Viziunea culorii

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Viziunea culorilor este capacitatea unui organism sau a unei mașini de a distinge obiectele pe baza lungimii de undă (sau a frecvenței ) luminii pe care o reflectă , o emit sau o transmit . Culorile pot fi măsurate și cuantificate în diferite moduri; percepția culorilor unei persoane este totuși un proces subiectiv în care creierul răspunde la stimulările produse atunci când lumina incidentă reacționează cu diferitele tipuri de con prezente în ochi . Pe scurt, diferite persoane văd același obiect iluminat sau sursă de lumină în moduri diferite.

Transparent , verde și roșu . Unele filtre fotografice așa cum sunt văzute („ simțite ”) de către cameră

Lungimea de undă și percepția tonalității

În a doua jumătate a anilor 1600 Isaac Newton a descoperit că lumina albă se descompune în componentele sale colorate atunci când trece printr-o prismă de împrăștiere . Newton a descoperit, de asemenea, că poate recombina aceste culori trecându-le printr-o altă prismă, reconstituind astfel lumina albă inițială.

Culorile tipice sunt, de la lungimi de undă lungi la scurte (și corespunzător, de la frecvență mai mică la înaltă), roșu, portocaliu, galben, verde, albastru și violet. Diferențele de lungime de undă suficiente determină o percepție diferită a tonalității ; diferența minimă de lungime de undă perceptibilă variază de la aproximativ 1 nm în lungimile de undă albastru-verde și galben la 10 nm și mai mult în lungimile de undă roșii mai lungi și cele mai scurte albastre . Deși ochiul uman poate distinge până la câteva sute de nuanțe, atunci când aceste culori spectrale pure sunt amestecate împreună sau diluate cu lumină albă, numărul de cromaticități discernabile poate fi foarte mare. [ neclar ] .

La niveluri foarte scăzute de lumină, viziunea devine scotopică : lumina este detectată de celulele tije ale retinei . Lansetele sunt cele mai sensibile la lungimi de undă apropiate de 500 nm și nu au aproape nicio influență asupra vederii culorilor. În condiții de lumină mai ridicată, cum ar fi lumina zilei, viziunea devine fotopică : lumina este detectată de conurile care sunt responsabile pentru vederea culorilor. Conurile sunt sensibile la o gamă de lungimi de undă, dar sunt cele mai sensibile la lungimi de undă de aproximativ 555nm. Dintre aceste regiuni, viziunea mezopică intră în joc și atât tijele, cât și conurile oferă semnale către celulele retiniene. Schimbarea percepției culorii de la amurg la lumina zilei determină diferențe cunoscute sub numele de efect Purkinje .

Percepția „albului” se formează din întregul spectru de lumină vizibilă sau prin amestecarea culorilor de câteva lungimi de undă la animale cu câteva tipuri de receptori de culoare. La om, lumina albă poate fi percepută prin combinarea anumitor lungimi de undă, cum ar fi roșu, verde și albastru, sau doar cu câteva culori complementare, cum ar fi albastru și galben. [1]

Modelul modern de percepție a culorii umane, cum ar fi acest lucru are loc în retină, este relevant atât pentru teoria tricromatică, cât și pentru teoria procesului opus, ambele introduse în secolul al XIX-lea.
Spectrul normalizat al răspunsului celulelor umane este comparat cu spectrul stimulărilor monocromatice, cu lungimi de undă date în nanometri.
Aceleași date de mai sus sunt reprezentate aici ca o singură curbă în trei dimensiuni (răspuns normalizat al conului).
Fotopic referitor la sensibilitatea la luminanță a sistemului de viziune umană în funcție de lungimea de undă (funcția de luminozitate)

Fiziologia percepției culorii

Percepția culorii începe cu celule specializate din retină care conțin pigmenți cu diferite sensibilități spectrale, cunoscute sub numele de conuri . La om, există trei tipuri de conuri care sunt, respectiv, sensibile la trei spectre de unde electromagnetice diferite, rezultând o viziune tricolomatică a culorilor.

Fiecare con unic conține pigmenți compuși din opsină , o apoproteină care este legată covalent de 11-cis-hidroretinal sau, mai rar, de 11-cis-dehidroretinal [2] .

Conurile sunt etichetate în mod convențional în conformitate cu ordinea vârfurilor lungimii de undă ale sensibilităților lor spectrale: tip scurt (S), mediu (M) și lung (L). Aceste trei tipuri nu corespund la fel de bine culorilor particulare pe care le cunoaștem. Mai degrabă, percepția culorii este realizată printr-un proces complex care începe cu ieșirea diferențială a acestor celule din retină și se completează în cortexul vizual și în zonele asociative ale creierului.

