Цветовосприятие и колориметрия

[Toman]

Давно уже на форуме напрашивается отдельная тема о цветном зрении, дабы не оффтопить и не флудить в других темах. Ну что ж, запилю такую тему, наконец. Правда, не знаю, возможно ли будет технически перенести сюда более ранние сообщения из других тем...

[Toman]

Вот это я и хотел проверить. Есть подозрение, что не будет он бледным, но был бы, если глубокий красный подменить обычным красным (с примесью жёлтого).

В любом случае будет довольно бледным (ну т.е. далеко от максимально насыщенной смеси красного с сине-фиолетовым или фиолетовым - которая является единственным способом получить такой насыщенный цвет). Голубой цвет - даже тот, который с нашей точки зрения "без примеси зелёного", в любом случае (хоть спектрально чистый или сравнительно узкая полоса, хоть смешанный из синего и зелёного) в некоторой степени задевает полосу чувствительности "зелёных" колбочек - и только потому и отличается для нас от синего.

[Рокуэлл]

запилю такую тему, наконец.

(Наконец-то!    )

[Витамин Ц]

Голубой цвет - даже тот, который с нашей точки зрения "без примеси зелёного", в любом случае (хоть спектрально чистый или сравнительно узкая полоса, хоть смешанный из синего и зелёного)

У вас тут опять всё в кучу. Спектральный это одно. Смешаный из синего и зелёного, который на самом деле почти салатовый - это совсем-совсем другое.

в некоторой степени задевает полосу чувствительности "зелёных" колбочек - и только потому и отличается для нас от синего

Если бы дело было в зелёных колбочках, то он и выглядел бы полузелёным, но он так не выглядит, а циан, который именно так и выглядит, это уже совсем другое дело.
Такчто, кмк, это "другой синий": синие колбы с другим пигментом. А зелёные, мозгом как-будто игнорируются, а может быть и нет, это хз.
Кроме того. Даже если зелёные мозгом не игнорируются, то они отключают ослабляют красный, но синий ничем не ослабляется. Ибо для этого нужен жёлтый, которого в глубоком красном нет (потому его и взял).


В мониторе совсем другая ситуация: там вместо зелёного почти салатовый, а вместо красного - алый. И это не спроста: там и там есть желтизна (воздействие на жёлтые колбы, далее ЖК), когда эти субпиксели горят вместе, то совместное воздействие на ЖК уже значительное, а красные и зелёные взаимно отключаются, вот и остаются одни жёлтые.

[Toman]

Это у вас превышает, поскольку вы про ИСО не слышали.

Видимо, под ИСО понимается единица, имевшая отношение к фотоплёнке - в те времена, когда была актуальная плёночная фотография. Ну, сейчас, конечно, на плёнку фотографируют только единичные фанаты, в количестве единичных кадров (поскольку теперь это дико дорого стоит). Но тем не менее, разные величины чувствительности - это физически разные плёнки. В электронной (цифровой) фотографии всё вообще-то несколько не так, и на самом деле чувствительность матрицы практически не регулируется, а регулируется только усиление аналогового сигнала с матрицы перед преобразованием в цифру, и обозначается старыми плёночными единицами просто в силу традиции (если бы аналого-цифровой преобразователь имел побольше разрядности - скажем, не 12 или 14 бит, как оно обычно сейчас на большинстве фотоаппаратов, и даже не 16, как на самых крутых, а где-нибудь 20-24 - то смысл крутить это усиление вообще бы отпал, можно и целесообразно было бы оцифровывать всё всегда в одной шкале, а потом уже обрабатывать изображение в цифре).

Светочувствительные клетки животных работают совсем иначе - не так, как плёнка с её физически неизменной чувствительностью, и не так, как матрица с её тоже физически неизменной чувствительностью (но изменяемым коэффициентом усиления между ней и АЦП). У нас вот чувствительность клеток реально по-настоящему меняется, да (но не только - также меняются и "коэффициенты передачи" в них самих и дальше по следующим за ними нейронам), плюс к тому, естественно, у нас меняется и апертура при помощи радужки. Но всё это способно перенастраиваться только в каких-то пределах, и эксперименты и наблюдения показывают, что при дневном зрении различимой информации об изменении уровня освещённости палочки не передают, т.е. эти пределы перенастройки чувствительности недостаточны для того, насколько сильно меняется освещённость между днём и ночью/сумерками.

