gi­nal­nej i mono­chro­maty­cznej, razem z Anną Szpak i Patrycją Kot przeprowadzil­iśmy badanie, pod­czas którego bar­wną repro­dukcję Impresji pokaza­l­iśmy 19 kobi­etom i 19 mężczyznom, a jego wer­sję mono­chro­maty­czną – 26 kobi­etom i 17 mężczyznom. Wszys­tkie oso­by były w wieku ok. 22 lat. Obrazy eksponowal­iśmy na 23” mon­i­torze Apple Cin­e­ma HD Dis­play (1920 x 1200 pik­seli). Pod­czas ekspery­men­tu reje­strowal­iśmy ruch gałek ocznych osób badanych za pomocą oku­lo­gra­fu SMI iView X Hi Speed 1250 Hz.

Oczeki­wal­iśmy, że zain­tere­sowanie okolicą słoń­ca na obra­zie bar­wnym będzie znacznie więk­sze, niż zain­tere­sowanie ana­log­icznym obszarem na obra­zie mono­chro­maty­cznym. Zas­tanaw­ial­iśmy się także, jak wiele uwa­gi oso­by badane poświęcą innym frag­men­tom obrazu, np. takim, jak łódź, zna­j­du­ją­ca się na pier­wszym planie, która w obu wer­s­jach obrazu jest bard­zo wyraź­na. Zwłaszcza w odniesie­niu do wer­sji mono­chro­maty­cznej przy­puszcza­l­iśmy, że to właśnie ciem­na łódź z pier­wszego planu, która sil­nie kon­trastu­je z jas­nym tłem morza, powin­na wzbudz­ić znacznie więk­sze zain­tere­sowanie osób badanych niż okoli­ca słońca.

Zapis oku­lo­graficzny w pełni potwierdz­ił obserwac­je Liv­ing­stone i nasze oczeki­wa­nia (ryc. 123 C i D). Pod­czas oglą­da­nia bar­wnej repro­dukcji oso­by badane zde­cy­dowanie najwięcej cza­su poświę­ciły na przyglą­danie się słońcu (ryc. C), nato­mi­ast oglą­da­jąc repro­dukcję mono­chro­maty­czną szczegól­nie intere­sowała ich łódź na pier­wszym planie (ryc. D). Wszys­tkie różnice w cza­sach fik­sacji wzroku na tych samych frag­men­tach obu wer­sji obrazu oraz w porów­na­niu do innych frag­men­tów w ramach tych samych wer­sji są wyraźne i istotne statysty­cznie (HSD Tukeya; p < 0,001).

Ryci­na 123 C. Obraz Claude Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca (1872) w wer­sji bar­wnej (ory­gi­nal­nej) z nałożoną mapą uwa­gi. Opra­cow­anie wyników badań własnych
Ryci­na 123 D. Obraz Claude Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca (1872) w wer­sji mono­chro­maty­cznej z nałożoną mapą uwa­gi. Opra­cow­anie wyników badań własnych

Jeżeli przyjmiemy, że czas poświę­cany na oglą­danie jakiegoś obiek­tu wiąże się z zain­tere­sowaniem nim, to warto zas­tanow­ić się, co wzbudz­iło tak duże zaciekaw­ie­nie osób badanych w tej ostro zarysowanej, czer­wonej kuli na tle poran­nego nie­ba. Jako cieka­wostkę moż­na dodać, że oglą­da­jąc obraz w muzeum i wpa­tru­jąc się dłużej w słońce niek­tórzy doświad­cza­ją czegoś w rodza­ju pul­sowa­nia, co praw­dopodob­nie jeszcze bardziej ich zaciekaw­ia i zatrzy­mu­je wzrok na tym miejscu.

Zdaniem Liv­ing­stone (2002) owo dzi­waczne (weird) wraże­nie bierze się stąd, że sys­tem wzrokowy przetwarza­jąc dane doty­czące barw oraz jas­noś­ci obrazu nieza­leżnie od siebie nie może pod­jąć najbardziej fun­da­men­tal­nej decyzji doty­czącej obec­noś­ci vs nieobec­noś­ci rzeczy w sce­nie wiz­ual­nej. Znacznie starsza ewolucyjnie część sys­te­mu wzrokowego odpowiedzial­na za detekcję lumi­nancji jest bezrad­na wobec zasad­niczego braku kon­trastów między sąsiadu­ją­cy­mi ze sobą płaszczyz­na­mi słoń­ca i nie­ba. Z kolei, ewolucyjnie młod­sza część sys­te­mu wzrokowego, która jest wrażli­wa na bar­wy, rejestru­je na obra­zie obec­ność czer­wonego okręgu na tle błęk­it­nego nie­ba. W rezulta­cie pow­sta­je niesamowite (eerie) doświad­cze­nie pul­sowa­nia, które jest reakcją sys­te­mu detekcji lumi­nancji na trud­ność w określe­niu pozy­cji obiek­tu, którego obec­ność jest zgłaszana przez sys­tem detekcji bar­wnej. W ten sposób moż­na wyjaśnić efekt niesta­bil­noś­ci frag­men­tu obrazu zbu­dowanego z dwóch sąsiadu­ją­cych ze sobą barw o tej samej jas­noś­ci. Krótko mówiąc, jas­ność słoń­ca jest niemal taka sama, jak jas­ność tła, na którym umieś­cił go „nieświadomy neu­ro­bi­olog”, Claude Mon­et. I w tym tkwi magia tego obrazu.

