第九講：Perceiving Color
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Perceiving Color
相較於黑白畫面，綠葉中的紅苺就非常容易看到
- 參照第200頁 figure 9.1
色彩也可以幫助辨識物體，顏色正確的水果辨識較快且正確
- 參照第201頁 figure 9.2
Color circle
- 參照第201頁 figure 9.3
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？
Color naming 2
實驗for infants 利用habituation（慣化）
Color naming 3
- 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
- 未經學習
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）
- 發明及發現
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 experiment 1
- Dark room and a prism
其實Newton之前已有人作過
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
Newton的原色2
- 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
Newton說2
- 可以有各種組合產生—白色
- Complementary （互補色）
- 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
- 可以圍成一個圓圈
- 這根據色彩加成的實驗作成
Newton's color circle 1
- [1]大英百科全書
Newton's color circle 2
- Newton認為七原色是循環的
- 而且可以加成
Newton's color circle 3
- 加成比率不同顏色不同
Newton's color circle 4
- New version Purple—nonspectral colors
Newton's color circle 5
- 舊到新的變化
CIE_XYZ color space
- CIE (Commission Internationale de l‘Eclairage國際照明協會)
可見光譜
- 參照第201頁 figure 9.4
物理學上的波長（wavelength）與色調（hue） 相對應。 不同的波長的光會呈現不同的顏色
wavelengths and color
P.204 T9.1
- Short 短-----------------------------------Blue 藍
- Medium 中-----------------------------------Green 綠
- Long 長-----------------------------------Red 紅
- Long and medium 長加中--------------------- Yellow 黃
- Long, medium, and short 長、中加短----------- White 白
Reflectance and Transmission
- Selective reflectance
- Selective transmission
Reflectance curve
- 參照第202頁 figure 9.6
不同物體的反射曲線(Reflectance curve)
Mixing Lights
- 參照第202頁 figure 9.7
混合藍光與黃光
P.204 T9.2
- Wavelengths
- 短 中 長
- 藍光 有 無 無
- 黃光 無 有 有
- 藍加黃光 有 有 有
Mixing paints
- 參照第203頁 figure 9.8
混合藍顏料與黃顏料
P206 T9.3
- Wavelengths 反射
- 短 中 長
- 藍顏料 有大部分 有部分 無
- 黃顏料 無 有部分 有部分
- 藍加黃顏料 無 有部分 無
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
- 更系統性研究，並推廣至解釋辨色力異常
Color matching
- 參照第204頁 figure 9.9
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
Cone pigments吸收光譜
- 參照第205頁 figure 9.10
- 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
Cone的反應與「顏色」
- 參照第205頁 figure 9.11
Metamers
- 參照第206頁 figure 9.12
- 若波長組成成分不同，但是三種 cones 反應型態相同，我們也就認為是同一種顏色，這兩個顏色叫做同色異構物 (metamers)
如果只有一種色素（pigment）
- 參照第206頁 figure 9.13
- one pigment
- 可以分別不同波長能量的吸收比
但是....
