Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике Глава 4.3. ТРЕХСТАДИЙНАЯ МОДЕЛЬ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ4.3.1. Достижения и недостатки одно- и двухстадийных теорийГлавным достижением XIX в. в исследовании цветового зрения явилась математическая модель смешения цветов, основанная на трехкомпонентной теории Юнга—Гельмгольца. Ее теоретическое значение состояло в установлении прямой связи между феноменами цветового смешения и тремя светочувствительными приемниками сетчатки, а практическое — в разработке системы спецификации цвета по спектральному составу излучения (Стандартный Наблюдатель МКО-31) [7; 222]. Последующая работа исследователей была направлена на попытку расширить эту модель за счет включения в нее феноменов цветоразличения. Конец XIX в. и первая половина XX в. отмечены многочисленными, но неудачными попытками решить эту проблему в рамках трехкомпонентной теории. Эти неудачи привели к пересмотру теоретических позиций и разработке новой, двухстадийной теории цветового зрения, в которой периферическое рецепторное звено анализа спектрального состава излучения было дополнено центральной системой двух цветооппонентных и одного яркостного неоппонентного механизмов. Частичный обзор этих подходов, изложенный в двух первых главах этой части, и ранее, в историческом экскурсе, дает некоторое представление о проблемах. Более полный и подробный обзор можно найти в работах Грехема [92], Джадда и Вышецки [7], а также Вышецки и Стайлса [222]. Наиболее распространенная математическая модель двухстадийной теории представляет собой трехмерное цветовое пространство, в котором три декартовы координаты характеризуют один неоппонентный яркостный канал и два цветооппонентных — хроматических канала зрительной системы. Субъективные психофизические характеристики цвета в такой модели определяются цилиндрическими координатами так, что горизонтальный угол в плоскости хроматических координат представляет цветовой тон, вертикальная относительно этой плоскости ось — воспринимаемую яркость (светлоту), а радиальное расстояние от вертикальной оси — насыщенность цвета (рис. 4.3.1). В предыдущей главе рассматривалась одна из первых моделей такого типа (модель Харвича и Джемсон), но аналогичные модели предлагаются и в других работах (см., например, Де Валуа [209] или Бертулис и Глезер [5; 54]. Другой тип двухстадийной модели представляет модель Воса и Уолравена, где три евклидовы координаты интерпретируются как три рецепторных приемника, а две цветооппонентные и яркостная системы представлены шаровыми координатами этого пространства (двумя углами и радиусом соответственно). Цветовой тон и насыщенность при фиксированной яркости определяются соответственно долготой и широтой на поверхности шара определенного радиуса (рис. 4.2.2). Математические модели цветового зрения, основанные на двухстадийной теории, успешно решили задачу описания в единых терминах как смешения цветов, так и дифференциальной чувствительности к яркостным и цветовым характеристикам излучения. Материалы части II этой книги показывают, что двухстадийная теория получает существенное подтверждение со стороны нейрофизиологии цветового зрения. Методами микроспектрофотометрии и методами регистрации электрической активности одиночных рецепторных и нервных клеток было доказано существование трех типов рецепторов в сетчатке человека и животных с трихроматическим зрением, а также наличие в сетчатке, НКТ и коре нейронов с различными цветооппонентными характеристиками.
Рис. 4.3.1. Трехмерная двухстадийная модель цветового зрения. Декартовы координаты представляют две хроматические С этим положением согласуются результаты нейрофизиологических исследований, которые показывают, что в зрительной системе передача информации не только о спектральном составе излучения, но и об интенсивности излучения идет по двум реципрокным каналам: при усилении яркости излучения одни клетки монотонно увеличивают свою активность, а другие — так же монотонно уменьшают свою активность, а при ослаблении наоборот — активируется второй тип нейронов, а первый тип инактивируется. Перекрытие рецептивных полей этих клеток дает возможность рассматривать их как одну двухканальную систему, функционирующую по реципрокному принципу Юнга. Эти данные позволяют отнестись критически к двум важнейшим априорным положениям двухстадийной концепции цветового зрения, которые входят во все ее математические модели. Первое положение касается тождественности метрических структур порогового и над порогового цветоразличения в том смысле, что надпороговое различие есть просто интеграл пороговых различий. Второе положение — о сохранении так называемой трехмерности цветовых характеристик на разных стадиях анализа сигналов. На рецепторном уровне — это три светочувствительных приемника, на клеточном уровне — три нейронных механизма: красно-зеленый, сине-желтый и яркостный. Этому соответствуют трехкомпонентность цветового смешения и трехмерность сенсорного образа — цветовой тон, насыщенность и светлота. Рассмотрим для примера трудности, которые возникают в трехмерной модели при описании насыщенности цвета. Поскольку в кодировании цветового тона участвуют оба цветооппонентных канала, а третий канал передает только яркостную информацию, то для насыщенности не остается независимого механизма. То есть либо информация о насыщенности передается только в системе цветооппонентных каналов (это позволяет представить ее в трехмерной модели независимой характеристикой, но не согласуется с психофизическими данными, показывающими, что насыщенность определяется не только хроматической, но и ахроматической составляющей цветового зрения), либо в кодировании насыщенности участвует яркостный каиал цветового зрения, но тогда насыщенность не может быть представлена в трехмерной модели независимо от светлоты, что опять же противоречит психофизической феноменологии. Принципиально новый подход к построению математической модели цветового зрения, который в этой книге обозначен как трехстадийная концепция, открывает нейрофизиологическая теория детекторов и психофизический метод многомерного шкалирования больших, надпороговых различий. Примеры таких подходов моделей рассматриваются в последующих разделах этой главы.
|
1 |
Оглавление
|