彩色知覺與藝術

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[編輯] 視覺進入點

  • Retina

Image:retina.jpg

  • Network運作
    • 示意圖

Image:network.jpg

  • Receptive Fields
    • 接受區
      • filter（過濾器）
      • computation 計算
    • lateral inhibition
      • 側抑制

Image:receptive.jpg

    • ON-center vs OFF-center （亮中心與暗中心）

Image:receptive2.jpg

  • Optic Nerve
    • Optic Nerve（視神經）
    • Optic chiasm（視交叉）
    • Optic tracts（視束）

Image:optic.jpg

  • Maps in LGN
    • retinotopic map

Image:lgn.jpg

  • Possible circuit of LGN

Image:circuitlgn.png

  • Visual cortex
    • occipital lobe（枕葉）

Image:occipital lobe.jpg

  • Visual cortex
    • topographic maps（地形圖）

Image:topo.jpg

  • Topographic map in cortex
  • cortical magnification

Image:cortical.jpg

  • Structure of visual cortex
    • Primary visual cortex
    • V1
    • Area 17
    • Striate cortex
      • 1.5~2.0mm thick
      • 100million cells in V1 each hemisphere
      • 6 layers
        • Layer 4 input from LGN

Image:structure.jpg

  • response of single cell
    • Hubel and Wiesel

Image:singlecell.jpg

  • Function of V1 cell
    • orientation selectivity（傾斜選擇性）simple cells

Image:v10.jpg

  • orientation selectivity
    • preferred orientation（傾斜的喜好）

Image:orientation.jpg

  • Hypercolumn 超柱型組織
    • column的組合體

Image:hypercolumn.jpg

  • color
    • blobs cell 泡泡細胞

Image:blobs.png

  • Columns and hypercolumns 3
    • Hypercolumn by De Valois and De Valois
  • beyond V1
    • 超複雜系統
      • parietal stream
      • 顱頂
      • dorsal stream
      • 背側
      • M pathway
      • temporal stream
      • 顳
      • ventral stream
      • 腹側
      • P pathway

Image:beyondv1.jpg

  • V1之後
    • 簡化圖

Image:v1after.jpg

  • blob cell
    • 一個讓Hubel實驗室抓狂的東西
      • 不合原來的模型
      • 很難控制刺激
        • isoluminance 問題
        • 對比強度在不同顏色時差異大
      • 大範圍的問題
        • long range computation

Image:blob2.png

  • 腦造影中的情況
    • V4

Image:v40.jpg

  • 色彩邊界
    • 也是在造影下

Image:colour.jpg

[編輯] 色彩怎樣來

    • 複習
      • 牛頓
      • Helmholtz
      • Hering
      • DeValois and DeValois
      • E. H. Land
  • Newton's experiment 1
    • Dark room and a prism

Image:newton.jpg

    • 其實Newton之前已有人作過
  • Newton's experiment 2
    • Pure vs composite light （純與混合光）

Image:newton2.jpg

  • Newton說
    • Color is subjective（色彩是主觀的）
      • Red sweater -> incorrect
      • Correct -> sweater, which when seen in daylight, evokes a sensation most humans call 'red'.
  • Newton's color circle
    • 舊到新的變化

Image:circle.jpg

  • Trichromatic Theory
    • Thomas Young (1773-1829)
      • 英國人
      • 博物學（以前的科學家是多能的）醫學、物理
      • 首先提出三種顏色可以組合所有顏色的看法
    • Hermann von Helmholtz (1821-1894)
      • 德國人
      • 博物學：生理學、物理學
      • 文章寫得較多，比較出名
  • Color matching
    • 在顏色配對實驗(color-matching experiment)中，要求受試者混合不同色光來配成與標準刺激相同的色

Image:matching.jpg

  • Cone pigments吸收光譜
    • 人類的cones有三種，分別對不同波長有最高的吸收率分別是：S cone 419nm；M cone 531nm；L cone 558nm

Image:pigment.jpg

  • Cone的反應與「顏色」

Image:cone.jpg

  • Color afterimage

Image:afterimage.jpg

  • 對立說(Opponent-Process Theory) Hering

Image:opponent.jpg

  • DeValois and DeValois

Image:devalois.jpg

  • 另一個關鍵
    • color constancy
    • 在不是極端情境，對物體色彩之知覺是穩定的
      • 其實所有知覺現象均有某一些程度的constancy
      • 因為地球上的東西會變，但基本上不會變得很快、很多
    • 但實際上其光譜當中的能量分佈是不同的！
  • Color constancy
    • Spectrum of common object