[Toman]

В мониторе совсем другая ситуация: там вместо зелёного почти салатовый, а вместо красного - алый.

Да, с этим согласен. Ну, может, совсем уж каноничный салатовый должен быть ещё пожелтее, но в целом да, стандартный RGBшный зелёный очень сдвинут в "тёплую"/жёлтую сторону относительно "дефолтного"/"чистого"/"базового" зелёного в моём представлении. (И так оно и должно быть, в том числе, и с точки зрения оппонентной схемы обработки сигналов от рецепторов). И красный - тоже, конечно, не самый глубокий/чистый красный, а сдвинутый немножко в оранжевую/жёлтую сторону. Не знаю, почему сделали именно так - случайно ли (в т.ч. в силу отличного от нашего представления о "дефолтных" цветах, или просто исходя из каких-то конкретных доступных на какой-то момент времени люминофоров для ЭЛТ и красок для цветной печати), или потому что именно такой выбор даёт/давал какие-то объективные преимущества для цветопередачи.

Смешаный из синего и зелёного, который на самом деле почти салатовый - это совсем-совсем другое.

Смешивать можно и не из такого стандартно-sRGBшного зелёного, а из какого угодно зелёного.

Но главное - любые эксперименты показывают, что для человеческого восприятия нет никакой разницы между таким смешанным из двух и чистым спектральным (если этот чистый спектральный чуть разбавить белым светом, т.е. сплошным более-менее ровным спектром). Вот совсем никакой. Число 3 - в смысле, что есть некие именно три кривые спектральной чувствительности, намекающие на то, что есть именно три, а не больше и не меньше, типа физических рецепторов - получается именно из всей совокупности результатов таких экспериментов по сравнению цветов разного спектрального состава.

Т.е. понимаете, вы сейчас предлагаете провести какие-то такие эксперименты, но они уже давным-давно проделаны, лет 100 назад (и регулярно повторяются - конечно, никто не мешает и не запрещает и вам их повторить), и их результаты прямо противоречат вашим гипотезам о числе типов рецепторов, отличном от трёх, и со спектральной чувствительностью, отличной от тех, которые получились в этих экспериментах.

[Витамин Ц]

Но главное - любые эксперименты показывают, что для человеческого восприятия нет никакой разницы между таким смешанным из двух и чистым спектральным

Я говорил про фиолетовый. А для него имеют. Если там использовать зелёный, который влияет на жёлтую колбу, то она будет выключать синюю, и получится бледнофиолетовый.
Вы хоть поняли что изображено на графиках? Я что-то не уверен.

И настоящий голубой нельзя получить смешением синего с зелёным. Это видно на диаграмме.

именно три кривые спектральной чувствительности, намекающие на то, что есть именно три, а не больше и не меньше, типа физических рецепторов - получается именно из всей совокупности результатов таких экспериментов по сравнению цветов разного спектрального состава.

Если все цвета можно отобразить тремя лампочками, (что уже - неправда, там и четырёх не хватит), то это не значит, что есть три рецептора. Существуют палочки - уже 4. С колбочками так же. Если жёлтую можно активировать красным и зелёным лучом, это не значит, что её нет. Как раз если б её не было, то такого цвета не существовало бы.
Лампочками можно не только включать, но и выключать колбы. Такчто да, тремя можно обойтись, если особо не всматриваться. Но какие-то выводы из этого делать нельзя.

Т.е. понимаете, вы сейчас предлагаете провести какие-то такие эксперименты, но они уже давным-давно проделаны, лет 100 назад, и их результаты прямо противоречат вашим гипотезам о числе типов рецепторов, отличном от трёх,

Да нет, мои выводы как раз этими данными подтверждаются. Голубой нельзя получить смешением синего и зелёного. А вас кто-то обманул.

эксперименты и наблюдения показывают, что при дневном зрении различимой информации об изменении уровня освещённости палочки не передают

Эксперименты показывают, что я вижу градации белого и в темноте и на свету.

