צבע

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
ריבועים במגוון צבעים

צבע הוא תכונה של עצם, כפי שהיא נקלטת בחוש הראייה של האדם. תחושת הצבע נוצרת במוח בעת צפייה בעצמים שמגיע מהם אור אל העין, בהתאם לאורך הגל של האור וליכולת ראיית הצבעים של הצופה. המדע העוסק במדידת צבע נקרא קולורימטריה.

צבעי החלק הנראה של הספקטרום

צבע תחום אורכי גל תחום תדירויות
אדום 740-625 נ"מ 480-405 טה"צ
כתום 625-590 נ"מ 510-480 טה"צ
צהוב 590-565 נ"מ 530-510 טה"צ
ירוק 565-500 נ"מ 600-530 טה"צ
ציאן 500-485 נ"מ 620-600 טה"צ
כחול 485-440 נ"מ 680-620 טה"צ
סגול 440-380 נ"מ 790-680 טה"צ

הספקטרום האופטי הרציף
Spectrum441pxWithnm.png
תמונה זו תוצג בגוון מדויק על צגים בעלי תיקון גמא ל-1.5.

ספקטרום של צבעי מחשב
Computerspectrum.png
את הצבע שבשורה העליונה ניתן לייצר על ידי חיבור שלושת צבעי יסוד בעוצמות המתוארות בשורות התחתונות.

פיזיקה של צבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

תחושת הצבע הנתפסת של עצם איננה תכונה של העצם לבדו. הצבע הנתפס על ידי המוח נקבע על ידי כמות ההארה שמגיעה אל העין בכל אורך גל בתחום הנראה. כמות הארה זו נקבעת על ידי מכפלה של שני גורמים: ספקטרום הפליטה של מקור האור ועקומת ההחזרה הספקטרלית של העצם. כאשר אור ממקור כלשהו פוגע בעצם, חלק מהקרינה האלקטרומגנטית נבלעת בעצם וחלקה מוחזרת ממנו. הבדלים פיזיקליים בין עצמים יכולים לגרום להם להחזרה שונה באורכי גל שונים, והבדלים אלה גורמים לנו לתחושת צבע שונה. מצד שני, ישנם עצמים בעלי החזרה שונה באורכי גל שונים שתחת תאורה מסוימת יוצרים תחושת צבע זהה, למרות שתחת תאורות אחרות צבעם ייראה שונה. תופעה זו נקראת מטמריזם.

התגובה המתקבלת בעין הצופה תלויה בספקטרום האור הנקלט וגם ברגישות העין לאורכי גל שונים של האור. על כן, למשל, יהיה צבעו של עצם שונה אם מסתכלים עליו תחת תאורות שונות, וכמו כן הוא יכול להתפס כשונה בעיני אנשים או בעלי חיים שונים. בדרך כלל כשמתייחסים לצבע של עצמים מתכוונים לצבע בתאורה "לבנה" (ולא, למשל, אור ירוק - שבו כל העצמים ייראו בגוונים ירקרקים) כשרואה אותם צופה בעל ראיית צבע נורמטיבית. מאחר שזוהי הגדרה רופפת למדי, ניתן במקרים רבים לשטות במוח (על ידי אשליה אופטית מסוימת) וליצור תחושת צבע מטעה. את התלות במקור האור או ברגישות הצופה ניתן לסלק רק על ידי שימוש במכשור מדויק (ספקטרופוטומטר למשל) שלא מסתפק בתחושת הצבע הסובייקטיבית אלא מודד את עקומת ההחזרה עצמה.

"אור לבן" מורכב מאנרגיה בתחום הנראה של אורכי גל אשר מגרה את שלשת סוגי המדוכים באופן מאוזן. האור הנראה הוא חלק קטן מספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית, ומאופיין באורכי גל שבין 400 ננומטרים בקירוב ועד 700 ננומטרים בקירוב. זהו התחום שהפוטורצפטורים על רשתית העין רגישים אליו. תחום זה ניתן לחלק באופן גס לפי רגישות העין של האדם הממוצע לתחומי הצבעים בטבלה משמאל. אורכי הגל בטבלה מדודים בננומטר (נ"מ), ועל מנת להמירם למטרים יש להכפילם ב-10-9). התדירויות נמדדות בטרה הרץ (טה"צ), שהם 1012 הרץ.