Łat­wo moż­na się przekon­ać, że jas­ność słoń­ca i otacza­jącego go nie­ba jest bard­zo podob­na. Na ryc. 124 A zna­j­du­je się pow­ięk­szony frag­ment obrazu Mon­e­ta, przed­staw­ia­ją­cy intere­su­jące nas słońce. Poniżej jest ten sam frag­ment w wer­sji mono­chro­maty­cznej (ryc. 124 B). Osza­cow­ałem i nan­iosłem nań wartoś­ci liczbowe odpowiada­jące jas­noś­ci obszarów leżą­cych wokół nich. Jak widać, różnice między jas­noś­ci­a­mi wewnątrz i na zewnątrz słoń­ca są niewielkie. Warto przy tym pamię­tać, że niek­tóre ciem­niejsze miejs­ca wewnątrz i na krawędzi­ach słoń­ca nie pow­stały z powodu uży­cia ciem­niejszej bar­wy czer­wonej, ale są cie­niem rzu­canym przez grubo kładzioną farbę.

Ryci­na 124 A. Pow­ięk­szony frag­ment obrazu Claude Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca (1872)
Ryci­na 124 B. Pow­ięk­szony frag­ment obrazu Claude Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca (1872) w wer­sji mono­chro­maty­cznej z nanie­siony­mi uśred­niony­mi wartoś­ci­a­mi na skali nasyce­nia czernią (0 = biel, 100 = czerń), osza­cow­any­mi dla czter­dzi­es­tu ośmiu obszarów (101 x 101 pik­seli) leżą­cych wewnątrz i na zewnątrz słońca

Anal­iza obrazu Mon­e­ta ujaw­nia jeszcze jed­ną bard­zo ważną cechę sys­te­mu wzrokowego, który korzys­ta z dobrodziejst­wa rejes­tracji świa­ta w barwach. Sko­ro sys­tem lumi­nancji obser­wa­to­ra ma trud­noś­ci ze ziden­ty­fikowaniem słoń­ca na obra­zie Mon­e­ta, a mimo to widzi je, to może to znaczyć tylko tyle, że bar­wa, podob­nie, jak światło­cień, także kodu­je ksz­tałt rzeczy, na które patrzymy. Żeby się o tym przekon­ać, wyi­zolowałem z ory­gi­nal­nej wer­sji obrazu Mon­e­ta dwa obrazy złożone tylko z opozy­cyjnych barw: czer­wonej i zielonej oraz żółtej i niebieskiej, usta­la­jąc ich lumi­nancję na takim samym, śred­nim poziomie. Zabieg ten poz­wolił stwierdz­ić ile czer­wieni, zie­leni, błęk­i­tu i żół­ci zaw­iera się w barwach, który­mi Mon­et posłużył się do jego namalowa­nia. Pow­stałe w ten sposób obrazy umożli­wia­ją dostrzeże­nie granic między bar­wny­mi pla­ma­mi, a tym samym odczy­tanie ksz­tałtów, które one kodu­ją. W każdym razie takie są przewidy­wa­nia wynika­jące z teorii pro­cesów prze­ci­w­stawnych, zbu­dowanej na trafnych intu­ic­jach Ewal­da Heringa. Efekt symu­lacji pro­cesów prze­ci­w­stawnych jest przed­staw­iony na ryc. 125 A‑D.

Ryci­na 125 A. Obraz Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca, po usunię­ciu wszys­t­kich barw, z wyjątkiem czer­wonej i zielonej oraz wyrów­na­niu ich lumi­nancji. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) za pomocą narzędzia Rec­tan­gle Tool [L=50] przesłonić kanały: Light­ness i b
Ryci­na 125 B. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Mon­e­ta przed­staw­ionego na ryc. 123A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy czer­wonej (czerń) i zielonej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [b], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert.
Ryci­na 125 C. Obraz Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca, po usunię­ciu wszys­t­kich barw, z wyjątkiem żółtej i niebieskiej oraz wyrów­na­niu ich lumi­nancji. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) za pomocą narzędzia Rec­tan­gle Tool [L=50] przesłonić kanały: Light­ness i a
Ryci­na 125 D. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Mon­e­ta przed­staw­ionego na ryc. 123A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy żółtej (czerń) i niebieskiej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [a], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert.

Obie pary barw opozy­cyjnych na ryc. 125 A i C mają taką samą lumi­nancję. Powodu­je to, że granice barw są słabo widoczne, ale z pewnoś­cią mózg nie ma kłopotów z ich zróżni­cow­aniem, choć­by z tego powodu, że są kodowane z pomocą różnych kanałów, zbu­dowanych z komórek zwo­jowych, które zaj­mu­ją się przesyłaniem danych sen­so­rycznych w głąb mózgu. Wyłącznie dla celów ilus­tra­cyjnych, opra­cow­ałem również obie wer­sje obrazu w wysoko kon­trastowej wer­sji mono­chro­maty­cznej (ryc. 125 B i D). Ter­az już nie powin­no być żad­nych wąt­pli­woś­ci, że pod­stawą widzenia słoń­ca na obra­zie Mon­e­ta nie jest kon­trast jas­noś­ci, lecz kon­trast opozy­cyjnych barw, które wyraz­iś­cie kodu­ją ksz­tałt słoń­ca (por. ryc. 124 B vs. ryc. 125 B i D).

