Влияние цветовой адаптации и индукции на восприятие цвета и оптимальное цветоразличение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние цветовой адаптации и индукции на восприятие цвета и оптимальное цветоразличение

М.В.Данилова

При адаптации к нейтральному фону Д65 положение «чистых» цветов и локусов оптимального цветоразличения совпадают. Адаптация к цветовому фону и цветовая индукция смещают положение «чистых» цветов и локусов оптимального цветоразличения в одном направлении. Реультат свидетельствует о том, что и восприятие «чистых» цветов, и оптимальное цветоразличение определяются работой одного и того же механизма.

Линия, соединяющия чистый синий и чистый желтый цвета, является фундаментальной границей цветового пространства, разделяющая его на цвета с оттенком красного и с оттенком зеленого (рисунок 1, левая панель). Именно в области этой границы - так называемой сине-желтой линии - цветоразличение оптимально (Danilova & Mollon, 2012). Было выдвинуто предположение о том, что оба результата - положение чистых цветов и положение локусов оптимального цветоразличения - обеспечиваются равновесным состоянием цветового оппонентного механизма, в который сигналы длинноволновых и коротковолновых колбочек поступают одного знака, а сигнал от средневолновых колбочек - с противоположным. Этот механизм - гипотетический. Его работа может быть основана на существовании малочисленного класса ганглиозных клеток с вышеупомянутыми входами (Dacey & Packer, 2003), а может являться результатом объединения входов основных классических цветовых механизмов на более высоких ступенях обработки информации о цвете (Danilova & Mollon, 2012). цветовой фон индукция линия

Рисунок 1. Левая панель: диаграмма МакЛаода-Бойнтона. Ось абсцисс представляет относительное возбуждение L- и М-колбочек и соответствует «красно-зеленому» классическому оппонентному каналу. Ось ординат - возбуждение S-колбочек относительно суммарного возбуждения L- и М-колбочек. Линия, соединяющая точки с длиной волны 576 нм (чистый желтый цвет) и 476 нм (чистый синий цвет), показывает положение цветов, соответствующих дневному и солнечному свету в разное время суток (Mollon, 2006). Правая панель - положение адаптирующего фона (большие перевернутые треугольники - розовый, синий и Д65) и положение референтных стимулов для каждого адаптирующего фона в эксперименте 1. Для синего фона (находящегося на сине-желтой линии) и для нейтрального фона Д65 (также расположенного на сине-желтой линии) был выбран один и тот же набор референтных стимулов. Их положение показано на рисунке точками. Для розового фона был выбран набор, находящийся на тех же линиях, но сдвинутый в сторону больших значений L/(L+М). Положение этих референтов показано серыми треугольниками.

Известно, что цветовая адаптация влияет на восприятие цвета и сдвигает положение цвета, который воспринимается как нейтральный при адаптации к нейтральному фону. В первом эксперименте был поставлен вопрос о том, что происходит с сине-желтой линией и с положением локусов оптимального цветоразличения при изменении фона. Были выбраны три разных фона: Д65, находящийся на сине-желтой линии, синий, также находящийся на сине-желтой линии, и розовый, сдвинуый вдоль линии, перпендикулярной сине-желтой линии и проходящей через Д65. Предполагается, что в первых двух случае изменения в положении чистых цветов и локусов оптимального цветоразличения не произойдет, так как в в обоих случаях адаптирующий фон находится на сине-желтой линии и не должен приводить к изменению равновесного состояния гипотетического цветового механизма.

В эксперименте 1 стимулом был либо диск, разделенный вертикально на два полуполя (при измерении цветоразличения), либо равномерно окрашенный диск того же размера (при нахождении границы между цветами). Стимулы предъявляли на экране электронно-лучевого монитора. Калибровка проводилась с использованием спектрорадиометра JETI. Яркость фона была 10 кд/м². Стимул был на 30% ярче, чем фон. Кроме того, в каждом предъявлении яркость стимула вариьировали случайным образом в пределах 5% с шагом 1% для того, чтобы наблюдатели не могли основывать свое решение на разнице в яркости, а не на разнице в цвете. До начала каждого эксперимента наблюдатели адаптировались к соответствующему фону. Фон присутствовал на экране монитора постоянно, а стимулы предъявляли на 100 мсек. Короткое время предъявления было выбрано для поддержания постоянной адаптации к фону.

При выполнении задачи цветоразличения задачей наблюдателя было определить, какая половина диска более зеленая. В этой серии звуковой сигнал после ответа указывал на правильность ответа. При нахождении чистых цветов задачей было определить, какого оттенка - красного или зеленого - больше в диске. В этой серии обратная связь не использовали, так определяли феноменологическую границу между красноватыми и зеленоватыми цветами.

Для нахождения порогов различения параметры стимулов изменяли с помощью процедуры «лестница 1-3»: при одном неправильном ответе разница между стимулами увеличивалась, при трех правильных ответах разница уменьшалась. Такая процедура определяет порог, соответствующий 79.4% правильных ответов на психометрической функции. Для нахождения положения чистых цветов использовали процедуру «лестница 1-1». Ответ каждого типа (слишком зеленый или слишком красный) приводил к удалению или приближению к точке, где ответы каждого типа встречаются с частотой 50%. Одновременно использовали четыре случайным образом перемешанных «лестниц», что предотвращает сдвиг критерия. Каждую серию эксперимента повторяли не менее пяти раз в разные дни.

