第七講：色彩知覺

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目錄 1 Color perception 1.1 Color的影響 1.2 color的重要性 1.3 What is color? 1.4 Color naming 1.5 Newton來了 1.6 Newton's color circle 1.7 Trichromacy 三原色 1.8 Color opponent 1.9 色彩視覺異常

Color perception

Color的影響

• Color 影響
  • 味覺
    • 紅色鮮奶、綠色牛肉、黑色香蕉....敢吃嗎？
  • 情緒
    • 粉紅色、紅色、藍色、綠色......
  • 代表團體
    • 綠色、藍色、橘色.....

color的重要性

• Detection（偵測）
  • camouflage
• Identification and Discrimination（辨識與區辨）
  • tomato熟了->紅色
  • taxi來了->黃色
  • 醫生診斷
    • 沒有血色->貧血
    • 臉色泛黃->肝病？
  • 主婦買菜
    • 肉新不新鮮？
• 幫助辨識
  • 正常顏色幫助辨識
  • 不正常顏色則妨礙
    • 酒店假酒:p
    • 因為燈光詭異

What is color?

• 可不可跟先天視盲者說明顏色？
  • 有些「色名」就是很抽象的
    • 綠
    • 紅
    • 黃
    • 青

Color naming

• Berinmo primitive（原住民）in Papua New Guinea
  • 具有五種基本色名
  • 其分類與一般文化中有些出入
  • 綠色分成兩部分，其中一部分與藍色混淆
• 文化因素或先天？

• 實驗for infants
  • 利用habituation（慣化）

• Summary
  • 先天有其傾向
  • 後天可以有變動
    • 經驗及學習可增進分辨
    • 未經學習
      • 用約一打的色名
      • 專門人員可以用很多色名

Newton來了

十七至十八世紀英國最有名的科學家（或說近世英國國寶級人物）

• 發明及發現
  • Binomial theorem（二項式定理）
  • Calculus（微積分）
  • Theory of gravitation（地心引力）
  • Opticks（光學）

• 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'.

• Color 的三個向度
  • Hue, brightness and saturation.

• Newton's experiment 1
  • Dark room and a prism
  • Newton's experiment 1 data
    • Spectral color（光譜色）
  • Newton's experiment 2
    • Pure vs composite light （純與混合光）

• Newton的原色
  • 彩虹有七彩
    • 紅 red
    • 橙 orange
    • 黃 yellow
    • 綠 green
    • 藍 blue
    • 靛 indigo
    • 紫 violet
  • 彩虹有七彩---why 七個
    • 紅 red do
    • 橙 orange re
    • 黃 yellow mi
    • 綠 green fa
    • 藍 blue sol
    • 靛 indigo ra
    • 紫 violet si
  • Sunlight vs tungsten light
• Newton雖然七原色可能弄錯了
  • 但白光可以各種色光混合
  • 可以有各種組合產生—白色
  • Complementary （互補色）
  • Box 7.1 Newton捅的大蜂窩
    • Newton(1642-1727) vs Goethe(1749-1832)
    • 顏色是客觀的或是主觀的？

Newton's color circle

• Newton認為七原色是循環的
• 加成比率不同顏色不同
• New version Purple—nonspectral colors
• CIE_XYZ color space
  • CIE (Commission Internationale de l‘Eclairage國際照明協會)

• Color mixture
  • Saturate vs desaturate（飽和與去飽和）
  • Subtractive vs additive color mixture（色彩混合的加與減）
  • C. Close作品

• Color constancy
  • Spectrum of common object
  • Adaptation complementary（適應互補色）
  • Color contrast
  • constancy的極限

Trichromacy 三原色

• 一個原則univariance principle
  • Monochromat單色調
    • 當只有一種cone
    • 依據univariance principle
      • 只能知道總吸收量
      • 不能分辨不同波長的量

• If two-pigment
  • 不同波長在不同種cone上有不同比率之吸收
  • 但仍有混淆 dichromatic雙色調
  • Neutral point中性點

• Three-pigment system
  • Trichromatic
    • Young-Helmholtz theory
      • Young 先發現（1801）但由Helmholtz系統性地研究

• Four-pigment system
  • 四個是否比三個好？
    • 有tetrachromatic的動物
      • 部分的reptiles, bird, fish,....
      • 如goldfish 可以吸收ultraviolet
  • why人沒有？

• 我們有那三種cone？
  • 利用microspectrophotometry測量
  • Retina上cone的分佈
    • Fovea無S cone
    • S cone數量少
    • M,L分佈也不均

• Evolution of cone錐體的演化
  • S cone 的genes在第7對
  • M,L cone的genes在X染色體
    • M與L的相似度96%
    • S與M,L的相似度42%
  • S可能在5億年前出現
  • M,L 4至6千萬年前分開

Color opponent

• Color contrast
• Land (1959)實驗
  • E. H. Land – Polariod老闆
    • 用黑白幻燈片，加紅色濾鏡（red record）與加綠色濾鏡（green record）
    • 各自投影出來是黑白
      • red record上加紅色濾鏡，green record上加綠色濾鏡：投影出來「全彩」！
      • red record上加紅色濾鏡，green record上不加濾鏡：投影出來也大部分顏色回來
• Color after effect彩色後像
• Chromatic vs achromatic system
  • 3 channels

• Color opponent之生理基礎
  • DeValois and DeValois的實驗
• Color opponent之心理物理基礎
  • Color naming by 4 basic color
• cones與opponent之整合
  • cones -> ganglion -> LGN

• Context and color vision
  • contrast

• Cortical mechanism
  • V4?
  • cortical color blindness

色彩視覺異常

• Color deficiency
  • 檢驗方式 Ishihara's test
  • 缺L cone r/g 紅綠不分 這三張同色
  • dichromat

• Chromatic synesthesia（色彩共感覺）

知覺心理學