Warto również zwró­cić uwagę na to, że pod­czas oglą­da­nia bar­wnej repro­dukcji obrazu drugim, najdłużej oglą­danym obiek­tem był ciem­ny zarys łodzi, zna­j­du­jącej się na pier­wszym planie. W kon­tekś­cie tego, co napisałem na tem­at roz­bieżnoś­ci infor­ma­cji płynącej z kanałów bar­wnych i kanału lumi­nancji trud­no jest rozstrzygnąć, dlaczego oso­by badane poświę­cały tyle cza­su na przyglą­danie się temu frag­men­towi obrazu. Z jed­nej strony, nie ma wąt­pli­woś­ci co do tego, że ze wzglę­du na kon­trast jas­noś­ci jest to najwyraźniejszy obiekt w całym obra­zie, co znakomi­cie widać na jego mono­chro­maty­cznej wer­sji (zob. ryc. 123 B). Z tego punk­tu widzenia może­my stwierdz­ić, że kanał lumi­nancji „pozwala” na jed­noz­naczne ziden­ty­fikowanie przed­mio­tu w obra­zie, ze wzglę­du na jego wysoką kontrastowość.

Z drugiej jed­nak strony, łódź po pros­tu zni­ka, gdy obraz zostanie prze­filtrowany przez oba kanały barw opozy­cyjnych (ryc. 125 A‑D). Czyż­by dłuższy czas przyglą­da­nia się łodzi był kole­jnym prze­jawem kon­flik­tu wiz­ual­nego między kanałem kodu­ją­cym ksz­tałt na pod­staw­ie różnic w lumi­nacji oraz na pod­staw­ie zróżni­cow­a­nia barw opozy­cyjnych, który pod­wyższa zaciekaw­ie­nie obser­wa­torów? A może to tylko prze­jaw nat­u­ral­nej reakcji sys­te­mu wzrokowego, wyraża­jącej się pod­wyżs­zoną kon­cen­tracją uwa­gi na tych ele­men­tach sce­ny wiz­ual­nej, które naj­trafniej poz­wolą odt­worzyć jej sens.

No cóż, z pewnoś­cią nie uda nam się od razu rozwiać wszys­t­kich wąt­pli­woś­ci. Warto jed­nak podrążyć jeszcze nieco prob­lem słoń­ca i powodów szczegól­nego zain­tere­sowa­nia nim. Z pewnoś­cią, anal­i­zowanego obrazu Mon­e­ta nie moż­na zal­iczyć do zbioru w pełni kon­trolowanych bodźców ekspery­men­tal­nych. Żeby wycią­gać na jego pod­staw­ie wnios­ki naukowe potrzeb­ny jest nieco bardziej pre­cyzyjny model.

Słońce Moneta pod lupą

Isto­ta tzw. efek­tu Mon­e­ta, że tak poz­wolę sobie określić anal­i­zowane zjawisko, pole­ga na wzmożonym zain­tere­sowa­niu obser­wa­to­ra tymi obszara­mi sce­ny wiz­ual­nej, które charak­teryzu­ją się roz­bieżnoś­cią między dany­mi kodu­ją­cy­mi ksz­tał­ty zna­j­du­ją­cych się tam obiek­tów na pod­staw­ie lumi­nancji i dwóch kanałów bar­wnych. Do namalowa­nia tego frag­men­tu Mon­et zas­tosował bar­wę czer­woną (słońce) i niebieską (niebo) o podob­nej lumi­nancji, równiej ok. 40 jed­nos­tek (por. ryc. 124). Wzoru­jąc się na tym pomyśle, wspól­nie z Piotrem Szyjką, skon­struowal­iśmy bodźce i przeprowadzil­iśmy ekspery­ment, w którym wyko­rzys­tal­iśmy oku­lo­graf (Fran­cuz, Szyj­ka, 2011).

Mate­ri­ał bodź­cowy składał się z 48 plan­sz. Na każdej plan­szy zna­j­dowały się 24 różno­bar­wne gwiazd­ki o tej samej wielkoś­ci [32,3 mm; 125 pik­seli]. Gwiazd­ki były rozmieszc­zone losowo na szarym tle o takiej samej jas­noś­ci [Lab = 50:0:0; RGB = 119:119:119]. Każdej gwiazd­ce był przyp­isany losowo kąt rotacji wokół swo­jej osi. Odległość środ­ków poszczegól­nych gwiazdek od siebie była rów­na lub więk­sza, niż zakres pola widzenia za pomocą doł­ka cen­tral­nego, czyli co najm­niej 52,41 mm; [201,57 pik­seli]. Na połowie plan­sz wszys­tkie gwiazd­ki miały po 7 ramion, nato­mi­ast na drugiej połowie plan­sz jed­na z dwudzi­es­tu czterech gwiazdek miała 8 ramion. Na każdej z tych plan­sz zawsze była to gwiazd­ka o innej bar­wie kolorze (zob. przykład­ową plan­szę zaw­ier­a­jącą gwiazd­kę ośmio­rami­en­ną na ryc. 126 A).