צבעו של עצם שאינו מחזיר כלל אורכי גל שהעין רגישה להם יהיה שחור. בחיי היום-יום לא קיימים עצמים שלא מחזירים כלל אור בתחום הנראה, אבל העין לא יכולה להבחין בקרינה בעוצמה נמוכה מסף מסוים שתחתיו נראה העצם שחור לחלוטין. סף זה משתנה ביחס לתאורה הכללית.

עצם לא חייב דווקא להחזיר אור כדי שיוכל להיראות. למשל, כאשר מתבוננים דרך זכוכית צבעונית או נייר צלופן, האור הנראה הוא האור המועבר דרך החומר. חומר יכול גם לפלוט אור בעצמו: חומרים זרחניים, נורות פלואורסצנטיות, לייזר ונורות להט כולם פולטים אור משל עצמם, באמצעות מנגנונים שונים. נורת הלהט פולטת בעיקר קרינת גוף שחור - היא מתחממת לטמפרטורה מסוימת, אשר הצבע המאפיין אותה הוא צבע צהבהב. בה במידה, ברזל מלובן פולט אור בצבע אדום כאשר הוא מתחיל להתחמם, מכיוון שהוא נמצא בטמפרטורה שבה עיקר הפליטה של גוף שחור הוא באדום. רוב הקרינה מן השמש מגיעה מקרינת הגוף השחור שלה, אשר מרכזה נמצא בצבע הירוק.

הביולוגיה של ראיית הצבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

פיזיולוגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ראיית הצבע בבעלי חוליות[עריכת קוד מקור | עריכה]

איור: הגורמים בהם תלויה ראיית הצבע: מקור האור, העצם הנראה, העין ומערכת העצבים
מפת הצבעים של CIE. המספרים בהיקף הפרסה מראים את המיקום של מקור מונוכרומטי בעל אורך הגל המתאים בננומטרים. המשולש מייצג את תחום הצבעים שניתן ליצור במקור אור מסוים, למשל צג, מבין סך הצבעים האפשריים (שהם הפרסה המלאה). הנקודה D65 מייצגת מקור אור סטנדרטי של "אור יום תקני", בעל טמפרטורת צבע של 6500 מעלות קלווין.
בדים צבעוניים בשוק הטקסטיל בקראצ'י, פקיסטן
עפרונות צבעוניים

ברשתית שבעיניהם של בעלי החיים בעלי החוליות, כולל האדם, ישנו אוסף של תאים רגישים לאור. תאים אלה הם החיישנים שבעזרתם מומרת התמונה המתמקדת על הרשתית לאותות חשמליים המועברים לעיבוד ראשוני בתאי העצב שבעין ואחר כך, דרך עצב הראייה למוח. תאים אלה נחלקים לשני סוגים: קנים ומדוכים.

הקנים הם תאים פחוסים שרגישותם לאור ולשינויים בעוצמת האור היא גבוהה, אך הם אינם רגישים לצבעו של האור. המדוכים הם תאים ארוכים הרגישים לצבע הנקלט אבל רגישותם לאור היא נמוכה והם זקוקים לתאורה רבה יותר כדי ליצור תמונה. אצל מרבית האורגניזמים בעלי הראייה, המדוכים מחלקים גם הם לקבוצות, על פי רגישותם לאורכי גל של אור שונים חלוקה זו מקנה את היכולת להבדיל בין צבעים שונים. רגישות המדוכים לאור מתוארת בעקומה הפוטופית ורגישות הקנים לאור מתוארת בעקומה הסקוטופית. ככל שעוצמת התאורה יורדת, משתמש המוח בעיקר במידע שמגיע מקנים ולא ממדוכים, ויכולת ראיית הצבע יורדת. בחשיכה הראייה היא למעשה בשחור-לבן - כמעט שאין יכולת להפריד צבע.

