Такой функциональный черно-белый мир

Черно-белые фильмы соответствуют возникновению образов в мозгу человека. Кадр из фильма «Метрополис». 1927

Традиционно считается, что черно-белая фотография менее совершенна, чем цветная. Уже потому, что ввести в фотографию цвет удалось примерно через 100 лет после того, как фотография появилась. Технологически это верно. Но с точки зрения физиологии человеческого восприятия абсолютно не так! Черно-белая фотография – точнее такая, в которой нет никаких цветов, кроме оттенков черного и белого, – соответствует физиологии обработки изображения на ретине глаза и в мозгу человека. В частности, она соответствует распознаванию увиденных образов и построению трехмерной картины, увиденной мозгом.

От красного до фиолетового

Обработка изображений в человеческом восприятии глубоко нетривиальный процесс. Строго говоря, последовательность процессов.

В глазу человека около 130 млн клеток, которые называют палочками (rodes), и 7 млн колбочек (cones), названных так за их форму. Палочки ответственны за образование контуров, восприятие пространства в трех измерениях и распознавание видимого. Эти клетки могут воспринимать свет в большом диапазоне энергий электромагнитных волн вплоть до отдельных фотонов. Колбочки трех типов (синий, зеленый, красный) ответственны за формирование цвета в каждой точке пространства, на которое смотрит глаз.

На каждый рецептор глаза попадает свет, имеющий распределение по интенсивности как функция длин волн (частот), находящихся на оси положительных чисел, то есть линейно по частоте. Цвета солнечного спектра в мозгу человека преобразуются в цветовой круг. Преобразование интереснейшее и нетривиальное!

Физиологически функциональное восприятие, происходящее в rodes клетках, имеющих форму, близкую к цилиндрической, и восприятие цвета, происходящее в cone клетках (колбочках), отделены друг от друга с самого начала попадания света на глаз, происходя в клетках разных видов. Они объединяются только на поздних стадиях построения зрительных образов в мозгу человека, накладываясь друг на друга. В сознании здорового человека настолько точно, что контуры незаметны! Так же, как незаметны наложение и стыковка.

Сигналы от клеток-рецепторов, передающиеся по нервам в мозг, являются усредненными. Рецепторы глаза воспринимают пару сигналов, интервал между которыми короче 1/24 секунды, как один сигнал. Поэтому просмотр кинофильма или видеоизображения на компьютере, в котором изображение сменяется 24 раза (кадра) в секунду, воспринимается как непрерывное изображение.

Глаз человека чувствителен к электромагнитным волнам с частотами от 4 х 1014 до 8 х 1014 колебаний в секунду, воспринимаемыми как красный и филетовый соответственно. Именно в этом диапазоне находится большая часть интенсивности солнечного спектра, падающего на Землю. Поэтому частоты максимального восприятия света в глазу человека являются близкими к оптимальным.

Замыкая контур

Для того чтобы определять границы предметов в поле зрения и их форму, зрачок осциллирует, описывая эллипсы. Частота осцилляций зрачка (тремор) может быть разной, достигая 250–270 Гц. В том случае, когда в экспериментах изображение осциллирует вместе со зрачком, оставаясь относительно зрачка неподвижным, человек перестает видеть что-либо. На обыденном языке – слепнет. То есть свет видит, но никаких предметов различить не в состоянии.

В том случае, если сигналы от соседних рецепторов глаза существенно отличаются, они воспринимаются как граница между предметами. Поскольку палочки воспринимают свет на протяжении примерно 1/25 секунды, сигнал, передаваемый ими, является усредненным по траектории осцилляций. Если рецептор находится на границе восприятия глазом двух разных тел, сигналы, посылаемые соседними рецепторами (интегралы по траекториям – термин, созданный Фейнманом для квантовой механики, но применимый в физиологии зрения!), могут существенно отличаться.

Совокупность соседних клеток, в которых сигналы существенно отличаются (вместо плавного изменения интенсивности света – скачок), в процессе обработки сигналов выделяются в особую категорию, образуя контур. Если изменения интенсивности, воспринимаемые палочками, происходят плавно или изменений между сигналами от соседних палочек нет, они воспринимаются человеком как тень в пределах одного и того же объекта.

Контуры необходимы не только для распознавания находящихся в поле зрения образов и конструирования трехмерных изображений в человеческом мозге.