Ryc. 126 A. Przykład­owa plan­sza zaw­ier­a­ją­ca 24 różno­bar­wne gwiazd­ki, wśród których 1/3 ma jas­ność mniejszą, 1/3 – równą i 1/3 – więk­szą, niż tło. Wśród gwiazdek o takiej samej lumi­nancji, jak tło zna­j­du­je się jed­na gwiazd­ka ośmio­rami­en­na. Opra­cow­anie graficzne P.A.
Ryc. 126 B. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja plan­szy przed­staw­ionej na ryc. 126 A, ilus­tru­ją­ca efekt „zniknię­cia” gwiazdek, których jas­ność jest iden­ty­cz­na z jas­noś­cią tła. Pro­ce­du­ra: Image/Mode/Lab [Light­ness]

Jas­ność i bar­wa poszczegól­nych gwiazdek były w pełni kon­trolowane. Przyjęliśmy trzy poziomy jas­noś­ci gwiazdek: L = 25 (ciem­niejsze niż tło), L = 50, czyli tyle samo ile wynosiła jas­ność tła oraz L = 75 (jaśniejsze niż tło). Na każdej plan­szy zna­j­dowało się po osiem gwiazdek jaśniejszych, niż tło, po 8 gwiazdek ciem­niejszych, niż tło i po 8 gwiazdek o takiej samej jas­noś­ci, jak tło. Na ryc. 126B ilus­tru­ję mono­chro­maty­czny efekt pow­stały po usunię­ciu bar­wy z plan­szy zna­j­du­jącej się po lewej stronie.

Bar­wy gwiazdek pow­stały z kom­bi­nacji para­metrów odpowiada­ją­cych wartoś­ciom granicznym i zerowym na skalach bar­wnych: od czer­wieni do zie­leni i od niebieskiego do żółtego. W rezulta­cie uzyskaliśmy 8 różni­cow­anych barw, co w połącze­niu z trze­ma pozioma­mi lumi­nacji dało 24 różno­bar­wne i różno-jasne gwiazd­ki, które umieś­cil­iśmy losowo na poszczegól­nych planszach.

Licz­ba plan­sz prezen­towanych osobom badanym wynikała stąd, że chcieliśmy, aby każ­da bar­wa o każdym poziomie jas­noś­ci wys­tępowała, co najm­niej jeden raz w wer­sji 8‑ramiennej. Ponieważ zadaniem osób badanych było odpowiedze­nie na pytanie, czy na plan­szy zna­j­du­je się gwiazd­ka 8‑ramienna, dlat­ego połowa plan­sz ją zaw­ier­ała, a dru­ga połowa – nie. Ostate­cznie wszys­tkie plan­sze pokazy­wal­iśmy każdej oso­bie badanej trzykrot­nie, w kole­jnoś­ci losowej. Do prezen­tacji bodźców i gro­madzenia danych o reakc­jach osób badanych wyko­rzys­tal­iśmy pro­ce­durę napisaną w pro­gramie e‑Prime.

Wszys­tkie plan­sze eksponowal­iśmy na 23″ Apple Cin­e­ma HD Dis­play (1920 by 1200 pix­els). Oso­by badane siedzi­ały w odległoś­ci ok. 50 cm od mon­i­to­ra i reagowały za pomocą klaw­iatu­ry Ergodex, o zmi­en­nym układzie klawiszy.

Prze­badal­iśmy 23 oso­by (13 kobi­et i 11 mężczyzn) w wieku ok. 23 lat. Tak jak wspom­ni­ałem, ich zadaniem było (trzykrotne, w porząd­ku losowym) obe­jrze­nie każdej plan­szy i udzie­le­nie odpowiedzi na pytanie, czy ksz­tał­ty wszys­t­kich gwiazdek na plan­szy są takie same. Pod­czas bada­nia reje­strowal­iśmy ruch gałek ocznych osób badanych za pomocą oku­lo­gra­fu SMI iView X Hi Speed 1250 Hz. Jeżeli oso­ba badana twierdz­iła, że wszys­tkie gwiazd­ki mają taki sam ksz­tałt, wów­czas pojaw­iała się następ­na plan­sza. Jeśli nato­mi­ast twierdz­iła, że nie wszys­tkie gwiazd­ki mają taki sam ksz­tałt, wów­czas była pros­zona o to, aby przez 5 sek. sku­pi­ała wzrok na tej gwiazd­ce, o której twierdz­iła, że jest inna. To był wskaźnik trafnoś­ci jej odpowiedzi. Oprócz zachowań oko­ru­chowych reje­strowal­iśmy także czas reakcji.

Cho­ci­aż w bada­niu prosil­iśmy oso­by o to, aby akty­wnie poszuki­wały gwiazdek o odmi­en­nych ksz­tał­tach, tym niem­niej przede wszys­tkim intere­sowało nas to, jak wiele uwa­gi poświecą one na przyglą­danie się tym gwiazd­kom, których lumi­nanc­ja była taka sama, jak jas­ność tła w porów­na­niu do tych, których lumi­nanc­ja była wyższa lub niższa od tła. Jeżeli efekt Mon­e­ta jest fak­tem, to czas poświę­cony na przyglą­danie się gwiazd­kom o jas­noś­ci równej jas­noś­ci tła powinien być dłuższy niż czas przyglą­da­nia się pozostałym gwiazdkom.