קיימים מספר סוגי מדוכים, מספר זה תלוי במין בעל החיים, כל אחד בעל עקומת רגישות ספקטרלית שונה. תחושת הצבע הנוצרת במוח מושפעת מעוצמתם של שלושת האותות השונים. לחלק מהעטלפים[1] ולטורפים ימיים יש סוג מדוכים בודד והם עיוורי צבעים לחלוטין. למרבית היונקים יש שני סוגי מדוכים והם מבדילים בין פחות צבעים מכפי שמבדילים בני האדם ומרבית הפרימטים שלהם יש שלושה סוגי מדוכים. ישנם חולייתנים כמו מרבית העופות, שיש להם ארבעה סוגי מדוכים‏[2] ולמספר מצומצם של מינים יש חמישה. לדג הזברה יש ארבעה סוגי מדוכים, אך בשונה מעופות הסוג הרביעי מאפשר לו לראות אולטרה סגול.

אי תפקוד של אחד מסוגי המדוכים אצל פרט ממין שיש לו מספר סוגי מדוכים היא סיבה קיימת ‏[3] אך נדירה ביותר לעיוורון צבעים. אדם הסובל ממחלה של המדוכים (שלושת סוגי המדוכים) עלול לסבול מאבחנת צבעים מוגבלת, מקושי בראיית מרכז התמונה או מקושי בראייה בתאורה חזקה. המדוכים מעבירים את המידע אל תאי עצב המצויים ברשתית ותאים אלה מעבדים אותו למידע בשתי סקאלות צבע: סקאלה אדומה-ירוקה וסקאלה כחולה-צהובה. סוג עיוורון הצבעים הנפוץ ביותר, דלטוניזם ירוק-אדום, כמו גם דלטוניזם כחול-צהוב, נובע מפגם בחלבונים של תאים אלה.

עצב הראיה מעביר את המידע הראיתי מהרשתית אל רקמות שונות אונה העורפית של המוח. אזורים שונים באונה זו מנתחים מידע שונה הקשור לראייה. הצבע מפוענח על ידי קטע רקמה ספציפי באונה זו. אנשים שקטע רקמה זה נפגע אצלם מאבדים את ראיית הצבע ומדווחים גם על תחושה של "תמונה מלוכלכת".

כימות תפיסת הצבע האנושית[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכיוון שלאדם יש שלושה סוגי מדוכים ניתן לאפיין את ראיית הצבע שלו כמרחב תלת ממדי - ניתן לקבוע את תחושת הצבע אם נתונים שלושת הערכים שמודדים המדוכים השונים. הקושי בקביעה כזו הוא להגיע לכימות נייטרלי של גדלים אלה, כך שניתן יהיה להשוות תחושה של אדם אחד לאחר, בלי תלות בשום גורם. לצורך כימות ומדידה מדויקת של צבע קיימים מספר תקנים, שנוצרו על ידי בדיקה שיטתית של התחושה שיוצרות טבלאות בצבעים שונים אצל אוסף גדול של צופים. הגוף שהגדיר את התקנים הוא הוועדה הבינלאומית לתאורה (Commission Internationale d'Eclairage - CIE). הוועדה הגדירה במשך השנים מספר שיטות למדידת צבע כמותית.

בשיטת כימות תפיסת הצבע הייתה הגדרה של "צופה סטנדרטי" ממוצע, וקביעה של צורת המסננים השונים של הקנים ברשתית, שמאפשרת חישוב של עוצמת שלושת החיוויים השונים שלהם - הקואורדינטות. קואורדינטות אלו הן למעשה נוסחאות שממירות עקומת תאורה ספקטרלית לשלושה מספרים - קואורדינטות הצבע. ב-1931 הוגדרו קואורדינטות xyY, וב-1976 הוגדרה שיטה נוספת, *L*u*v. אלו שתי השיטות העיקריות שבשימוש כיום. התקן המפורסם ביותר של הוועדה העולמית מכונה CIE (chromaticity) chart והוא מפה דו ממדית בצורה שמזכירה פרסת סוס, שמציגה את כל הגוונים שניתן לראות. הציר האופקי והאנכי של המפה הן x ו-y, שתיים משלוש קואורדינטות הצבע (הקואורדינטה השלישית Y היא הבהיקות). היקף הפרסה מייצג את הצבע שמייצר אור מונוכרומטי. חלק מהצבעים במפה לא ניתן ליצור בדפוס או במחשב כי לדיו (או לצג) אין תכונות ספקטרליות מתאימות לכך. ככל ששיטת הדפסה או תצוגה מסוגלת לכסות שטח גדול יותר על מפה זו, ניתן לייצר באמצעותה צבע נאמן יותר למציאות.

