Цвета, которые нельзя увидеть на экране: почему мир вокруг нас ярче, чем кажется

Они окружают нас повсюду. Мы видим их каждый день, но никогда не замечаем. Наши фотографии не могут их передать, наши мониторы не способны их отобразить, а фильмы, которые мы смотрим, даже не пытаются их воспроизвести. Речь идет о цветах, которые существуют в реальном мире, но полностью отсутствуют в цифровом пространстве.

Большинство из них — оттенки циана, сине-зеленого цвета, который мы привыкли видеть на экранах лишь в бледном, обесцвеченном варианте. Увидеть настоящий, насыщенный циан вживую — значит испытать шок. Он кажется незнакомым, почти инопланетным по своей интенсивности. И самое удивительное: вы можете встретить его сегодня, по пути домой, и даже не осознать этого.

Почему наши глаза обманывают нас?

Свет состоит из волн разной длины. Глаз человека содержит три типа колбочек — клеток, отвечающих за цветовое зрение. Каждый тип реагирует на определенный диапазон длин волн. Но вот парадокс: эти клетки не сообщают мозгу, какую именно длину волны они видят. Они просто «кричат» громче или тише. Мозг, получая только три сигнала — насколько громко кричит каждая колбочка, — вынужден восстанавливать весь цветовой спектр из этой ограниченной информации.

Следствие этого простое и одновременно фундаментальное: любые два спектра, заставляющие колбочки кричать одинаково, будут выглядеть для нас одним и тем же цветом. Мы не видим свет напрямую. Мы видим лишь реакцию наших глаз.

Именно это свойство человеческого зрения позволило создать цветные экраны. Если можно управлять тремя типами колбочек независимо, то можно заставить человека увидеть любой цвет, доступный человеческому глазу. Неважно, что экран не воспроизводит реальные спектры объектов. Важно лишь то, что он манипулирует колбочками, заставляя их кричать на нужных частотах.

Треугольник, в котором мы живем

В 1931 году Международная комиссия по освещению (CIE) создала карту всех цветов, которые может видеть человек. На этой карте каждая точка — это конкретный цвет, а граница — чистые спектральные цвета. Любые две точки на этой карте можно смешать, и результатом будет точка на прямой между ними.

Чтобы создать цветной экран, нужно выбрать три первичных цвета — три точки на этой карте. Все цвета внутри треугольника, образованного этими точками, можно получить, смешивая их. Идея в том, чтобы выбрать первичные цвета так, чтобы каждый из них сильнее воздействовал на одну из трех колбочек. Это дает хороший контроль над восприятием.

Но сразу возникает проблема: огромный участок карты — целый сектор сине-зеленых и голубых тонов — остается за пределами треугольника. Чтобы воспроизвести самые насыщенные цианы, нужен отрицательный красный. А отрицательного красного не существует.

Почему зеленый светофор — не зеленый?

Когда изобретали цветное телевидение, пришлось использовать не чистые спектральные цвета, а люминофоры — вещества, которые светятся определенным цветом. Люминофоры не дают чистых спектральных линий, поэтому первичные цвета телевизоров оказались еще дальше от границы цветового пространства. Так появился стандарт sRGB, в котором живет почти весь интернет, все стандартные мониторы и массовая фотография.

Более новый стандарт Display-P3, используемый в современных смартфонах и компьютерах Apple, немного расширил цветовой охват, но все еще далек от полного спектра человеческого зрения.

Но, возможно, самый яркий пример того, как технологии обкрадывают наше восприятие, — это обычный зеленый светофор. Его сигнал — не зеленый. Он — прекрасный, насыщенный бирюзово-голубой, один из самых интенсивных цианов, которые можно увидеть в городе. Почему мы этого не замечаем? Потому что мы называем его «зеленым», и этого названия достаточно, чтобы мозг перестал обрабатывать реальный цвет.

«Зеленые» светофоры — это пример того, как язык влияет на восприятие. Мы смотрим на них всю жизнь, но не видим их настоящей красоты, потому что нам сказали, что они зеленые. И только когда кто-то обращает на это внимание, завеса спадает.

Леса, вода и свет: как природа создает невозможные цвета

Но если экраны не могут показать настоящий циан, где же его искать?

В природе. И для этого не нужно ехать в тропики.

Возьмите обычный лист. Под нормальным светом он кажется зеленым, но этот зеленый — бледный, «в пределах треугольника». Однако если свет не отражается от листа, а проходит сквозь него, происходит нечто удивительное. Лист поглощает почти весь синий и половину красного света, пропуская в основном зеленый. Если свет проходит через несколько листьев, фильтрация многократно усиливается, и в результате вы видите зеленый, который находится за пределами sRGB.

Встаньте в летний день в центре лиственного леса, когда солнце пробивается сквозь кроны. Интенсивность зелени вокруг — неописуема. Это как оказаться под водой, если бы вода была зеленой. И это только начало.

