Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Иллюстрация эффекта Абни. Основные цвета RGB на типичном дисплее не являются монохроматическими, что делает эффект более слабым, чем в обычной экспериментальной установке. Тем не менее, обычно все еще можно увидеть эффект на примере синего, когда средние оттенки кажутся пурпурными.

Эффект Абни или эффект чистоты по оттенку описывает воспринимаемый сдвиг оттенка, который происходит, когда белый свет добавляется к монохроматическому источнику света. [1] [2]

Добавление белого света вызовет обесцвечивание монохроматического источника, воспринимаемого человеческим глазом. Однако менее интуитивным эффектом добавления белого света, который воспринимается человеческим глазом, является изменение видимого оттенка . Этот сдвиг оттенка носит скорее физиологический, чем физический характер.

Это изменение оттенка в результате добавления белого света было впервые описано английским химиком и физиком сэром Уильямом де Вивелесли Абни в 1909 году, хотя обычно датируется 1910 годом. Источник белого света создается комбинацией красного свет, синий свет и зеленый свет. Эбни продемонстрировал, что причиной видимого изменения оттенка был красный свет и зеленый свет, составляющие этот источник света, а синий световой компонент белого света не имел никакого вклада в эффект Абни. [3]

Диаграммы цветности [ править ]

Эффект чистоты по оттенку (Абни) на диаграмме цветности CIE 1931, показывающей пять экспериментальных наборов данных. В таблице-вставке показаны приблизительные нули, т.е. длины волн, при которых эффект не проявляется. Как ни странно, данные, похоже, не совпадают, за исключением нулей в фиолетовом и желтом диапазонах. [2]

Диаграммы цветности - это двумерные диаграммы, которые отображают проекцию цветового пространства XYZ Международной комиссии по освещению (CIE) на плоскость (x, y). Значения X, Y, Z (или трехцветные значения ) просто используются как весовые коэффициенты для создания новых цветов из основных цветов, почти так же, как RGB используется для создания цветов из основных цветов в телевизорах или фотографиях. Значения x и y, используемые для создания диаграммы цветности, создаются из значений XYZ путем деления X и Y на сумму X, Y, Z. Значения цветности, которые затем могут быть нанесены на график, зависят от двух значений: доминирующей длины волны и насыщенности. . Поскольку световая энергия не учитывается, цвета, которые отличаются только своимсветлоты на схеме не выделяются. Например, коричневый, представляющий собой смесь оранжевого и красного с низкой яркостью, не будет отображаться как таковой. [4]

Эффект Абни можно проиллюстрировать и на диаграммах цветности. Если добавить белый свет к монохроматическому свету, получится прямая линия на диаграмме цветности. Мы можем представить, что все цвета вдоль такой линии воспринимаются как имеющие один и тот же оттенок. На самом деле это не так, и изменение оттенка ощущается. Соответственно, если мы построим цвета, которые воспринимаются как имеющие одинаковый оттенок (и различающиеся только по чистоте), мы получим изогнутую линию. [ какой? ]

На диаграммах цветности линия с постоянным воспринимаемым оттенком должна быть изогнута, чтобы учесть эффект Абни. [5] Диаграммы цветности, которые были скорректированы с учетом эффекта Абни, поэтому являются прекрасной иллюстрацией нелинейной [ необходимо пояснение ] природы зрительной системы. [6] Кроме того, эффект Абни не запрещает любые прямые линии на диаграммах цветности. Можно смешать два монохроматических источника света [ что? ] и не видите сдвига в оттенке, тем самым предлагая прямолинейный график для различных уровней смеси, который будет подходящим на диаграмме цветности. [7]

Физиология [ править ]