ראיית הצבע של החרקים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבנה העין של החרק ומבנה רקמות העצב הקשורות בראיה שונים מאלו של בעלי החוליות. לחרקים יש עיני פסיפס (קרויות גם עיני תשבץ) העשויות כל אחת מאלפי עיניות קטנות שלכל אחת מהן עדשה ורשתית משלה ואונות הראיה של החרקים מצויות בקדמת מוחם ובחלק מהמינים בנפרד משאר המוח, בניגוד לבעלי החוליות שאצלם האונה העורפית מעבדת את המידע הנראה. אולם, בדומה לבעלי החוליות, גם לחרקים יש תאי קנים ותאי מדוכים הקולטים את האור וגם אצלם רק המדוכים רואים צבעים ולא הקנים.

ספקטרום האור הנראה של מרבית החרקים כולל אור אולטרה סגול שאינו נראה למרבית בעלי החוליות (כולל האדם) והם מבחינים בין אור זה לבין לאור סגול – דהיינו רואים את האולטרה הסגול כצבע נפרד או צבעים נפרדים אחדים מן הסגול. לעומת זאת, מרבית החרקים אינם רואים חלק גדול מהאור שהאדם מזהה כאדום. יתרה מזאת, ניסויים בדבורי דבש הראו כי למרות שלדבורים יש שלושה סוגי מדוכים כמו לאדם, הדבורים אינן מבדילות בין ירוק, צהוב, כתום ואדום. לדבורים יש להן סוג אחד של מדוכים שרגיש בעיקר לעל סגול, שני שרגיש בעיקר לכחול וסוג שלישי שרגיש בעיקר לירוק, בניגוד לאדם שיש לו מדוכים הרגישים בעיקר לסגול, ירוק וצהוב‏[4].

אבולוציה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ראיית הצבעים של בעלי חיים ממינים שונים היא שונה זו מזו. הרגישות לתחומים שונים של אורכי גל תואמת את צורכי הישרדותו של הפרט‏[5]. ראיית צבע חשובה לבעלי חיים ממגוון סיבות:

  • סיוע בניווט: הבדל הצבע מסייע להבדיל מרחוק בין גוף מים (נראה מרחוק ככחול), בין אזור עתיר צמחייה (ירוק) ובין קרקע חשופה (ספקטרום של צהוב וחום בהתאם לסוג הקרקע).
  • מציאת מזון, זיהויו והערכת איכותו. למשל, ראיית צבע מאפשרת להבדיל בין סוגים שונים של פירות ופרחים, בין מזון טרי ושאינו טרי או לזהות טרף.
  • תקשורת‏[6]: במינים רבים צבעם של פרטים שטרם בגרו מינית יש צבע אחר מזה של הבוגרים, במיוחד מזה של בוגרים בעונת החיזור או בעת ייחום.

אולם, לראיית צבע יש גם חסרונות. ככל שראיית הצבע מפותחת יותר חדות התמונה עלולה לרדת‏[7]. על כן נמצא יכולת ראיית צבעים מפותחת יותר ככל שהאורגניזם תלוי יותר בראיית צבעים. למרבית העופות יש ראיית צבע מפותחת יותר מזו של מרבית היונקים. זאת משום שעופות, ככלל, צריכים לנווט יותר מיונקים וגם מסתמכים פחות על חוש הריח שלהם. לחיות ליליות יש ראיית צבעים מפותחת פחות מזו של חיות פעילות יום ולחיות המצויות במים עמוקים או עכורים יש ראיית צבע מפותחת פחות מזו של החיות המצויות במים רדודים או צלולים, או שמצויות על היבשה.

במהלך האבולוציה כל סוגי המדוכים נוצרו מסוג מדוך בודד, כאשר השלב הראשון בתהליך זה היה הכפלה של מיקום הגן הבודד, שקודד לחלבון קולט האור, של סוג המדוך הבודד, לשני מיקומים של גנים זהים. בהמשך היה באחד העותקים שוני קל שהפך אותו לרגיש לאור באורך גל שונה במעט מזה של העותק השני‏[8]. בהמשך תאי מדוך שונים ביטאו כל אחד רק את אחד הגנים לחלבון קולט האור וכך נוצרו שני סוגי מדוכים.

