Цветное зрение

Физика > Цветное зрение

 

Изучите цветовое зрение – как происходит восприятие света глазами человека: роль конусов в сетчатке глаза, формулы определения цвета, чувствительность.

При помощи конусных клеток сетчатки нам удается различать в окружающих образах цвета. Каждый тип отвечает за красный, зеленый и синий.

Задача обучения

• Разобраться в механизме восприятия цветов.

Основные пункты

• За восприятие цвета отвечают конусы в сетчатке. Есть три типа, отвечающих за конкретный цвет: красный, зеленый и синий.
• Глаз чувствительнее реагирует на перемену интенсивности, а не цвета, поэтому чаще всего для распознавания используют черно-белые снимки.

Термин

• Яркость – интенсивность объекта, независимо от цвета.

Как происходит восприятие света глазами человека? За создание цветного зрения отвечают клетки конуса. Каждый тип гарантирует восприятие конкретного цвета: красный, зеленый или синий (RGB). Все это осуществляется в цветовой гамме красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, индиго и фиолетового.

Эти цвета рассматриваются как комбинации RGB, поэтому телевизоры и мониторы состоят из тысяч крошечных огоньков в трех цветах. Эти значения задаются различными частотами.

Цветовое пространство

Глаз чувствительнее реагирует на перемену интенсивности, чем на смену цвета, поэтому чаще всего используют черно-белые снимки. Яркость определяется по формуле:

Y = 0.3R + 0.6G + 0.1B Y = 0.3R + 0.6G + 0.1B.

Формулы для цвета:

U = 0.5 (BY) U = 0.5 (B - Y)

V = 0.625 (R - Y)

V = 0.625 (RY)

Можно перейти от RGB к цветному пространству с этой матричной операцией:

Где C равно:

Визуальная чувствительность

Мы видим, что:

На графике отображена чувствительность составляющих к яркости (Y) и цветности (U, V). Горизонтальный масштаб – пространственная частота чередующихся параллельных полос с интенсивностью, меняющейся синусоидально. Вертикальная шкала – контрастная чувствительность зрения, отображающая соотношение максимального видимого диапазона яркости к минимальному отличимому изменению интенсивности пика

• максимальная чувствительность к Y заметна для пространственных частот на 5 циклах/градусах (полосатые рисунки).
• у глаза есть небольшой отклик выше 100 циклов/градусов – ширина полосы 0.1 мм на дистанции в 1 м. Для стандартного ПК с шириной в 250 мм нужно 2500 пикселей на линию.
• при низких пространственных частотах чувствительность к яркости падает. Это говорит о том, что у нас не получается хорошо оценить уровни абсолютной яркости, если они меняются со временем.
• максимальная чувствительность к цветности уступает этому же показателю яркости: сине-желтая составляет половину ярко-зеленой.
• чувствительность цвета снижается выше 1 цикла/градуса.

Компоненты U и V могут выбираться с более низкой скоростью, чем Y, а количественно оцениваются намного грубее.

---