Модель процесса оппонента зрительной системы состоит из двух хроматических нейронных каналов и одного ахроматического нейронного канала. [8] Хроматические каналы состоят из красно-зеленого и желто-синего каналов и отвечают за цвет и длину волны. Ахроматический канал отвечает за яркость или обнаружение белого-черного. Оттенок и насыщенность воспринимаются из-за различной активности этих нервных каналов, состоящих из путей аксонов от ганглиозных клеток сетчатки . [8]Эти три канала тесно связаны со временем реакции на цвета. Ахроматический нейронный канал имеет более быстрое время отклика, чем хроматические нейронные каналы в большинстве условий. Функции этих каналов зависят от задачи. Некоторые действия зависят от одного канала или другого, а также от обоих каналов. Когда цветной стимул суммируется с белым стимулом, активируются как хроматические, так и ахроматические каналы. Ахроматический канал будет иметь немного замедленное время отклика, так как он должен настраиваться на другую яркость; однако, несмотря на этот отложенный отклик, скорость отклика ахроматического канала все равно будет выше, чем скорость отклика хроматического канала. [5]В этих условиях суммированных стимулов величина сигнала, излучаемого ахроматическим каналом, будет сильнее, чем сигнала хроматического канала. Связь более быстрого ответа с сигналом более высокой амплитуды из ахроматического канала означает, что время реакции, скорее всего, будет зависеть от уровней яркости и насыщенности стимулов. [5]

Обычные объяснения цветового зрения объясняют разницу в восприятии оттенка как элементарные ощущения, присущие физиологии наблюдателя. Однако никакие конкретные физиологические ограничения или теории не смогли объяснить реакцию на каждый уникальный оттенок. С этой целью оказалось , что как спектральная чувствительность наблюдателя, так и относительное количество типов колбочек не играют какой-либо существенной роли в восприятии различных оттенков. [9]Возможно, окружающая среда играет большую роль в восприятии уникальных оттенков, чем различные физиологические особенности людей. Это подтверждается тем фактом, что цветовые суждения могут варьироваться в зависимости от различий в цветовой среде в течение длительных периодов времени, но одни и те же хроматические и ахроматические суждения остаются постоянными, если цветовая среда одинакова, несмотря на старение и другие индивидуальные физиологические факторы, влияющие на сетчатка. [10]

Подобно эффекту Бецольда-Брюке, эффект Абни предполагает нелинейность между реакциями конуса (LMS) на стадию восприятия оттенка. [11]

Колориметрическая чистота [ править ]

Насыщенность или степень бледности цвета связана с колориметрической чистотой . Уравнение колориметрической чистоты: P = L / ( L w + L ) . [12] В этом уравнении L равно яркости цветного светового стимула, L w - это яркость белого светового стимула, смешиваемого с цветным светом. Приведенное выше уравнение представляет собой способ количественной оценки количества белого света, смешанного с цветным светом. В случае чистого спектрального цвета без добавления белого света L равно единице, а L wравно нулю. Это означает, что колориметрическая чистота будет равна единице, и для любого случая, включающего добавление белого света, колориметрическая чистота или значение P будет меньше единицы. Чистота спектрального цветового стимула может быть изменена путем добавления белого, черного или серого стимула. Однако эффект Абни описывает изменение колориметрической чистоты за счет добавления белого света. Чтобы определить эффект, который изменение чистоты оказывает на воспринимаемый оттенок, важно, чтобы чистота была единственной переменной в эксперименте; яркость должна быть постоянной.

Различие оттенков [ править ]

Термин «различение оттенка» используется для описания изменения длины волны, которое должно быть получено, чтобы глаз обнаружил изменение оттенка. Выражение λ + Δλ определяет требуемую настройку длины волны, которая должна иметь место. [12] Небольшое (<2 нм ) изменение длины волны заставляет большинство спектральных цветов приобретать другой оттенок. Однако для синего и красного света должен происходить гораздо больший сдвиг длины волны, чтобы человек мог определить разницу в оттенках.

История [ править ]

Первоначальная статья, описывающая эффект Абни, была опубликована сэром Уильямом де Вивелесли Абни в Proceedings of the Royal Society of London, Series A в декабре 1909 года. [3] Он решил провести количественное исследование после открытия, что визуальные наблюдения за цветом не дают результатов. сопоставить доминирующие цвета, полученные фотографическим путем при использовании моделей флуоресценции.