האבולוציה של ראיית הצבע ביונקים ובעופות מכילה גם הליכים של צמצום מספר המדוכים ואפילו תהליכים של צמצום והרחבה לסירוגין. דוגמאות: כלל היונקים והעופות אינם רואים על-סגול משום שאיבדו יכולת זו והמינים הבודדים מהם שכן רואים קטע ספקטרום זה, רכשו יכולת זו מחדש; במהלך האבולוציה של היונקים ירד מספר סוגי המדוכים מארבעה לשניים ובהמשך אצל חלק מהסדרות הוא עלה חזרה לשלושה. אצל רוב סדרות היונקים נשארו שני סוגי מדוכים אולם ישנן סדרות בהן הוא ירד לאחד‏[9].

שילובי צבעים[עריכת קוד מקור | עריכה]

נהוג להשתמש בביטוי שחור על גבי לבן במשמעות "הברור ביותר". מקור הביטוי הוא דף לבן שעליו מודפסות אותיות שחורות. אין זה באמת הצירוף הברור ביותר - הבחירה של צבע הנייר והדיו בעיתונים לא נעשתה לאחר מחקר למציאת הניגודיות (קונטרסט) המיטבי, אלא מתוך התפתחות היסטורית. מניסויים שנעשו מתברר שהצירופים הקריאים יותר הם דווקא לפי הסדר הבא (בסדר קריאות יורד):
1. שחור על גבי צהוב
2. ירוק על גבי לבן
3. אדום על גבי לבן
4. כחול על גבי לבן
5. לבן על גבי כחול
6. שחור על גבי לבן

ערבוב צבעים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – צבע יסוד
גלגל צבעים המכיל צבעי יסוד, צבעים משניים וצבעים שלישוניים.

בשל העובדה שלאדם יש שלושה סוגי מדוכים (ראו סעיף הפיזיולוגיה), ניתן להפיק עירבובי צבעים שונים שנראים לאדם כמו כל הצבעים הקיימים בטבע בעזרת שלושה צבעי יסוד, לבן ושחור.

דוגמאות לערבובי צבעים אלו מתוארות בגלגל הצבעים. גלגל הצבעים הוא ייצוג מופשט של גוני הצבע השונים הנתפשים על ידי עין אנושית, על פני מעגל.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Brain Behav Evol. 2007;70(2):90-104. Epub 2005 May 18. Cone photoreceptor diversity in the retinas of fruit bats (megachiroptera). Müller B, Goodman SM, Peichl L.
  2. ^ Wilkie, Susan E.; Vissers, Peter M. A. M.; Das, Debipriya; Degrip, Willem J.; Bowmaker, James K.; Hunt, David M. (1998). "The molecular basis for UV vision in birds: spectral characteristics, cDNA sequence and retinal localization of the UV-sensitive visual pigment of the budgerigar (Melopsittacus undulatus)" (PDF). Biochemical Journal 330: 541–47. PMID 9461554. 
  3. ^ Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010 Mar 10. Variable retinal phenotypes caused by mutations in the X-linked photopigment gene array. Mizrahi-Meissonnier L, Merin S, Banin E, Sharon D.
  4. ^ בעיניהם של בעלי החיים, המרכז לטכנולוגיה חינוכית
  5. ^ Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009 Oct 12;364(1531):2957-67. Evolution of colour vision in mammals. Jacobs GH.
  6. ^ Vision Res. 2008 Sep;48(20):2042-51. Epub 2008 Jul 29. A review of the evolution of animal colour vision and visual communication signals. Osorio D, Vorobyev M.
  7. ^ Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009 Oct 12;364(1531):2925-40. The evolution of early vertebrate photoreceptors. Collin SP, Davies WL, Hart NS, Hunt DM.
  8. ^ Mol Biol (Mosk). 2009 Sep-Oct;43(5):759-71. The origin of novel proteins by gene duplication: what is common in evolution of the color-sensitive pigment proteins and translation termination factors Zhuravleva GA, Inge-Vechtomov SG.
  9. ^ Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009 Oct 12;364(1531):2941-55. Evolution and spectral tuning of visual pigments in birds and mammals. Hunt DM, Carvalho LS, Cowing JA, Davies WL.


צבעים וייצוגם במחשב

לבןאפורשחור
אדוםכתוםצהובירוקכחולסגול
חוםזהבכסףנחושתארגמןציאןמג'נטהאינדיגואוכרהתכלתורודשניבורדובורגונדיחאקי