Wyni­ki anal­izy wari­ancji w pełni potwierdz­iły te przy­puszczenia. Nie tylko okaza­ło się, że oso­by badane dłużej przyglą­dały się gwiazd­kom o jas­noś­ci równej jas­noś­ci tła, niż jaśniejszym lub ciem­niejszym [F (2, 46) = 9,77; p < 0,001; η2 = 0,30; ryc. 127A], ale zależność ta potwierdz­iła się także w odniesie­niu do gwiazdek 8‑ramiennych o lumi­nancji równej 50 jed­nos­tek [F (2, 46) = 8,79; p < 0,001; η2 = 0,28]. Pon­ad­to okaza­ło się, że efekt Mon­e­ta wys­tępu­je nieza­leżnie od tego, jakiej bar­wy jest gwiazd­ka. Ważne, żeby jej jas­ność była taka sama, jak jas­ność tła.

Ryci­na 127A. Zależność między jas­noś­cią bar­wy gwiazdek a śred­nim cza­sem fik­sacji wzroku na nich. Wyni­ki badań włas­nych opra­cow­ane na pod­staw­ie Fran­cuz i Szyj­ka (2011)
Ryci­na 127B. Zależność między jas­noś­cią bar­wy gwiazdek a poprawnoś­cią rozpoz­nawa­nia gwiazdek 8‑ramiennych. Wyni­ki badań włas­nych opra­cow­ane na pod­staw­ie Fran­cuz i Szyj­ka (2011)

Dodatkowo stwierdzil­iśmy, że cho­ci­aż oso­by badane poświę­cały sporo uwa­gi gwiazd­kom 8‑ramiennym o jas­noś­ci równej jas­noś­ci tła, tym niem­niej, nieza­leżnie od bar­wy gwiazdek, rzadziej poprawnie rozpoz­nawały je jako odmi­enne od pozostałych. W odniesie­niu do niek­tórych barw różnice okaza­ły się statysty­cznie istotne [np. w odniesie­niu do bar­wy zielonej: F (2, 46) = 5,58, p = 0,007, η2 = 0,19; ryc. 127 B]. Wyglą­da to trochę tak, jak­by rozwiązy­wanie prob­le­mu obec­noś­ci gwiazd­ki na plan­szy ze wzglę­du na lumi­nancję tak sil­nie domi­nowało ich uwagę, że nie byli w stanie poprawnie stwierdz­ić, że mają one po osiem, a nie po sie­dem ramion. Oto przykład, w jaki sposób umiejętne zwęże­nie pola uwa­gi obser­wa­to­ra poprzez zadanie mu trud­nego zada­nia per­cep­cyjnego może zakłó­cić jego nor­malne pro­cesy poz­naw­cze. Kiedy gwiazd­ki są jasne i wyraźnie odci­na­ją się od tła, wów­czas praw­dopodobieńst­wo ich trafnego rozpoz­na­nia wzras­ta do 0,8, ale gdy ich jas­ność stanie się taka sama, jak jas­ność tła – trafność ich rozpoz­na­nia spa­da do niespeł­na 0,4.

Ile jest kształtów w jednej rzeczy?

W świ­etle przed­staw­ionych wyników anal­iz obrazu Mon­e­ta warto rozważyć, jakie mogą być jeszcze inne kon­sek­wenc­je roz­bieżnoś­ci między ksz­tałtem kodowanym za pośred­nictwem kanału lumi­nancji i kanałów barwnych?

Zaczni­jmy od przykładu obrazu Apol­lo i dwie Muzy, namalowanego w XVIII wieku przez Pom­peo Giro­lamo Batoniego (ryc. 128 A). Obraz pochodzi z kolekcji Muzeum Pałac w Wilanowie w Warsza­w­ie. Przed­staw­ia on trzy mito­log­iczne postaci: Apol­la, sym­bol ide­al­nej boskiej muzy­ki – har­monii sfer niebies­kich oraz wpa­tr­zone weń muzy – Eutrepe i Uranię, które uos­abi­a­ją Muzykę i Astronomię (Gutows­ka-Dudek, 2005). To oczy­wiś­cie jest per­spek­ty­wa his­to­ry­ka sztu­ki. Nato­mi­ast laik w dziedzinie his­torii sztu­ki, oglą­da­jąc ten obraz z pewnoś­cią dostrzeże młodego, roznegliżowanego młodzień­ca w towarzys­t­wie równie, przewiewnie odzianych dziew­cząt, zaś „zatrzy­mane w kadrze” zachowanie się całej trój­ki może na nim spraw­ić wraże­nie, co najm­niej dwuz­naczne (Fran­cuz, 2012).

Nieza­leżnie jed­nak od wiedzy obser­wa­to­ra raczej nie mamy wąt­pli­woś­ci odnośnie do osób i rzeczy przed­staw­ionych na obra­zie. Odwołu­jąc się do klasy­cznych kanonów pięk­na może­my nawet uznać, że obraz jest bez zarzu­tu, ale też nie rodzi napięć, jakie zatrzy­mały nas dłużej przed obrazem Mon­e­ta. I nie ma w tym nic dzi­wnego, ponieważ sys­tem wzrokowy niewiele ma tutaj zagadek do rozwiąza­nia. Ksz­tał­ty zakodowane zarówno za pomocą jas­noś­ci, jak i dwóch kanałów bar­wnych (czer­wono-zielonego i niebiesko-żółtego) potwierdza­ją się wza­jem­nie niemal w 100% (zob. ryc. 128 C‑D).

