Хроматическая адаптация — HiSoUR История культуры
Хроматическая адаптация — способность зрительной системы человека приспосабливаться к изменениям освещения, чтобы сохранить внешний вид цветов объектов. Он отвечает за стабильный внешний вид цветов объектов, несмотря на широкую вариацию света, которая может отражаться от объекта и наблюдаться нашими глазами. Функция преобразования хроматической адаптации (CAT) эмулирует этот важный аспект восприятия цвета в моделях внешнего вида.
Объект может быть просмотрен при различных условиях. Например, он может быть освещен солнечным светом, огнем или резким электрическим светом. Во всех этих ситуациях человеческое видение воспринимает, что объект имеет один и тот же цвет: яблоко всегда выглядит красным, если смотреть ночью или днем (если только оно не зеленое). С другой стороны, камера без регулировки света может регистрировать яблоко как имеющее различный цвет. Эта особенность визуальной системы называется хроматической адаптацией или постоянством цвета; когда коррекция происходит в камере, она называется балансом белого.
Хотя человеческая визуальная система обычно поддерживает постоянный воспринимаемый цвет при различном освещении, бывают ситуации, когда относительная яркость двух разных стимулов будет отображаться на разных уровнях освещенности. Например, яркие желтые лепестки цветов будут казаться темными по сравнению с зелеными листьями в тусклом свете, в то время как противоположное верно в течение дня. Это известно как эффект Пуркинье и возникает потому, что пиковая чувствительность человеческого глаза смещается к синему концу спектра при более низких уровнях освещенности.
Преобразование фон Криса
Хроматический метод адаптации фон Криса — это метод, который иногда используется при обработке изображений камеры. Этот способ заключается в применении коэффициента усиления для каждого из спектральных чувствительных ответов человеческой конусной ячейки, чтобы сохранить адаптированный внешний вид эталонной белой константы. Применение идеи Йоханнеса фон Криса о адаптивных выигрышах в трех типах конусных ячеек было впервые явно применено к проблеме постоянства цвета Гербертом Э.
Правило коэффициента фон Криса основывается на предположении, что постоянство цвета достигается путем индивидуальной адаптации коэффициентов усиления трех конусообразных ответов, прироста в зависимости от сенсорного контекста, то есть истории цвета и объемного звучания. Таким образом, ответы конуса {\ displaystyle c ‘} c’ из двух лучистых спектров могут быть сопоставлены соответствующим выбором диагональных матриц адаптации D1 и D2:
где {\ displaystyle S} S — матрица чувствительности конуса, а {\ displaystyle f} f — спектр условного раздражителя. Это приводит к преобразованию фон Криса для хроматической адаптации в цветовом пространстве LMS (ответы длинноволнового, средне- и коротковолнового конусного пространства):
Эта диагональная матрица D отображает коэффициенты конуса или цвета в одном состоянии адаптации к соответствующим цветам в другом; когда состояние адаптации, как предполагается, определяется источником света, эта матрица полезна в качестве адаптационного адаптационного преобразования.
Элементами диагональной матрицы D являются отношения конусообразных ответов (длинный, средний, короткий) для белой точки источника света.
Более полное преобразование фон Криса для цветов, представленных в цветовом пространстве XYZ или RGB, включает преобразования матриц в и из пространства LMS с диагональным преобразованием D в середине.
Модели внешнего вида CIE
Международная комиссия по освещению (CIE) опубликовала набор моделей внешнего вида, большинство из которых включало функцию адаптации цвета. CIE L * a * b * (CIELAB) выполняет «простое» преобразование типа Kries в цветовом пространстве XYZ, в то время как CIELUV использует адаптацию белого точечного (поступательного) белого. Две версии более совершенных моделей цветного изображения, CIECAM97 и CIECAM02, каждая включала функцию CAT, CMCCAT97 и CAT02 соответственно. Предшественником CAT02 является упрощенная версия CMCCAT97, известная как CMCCAT2000.
Модели цветового восприятия стр.104
Темновая адаптация
Темновая адаптация подобна световой, за исключением того, что процесс идет в обратном направлении, то есть:
^ Темновая адаптация — это процесс повышения чувствительности зрения по мере снижения уровня фотометрической яркости.