Вода работает иначе. Она поглощает красный свет, медленно — зеленый, и почти не поглощает синий. Когда вы смотрите на песок на мелководье, свет проходит через воду, отражается от песка и снова проходит через воду. Желтый или белый песок сначала становится невоспроизводимым цианом, затем — невоспроизводимым синим. Реальный цвет воды в тропических лагунах — это цвет, который не может передать ни одна фотография.

Когда вы ныряете, исчезает рассеяние света на поверхности, и вода снова и снова фильтрует свет через толщу воды и планктон. Цвета на глубине достигают такой насыщенности, что выходят далеко за пределы того, что могут зафиксировать камеры. Именно поэтому подводные фотографы используют фильтры, чтобы убрать синеву — иначе их сенсоры просто «срезают» ее, превращая в монотонный синий клип.

Птицы, бабочки и структурный цвет

Но самые невероятные цвета в природе создаются не химией, а физикой.

Птицы — потомки динозавров. Они не утратили цветовое зрение, как млекопитающие. Их глаза имеют не три, а четыре типа колбочек, и они видят ультрафиолет. Для птиц мир — это трехмерное цветовое пространство, которое невозможно даже приблизительно передать на человеческом экране.

Для нас, млекопитающих, потерявших большую часть цветового зрения, эволюция цветов почти бессмысленна: большинство хищников и конкурентов все равно не увидят этих красок. Но птицы видят, и поэтому они ярки.

Чтобы создать синие и зеленые тона, птицы используют не пигменты, а структуру. Волосы их перьев (барбулы) содержат слой за слоем меланина, разделенные промежутками, точно равными половине длины волны определенного цвета. Свет правильной длины «пробирается» между слоями, отражается и усиливается. Свет неправильной длины поглощается.

Это называется структурным цветом. Если вы разотрете в порошок синее перо сойки, оно станет бурым. Цвет был не в химии, а в структуре. Именно так павлины создают свой знаменитый циан — структурный цвет, который находится далеко за пределами любого экрана. У павлина в хвосте есть «глазки», которые в реальности светятся суперцианом, и, когда он распускает хвост, он буквально заливает пространство цветом, который мы не можем воспроизвести.

Существует около 500 видов птиц с цветами, выходящими за пределы sRGB, и около 100 — за пределы Display-P3. Некоторые колибри, например, имеют в своем оперении почти весь спектр.

Бабочки, в свою очередь, эволюционировали, чтобы отпугивать птиц, и развили собственный структурный цвет. Крылья морфо, того самого бабочки с ярко-синими крыльями, в реальности выглядят совершенно иначе, чем на фотографиях. Их синева — это не синева, а сложное взаимодействие света с наноструктурами, которое одновременно дает и синий, и зеленый оттенки. Они буквально переливаются через границы цветового пространства при малейшем изменении угла обзора.

Биолюминесценция: свет из темноты

В океанских глубинах, куда не проникает солнечный свет, животные создают собственный свет. Циан — самый распространенный цвет биолюминесценции. В определенные ночи микроскопические динофлагелляты заполняют прибрежные воды, и каждый удар волны вспыхивает цианом. На острове Вьекес в Пуэрто-Рико лагуны светятся при каждом движении — весло, рука, рыба оставляют за собой фосфоресцирующий след.

В новозеландских пещерах светлячки создают на потолках созвездия циановых звезд, отражающихся в черной воде внизу. Это тот же цвет, но совершенно другая химия, возникшая независимо.

На суше, если взять ультрафиолетовый фонарик в пустыне, можно увидеть скорпионов, светящихся тем же цианом. Их внешний скелет флуоресцирует под УФ-светом. Зачем им это? Теория гласит: фоторецепторы в их хвостах «видят» собственный свет, и если скорпион видит свечение, значит, он не полностью спрятан и подвергается опасности.

Самый искусственный цвет в мире

Есть один цвет, который природа почти не создает — чистый зеленый с длиной волны 520 нанометров. В этой точке кривая спектральной чувствительности резко изгибается, и любое смещение в стороны сразу отводит цвет внутрь цветового пространства, делая его менее насыщенным. Природе трудно создать такой чистый цвет.

Но люди могут. Зеленый лазерный луч — это самый искусственный, самый «техногенный» цвет в мире. Именно его показывают в научно-фантастических фильмах, когда хотят дать зрителю четкий визуальный сигнал: перед вами нечто инопланетное, передовая технология, то, что создано не природой.

Как заметить невозможное

Если вы прочитали это и думаете: «Неужели разница действительно заметна?» — ответ: да. Но есть одна тонкость. Вы не заметите эти цвета, пока не узнаете о них. Как только вы узнаете, вы начнете их видеть, и они наполнят ваше восприятие.

Сегодня, когда вы поедете домой, посмотрите на зеленый светофор. Увидьте его настоящий цвет. Попробуйте забыть, что его называют «зеленым». Удивитесь, насколько он ярок и красив.

Но не пытайтесь сфотографировать его. Фото не передаст этот цвет. Каждый должен увидеть его сам.