De exemplu, în timp ce conurile L sunt denumite pur și simplu receptori roșii , tehnicile de microspectrofotometrie au arătat că sensibilitatea lor maximă se află în regiunea galben-verde a spectrului. La fel, conurile S și M nu corespund exact cu albastru și verde , deși sunt adesea descrise în acest fel. Prin urmare, modelul de culoare RGB este un mod convenabil de a reprezenta culorile, dar nu se bazează direct pe tipurile de conuri prezente în ochiul uman.

Răspunsul maxim al celulelor conului uman variază, chiar și între indivizi, de la așa-numita viziune normală a culorilor; [3] la unele specii neumane această variație polimorfă este chiar mai mare și poate fi, de asemenea, adaptivă. [4]

Teorii

Două teorii complementare ale viziunii culorilor sunt teoria tricromatică și teoria procesului opus. Teoria tricromatică, sau teoria Young - Helmholtz , propusă în secolul al XIX-lea de Thomas Young și Hermann von Helmholtz , așa cum s-a menționat mai sus, spune că cele trei tipuri de conuri care alcătuiesc retina sunt de preferință sensibile la albastru, verde și roșu. Ewald Hering a propus teoria procesului adversarului în 1872. [5] Se spune că sistemul vizual interpretează culoarea într-un mod antagonist: roșu contra verde, albastru împotriva galben, negru împotriva alb. Ambele teorii sunt acum acceptate ca valabile, descriind diferite etape ale fiziologiei vederii, afișate în diagrama din dreapta. [6] Verde ← →   Magenta și Albastru ← → Galbenul sunt solzi cu margini care se exclud reciproc. Similar cu faptul că nu poate exista un număr pozitiv „ușor negativ”, un singur ochi nu poate percepe un galben-albăstrui sau un verde-roșcat (dar astfel de culori imposibile pot fi percepute datorită rivalității binoculare ).

O teorie ulterioară a culorii, uneori opusă celor precedente, a fost formulată de Edwin Land pe baza unui sistem de calcul automat [7] .

Celulele conice din ochiul uman

Tipul conului Nume Camp
 Lungimea de undă de vârf [8] [9]
S. β 400-500 nm 420-440 nm
M. γ 450-630 nm 534–555 nm
L ρ 500–700 nm 564-580 nm

Un set de lungimi de undă ale luminii stimulează fiecare dintre aceste tipuri de receptori în grade diferite. Lumina galben-verde, de exemplu, stimulează atât conurile L, cât și M cu aceeași intensitate, în timp ce stimulează slab conurile de tip S. Pe de altă parte, lumina roșie stimulează conurile L mult mai mult decât conurile M, și aproape niciunul dintre acei S; lumina albastru-verde stimulează conurile M mai mult decât conurile L, iar conurile S puțin mai mult, și este, de asemenea, stimulul de vârf pentru celulele cu tije; iar lumina albastră stimulează conurile S mai puternic decât lumina roșie sau verde, dar conurile L și M sunt mai slabe. Mintea combină informații de la fiecare tip de receptor, dând naștere la percepții diferite ale diferitelor lungimi de undă ale luminii.

Opsins (photopigments) prezent în L și M conuri sunt codificate pe X cromozom ; Codarea defectuoasă a acestui lucru duce la cele mai comune forme de daltonism . Gena OPN1LW, care codifică opsina prezentă în conurile L, este foarte polimorfă (un studiu recent realizat de Verrelli și Tishkoff a găsit 85 de variante într-un eșantion de 236 de bărbați). [10] Un procent foarte mic de femei poate avea un tip de receptor de culoare suplimentar prin posesia alelelor diferite pentru gena opsină L pe fiecare cromozom X. Inactivarea cromozomului X înseamnă că o singură opsină este exprimată în fiecare con, iar unele femei pot prin urmare, prezintă un grad de vedere color tetracromatică. [11] Variațiile genei OPN1MW, care codifică opsina exprimată în conuri M, par a fi rare, iar variantele observate nu au niciun efect asupra sensibilității spectrale.

Culoare în mintea umană

Căi vizuale în creierul uman. Fluxul dorsal (în verde) este important în recunoașterea culorilor. Fluxul ventral (în mov) este, de asemenea, vizibil. Ele provin dintr-o sursă comună din cortexul vizual .