Несмотря на то, что феномены световой и темновой адаптаций сходны между собой, — это все-таки два самостоятельных явления, обусловленные разными механизмами и выполняющие разную зрительную работу (например, световая адаптация наступает значительно быстрее, нежели темновая).
Каждый может испытать темновую адаптацию, войдя с залитой солнцем улицы в полумрак кинотеатра: в первый момент помещение кажется совершенно темным, и многие просто останавливаются на пороге, потому что ничего не видят. Однако по прошествии короткого периода времени предметы в помещении (кресла, зрители) начинают выступать из темноты. Спустя еще несколько минут они станут уже хорошо различимыми, и не составит большого труда распознать фигуры знакомых, найти нужное кресло и т.п., поскольку механизмы темновой адаптации постепенно увеличивают общую чувствительность зрительной системы.
О световой и темновой адаптациях можно говорить как об аналогии автоматическому контролю экспозиции в фотоаппаратах.
Хроматическая адаптация
Процессы световой и темновой адаптаций радикально влияют на цветовое восприятие стимулов и поэтому учитываются многими моделями цветового восприятия.
Хроматическая адаптация — это процесс в значительной мере независимой регулировки чувствительности механизмов цветового зрения.
Более того, часто звучит мнение, что хроматическая адаптация основана только на независимом изменении чувствительности трех типов колбочковых фоторецепторов (в то время как световая и темновая адаптации — это результат общего изменения чувствительности всего рецепторного аппарата). Однако важно помнить, что существуют иные механизмы цветового зрения (действующие, к примеру, на оппонентном уровне и даже на уровне распознавания объектов), способные к изменению чувствительности, которые также можно отнести к механизмам хроматической адаптации.
В качестве примера хроматической адаптации возьмем лист белой бумаги, освещенной дневным светом. Если этот лист перенести в помещение, освещенное лампами накаливания, он по-прежнему будет восприниматься белым, несмотря на то, что энергия, отраженная от листа, сменилась с преимущественно «синей», на преимущественно «желтую» (это то самое изменение, к которому не может приспособиться цветная обращаемая фотопленка, о чем мы говорили во введении к данной главе).
Рис. 8.1 иллюстрирует данную ситуацию: на рис. 8.1 (а) показана типичная сцена при дневном освещении; на рис. 8.1 (b) — та же сцена, освещенная лампа-
.
Рис. 8.1 (a) — сцена, освещенная дневным светом; (b) — та же сцена, освещенная светом ламп накаливания и воспринятая некоей зрительной системой, не способной к хроматической адаптации; (с) — та же сцена, освещенная светом ламп накаливания и воспринятая некоей зрительной системой при типичной хроматической адаптации по фон Кризу (подобно зрительной системе человека).
Хроматическая адаптация у эукариотических водорослей
Последнее обновление пн, 05 сентября 2022 г. | Водные экосистемы
Красные водоросли обнаруживают изменения в составе своего пигмента в ответ на изменения спектрального качества светового поля, в котором они растут. Однако направление изменения пигмента, совершенно независимо от его количественной степени, по-видимому, зависит от интенсивности света.
0,1 Вт м~2) или высокой (25-62 Вт м~2) интенсивности. При низкой освещенности клетки, выращенные на зеленом свете, имели соотношение фикоэритрин/хлорофилл более чем в два раза больше, чем клетки, выращенные на синем свете. У трех видов красных макроводорослей — Corallina elongata, Plocamium cartilagineum и Porphyra umbilicalis — собранных со скалистого берега на побережье Малаги (Испания) и инкубированных в морской воде в течение шести часов при разной освещенности, Лопес-Фигероа и Нилль (1990) обнаружили, что синтез фикоэритрина преимущественно стимулируется зеленым светом, а синтез фикоцианина — красным светом. У вида Cryptomonas, выделенного из глубокого слоя хлорофилла в западной части Тихого океана, Камия и Миячи
Рис. 12.8 Влияние спектрального качества светового поля во время роста на состав фотосинтетического пигмента одноклеточной красной водоросли Porphyridium cruentum Лей и Батлер (1980), Физиология растений, 65, 714-22). Спектры нормированы на одно и то же значение поглощения при 676 нм.