[Toman]

И настоящий голубой нельзя получить смешением синего с зелёным. Это видно на диаграмме.

Вы что-то обрезали цитату на том самом месте, где это объясняется:

(если этот чистый спектральный чуть разбавить белым светом, т.е. сплошным более-менее ровным спектром)

Это относится к любому оттенку цвета: вообще никакой чистый спектральный цвет невозможно воспроизвести смешением двух или более (или целого диапазона) других цветов. Но можно воспроизвести оттенок этого цвета на меньшей насыщенности. Либо в смысле восприятия самого оттенка человеком (такие опыты несколько субъективны), либо в смысле, что точно воспроизвести цвет смеси спектрального цвета с некоторым количеством белого (а вот такой вариант - объективен, т.к. тут речь идёт о получении совершенно неразличимых цветов). Это не совсем одно и то же, поскольку, как я уже говорил, воспринимаемый человеком оттенок, вообще говоря, меняется при изменении насыщенности, и даже при изменении относительной (относительно фона) светлоты, и сильнее всего этот эффект с насыщенностью именно в области голубых-синих цветов. Однако в обоих этих смыслах оттенок воспроизвести можно.
Аналогично можно сказать и о пурпурных цветах максимальной физически достижимой насыщенности - только с той разницей, что их единственная физическая реализация - смесь двух строго определённых спектральных цветов. А смешением каких-то других можно получать те же оттенки меньшей насыщенности.

Что же касается количественных аспектов по диаграмме - как я уже говорил выше, зелёный не обязан быть 540 или 545 нм, как на вашей картинке. Он может быть и 515-520, и даже где-нибудь этак 505 нм - и это будет ещё зелёный. И вот смешением такого спектрального изумрудного зелёного с каким-нибудь спектральным синим можно получить голубой значительно более насыщенный, чем RGBшный из соответствующего тёплого зелёного. Хотя, конечно, до чисто спектрального голубого он будет немножко не дотягивать.

Если все цвета можно отобразить тремя лампочками, (что уже - неправда, там и четырёх не хватит), то это не значит, что есть три рецептора.

Вы опять подменяете тезис. Вот ни о чём таком - ни о каком изображении всех возможных цветов каким-то конечным числом лампочек - речи не шло. Речь шла об экспериментах по смешиванию произвольного числа произвольных спектральных полос. И их результаты показали, что получающееся при этом пятно света можно с точки зрения восприятия человеком полностью характеризовать тремя числовыми параметрами/координатами - так, что если все три координаты для двух световых пятен окажутся одинаковыми, то они будут для человека неразличимыми.

который влияет на жёлтую колбу, то она будет выключать синюю

Если жёлтую можно активировать красным и зелёным лучом, это не значит, что её нет. Как раз если б её не было, то такого цвета не существовало бы.
Лампочками можно не только включать, но и выключать колбы.

Эти ваши утверждения исходят фактически из предположения, будто светочувствительные рецепторы напрямую соединены с корой головного мозга. Но это не так. Соединены они не напрямую, а через довольно хитрую сеть - и это известно хотя бы из гистологических исследований под микроскопом. А раз они напрямую не соединены - пытаться определять их число через характер приходящих в кору головного мозга стимулов/ощущений совершенно бесполезная затея.

Да нет, мои выводы как раз этими данными подтверждаются. Голубой нельзя получить смешением синего и зелёного. А вас кто-то обманул.

Чистый спектральный голубой получить так нельзя. А вообще голубой (несколько меньшей насыщенности) - можно. В природе вы вообще-то вряд ли и встретите где-то такой чистый спектральный голубой, который было бы действительно нельзя воспроизвести смесью зелёного с синим. А не, кое-где всё-таки можно встретить, пожалуй, довольно близкое к этому приближение (всё равно не идеальное, конечно) - скажем, в павлиньем пере, или на поверхности некоторых блестящих насекомых (мух, жуков и т.п.) Но подавляющее большинство реальных голубых объектов имеют насыщенность цвета достаточно низкую для того, чтобы цвет можно было воспроизвести смесью, в т.ч. смесью, не содержащей собственно голубых спектральных линий.