Ryci­na 128 A. Pom­peo Giro­lamo Batoni, Apol­lo i dwie Muzy (ok. 1741). Muzeum Pałacu Króla Jana III w Wilanowie, Warsza­wa [122 x 90 cm]
Ryci­na 128 B. Obraz Batoniego, Apol­lo i dwie Muzy (ok. 1741) w wer­sji mono­chro­maty­cznej. Opra­cow­anie na pod­staw­ie ryc. 128 A. Pro­ce­du­ra: Image/Mode/Lab Col­or [Lumi­nance]
Ryci­na 128 C. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Batoniego, przed­staw­ionego na ryc. 128 A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy czer­wonej (czerń) i zielonej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [b], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert
Ryci­na 128 D. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Batoniego, przed­staw­ionego na ryc. 128 A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy żółtej (czerń) i niebieskiej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [a], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert

Żeby rozpoz­nać scenę przed­staw­ioną na obra­zie przez Batoniego, właś­ci­wie nie ma więk­szego znaczenia, którą jego wer­sję oglą­damy. W podob­ny sposób wszys­tkie trzy kanały wzrokowe kodu­ją ksz­tał­ty namalowanych na nim postaci. Jest to najbardziej typowy sposób, w jaki sys­tem wzrokowy rejestru­je i inter­pre­tu­je rozkład światła wpada­jącego do oka obser­wa­to­ra. Jest on najbliższy codzi­en­nemu doświad­cze­niu. W taki też sposób przez całe stule­cia malarze zachod­nioeu­rope­js­cy usiłowali uwiecznić rzeczy­wis­tość na obrazach. Dopiero wynalezie­nie fotografii w pier­wszej połowie XIX wieku zde­cy­dowanie zała­mało ten kierunek roz­wo­ju malarst­wa. W rezulta­cie sztu­ki wiz­ualne uwol­niły się ze zbyt cias­nych ram epo­ki stylów i prawdzi­wie eksplodowały rewolucyjny­mi zmi­ana­mi w ramach tzw. sztu­ki współczesnej.

Obraz Claude Mon­e­ta, Impres­ja. Wschód słoń­ca, jest jed­nym z najważniejszych prze­jawów tej rewolucji. Mon­et zer­wał z trady­cją pokazu­jąc, że celem sztu­ki wiz­ual­nej nie jest wierne przed­staw­ian­ie rzeczy­wis­toś­ci, ale prze­ci­wnie, jej kre­owanie. W grun­cie rzeczy każdy intencjon­al­nie stwor­zony obraz nie tyle odt­warza rzeczy­wis­tość, ale przed­staw­ią ją przetwor­zoną, już z samego fak­tu zatrzy­ma­nia sce­ny wiz­ual­nej w swoich ramach. I byna­jm­niej nie chodzi tutaj wyłącznie o treść przed­staw­ienia, ale przede wszys­tkim o jego for­mę. W każdym razie ten sposób myśle­nia o obra­zie zdomi­nował niemal całą sztukę współczes­ną. W tym kon­tekś­cie chci­ałbym też zwró­cić uwagę na inne, niezwyk­le intere­su­jące obrazy, które ilus­tru­ją różne rodza­je odstępstw od zasady dąże­nia do obsesyjnego potwierdza­nia treś­ci za pomocą wszys­t­kich trzech, intere­su­ją­cych nas kanałów anal­izy danych wzrokowych.

Kolorowanki według Picassa

Pier­wszy przykład, to niemal dru­gi kraniec skali zgod­noś­ci ksz­tałtów kodowanych przez kanał lumi­nancji i kanały barw opozy­cyjnych. Przepiękny obraz Pabla Picas­sa, Mat­ka i dziecko, przed­staw­ia jego pier­wszą żonę, Olgę Kok­lową z ich rocznym synem Paulem (ryc. 129).

Ryci­na 129. Pablo Picas­so, Mat­ka i dziecko (1922). Bal­ti­more Muse­um of Art, Bal­ti­more, USA [100 x 80 cm]

Jest to znakomi­ty przykład non­sza­lancji, z jaką artys­ta wypełnił bar­wa­mi kon­tu­ry narysowanych postaci. Kon­tur i bar­wne plamy przenika­ją się swo­bod­nie, jak­by nie były ze sobą niczym związane. Bar­wy zaled­wie coś sugeru­ją: zieleń – tło, błęk­it – bluzkę Paula, a nawet ich brak oznacza tyle, że sukien­ka Olgi jest po pros­tu jaśniejsza od żaki­etu. Jeszcze 30 lat wcześniej nikt nie zwró­cił­by uwa­gi na takie mal­owanie, uznano by je za szkic do obrazu, a nie skońc­zone dzieło. A jed­nak ta nied­bałość w położe­niu bar­wnych plam byna­jm­niej nie przeszkadza, lecz prze­ci­wnie, oży­wia całą scenę.

