Цветовое зрение
-
Цветовое зрение и его механизмы
- Цветовое зрение позволяет различать свет с различными частотами независимо от интенсивности.
- Восприятие цвета опосредуется сложным процессом взаимодействия нейронов.
- Цветовое зрение присуще многим животным и обусловлено общими биологическими молекулами.
-
Длина волны и спектральные цвета
- Исаак Ньютон обнаружил, что белый свет можно разделить на составляющие цвета.
- Спектр видимого света колеблется от 380 до 740 нанометров, включая спектральные цвета.
- Длины волн, превышающие этот диапазон, называются инфракрасными или ультрафиолетовыми.
-
Определение оттенка и восприятие белого
- Значительные различия в длине волны приводят к различию в оттенке.
- Человеческий глаз способен различать до нескольких сотен оттенков.
- При ярком освещении зрение становится фотопическим, при слабом — скотопическим.
-
Неспектральные цвета и размерность
- Существуют оттенки серого, фиолетово-красные цвета, невозможные цвета и цвета металлик.
- Цветовое зрение классифицируется по масштабности цветовой гаммы.
-
Физиология цветовосприятия
- Восприятие цвета начинается с колбочек, содержащих различные формы опсина.
- Люди делятся на три типа колбочек, что приводит к трихроматическому цветовому зрению.
- Пиковая реакция колбочек различна даже у людей с нормальным цветовым зрением.
-
Теории цветового зрения
- Трихроматическая теория утверждает, что колбочки чувствительны к синему, зеленому и красному цветам.
- Теория противоположного процесса утверждает, что зрительная система интерпретирует цвет противоположным образом.
- Обе теории продолжают использоваться, несмотря на критику.
-
Теория ретинекса
- Теория ретинекса основана на постоянстве цвета, который не зависит от длины волны отраженного света.
- Остаточное изображение не зависит от длины волны, что исключает адаптацию колбочек сетчатки.
-
Теория ретинекса Лэнда
- Цвет зависит от трех наборов колбочек: «красная», «зеленая» и «синяя»
- Колбочки воспринимают относительную освещенность поверхностей
- Зрительная кора присваивает цвет на основе сравнения значений освещенности
-
Колбочки в человеческом глазу
- Колбочки распределены неравномерно: высокая плотность в ямке, низкая в остальной части сетчатки
- Информация о цвете поступает в ямку
- Периферическое зрение плохо воспринимает цвета, но точность увеличивается с размером стимула
-
Опсины и дальтонизм
- Опсины L и M кодируются в Х-хромосоме
- Дефектное кодирование приводит к дальтонизму
- Женщины могут иметь дополнительный тип рецептора цвета из-за разных аллелей гена L-опсина
-
Обработка цвета в мозге приматов
- Обработка начинается на уровне рецепторов и ганглиозных клеток
- Противоположные процессы возникают на уровне ганглиозных клеток и за ее пределами
- Информация передается через зрительный нерв и хиазму к таламусу и LGN
-
Первичная зрительная кора
- В V1 начинается сложная обработка цвета
- Клетки в V1 реагируют на разные части спектра в зависимости от адаптации
- Клетки «двойного противника» группируются в V1 и V2
-
Вторичная зрительная кора
- Информация о цвете передается в V2 и V4
- V4 включает области с высокой концентрацией цветных клеток
- V4 преобразует цвет в спектр оттенков
-
Субъективность восприятия цвета
- Цвет субъективен и зависит от восприятия наблюдателя
- Возможны альтернативные отображения цвета, как в мысленном эксперименте «перевернутый спектр»
- Синестезия и идеостезия показывают субъективность восприятия цвета
-
Восприятие цвета в контексте
- Восприятие цвета зависит от контекста
- Цвет воспринимается раньше ориентации линий и движения
- Хроматическая адаптация влияет на восприятие цвета
-
Хроматическая адаптация
- Способность зрительной системы сохранять внешний вид объекта при изменении освещения.
- Мозг компенсирует эффект освещения, интерпретируя объект как белый при любом освещении.
-
Хроматические адаптационные преобразования
- Используются для придания записи нейтрального вида при изменении освещения.
- Применяются в Adobe Photoshop для преобразования изображений между профилями ICC.
-
Цветовое зрение у нелюдей
- Пчелы и насекомые могут улавливать ультрафиолетовый свет.
- Птицы могут видеть в ультрафиолетовом диапазоне, но не красный свет.
- Золотая рыбка видит ультрафиолетовый свет, но не инфракрасный.
-
Разнообразие цветового зрения
- Млекопитающие обычно страдают красно-зеленой дальтонизмом.
- Люди и некоторые приматы имеют три типа колбочек, что дает трихроматическое зрение.
- Многие беспозвоночные обладают цветовым зрением, включая пчел и бабочек.
-
Эволюция цветового зрения
- Цветовое зрение зависит от эволюционных факторов, таких как распознавание пищи.
- Трихроматическое зрение у приматов развилось с переходом к дневной активности.
- Ультрафиолетовое зрение важно для птиц для обнаружения добычи и ориентации.
-
Математика восприятия цвета
- Физический цвет — это комбинация спектральных цветов.
- Воспринимаемый человеком цвет можно смоделировать как точку в трехмерном евклидовом пространстве.
-
Пространство R3color
- Пространство R3color описывает восприятие цвета человеком.
- Каждая длина волны стимулирует колбочки S, M и L в разной степени.
- Физический цвет C в Hcolor стимулирует колбочки через интеграл.
-
Линейное отображение
- Воспринимаемый цвет в R3color связан с физическим цветом C линейно.
- Множество физических цветов могут приводить к одному воспринимаемому цвету.
- Восприятие цвета определяется линейным отображением из Hcolor в R3color.
-
Конус и его проекции
- Конус над симплексом спектральных цветов отображается в R3color.
- Перемещение от вершины конуса сохраняет цветность и увеличивает интенсивность.
- Поперечное сечение конуса дает двумерное пространство цветности.
-
Психофизический подход
- Физиологически сложно измерить реакцию колбочек.
- Используется психофизический подход с контрольными индикаторами S, M и L.
- Испытуемые подбирают физические цвета, поворачивая циферблаты.
-
Модель цветового пространства
- Результирующие комбинации интенсивностей формируют модель цветового пространства.
- Модель представляет собой конус, а не квадрику.
- Поперечное сечение конуса дает диаграмму цветности CIE.
-
Граничные цвета
- Чистые спектральные цвета воспринимаются только на соответствующей длине волны.
- Граничные цвета на «пурпурной линии» требуют определенного соотношения фиолетового и красного.
- Диаграмма цветности CIE имеет форму подковы.