[Витамин Ц]

И вот смешением такого спектрального изумрудного зелёного с каким-нибудь спектральным синим можно получить голубой значительно более насыщенный, чем RGBшный из соответствующего тёплого зелёного. Хотя, конечно, до чисто спектрального голубого он будет немножко не дотягивать.

Не немножко, а значительно. "Голубую" колбочку можно активировать циановой лампочкой вместе с синей, но вместе с ней активируется и зелёная тоже. И получится цвет уходящий либо в зелень, либо в синеву. Голубой получить СМЕШЕНИЕМ нельзя.
А жёлтый можно и это видно на диаграмме, тк там не смешение, а выключение. Жёлтая активируется, а красные и зелёные отключаются, и жёлтая остаётся в чистом виде.

Вы так и не ответили: вы понимаете что тут изображено?

[Витамин Ц]

"Голубую" колбочку можно активировать циановой лампочкой, но вместе с ней активируется и зелёная тоже. И получится цвет уходящий в зелень

А зелень можно отключить глубоким красным. Если в нём совсем не будет жёлтого, то в бледность уйти не должен.
 

[Toman]

Не немножко, а значительно. "Голубую" колбочку можно активировать циановой лампочкой вместе с синей, но вместе с ней активируется и зелёная тоже. И получится цвет уходящий либо в зелень, либо в синеву. Голубой получить СМЕШЕНИЕМ нельзя.

Смешением можно получить любой оттенок. Просто насыщенность будет разная, в зависимости от того, что смешивали. Если для вас любая смесь синего с зелёным уходит либо в зелёный, либо в синий, а голубым не является - то в таком случае для вас "истинного" голубого цвета вообще не существует, и на спектре вы его тоже не найдёте, т.к. там тоже вам будет уходить либо в зелёный, либо в синий. Значит, таково уж ваше восприятие оттенков цвета на высоком уровне.
Откуда вы в таком случае взяли, что голубой цвет вообще существует? Какие физические предметы или источники света вы можете привести как пример правильного, по-вашему, голубого цвета?

[Витамин Ц]

на спектре вы его тоже не найдёте

найду конечно, там определённая частота активирует определённый рецептор, возможно два двругих тоже немного цепляет, но чувствительность их намного ниже и мозгом игнорируется.
ВОт у меня щас голубая подстилка лежит, зелёного там нет - и это факт.

На этом графике я отобразил, что имел ввиду, но выходит, что вы его не понимаете...
(тут изображена фиолетовая смесь)

[KW]

Извините за оффтоп, но более подходящей темы не нашёл. Кто-нибудь знает, с какого расстояния у человеческого глаза начинается "бесконечность" (по аналогии с фотообъективом)? То есть, сфокусировавшись на каком расстоянии, глаз будет воспринимать отчётливо видимыми все находящиеся дальше объекты вплоть до горизонта?

Вопрос имеет практический смысл в подборе очков для дали. Традиционный подбор по таблице ограничен размерами кабинета, каковые, очевидно, недостаточны для точного подбора линз. При близорукости это не слишком критично, так как в худшем случае для зрения вдаль будет просто не хватать диоптрий, а вот при дальнозоркости избыточные диоптрии наверняка приведут к её прогрессированию.

[Витамин Ц]

Кто-нибудь знает, с какого расстояния у человеческого глаза начинается "бесконечность" (по аналогии с фотообъективом)?

Бесконечность» для человеческого глаза начинается на расстоянии 5 метров.
Это связано с тем, что при эмметропии, нормальной рефракции глаза, точка ясного видения находится как бы в бесконечности. При расположении предмета не ближе 5 метров на сетчатке глаза собираются параллельные лучи.

[Toman]

Кто-нибудь знает, с какого расстояния у человеческого глаза начинается "бесконечность" (по аналогии с фотообъективом)? То есть, сфокусировавшись на каком расстоянии, глаз будет воспринимать отчётливо видимыми все находящиеся дальше объекты вплоть до горизонта?

Как и для фотообъектива, какой-то точной величины указать невозможно: размытие какой-то величины происходит при любом отклонении от расстояния фокусировки. Нужно принять какую-то определённую величину размытия, которую мы будем считать незначимой, и задать расчётную величину зрачка, тогда можно будет посчитать для таких условий.