Po odsep­a­rowa­niu rysunku od bar­wnych plam widać, jak dalece kon­tu­ry mat­ki i dziec­ka nie pokry­wa­ją się z krawędzi­a­mi bar­wnych powierzch­ni (ryc. 130 A i B). Gdy­byśmy wcześniej nie widzieli obrazu Picas­sa, to praw­dopodob­nie z tru­dem odgadlibyśmy, co przed­staw­ia­ją te plamy. Jeszcze lep­iej widać utratę ksz­tałtów kodowanych za pomocą barw po prze­filtrowa­niu ich przez kanały barw opozy­cyjnych (ryc. 130 C i D). Czarno-białe, niejed­noz­naczne plamy przy­pom­i­na­ją tablice pro­jek­cyjne, na które umysł obser­wa­to­ra może rzu­tować niemal każde sko­jarze­nie. To praw­dopodob­nie dzię­ki nim obraz Picas­sa nabiera nowych znaczeń i jest bardziej interesujący.

Ryci­na 130 A. Kon­tu­ry postaci na obra­zie Picas­sa, Mat­ka i dziecko, odsep­a­rowane od bar­wnych plam. Opra­cow­anie graficzne P.A.
Ryci­na 130B. Bar­wne plamy na obra­zie Picas­sa, Mat­ka i dziecko, odsep­a­rowane od kon­turów postaci. Opra­cow­anie graficzne P.A.
Ryci­na 130 C. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Picas­sa, przed­staw­ionego na ryc. 129, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy czer­wonej (czerń) i zielonej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [b], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert
Ryci­na 130 D. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Picas­sa, przed­staw­ionego na ryc. 129, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy żółtej (czerń) i niebieskiej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [a], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert

Hen­ri i Amélie Matisse na życiowym wirażu

Kole­jny przykład wybit­nego dzieła malarskiego, na który chci­ałbym zwró­cić uwagę to Kobi­eta w kapeluszu. Hen­ri Matisse wys­taw­ił ten obraz w 1905 roku pod­czas Jesi­en­nego Salonu w Paryżu (ryc. 131 A). Przed­staw­ia on jego żonę, Amélię Parayre (ryc. 131 B) w wyrafi­nowanym kapeluszu.

Ryci­na 131 A. Hen­ri Matisse, Kobi­eta w kapeluszu (1904−05). Muse­um of Mod­ern Art, San Fran­cis­co, USA [79,4 x 59,7 cm]
Ryci­na 131 B. Zdję­cie Amélii Parayre, żony Hen­ri Matisse’a. Opra­cow­anie fotografii P.F. na pod­staw­ie frag­men­tu kadru z fil­mu doku­men­tal­nego, zre­al­i­zowanego przez BBC One w serii Mod­ern Mas­ters (2010). Hen­ri Matisse – The King of Colour

Obraz Matisse’a podob­nie, jak obraz Mon­e­ta, wywołał spore zamieszanie w ówczes­nych krę­gach artys­tów i znaw­ców sztu­ki. Do tej pory nikt nie ośmielił się wys­taw­iać obrazu namalowanego w taki sposób. To był policzek wymier­zony akademikom i dobre­mu smakowi.

Ale co tak naprawdę roz­drażniło kry­tyków sztu­ki, że okrzyknęli Matisse’a i jego kolegów-malarzy bes­ti­a­mi (fauves) a Kobi­etę w kapeluszu „imponu­ją­cym bohomazem”. „Pokazy­wany na paryskiej wys­taw­ie jest do dziś swoistym skan­dalem. Ataku­je ostry­mi kon­trasta­mi i niespoko­jną, rozbitą na kawał­ki powierzch­nią. Kiedy pod przytłacza­ją­cym, ekstrawa­ganckim kapeluszem dostrzegamy w końcu twarz Amelii Matisse, uderza wraże­nie niepewnoś­ci i przygnę­bi­enia” pisze Anna Arno (2012) w artykule poświę­conym Gertrudzie Stein i jej pasji gro­madzenia dzieł Matisse’a. Ale czy tylko jest to twarz peł­na „niepewnoś­ci i przygnębienia”?

Rzut oka na twarz Amelii pod czer­wonym kapeluszem potwierdza obserwac­je Arno odnośnie do nas­tro­ju portre­towanej mod­el­ki. Kiedy jed­nak zrównoważyłem jas­ność wszys­t­kich barw na obra­zie, a następ­nie odfil­trowałem pary barw opozy­cyjnych i zamieniłem wyni­ki tych fil­tracji na postać mono­chro­maty­czną, przed moi­mi oczy­ma pojaw­ił się szoku­ją­cy obraz. Oto spod ogrom­nego kapelusza wyłoniła się cza­sz­ka upi­o­ra, z pusty­mi oczodoła­mi i frag­men­ta­mi gni­jącego ciała. Rozbi­cie obrazu na dwa kanały barw opozy­cyjnych ujawniły znacznie bardziej dra­maty­czną prawdę o wiz­erunku namalowanej kobi­ety niż wynikało­by to z jej powierz­chownego oglą­du (ryc. 132 A i B).