Procesarea culorilor începe la un nivel foarte timpuriu în sistemul vizual (inclusiv în retină) prin primele mecanisme ale culorilor opuse. Atât teoria tricromatică a lui Helmholtz, cât și teoria procesului opozițional al lui Hering sunt, prin urmare, corecte, dar teoria tricromatică are loc la nivelul receptorului, în timp ce adversarul procesează la nivelul celulei ganglionare retiniene și nu numai. În teoria lui Hering, mecanismul adversar se referă la efectul negativ al culorii roșu-verzui, albastru-galben și deschis-întunecat. Cu toate acestea, în sistemul vizual, activitățile diferitelor tipuri de receptori sunt contradictorii. Unele mici celule ganglionare ale retinei sunt antagoniste activității conurilor L și M, care corespund aproximativ cu antagonismul roșu-verde, dar rulează de-a lungul unei axe de la albastru-verde la magenta. Micile celule ganglionare cu două straturi antagonizează intrarea din conurile S cu cea din conurile L și M. Acest lucru este adesea considerat a corespunde cu antagonismul albastru - galben, dar de fapt rulează de-a lungul unei axe de culoare verde-verde până la violet.

Când este vizualizată la dimensiunea completă, această imagine conține aproximativ 16 milioane de pixeli, fiecare corespunzând unei culori diferite din setul complet de culori RGB. Ochiul uman poate distinge aproximativ 10 milioane de culori diferite. [12]

Adaptare cromatică

În știința culorii, adaptarea culorii este estimarea reprezentării unui obiect sub o sursă de lumină diferită de cea sub care a fost înregistrat. O aplicație obișnuită este de a găsi o transformare de potrivire a culorilor (CAT) care va face ca înregistrarea unui obiect să fie neutră ca neutră ( echilibrul culorilor ), păstrând în același timp celelalte culori ca realiste. [13] De exemplu, transformările de potrivire a culorii sunt folosite la conversia imaginilor între profilurile ICC cu diferite puncte albe. Adobe Photoshop , de exemplu, folosește Bradford CAT. [14]

În viziunea culorii, adaptarea cromatică se referă la constanța culorii; adică capacitatea sistemului vizual de a păstra aspectul unui obiect supus unei largi varietăți de surse de lumină diferite. [15]

Notă

  1. ^ "Ochi, om."
  2. ^ (EN) J. Nathans, D. Thomas și DS Hogness, Genetica moleculară a viziunii culorii umane: genele care codifică pigmenții albastru, verde și roșu , în Știința, vol. 232, nr. 4747, 11 aprilie 1986, pp. 193–202, DOI : 10.1126 / science.2937147 . Adus la 31 iulie 2017 .
  3. ^ vol. 323, DOI : 10.1038 / 323623a0 , PMID 3773989 , https://www.nature.com/nature/journal/v323/n6089/abs/323623a0.html .
  4. ^ vol. 93, DOI : 10.1073 / pnas.93.2.577 , PMID 8570598 , https://oadoi.org/10.1073/pnas.93.2.577 .
  5. ^ LXVI. Band, https://books.google.com/?id=u5MCAAAAYAAJ&pg=PA5&lpg=PA5&dq=1872+hering+ewald+Zur+Lehre+vom+Lichtsinne.+Sitzungsberichte+der+kaiserlichen+Akademie+der+Wissenschaftch.+Mat + der + Wissenschaftch. + Mat% E2% 80% 93naturwissenschaftliche + Class ,.
  6. ^ Ali, MA și Klyne, MA (1985), p.168
  7. ^ Edwin Land, The retinex theory of color vision , 1977, trad.it. O nouă teorie a viziunii culorilor , în Le Scienze, n 115,1978
  8. ^ Günther Wyszecki și WS Stiles, Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formules , ediția a II-a, New York, seria Wiley in Pure and Applied Optics, 1982, ISBN 0-471-02106-7 .
  9. ^ RWG Hunt,The Reproduction of Color , ediția a VI-a, Chichester Marea Britanie, seria Wiley - IS & T în Imaging Science and Technology, 2004, pp. 11 -2, ISBN 0-470-02425-9 .
  10. ^ Verrelli BC, Tishkoff SA,Semnături de selecție și conversie genică asociate cu variația viziunii culorii umane , în Am. J. Hum. Genet. , vol. 75, nr. 3, septembrie 2004, pp. 363–75, DOI : 10.1086 / 423287 , PMC 1182016 , PMID 15252758 .
  11. ^ Roth, Mark (2006).
  12. ^ Deane B. Judd și Günter Wyszecki, Culoare în afaceri, știință și industrie , seria Wiley în optică pură și aplicată, al treilea, New York, Wiley-Interscience , 1975, p. 388, ISBN 0-471-45212-2 .
  13. ^ Süsstrunk, Sabine.
  14. ^ Lindbloom, Bruce.
  15. ^ ISBN 0-470-01216-1 , https://books.google.com/?id=8_TxzK2B-5MC&pg=PA146&dq=%22chromatic+adaptation%22 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh85028654 · GND (DE) 4016454-8
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Visione_del_colore&oldid=120301765 ”