Рис. 12.8 Влияние спектрального качества светового поля во время роста на состав фотосинтетического пигмента одноклеточной красной водоросли Porphyridium cruentum (с разрешения Ley and Butler (1980), Plant Physiology, 65, 714-22). Спектры нормированы на одно и то же значение поглощения при 676 нм. Буква, обозначающая каждый спектр, указывает световое поле, в котором выращивались клетки: R = красный, B = синий, L = белый низкой интенсивности, H = белый белый высокой интенсивности, G = зеленый.
(1984) обнаружил, что соотношение фикоэритрин/хлорофилл намного выше в клетках, выращенных на зеленом свете, чем в клетках, выращенных на синем или красном свете, при одинаковом низком освещении (0,8 Вт·м~2) в каждом случае. Мы можем рассматривать эти изменения пигмента как дополнительную хроматическую адаптацию: клетки увеличивали долю того пигмента, который лучше всего поглощал свет, которому они подвергались.
Однако в клетках Porphyridium, выращенных при высоком монохроматическом освещении, положение было обратным: соотношение фикоэритрин/хлорофилл в клетках, выращенных на зеленом свете, составляло менее 50% от соотношения в клетках, выращенных на синем свете. Точно так же Лей и Батлер (1980) обнаружил, что клетки P. cruentum, выращенные в условиях интенсивного красного (112 ммоль фотонов м~2с_1) или синего (50 ммоль фотонов м~2с_1) света, имеют примерно вдвое большее соотношение фикоэритрина/хлорофилла, чем клетки, выращенные в условиях интенсивного зеленого света. (99 ммоль фотонов м~2с_1) света (рис. 12.8). У многоклеточной красной водоросли Porphyra Йокум и Блинкс (1958) обнаружили, что растения, подвергавшиеся воздействию синего света высокой интенсивности (436 нм, 24 Вт/м~2) в течение десяти дней, содержали больше фикоэритрина и меньше хлорофилла, чем растения, подвергавшиеся в течение того же времени воздействию сильного синего света. -интенсивный зеленый свет (546 нм, 17,5 Вт·м~2).
Эти изменения пигментного состава, вызванные монохроматическим освещением высокой интенсивности, сопровождаются изменениями фотосинтетических характеристик растений. Йокум и Блинкс (1958) обнаружили, что морские красные водоросли, которые только что были собраны или выдерживались под зеленым светом в течение десяти дней, проявляли низкую эффективность фотосинтеза в области красной полосы поглощения хлорофилла, при этом спектр действия падал значительно ниже спектра поглощения между 650 и 700 нм. Однако растения, которые находились в течение десяти дней под синим светом, были высокоэффективны в красной области (а также продемонстрировали некоторое увеличение в синей области), спектры действия и поглощения теперь приблизительно совпадают между 650 и 700 нм. Ясно, что результатом воздействия синего света (который сам поглощается хлорофиллом) было увеличение эффективности использования света, поглощенного хлорофиллом.
Природа адаптивных изменений, происходящих в фотосинтетической системе при этих различных спектрально-селективных световых режимах от умеренной до высокой интенсивности, была прояснена детальным исследованием Ley and Butler (1980) на Porphyridium cruentum.
Путем тщательного анализа спектров поглощения и поведения флуоресценции они смогли прийти к выводам, касающимся характеристик поглощения и переноса энергии между двумя фотосистемами в клетках, выращенных в свете различных спектральных составов. У красных водорослей хлорофилл а является основным светособирающим пигментом для фотосистемы I, а фикоэритрин — основным пигментом для фотосистемы II. Клетки, растущие на красном или синем свете, будут получать в хлорофилле гораздо больше энергии возбуждения, чем в фикоэритрине, что при изначально адаптированной к широкому диапазону длин волн системе фотосинтеза приведет к гораздо большему вкладу энергии в фотосистему I, чем в фикоэритрин. фотосистема 2. Чтобы обеспечить сбалансированную работу фотосинтетической системы, клетки должны увеличить поперечное сечение поглощения фотосистемы II по сравнению с фотосистемой I. Этого они достигают отчасти за счет увеличения отношения фикоэритрина к хлорофиллу, но также и за счет значительно большей пропорции их хлорофилла в фотосистему II.