進來能量不同時
如果有兩種色素
- two pigments
- 參照第207頁 figure 9.14
辨色力異常
- 參照第208頁 figure 9.16
三種辨色力異常
- 參照第209頁 figure 9.17
- neutral point
- 參照第210頁 figure 9.18
色彩知覺
- 在大腦中找到處理色彩知覺的機制，必須區分兩個問題：
- 一是哪裡負責處理不同的光波？
- 二是哪裡決定色彩知覺？再回來看看cerebral achromatopsia的例子，由於他們的三種cones仍保有完整的功能，若是有兩塊亮度相同的紅色和綠色地毯，即使他們不覺得有看到紅綠的主觀色彩經驗，他們仍然可以區分不同的波長的光，所以知覺到色彩的主觀經驗似乎不等同於能處理不同波長。
Opponent-process theory
- 參照第210頁 figure 9.19
Color afterimage
- 參照第211頁 figure 9.20
對立說(Opponent-Process Theory)
- 參照第211頁 figure 9.21
- 參照第212頁 figure 9.22
如何連結
- 參照第212頁 figure 9.23
- 三色論在receptors的層次，針對不同波長光線有不同反應模式，而對立說在節細胞的層次，將由接受器得到的興奮或抑制訊號予以整合
- 參照第212頁 figure 9.24
對立說如何運作
600nm (red) 500nm (green)
- 參照第213頁 figure 9.25
Single and Double opponent neurons
- retina single
- cortex double
- 參照第214頁 figure 9.26
Changing Illumination
- 參照第215頁 figure 9.27
- 日光和室內常用的燈炮，其發射的光波波長並不同
不同光源下的反射
- 參照第215頁 figure 9.28
- 的綠線表示一件綠色毛衣所反射的光波分布，白線表示在日光下的反射光波，而橘線表示在燈泡下所反射的光波。如果我們的色彩知覺全然依賴到達視網膜上的波長訊息，則同一件衣服在不同的光源照射下便會被知覺為不同的顏色；但事實上我們會覺得看到同樣顏色的綠色毛衣，這就是色彩恆常性。
Chromatic adaptation
- 下面的圖請跟著我指令來作
- 一、閉上右眼（請用左眼看）
- 二、注視畫面30秒
- 三、視線移開到他處
- A．先用左眼看
- B．再用右眼看
- 參照第216頁 figure 9.29
Uchikawa et al. (1989)
- 參照第216頁 figure 9.30
- 受試者在不同的光源下看同一張色紙，當投射到受試者和綠紙上的燈光都是白色時，綠色紙會被知覺為綠色(a)；當投射到受試者的燈光為白色、投射到綠紙上的燈光為紅色時，會覺得看到一張紅紙；當投射到受試者和綠紙上的燈光都是紅色時，會覺得綠色紙略為偏紅。
chromatic adaptation in nature scenes
- lush（綠色多）
- arid（枯葉多）
- 參照第217頁 figure 9.31
Lightness constancy
- 參照第218頁 figure 9.32
- 棋盤的白格與黑格在室內外反射的光強度是不同的，但是反射比是固定的。亮度恆常可能來自黑與白之間的反射比固定不變，稱為Ratio principle。
reflectance/illumination edge
實景中之兩種邊界
- a-c
- reflectance
- a-b
- illumination
- 參照第219頁 figure 9.34
penumbra （半影）
- 半影的效果
- 參照第220頁 figure 9.35
- CG (computer graphics)
lightness / illumination
- 參照第220頁 figure 9.36
- 將圖a知覺為對折的卡片，則會覺得兩半都是白色；若用遮住立體的訊息，則會覺得是一半灰、一半白。
- 人對於影陰的知覺，亮暗的判斷，不會只是局部的。會對整個「影像」進行解決。
背景與亮度
- 圖a與b中的四個圓圈是完全一樣的，但是圖a看起來就像透過白霧觀看四個黑圓盤，圖b看起來就像烏雲遮蔽月亮。
色彩是神經系統的產物
- a 光線充足時 b 是光線很低時
- 參照第221頁 figure 9.38
蜜蜂的色彩
- 參照第222頁 figure 9.39
其他感覺也是神經系統產物
- 聽、味
- 參照第222頁 figure 9.40
真實性？
- 畫的or真的
infant color vision
- 看看色彩分界（實驗材料）
- 實驗手段 habituation
色彩同時對比
- 色彩同化（color assimilation）
- 當刺激色面積過小時，色彩同時對比的效果會被另外一個效應取代。
- 同化效應是由於圖形與背景都同時落在色彩細胞接受域的同一區域所造成的。
Think about
- 如果有人的彩色知覺與可見光光長的關係與你相反....
- 光線、影陰、物體與三度空間的關係
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