Прибор для измерения цвета, обычно используемый в экспериментах в 1900-х годах, использовался в сочетании с частично посеребренными зеркалами, чтобы разделить один луч света на два луча. [13]Это привело к появлению двух параллельных друг другу световых лучей одинаковой интенсивности и цвета. Лучи света проецировались на белый фон, создавая световые пятна размером 1,25 дюйма (32 мм). Белый свет был добавлен к одному из участков цветного света, участку справа. На пути двух лучей был вставлен стержень, чтобы не было места между окрашенными поверхностями. Дополнительный стержень использовался для создания тени, где белый свет рассеивался на участке, который не должен был получать добавление белого света (участок с левой стороны). Количество добавленного белого света было определено как половина яркости цветного света. Например, к источнику красного света добавлено больше белого света, чем к источнику желтого света. Он начал использовать два пятна красного света, и на самом деле, Добавление белого света к световому пятну справа вызвало более желтый оттенок, чем чистый красный источник света. Те же результаты произошли, когда экспериментальный источник света был оранжевым. Когда источник света был зеленым, добавление белого света заставляло внешний вид пятна становиться желто-зеленым. Впоследствии, когда белый свет был добавлен к желто-зеленому свету, пятно света выглядело в основном желтым. В смеси сине-зеленого света (с немного более высоким процентом синего) с белым светом синий приобрел красноватый оттенок. В случае источника фиолетового света добавление белого света привело к тому, что фиолетовый свет приобрел синий оттенок. Когда источник света был зеленым, добавление белого света заставляло внешний вид пятна становиться желто-зеленым. Впоследствии, когда белый свет был добавлен к желто-зеленому свету, пятно света выглядело в основном желтым. В смеси сине-зеленого света (с немного более высоким процентом синего) с белым светом синий приобрел красноватый оттенок. В случае источника фиолетового света добавление белого света привело к тому, что фиолетовый свет приобрел синий оттенок. Когда источник света был зеленым, добавление белого света заставляло внешний вид пятна становиться желто-зеленым. Впоследствии, когда белый свет был добавлен к желто-зеленому свету, пятно света выглядело в основном желтым. В смеси сине-зеленого света (с немного более высоким процентом синего) с белым светом синий приобрел красноватый оттенок. В случае источника фиолетового света добавление белого света привело к тому, что фиолетовый свет приобрел синий оттенок.[3]

Эбни выдвинул гипотезу, что возникающее в результате изменение оттенка произошло из-за красного и зеленого света, которые были компонентами добавляемого белого света. Он также подумал, что синий свет, который также включает луч белого света, был незначительным фактором, который не влиял на видимый сдвиг оттенка. Абни смог экспериментально доказать свою гипотезу, почти точно сопоставив свои экспериментальные значения процентного состава и яркости красного, зеленого и синего цветов с расчетными значениями. Он исследовал процентный состав и яркость различных спектральных цветов, а также добавленный источник белого света. [3]

Аналогичный эффект пропускной способности [ править ]

В то время как нелинейность нейронного цветового кодирования, о чем свидетельствует классическое понимание эффекта Абни и его использования белого света для определенных длин волн света, была тщательно изучена в прошлом, исследователи из Университета Нью-Йорка использовали новый метод. Невада. [10] Вместо добавления белого света к монохроматическому свету менялась ширина полосы спектра. Это изменение полосы пропускания напрямую нацелено на три класса рецепторов колбочек как средство идентификации любых изменений оттенков, воспринимаемых человеческим глазом. [14] Общая цель исследования состояла в том, чтобы определить, влияет ли на появление цвета фильтрующие эффекты спектральной чувствительности глаза. Эксперименты показали, что соотношение конусов сигнализирует о том, что оттенок был отрегулирован таким образом, чтобы получить постоянный оттенок, который соответствовал центральной длине волны источника света. Кроме того, проведенные эксперименты по существу показали, что эффект Абни сохраняется не для всех изменений чистоты света, а очень сильно ограничивается некоторыми способами снижения чистоты, а именно добавлением белого света. Поскольку в проведенных экспериментах варьировалась ширина полосы света, аналогичные, хотя и разные способы изменения чистоты и, следовательно, оттенка монохроматического света, нелинейность результатов отображалась иначе, чем обычно. В конечном счете, исследователи пришли к выводу, что вариации спектральной ширины заставляют пострецепторальные механизмы компенсировать эффекты фильтрации, налагаемые чувствительностью конуса и преретинальным поглощением, и что эффект Абни возникает потому, что глаз, в некотором смысле, был обманут, чтобы увидеть цвет, который не встречаются в природе и поэтому должны приближаться к цвету. Это приближение для компенсации эффекта Абни является прямой функцией конусных возбуждений, испытываемых с широкополосным спектром.[10]

Разные факты [ править ]

Патент на цветной принтер, который, как утверждается, компенсирует эффект Абни, был опубликован в 1995 году [15].