Построение объемного изображения возникает при сравнении контуров, поступающих от правого и левого глаза. Когда глаз фиксируется на какой-либо точке (в просторечии именуемой «взгляд»), точки изображений в правом и левом глазу, на которую глаза смотрят, совмещаются. Однако контуры предметов от правого и левого глаза не абсолютно тождественны. Разница по горизонтали соответствует в восприятии пространственной глубине.

После того как трехмерный образ, получаемый от палочек, в мозгу построен, происходит наложение на изображения, созданные в человеческом мозге, цветов (получаемых от колбочек) и теней (генерируемых палочками). Изображение в восприятии становится непрерывным по всему полю зрения, потому что в нормальном человеческом восприятии каждая точка, находящаяся в поле зрения глаза, имеет цвет.

Подавляющее большинство пикселей (точек) в поле зрения (соответствующих изображению того или иного предмета) контуров не имеет. В противоположность этому цветовая картина в мозгу соответствует каждой точке пространства, попавшего в поле зрения. Таким образом, человек видит сплошную картину, подобную порождаемой цветной фотографией.

Стыковка контуров, теней и цветов в восприятии здоровых людей, генерируемых разными типами клеток (палочками и колбочками), происходит с громадной точностью. Поэтому то, что в восприятии контура и цвета появляется в результате двух разных процессов, человек с нормальным зрением обнаружить не может.

Контуры, генерируемые палочками, не имеют цветов, а только форму. То же относится к генерируемым палочками теням. Цвет тени предмета в человеческом восприятии темный, но в целом того же цвета, что и сам объект, находящийся внутри контура. Цвет границы двух объектов в восприятии может быть разный, но в целом человеческое сознание на этом не концентрируется.

Ночью и в темноте, которая в физическом смысле не абсолютна, изображение формируется палочками. При этом цвета исчезают, а видимое глазами воспринимается как черно-белое с оттенками серого. Так же, как рисунки художников, выполненные карандашом или углем, как черно-белые фильмы. Картины, создаваемые красками, кардинально отличаются от рисунков, создаваемых карандашом или углем. Отличие, соответствующие в общих чертах построению изображения в человеческом мозге, в котором цветовая картина накладывается на тени и контуры.

Цвет и структура каркаса

Такова вкратце и приближенно картина преобразования падющего на глаза света в образы в человеческом восприятии.

В реальности отделить построение черно-белого изображения от цветов крайне трудно. Иногда физиологам помогают болезни, в данном случае дальтонизм, страдающие которым не видят цвет одного или двух основных цветов, воспринимаемых колбочками, и соответственно всех комбинаций этого цвета с другими. Случаи, когда никакие цвета никогда не воспринимаются больным человеком, исключительно редки.

И вот неожиданно из-за особенностей технологии, неспособной воспроизводить цвет, черно-белая фотография стала показывать черно-белые изображения в том виде, в каком они подаются в мозг палочками и только ими! Возникающее при этом изображение обладает не только функциональностью и информативностью, но также и красотой. Доказательством этого является то, что у профессиональных фотографов черно-белые фотографии продолжают цениться особенно высоко. Причем даже выше, чем фотографии с цветом!

Физиологическая значимость черно-белой фотографии (и кино) является первопричиной того, что черно-белые фильмы продолжают пользоваться популярностью. Черно-белые фильмы и фотографии функциональны, подобно каркасу дома. Цветные фильмы и фотографии подобны дому, в котором дизайн скрывает структуру каркаса.

Дополнительные возможности технологий часто уничтожают те, что были до этого, как бы не уничтожая, а лишь якобы добавляя. Так, звуковое кино убило великую пантомиму немого кино Чарли Чаплина, Макса Линдера, Бастера Китона... Точно так же добавление цвета уничтожило четкую функциональность черно-белой фотографии и черно-белых фильмов.

Фотографы и кинематографисты, работавшие с черно-белыми пленками, строили кадры и снимки в черно-белой эстетике. Памятуя об этом, приходим к выводу, что раскрашивание черно-белых фильмов и фотографий является китчем, который, добавив к изображению цвет, уничтожает эстетику первоначального замысла. Раскрашивая киноклассику прошлого, поступают с ней варварски.

В любом случае нужно иметь в виду, что черно-белые фильмы соответствуют возникновению образов в мозгу человека. Их четкая функциональность, выявляющая структуры и исключающая добавляющие «красивость» цвета, – ценность сама по себе, которая с приходом в кинематографию цвета утрачена. Но она может и сохраняться – в том случае, если имеется понимание функциональной важности черно-белых изображений. 

Нью-Йорк.