На рисунке 2 приведены результаты экспериментов. На верхней левой панели графика приведен пример зависимости порогов различения для одного набора референтных стимулов, но для разного адаптирующего фона, Д65 и розового (два набора референтов, находящихся на линии, проходящей через Д65). Видно, что в зависимости от цвета адаптирующего фона, порог различения для одного и того же референтного цвета (имеющего одну и ту же координату L/(L+М), пример двух референтов показан стрелками) разный. Гладкие кривые на графике имеют условную форму: аппроксимация была проведена для нахождения минимума, т.е., координаты L/(L+М), где различение оптимально. Как и ожидалось, адаптация к синему фону не привела к сдвигу ни положений чистых цветов, ни локусов оптимального цветоразличения (рисунок 2, в) по сравнению с адаптацией к фону Д65 (рисунок 1, б). Однако розовый фон привел к одновременному сдвигу локусов оптимального цветоразличения и феноменологической границы в одном и том же направлении.

Полученные данные, однако, можно также объяснить адаптацией по типу фон Криса на уровне колбочек. Для исключения этой возможности был проведен второй эксперимент, в котором адаптация была постоянной к фону Д65, а сдвиг феноменологической границы достигался цветовой индукцией цветовых полей, предъявляемых одновременно со стимулом.

Рисунок 2. Верхняя левая панель - пример зависимости порогов различения для розового фона и фона Д65. Верняя правая панель - положение чистых цветов и положение цветов, для которых пороги различения минимальны, при адаптации к фону Д65. Нижняя левая панель - при адаптации к синему фону. Нижняя правая панель - при адаптации к розовому фону.

В эксперименте 2 в условиях постоянной адаптации к нейтральному фону Д65 были использованы индуцирующие поля. Тествое кольцо находилось между чередующихся концентрицеских окрашенных полей, предложенных Monnier & Shevell (2004). При измерении порогов цветоразличения кольцо было разделено на два полукольца тонкими вертикальными линиями, при определении феноменологической границы кольцо было сплошное. И тестовые, и индуцирующие кольца предъявляли одновременно на 150 мсек. Яркость тестового кольца была, как и в эксперименте 1, на 30% выше фона. Яркость индуцирующих колец была на 40% ниже фона для того, чтобы избежать распространения цвета более ярких индуцирующих колец в область стимула. В этом эксперименте были использованы те же референтные стимулы, что и в эксперименте 1 для адаптирующего фона Д65. Для обоих типов индуцирующих полей использовали один и тот же набор референтов.

Рисунок 3. Примеры стимулов эксперимента 2. Слева - сплошное кольцо для нахождения феноменологической границы между красноватыми и зеленоватыми цветами; справа - два полукольца для измерения порогов цветоразличения.

Цвета индуцирующих колец находились на линии, перпендикулярной сине-желтой линии и проходящей через Д65. Использовали два варианта: прилегающим к тестовому кольцу может быть либо зеленый (его положение показано на верхней левой панели рисунка 4 незаполненным треугольником), либо розовый (показан на верхней левой панели рисунка 4 заполненным треугольником). Результаты эксперимента 2 приведены на рисунке 4. Приведены средние данные для четырех наблюдателей.

Рисунок 4. Результаты эксперимента 2. Верхняя левая панель показывает сдвиг сине-желтой линии в зависимости от цвета прилегающего индуцирующего кольца. Верхнаяя правая панель показывает пороги цветоразличения для референтов, находящихся на линии, пересекающей сине-желтую линии в точке с координатой L/(L+М)=Д65. На двух нижних панелях приведены данные для линий, пересекающих сине-желтую линию в точках 0.645 и 0.635. Вертикальные линии показывают положение чистых цветов для каждой линии и каждого типа индуцирующий полей.

Для каждого набора референтов в зависимости от цвета прилегающего индуцирующего кольца наблюдается сдвиг минимальных порогов цветоразличения в том же направлении, что и сдвиг цветов, которые не содержат красноватых или зеленоватых оттенков, т.е. сдвиг положения сине-желтой линии.

Так же, как и в эксперименте 1, положение оптимального цветоразличения сдвинуто в том же направлении, что и феноменологическая граница между цветами. В этом случае адаптация на уровне колбочек маловероятна. Результаты экспериментов предполагают, что мы измеряем сдвиг равновесного состояния гипотетического оппонентного механизма как в эксперименте 1, так и в эксперименте 2. Этот механизм в равновесном состоянии обеспечивает положение оптимального цветоразличения, а также положение феноменологической границы между красными и зелеными цветами.

Литература

Dacey, D. M., & Packer, O. S. (2003). Colour coding in the primate retina: diverse cell types and cone-specific circuitry. Current Opinion in Neurobiology, 13(4), 421-427.

Danilova, M. V., & Mollon, J. D. (2012). Foveal color perception: Minimal thresholds at a boundary between perceptual categories. Vision Research, 62, 162-172.

Mollon, J. D. (2006). Monge - The Verriest Lecture, Lyon, July 2005. Visual Neuroscience, 23, 297-309.

Monnier, P., & Shevell, S. K. (2004). Chromatic induction from S-cone patterns. Vision Research, 44, 849-856.

Размещено на Allbest.ru