第七講：色彩知覺

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目錄 1 Taking Action 1.1 動！ 1.2 Optic flow《Figure7.1》 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

Taking Action

動！

• 我們是動物
  • 就是會動！
• 本章重點在會動的我們
• 下一章是會動的他們
• 先看一個影片
  • 慟！Marco Simoncelli Race Accident In Sepang[1]

Optic flow《Figure7.1》

• 當觀察者移動，optic array也跟著改變，觀察者就可從中抽取出豐富的訊息。在觀察者移動的過程中，週遭的環境會形成一個流動的訊息，稱為optic flow
• J.J. Gibson (1950)
  • environment
  • formation for percetion
• Self-Produced Information《Figure7.2》
• Somersault (backflip)《Figure7.3》
• Swinging Room《Figure7.4》
  • 一間牆壁會前後移動的房間，當牆壁向我們靠近或是遠離時，會呈現不同的flow pattern。圖7.4a是牆壁靠近時的flow pattern，圖7.4c是牆壁遠離時的flow pattern。當牆壁遠離，呈現如(c)的flow pattern，受試者會以為此flow pattern是因為自己身體往後傾斜所造成的，因此會將身體往前傾以維持平衡。不論是大人或小孩，都會因應這些視覺訊息，擺動身體以維持平衡
• Focus of Expansion (FOE)《Figure7.5》
  • 受試者利用optic flow中FOE的訊息，判斷出正確的前進方向，而誤差只有0.5到1度視角

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