Эффект Абни необходимо учитывать при проектировании кабины пилотов современных истребителей. Цвета, просматриваемые на экране, становятся ненасыщенными, когда на экран попадает белый свет, поэтому для противодействия эффекту Абни принимаются особые меры. [5]

Существует широкий спектр спектральных цветов, которые можно сделать так, чтобы они точно соответствовали чистому цвету, добавив различные уровни белого света. [16]

Остается неизвестным, является ли эффект Абни результирующим явлением, возникающим случайно во время цветового восприятия, или эффект играет преднамеренную роль в способе кодирования цвета глазом.

Моделирование [ править ]

Эффект Абни редко описывается известными моделями внешнего вида. Из многих моделей, рассмотренных Fairchild в Color Appearance Models (3-е изд.), Только модели Hunt и ATD предсказывают эффект Абни. [17]

См. Также [ править ]

  • Цвет модели внешнего вида
  • Белая точка

Ссылки [ править ]

  1. ^ Придмор, Р. «Влияние чистоты на оттенок (эффект Абни) в различных условиях». Исследование и применение цвета. 32.1 (2007): 25–39.
  2. ^ a b Придмор, Ральф В .; Мельгоса, Мануэль (10 апреля 2015 г.). «Все эффекты психофизических переменных на цветовые атрибуты: система классификации» . PLOS ONE . 10 (4): e0119024. DOI : 10.1371 / journal.pone.0119024 .
  3. ^ а б в г В. де В. Эбни. «Об изменении оттенка цветов спектра при разбавлении белым светом». Труды Лондонского королевского общества. Серия A, содержащая статьи математического и физического характера. 83.560 (1909): 120–127.
  4. ^ Введение в диаграммы цветности и цветовые гаммы
  5. ^ a b c d Виддел Х., Люсьен Д. Цвет в электронных дисплеях . Спрингер (1992): 21–23.
  6. ^ К. Мантере, Я. Парккинен и Т. Яаскелайнен. «Моделирование характеристик адаптации к белому свету с использованием нелинейного нейронного анализа главных компонент». Журнал Оптического общества Америки . А 14 (1997): 2049–2056.
  7. ^ Фэйрчайлд, М. Цветовые модели внешнего вида . Wiley Interscience (2005): 117–119.
  8. ^ a b Кулп, Т., Фулд, К. «Предсказание оттенка и насыщенности для неспектральных источников света». Vision Res. 35.21 (1995): 2967–2983.
  9. ^ Шевелл, С.К. «Связь сигналов конуса с появлением цвета: нарушение монотонности в желтом / синем». Визуальная неврология. 18.6 (2001): 901–906.
  10. ^ a b c Мизоками Ю., Вернер Дж., Крогнал М., Вебстер М., «Нелинейность цветового кодирования: компенсация цветового восприятия спектральной чувствительности глаза». Журнал видения . 6 (2006): 996–1007.
  11. ^ Фэйрчайлд, М. Цветовые модели внешнего вида . Wiley Interscience (2013): 121-122.
  12. ^ а б «Восприятие цвета» . Архивировано из оригинала на 2007-03-06 . Проверено 25 ноября 2007 .
  13. ^ W. de W. Abney. «Измерение цвета по контрасту». Труды Лондонского королевского общества . 56.0 (1894): 221–228.
  14. ^ Вебстер, М., Мизоками, Ю., Вернер, Дж., И Крогнал, М. А. «Постоянство оттенка при изменении спектральной чистоты и функциональная теория эффекта Абни». Журнал видения . 5.12 (2005): 36, 36а.
  15. ^ Метод и устройство цветной печати, которые компенсируют эффект Абни. Архивировано 12 июня 2011 года в Wayback Machine.
  16. ^ Придмор, Р. « Эффект Безольда-Брюке существует в связанных и несвязанных цветах и ​​напоминает эффект Абни». Исследование и применение цвета. 29.3 (2004): 241–246.
  17. ^ Фэйрчайлд, М. Цветовые модели внешнего вида . Wiley Interscience (2013): 241, 263.