Image:constancy.jpg

    • Adaptation complementary（適應互補色）
    • color plate 9

Image:constancy2.jpg

    • Color contrast
    • 注意看這中間有藍綠格子，但對比太小看來是差不多的
    • color plate 10

Image:constancy3.jpg

  • Color constancy 4
    • constancy的極限

Image:constancy4.jpg

  • Land的實驗
    • Edwin Land 傳奇人物
    • 一生未屬學術機構
    • 兩個重大實驗
      • 黑白幻燈片＋紅、綠濾鏡
      • Retinex

Image:Edwinland.png Image:edwinland2.png Image:black.jpg Image:red.jpg Image:Red2.jpg Image:red3.jpg Image:normal.jpg

  • Retinex
    • Retina to cortex
      • Land, E. H. (1964)
    • 使用Mondrian材料
      • 提出彩色知覺可能是「長矩離運算」

Image:retinex.jpg Image:burger.png Image:burger2.png Image:burger3.png

  • 2015年藍黑洋裝事件
    • 2015年2月底網路上出現一張照片
    • 有人看到這是白金洋裝
    • 有人則看到是藍黑

Image:whitegold.jpg

  • 這是什麼洋裝？
    • 原來的

Image:blackblue.jpg

  • 有人如此解說

Image:budoucha.jpg

  • 2016還在玩
    • 不知道各位看成什麼色？

Image:2016.jpg

  • 大致來說
    • 與色彩的恆常性是有關
    • 但如何有關，似乎與以往的現象不完全相同
    • 最大問題在於個別差異大
      • 有人只看到藍黑、有人只看到白金、也有人可互換
    • 也不是雙穩定的情況
    • 且形成的過程不明（參考下圖與下下圖）
  • 一般的色彩恆常性

Image:恆常性.jpg

  • 草苺是紅色的嗎？

Image:strawberry.png

  • 真正草苺

Image:strawberry2.jpg

  • 草苺繼續

Image:Strawberry3.jpg

  • 各種草苺

Image:strawberry4.jpg

  • 透明加色情況

Image:colorless.jpg

  • 彩色是：迷人又麻煩的東西
    • 與左邊一樣顏色的「心」是？

Image:heart.jpg

  • 黑白

Image:Blackwhiate.jpg

  • 人工色彩呈現
    • 螢幕與印刷
      • 加法混色與減法混色

Image:人工color.png

  • 螢幕
    • 加法
      • 就是光！
      • 色彩深度
        • bpp (bit per pixel)
        • 1 → 黑白
        • 8 → 256灰階
        • 24 → 全彩（RGB 各8 bits，1677萬色）
        • 32 → 全彩（增加透明度）
  • 像素
    • Pixel ( picture elemnet)
    • 數位化，由點的集會來表現畫面
    • 每一像素的情報量即 bpp，現在全彩為32bpp，即每一pixel 32bits（4bytes）
      • HD 1080p → 1920 X 1080 ≈ 2Mpixel
      • 4K 2160p → 3820 X 2160 ≈ 8Mpixel
      • 8K 4320p → 7640 X 4320 ≈ 33Mpixel
  • 人類面對數位呈現
    • 其實不需要「每一個」pixel
    • 色彩處理是低空間頻率的！
      • 如Retinex theory
      • 也如色彩恆常性
      • 與週邊環境有關的！
  • 數位（？）印刷
    • 印表機輸出
      • dpi (dots per inch) vs ppi (pixels per inch)
        • 每一英吋見方有多少點與像素
    • 家用通常 300 ~ 600 dpi
    • 業務用 1200 dpi 以上
    • 彩色是 CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blaK)
  • 真鈔、假鈔？
    • 左右有何不同？
  • 藝術家的表現
    • 秀拉（Seurat）

Image:seurat.jpg Image:Seurat2.png Image:Seurat3.jpg

  • C. Close
    • 作品

Image:cclose.jpg

  • Chuck Close
    • 自畫像作畫情況

Image:cclose2.jpg Image:cclose3.jpg

    • 他是一位 prosopagnosia 但畫人像

Image:cclose4.jpg

  • 補充美美的:)
    • Chuck Close

Image:cclose5.jpg

取自"http://wiki.kmu.edu.tw/index.php/%E5%BD%A9%E8%89%B2%E7%9F%A5%E8%A6%BA%E8%88%87%E8%97%9D%E8%A1%93"