Ihminen havaitsijana: Luento 8 Jukka Häkkinen ME-C2600 Kevät 2016 1
Luento 8: Värit 2
Luennon rakenne 1. Kolmiväriteoria 2. Vastakkaisväriteoria 3. Illuusioita 4. Värien pysyvyys 3
4
Värit Värinäkö tarkoittaa kykyä erotella valon aallonpituuksia toisistaan Nähtyjen värien määrä riippuu testaustavasta. Parivertailulla jopa 2,3 milj eri väriä. Värit nimetään = kategorisoidaan Eri asia kuin erottelu Kategoriat voivat olla kulttuurisidonnaisia. Papua-Uuden-Guinean Berinmo-heimon kielessä sinistä ja vihreää ei erotella. Muistitestissä sekoittavat sinisen ja vihreän. Violetti Sininen Vihreä Keltainen Oranssi Punainen Kuvalähde http://en.wikipedia.org/wiki/image:linear_visible_spectrum.svg 5
Kolmiväriteoria 6 6
Kolmiväriteoria (Trichromatic theory of color) Wunsch (1792): neljä Newtonin pääväreistä saadaan aikaan kolmesta muusta Thomas Young (1801) On the theory of Light and Colours Verkkokalvolla kolmenlaisia vastaanottimia, jotka reagoivat valikoivasti eri aallonpituuksiin Kaikki spektrivärit saadaan kolmen vastaanottimen toiminnan yhdistelmänä 7
CIE 1931 2 standardihavainnoitsija Wright, Guild & Judd (1920-l.) yht. 17 havaitsijaa Vrt. Erottava Värinsekoitus (subtraktiivinen) Monokromaattiset valot 435,8 nm 546,1 nm Vertailukenttä Yhdistävä värinsekoitus (additiivinen) 700 nm 380-780 nm Testikenttä Kuvalähteet http://en.wikipedia.org/wiki/image:additivecolor.svg http://en.wikipedia.org/wiki/image:subtractivecolor.svg
Kolmiväriteoria perustuu kolmeen tappisoluun 1 aste 0.29 mm Fovealla: 7 % S-tapit 31 % M-tapit 62 % L-tapit Muualla: S=1%, M=36%, L=62% 0.003 mm = 0.013 deg = 0.78 arc min 9
Tappisolujen herkkyydet aallonpituuksille 530 nm M L 560 nm Herkkyys valolle 430 nm S Aallonpituus 10
Miksi kolme tappisolutyyppiä? 11 11
Herkkyys valolle Monokromaattinen värinäkö Monokromaattinen värinäkö ei pysty erottelemaan värejä 1 Yhden reseptorin herkkyyskäyrä Valon tuottama vaste Valon aallonpituus 0 400 700 Aallonpituus (nm) 12
Herkkyys valolle Monokromaattinen värinäkö Monokromaattinen värinäkö ei pysty erottelemaan värejä 1 Valon tuottama vaste Toinen aallonpituus tuottaa saman vasteen = värit koetaan samoina = metameria 0 400 700 Aallonpituus (nm) 13
Herkkyys valolle Monokromaattinen värinäkö Monokromaattinen värinäkö ei pysty erottelemaan värejä 1 Valon tuottama vaste Myös tämä aallonpituus voi olla metameeri, jos valon intensiteettiä lisätään. Mikä tahansa herkkyyskäyrän piirissä oleva aallonpituus voi olla metameeri, jos intensiteetti on sopiva. 0 400 700 Aallonpituus (nm) Ihminen on pimeässä monokromaatti. 14
Herkkyys valolle Dikromaattinen värinäkö Dikromaattinen värinäkö toimii jo paremmin 1 Aallonpituudet tuottavat vasteparin yhden kummastakin reseptorityypistä. Aallonpituutta on helpompi arvioida vasteparin suhteista. Metameerejä esiintyy, mutta ei niin paljon. 0 400 700 Aallonpituus (nm) Useimmat eläimet ovat dikromaatteja. 15
Herkkyys valolle Trikromaattinen värinäkö 1 Trikromaattinen näkö Aallonpituudet tuottavat kolme vastetta, joiden suhteesta väri voidaan määritellä. Metameerejä esiintyy, mutta ei niin paljon. 0 400 700 Aallonpituus (nm) 16
Värisokeus liittyy reseptoreihin - Punavihersokeus - 8.0 % miehistä - 0.4 % naisista Protanopsia Deuteranopsia Dikromaatit Protanomalia Deuteroanomalia 17
Ishihara-testi 18
Vastakkaisväriteoria 19 19
Vastaväriteoria 1800-luvulla trikromaattisen väriteorian kanssa kilpaili vastakkaisväriteoria Ewald Hering (1834-1918) ja asiat, joita trikromaattisuus ei selitä: Havaitut värisekoitukset. Ei ole olemassa vihreänpunaista väriä. Vastakkaisväri-ilmiöt B- W+ R- G+ B- Y+ 20
