Кольорова константа

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Кольорова константа: кольору тканини на повітряній кулі в тіні і на світлі сприймаються як однакові
При погляді на фотографію людина відразу підсвідомо аналізує інформацію про властивості предметів, а також про тип і стан джерела світла
Кольорова константа створює ілюзію, що квадрат A темніший за квадрат B, в той час як вони одного кольору
Другий листок зліва (рожевий) здається більш рожевим на верхній картинці. Насправді ж кольори однакові, але мозок змінює своє уявлення про колір за рахунок колірного балансу решти фотографії.

Кольорова константа — особливість людського сприйняття кольору, яка полягає в тому, що колір об'єкта, який сприймається людиною, залишається приблизно однаковим при зміні кольору освітлення. Наприклад, око (а точніше, мозок) бачить зелене яблуко зеленим як в середині дня, при білому освітленні, так і на заході, коли освітлення червоне.

Фізіологічні причини[ред. | ред. код]

Це властивість людського сприйняття забезпечують спеціалізовані нейрони в первинній зоровій корі головного мозку, які визначають локальний коефіцієнт активності колб сітківки ока . Те ж саме обчислюється в алгоритмі ретинекс Ленда для досягнення сталості кольору. Ці спеціалізовані клітини називають клітинами-двуантогоністами, тому що вони обчислюють як протидію кольору, так і просторову протидію. Клітини-двуантогоністи були вперше знайдені в сітківці ока золотої рибки і описані Найджелом Довом. Довгий час йшли дебати про існування цих клітин в зоровій системі приматів, в кінцевому підсумку їх існування було доведено за допомогою спостереження взаємозв'язку між рецептивних полем і спеціальними подразниками, якими вибірково активізували колбочки тільки одного класу в один момент часу[1][2].

Кольорова константа працює тільки тоді, коли світло містить досить широкий діапазон довжини хвиль. Різні колбочки сітківки ока реєструють світло різних діапазонів довжин хвиль. На основі цієї інформації зорова система намагається визначити приблизний склад освітлення, і в подальшому робить на нього поправку[3], щоб отримати «справжній колір об'єкта». Цей «виправлений» колір людина і відчуває.

Експериментально ефект може бути показаний в такий спосіб. Людині показується дисплей, відомий як «Мондріан» (названий на честь Піта Мондріана через схожість його картин із зображеннями на цьому дисплеї), на якому відображаються численні кольорові плями. На дисплей направлено три білих джерела світла, один проєктується через червоний фільтр, інший проєктується через зелений, а третій — через синій. Людині пропонується відрегулювати інтенсивність світла так, щоб одна з плям на дисплеї стала білою. Після цього експериментатор вимірює інтенсивність червоного, зеленого і синього світла, відбитого від цієї білої плями. Потім експериментатор просить людину визначити колір сусідніх плям, наприклад, зелену. Після чого експериментатор регулює джерела світла так, щоб інтенсивність червоного, синього і зеленого світла, відбитого від зеленої плями, стала такою ж, якою була спочатку при вимірюванні відображення від білих плям. Кольорова константа людини проявляється в тому, що зелена пляма продовжує з'являтися зеленою, білі плями продовжують з'являтися білими, і всі інші плями як і раніше мають оригінальні кольори.

Теорія ретінекса[ред. | ред. код]

У 1971 році Едвін Г. Ленд сформулював теорію ретінекса, щоб пояснити даний ефект. Слово «Ретінекс» (retinex) складено зі слів «сітківка ока» (retina) і «кора» (cortex), маючи на увазі, що в процесі беруть участь як очі, так і мозок.

Здатність оцінювати і моделювати колірну константу необхідна для комп'ютерного зору. Внаслідок цієї необхідності розробляють безліч алгоритмів, в тому числі деякі алгоритми ретінекс[4] . Ці алгоритми отримують в якості вхідних даних червоний / зелений / синій значення кожного пікселя зображення і намагаються оцінити відображення в кожній точці.

Один з таких алгоритмів працює наступним чином: обчислюються максимальні значення для всіх пікселів червоного r max, зеленого g max синього b max кольорів. Якщо припустити, що сцена містить об'єкти, які відображають все червоне світло, а також, можливо, інші об'єкти, які відображають все зелене світло, і ті, які відображають все синє світло, можна зробити висновок, що джерело світла описується формулою (r max, g max, b max). Внаслідок цього для кожного пікселя із значенням (r, g, b) його відображення оцінюється як (r / r max, g / g max, b / b max).

Хоча моделі ретінекс як і раніше широко використовуються в комп'ютерному зорі, було показано, що вони не точно моделюють людське сприйняття кольору[5].

Алгоритм Retinex запатентований (патент належить NASA) і доступний під маркою PhotoFlair як самостійна програма і у вигляді фільтрів для Adobe Photoshop і Adobe Premiere на сайті правовласника, компанії TruView.

Баланс білого кольору[ред. | ред. код]

У цифрових фотоапаратах та графічних редакторах існує функція корекції балансу білого кольору, яка частково імітує можливості суб'єктивного сприйняття, дозволяючи наблизити зняті в різних умовах освітлення фотографії до виду, який вийшов би при нейтральному висвітленні.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Conway BR and Livingstone MS (2006) Spatial and Temporal Properties of Cone Signals in Alert Macaque Primary Visual Cortex (V1). Journal of Neuroscience 26(42):10826-46 [cover illustration].
  2. Conway BR (2001) Spatial structure of cone inputs to color cells in alert macaque primary visual cortex (V-1). Journal of Neuroscience 21(8):2768-2783. [cover illustration]
  3. «Discounting the illuminant» — термин, который ввёл Гельмгольц: McCann (2005). Proceedings of SPIE Human Vision and Electronic Imaging X 5666. с. 9–16. 
  4. Jean-Michel Morel, Ana B. Petro and Catalina Sbert (2009) Fast implementation of color constancy algorithms. Proc. SPIE, Vol. 7241, 724106
  5. Hurlbert, A.C.; Wolf, K. The contribution of local and global cone-contrasts to colour appearance: a Retinex-like model. In: Proceedings of the SPIE 2002, San Jose, CA

Посилання[ред. | ред. код]