806 Кроме того , клетки, выращенные на зеленом свете, демонстрируют большую вероятность передачи энергии от фотосистемы II к I, чем клетки, выращенные на красном или синем свете. Клетки, выращенные при красном или синем свете, имеют более высокое содержание фикоэритрина, чем клетки, выращенные при зеленом свете, в расчете на одну клетку, а также в пропорции к хлорофиллу. Можно возразить, что, хотя и имеет смысл добавлять больше хлорофилла в фотосистему II, производство большего количества фикоэритрина в красном свете не является полезной адаптивной реакцией, поскольку этот билипротеин имеет небольшое поглощение выше 600 нм и поэтому не будет собирать красные фотоны. Однако может случиться так, что клетка «обнаруживает» не конкретно спектральную природу падающего света, а просто тот факт, что фотосистема I получает больше энергии, чем фотосистема II, и поэтому отвечает общим увеличением пигментного комплемента. фотосистемы II. Световые поля с преобладанием красных не встречаются в природе в морской среде, поэтому не следует ожидать, что красные водоросли проявят к ним особую адаптацию.
Из работы Лея и Батлера следует, что общий принцип хроматической адаптации к относительно высокоинтенсивным, ограниченным спектром световым полям заключается в приспособлении состава и свойств фотосистем таким образом, чтобы привести к их возбуждаются примерно с той же скоростью и, таким образом, к эффективному фотосинтезу. Дополнительная хроматическая адаптация, наблюдаемая Brody и Emerson (1959) у P. cruentum при воздействии низкоинтенсивного синего и зеленого света, поскольку она действует противоположным образом в отношении изменений пигмента, должна иметь иную основу. При низкой интенсивности света основным ограничением фотосинтеза становится общая скорость подачи энергии возбуждения, а не дисбаланс между фотосистемами. Возможно, наилучшей стратегией для водорослей, растущих в тускло-зеленом или сине-зеленом свете, является создание пигментов, которые лучше всего улавливают доступный свет, встраивание их преимущественно в фотосистему II (во всяком случае, билипротеины в этой фотосистеме) и передача доля поглощенной энергии фотосистеме I.
Тот факт, что хроматическая адаптация у цианобактерий, связанная с изменением соотношения фикоэритрина и фикоцианина, полностью комплементарного типа, неудивителен. Оба задействованных пигмента являются билипротеинами и оба передают свою энергию возбуждения фотосистеме II, поэтому проблема дисбаланса между фотосистемами не возникает. Рост сине-зеленой водоросли Anacystis nidulans в красном (1 > 650 нм) свете приводит к падению содержания хлорофилла на 75% при небольшом изменении содержания фикоцианина.655 Теперь мы можем интерпретировать это как попытку клеток уменьшить возбуждение. фотосистемы I до точки, в которой она находится в равновесии с фотосистемой II. У цианобактерий Synechococcus 6301 соотношение фикоцианин/хлорофилл увеличивается в красном свете (поглощается хлорофиллом а, главным образом ассоциированным с фотосистемой I) и уменьшается в желтом свете (поглощается фикоцианином, связанным исключительно с фотосистемой II). Манодори и Мелис (1986) интерпретировал эти изменения как достижение сбалансированного возбуждения двух фотосистем путем корректировки стехиометрии фотосистем: фактический размер антенн отдельных фотосистем, по-видимому, не изменился.
Продолжить чтение здесь: Эффект синего света
Была ли эта статья полезной?
Хроматическая адаптация | Психология Вики
Оценка |
Биопсихология |
Сравнительный |
Познавательный |
Развивающие |
Язык |
Индивидуальные различия |
Личность |
Философия |
Социальные |
Методы |
Статистика |
Клинический |
Образовательные |
промышленный |
Профессиональные товары |
Мировая психология |
Когнитивная психология: Внимание · Принятие решения · Обучение · Суждение · Память · Мотивация · Восприятие · Рассуждение · Думая — Когнитивные процессы Познание — Контур Индекс
| Цветоощущение |
| Артикул |
|
| Другие товары |
Это поле: просмотр • разговор • редактирование |
Хроматическая адаптация — это один из аспектов зрения, влияющий на цветовосприятие и являющийся основой для оптических иллюзий, основанных на цвете, таких как иллюзия того же цвета.