21
22
Vastaväriteoria Kilpa päättyi trikromaattisuusteorian voittoon. Vastakkaisia todisteita myöhemmin Svaetichin (1956) kalan verkkokalvo De Valois et al (1958) apinoiden LGN Black- White+ R- G+ B- Y+ 23
Vastakkaisväriprosessointi S M L A R+G- B+Y- Tässä esitetty B+Y- ja R+G- Voi olla myös B-Y+ ja R-G+ Tässä on jätetty Black+White- ja White+Black- pois 24
Vastakkaisväriprosessointi S M L S M L A A R+G- B+Y- R+G- B+Y- 0 0.5 0 1 Hermosoluissa 0.5 aktiviteetti ilman ärsytystä Lopputulos: 0 = Keltainen / Vihreä, 1 = Sininen / Punainen 25
Vastakkaisväriprosessointi ja reseptiiviset kentät 26
Assimilaatio: Reseptiivisten kenttien vuorovaikutus vaikuttaa värihavaintoon Taustan harmaan värisävy muuttuu 27
Assimilaatio, toinen esimerkki Keskellä oleva punainen neliö on aina saman värinen http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/shikisai2005.html 28
Esimerkki: Neonvärileviäminen Suurennos http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/shikisai2005.html 29
Esimerkki: Värisädeilluusio Suurennos http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/shikisai2005.html 30
Esimerkki: Vesiväri-illuusio Suurennos http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/shikisai2005.html 31
Yhteenveto Kolme tappisolutyyppiä vastaa värien erottelusta Vastakkaisväriprosessointi liittyy enemmän värisävyn neuraaliseen koodaamiseen Sivutuotteena syntyy erilaisia väri-illuusioita Trikromaattinen värierottelu tapahtuu ensin Vastakkaisväriprosessointi tapahtuu sen jälkeen 3 2
Värivaikutelmailmiöt 33 33
Silmään tuleva aallonpituusjakauma EI määrittele värihavaintoa Näköjärjestelmä pyrkii aina selvittämään, mikä pinnan väri on Tämä ei ole sama kuin silmään tuleva aallonpituusjakauma Näön pitää siis selvittää, kuinka tilanne vaikuttaa aallonpituusjakaumaan ja laskemaan tilanteen vaikutus pois Jos näin ei tehtäisi, värit muuttuisivat sisällä ja ulkona, aamulla ja illalla eli aina kun valon väri muuttuu 3 4
Valolähteen ja heijastussuhteen vaikutus Reflektanssi R( ) Silmä 3 5
#TheDress http://jukkahakkinen.com/2015/02/28/sinisen-mekon-tapaus/ http://jukkahakkinen.com/2015/03/01/jatkoa-sinisen-mekon-tapaukselle/ 36
Värivakioisuus = värikonstanssi = valaistuksen mitätöinti (discounting the illuminant) Havaitsija osaa tulkita valaistusoloja ja tulkita värejä ilman valaistuksen aiheuttamia muutoksia 37
3 8
3 9
4 0
Värivakioisuus = värikonstanssi Näköjärjestelmä tekee tulkinnan laatan väristä olettaen, että osa aallonpituuksista on peräisin värisuotimesta Voisi yhtä lailla olla värivalo Värivakioisuus siis saavutetaan mitätöimällä valaistus 41
Toinen esimerkki: Varjon tulkinta Näköjärjestelmä tekee tulkinnan varjon vaikutuksesta laatan väriin Laatat A ja B ovat reflektanssiltaan samoja, ne kuitenkin nähdään eri värisinä 42
43
44
45
46
Valokuvaesimerkki 47
Yhteenveto Näköjärjestelmä pyrkii aina selvittämään, mikä pinnan oikea väri on Pelkkä aallonpituusjakauma ei kerro väriä Discounting the illuminant = lasketaan valaistuksen vaikutus pois 4 8
Väriadaptaatio Silmä pyrkii myös mukautumaan valaistustilanteeseen mukauttamalla herkkyyttä väreille = väriadaptaatio 4 9
Väriadaptaatio 50
Väriadaptaatio 51
Väriadaptaatio 52
Adaptaatio on nopeaa: Lilac chaser Kolme ilmiötä 1. Phi-liike 2. Troxler-efekti 3. Jälkikuva http://en.wikipedia.org/wiki/lilac_chaser 56
McCollough-efekti Orientaatiovalikoiva jälkikuva http://lite.bu.edu/vision-flash10/applets/color/mccollough/mccolloughnosound.html 57
McCollough-efekti 58