Ryci­na 132 A. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Matisse’a, przed­staw­ionego na ryc. 131 A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy czer­wonej (czerń) i zielonej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [b], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert
Ryci­na 132 B. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Matisse’a, przed­staw­ionego na ryc. 131 A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy niebieskiej (czerń) i żółtej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [a], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert

Czy ostre kolory, który­mi Matisse pokrył twarz swo­jej żony były tylko ekstrawa­gancją malarza poszuku­jącego nowych form wyrazu? A może raczej zostały one nie w pełni świadomie użyte przez niego w taki właśnie sposób, z powodu tar­ga­ją­cych nim sil­nych, negaty­wnych emocji. Powodów nie brakowało, bowiem początek wieku był dla rodziny Maisse’ów prawdzi­wym kosz­marem. W cztery lata po ślu­bie zostali całkowicie pozbaw­ieni środ­ków do życia wskutek bankruct­wa rodz­iców Amélie. Opuś­cili Paryż i zamieszkali na wsi. Kry­ty­ka całkowicie odrzu­cała wysił­ki niemłodego już wów­czas malarza. Matisse był blis­ki samobójst­wa. Ostat­nią deską ratunku okaza­ło się rodzeńst­wo amerykańs­kich kolekcjon­erów sztu­ki, Gertru­da i Leo Stein. Dostrzegli oni wartość prac Matis­sa i zaczęli kupować jego obrazy.

Steinowie pomogli nie tylko Matis­sowi i jego rodzinie, ale także innemu wyjątkowe­mu artyś­cie, który z ogrom­nym wysiłkiem prze­bi­jał się przez betonowy strop kry­ty­ki sztu­ki na początku XX wieku. Był nim Pablo Picasso.

Gdzie jest krzyż w scenie Ukrzyżowania?

Kończąc ten rozdzi­ał chci­ałbym przy­wołać jeszcze jeden przykład obrazu ilus­tru­jącego roz­bieżnoś­ci form kodowanych za pomocą opozy­cyjnych barw i lumi­nancji. Chodzi o Ukrzyżowanie, obraz namalowany właśnie przez Pabla Picas­sa w 1930 roku (ryc. 133 A). Niemal wszys­tkie postaci i obiek­ty zna­j­du­jące się na nim, Picas­so namalował ostry­mi bar­wa­mi. Tylko cen­tral­nie umieszc­zona sce­na tytułowego ukrzyżowa­nia jest biała. Kon­tur krzyża oraz zniek­sz­tał­cone syl­wet­ki Chrys­tusa i najpraw­dopodob­niej Marii na białym tle prowoku­ją do ich wypełnienia, jak w dziecięcej kolorowance albo witrażu.

Ryci­na 133 A. Pablo Picas­so, Ukrzyżowanie (1930). Musée Picas­so, Paryż, Franc­ja [51,5 x 66,5 cm]

Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu, podob­nie, jak Kobi­eta w kapeluszu Hen­ri Matisse’a, odzwier­cied­la położe­nie wszys­t­kich obiek­tów, postaci i ich częś­ci w sce­nie, tak jak w obra­zie bar­wnym (ryc. 133 B). Z tego punk­tu widzenia moż­na uznać, że jaskrawe bar­wy są tylko ekstrawa­gancją malarza, kon­tes­tu­jącego klasy­czne stan­dardy malarst­wa przed­staw­ieniowego. Dopiero obe­jrze­nie tego dzieła przez pryz­mat fil­tru czer­wono-zielonego (ryc. 133 C) i żół­to-niebieskiego (ryc. 133 D) ujaw­nia zaskaku­jącą praw­idłowość. W obu tych wer­s­jach zani­ka cen­tral­na sce­na ukrzyżowa­nia. Pozosta­je rodzaj zasłony lub po pros­tu pustej powierzch­ni. Jest to sytu­ac­ja odwrot­na w sto­sunku do efek­tu uzyskanego przez Claudie Mon­e­ta w Impresji. O ile tam, jas­ność słoń­ca była bard­zo podob­na do jas­noś­ci sza­roniebieskiego tła i tylko bar­wy syg­nal­i­zowały jego obec­ność na obra­zie, o tyle w dziele Picas­sa, kon­trasty jas­noś­ci pozwala­ją bez trudu ziden­ty­fikować cen­tral­ną scenę, ale już nie barwy.

Ryci­na 133 B. Obraz Picas­sa w wer­sji mono­chro­maty­cznej. Opra­cow­anie graficzne P.F. na pod­staw­ie ryc. 133 A. Pro­ce­du­ra: Image/Mode/Lab Col­or [Lumi­nance]
Ryci­na 133 C. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Picas­sa, przed­staw­ionego na ryc. 133A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy czer­wonej (czerń) i zielonej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [b], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert
Ryci­na 133 D. Mono­chro­maty­cz­na wer­s­ja obrazu Picas­sa, przed­staw­ionego na ryc. 133 A, ilus­tru­ją­ca rozkład nasyce­nia bar­wy żółtej (czerń) i niebieskiej (biel) na powierzch­ni obrazu. Opra­cow­anie graficzne P.F. Pro­ce­du­ra: (1) Image/Mode/Lab Col­or, (2) Delete Chan­nel [Light­ness], Delete Chan­nel [a], (3) Image/Auto Con­trast, (4) Image/Adjustments/Invert

Spis treści