Объект можно просматривать в различных условиях. Например, он может быть освещен солнечным светом, светом костра или резким электрическим светом. Во всех этих ситуациях человеческое зрение воспринимает объект одного цвета: яблоко всегда кажется красным, независимо от того, смотрите ли вы на него ночью или днем. С другой стороны, камера без регулировки света может зарегистрировать яблоко как имеющее разный цвет. Эта особенность зрительной системы называется хроматической адаптацией, или цветовым постоянством; когда коррекция происходит в камере, это называется балансом белого.
Хотя человеческая зрительная система обычно поддерживает постоянный воспринимаемый цвет при различном освещении, бывают ситуации, когда относительная яркость двух разных раздражителей меняется на противоположную при разных уровнях освещенности. Например, ярко-желтые лепестки цветов будут казаться темными по сравнению с зелеными листьями при тусклом свете, тогда как днем все будет наоборот. Это известно как эффект Пуркинье и возникает из-за того, что пиковая чувствительность человеческого глаза смещается в сторону синего конца спектра при более низких уровнях освещенности.
Содержимое
- 1 Преобразование фон Криса
- 2 Каталожные номера
- 3 Дальнейшее чтение
- 4 Внешние ссылки
Преобразование фон Криса
Метод хроматической адаптации фон Криса — это метод, который иногда используется при обработке изображений с камеры. Метод заключается в применении коэффициента усиления к каждой из характеристик спектральной чувствительности колбочек человека, чтобы сохранить адаптированный внешний вид эталонного белого постоянным. Применение идеи Йоханнеса фон Криса об адаптивном усилении трех типов клеток колбочек было впервые явно применено к проблеме постоянства цвета Гербертом Э. Айвсом, [1] [2] , и этот метод иногда называют преобразованием Айвза [3] или адаптацией фон Крайса-Айвса. [4]
Правило коэффициентов фон Криса основано на предположении, что постоянство цвета достигается индивидуальной адаптацией усиления трех откликов колбочек, при этом усиление зависит от сенсорного контекста, то есть истории цвета и окружающего .
Таким образом, отклики колбочек от двух спектров излучения могут быть согласованы путем соответствующего выбора матриц диагональной адаптации D 1 и D 2 : [5]
где – матрица чувствительности конуса-стимула . Это приводит к преобразованию фон Криса для хроматической адаптации в цветовом пространстве LMS (отклики длинноволнового, средне- и коротковолнового пространства отклика конуса):
Эта диагональная матрица D отображает реакции колбочек или цвета в одном состоянии адаптации на соответствующие цвета в другом; когда предполагается, что состояние адаптации определяется источником света, эта матрица полезна в качестве преобразования адаптации источника света. Элементы диагональной матрицы D — отношения откликов конуса (Длинный, Средний, Короткий) для точки белого источника света.
Более полное преобразование фон Криса для цветов, представленных в цветовом пространстве XYZ или RGB, включает матричные преобразования в пространство LMS и из него с диагональным преобразованием D в середине.
[6]
Ссылки
- ↑ Ives HE (1912). Отношение между цветом источника света и цветом освещаемого предмета. Пер. Иллюминат. англ. соц. 7 : 62–72. (Перепечатано в: Brill, Michael H. (1995). Связь между цветом источника света и цветом освещенного объекта. Color Res. Appl. 20 : 70–5. )
- ↑ Ханна Э. Смитсон и Касим Заиди (2004). Постоянство цвета в контексте: роли для местной адаптации и уровни ссылки. Journal of Vision 4 (9): 693–710.
- ↑ Ханна Э. Смитсон (2005). Обзор. Сенсорные, вычислительные и когнитивные компоненты цветового постоянства человека. Philosophical Transactions of the Royal Society 360 (1458): 1329–46.
- ↑ Карл Р. Гегенфуртнер, Л. Т. Шарп (1999). Цветовое зрение: от генов к восприятию , издательство Кембриджского университета.
- ↑ Гаурав Шарма (2003).