[Toman]

То есть, сфокусировавшись на каком расстоянии, глаз будет воспринимать отчётливо видимыми все находящиеся дальше объекты вплоть до горизонта?

Ну вот я попробовал прикидочно оценить исходя из того, что считаю минимально приемлемым уровнем чёткости, и некоторого среднего размера зрачка - получилось примерно 40 метров.

Вопрос имеет практический смысл в подборе очков для дали. Традиционный подбор по таблице ограничен размерами кабинета, каковые, очевидно, недостаточны для точного подбора линз. При близорукости это не слишком критично, так как в худшем случае для зрения вдаль будет просто не хватать диоптрий, а вот при дальнозоркости избыточные диоптрии наверняка приведут к её прогрессированию.

Ну так в таком случае, если речь о дальнозоркости, стоит подбирать очки в расчёте на реальную бесконечность, а для всего, что ближе, будет просто чем ближе, тем более размыто. Если подобрать очки на любое конечное расстояние, это будет избыток диоптрий для реальной дали/бесконечности. Ну и да, разница между бесконечностью и теми же 40 метрами - это 0,025 диоптрий, не знаю, есть ли выбор линз с таким шагом вообще. Вроде, там обычно чуть ли не на порядок грубее шаг.

[Витамин Ц]

Кстати, а счего вобще пошло убеждение, что зелёная колба существует?!
Не, не так. Откуда известно, что колба среднего диапазона - зелёная?

[Toman]

Кстати, а счего вобще пошло убеждение, что зелёная колба существует?!
Не, не так. Откуда известно, что колба среднего диапазона - зелёная?

Вопрос непонятен - что значит "она зелёная"? Просто мы их здесь так условно называем, поскольку они систематически склоняют воспринимаемые оттенки в более зелёную сторону.

[Витамин Ц]

склоняют воспринимаемые оттенки в более зелёную сторону

чем что

[Toman]

чем что

Чем те оттенки, которые мы воспринимаем при меньшем уровне возбуждения этого типа колбочек.

[Витамин Ц]

чем что

Чем те оттенки, которые мы воспринимаем при меньшем уровне возбуждения этого типа колбочек.

Это какие же например.

[KW]

Ну и да, разница между бесконечностью и теми же 40 метрами - это 0,025 диоптрий, не знаю, есть ли выбор линз с таким шагом вообще. Вроде, там обычно чуть ли не на порядок грубее шаг.

Да, у стандартных линз шаг 0,25 диоптрий. Так что числом на порядок меньшим можно пренебречь.

[Toman]

А жёлтый можно и это видно на диаграмме, тк там не смешение, а выключение. Жёлтая активируется, а красные и зелёные отключаются, и жёлтая остаётся в чистом виде.

найду конечно, там определённая частота активирует определённый рецептор, возможно два двругих тоже немного цепляет, но чувствительность их намного ниже и мозгом игнорируется.

Это какие же например.

Вот все эти ваши высказывания создают устойчивое впечатление, что вы представляете себе систему цветоразличения как какое-то дискретное устройство (причём почему-то непременно работающее на уровне непосредственно колбочек, т.е. самих светочувствительных клеток, а ни в коем случае не следующих за ними в сети передачи), где элементы могут только включаться или выключаться, как выключатель/реле.
А концепцию недискретных, аналоговых сигналов и их комбинирования принципиально не понимаете/не приемлете.

Очевидно, что если бы было так, то всё это давало бы некоторое множество из конечного (и небольшого) числа цветов, никаких плавных переходов бы не было, мы бы видели всё раскрашенным в плакатном стиле небольшим числом красок без смешивания. А никаких культурно-языковых и индивидуальных вариаций в наборе базовых цветов и границах между ними быть бы не могло, кроме как обусловленных физиологическими различиями в этой системе.

Но мы знаем, что это не так, и между цветами возможны и существуют сколь угодно плавные переходы по любым направлениям в трёхмерном цветовом пространстве - а значит, говорить об отключении/включении чего-то и т.п. дискретных вещах явно не соответствует наблюдаемой реальности. Дискретность в классификации цветовых оттенков возникает только на культурно-языковом уровне, и только либо из определённых практических задач классификации предметов по свойствам, либо просто из ограниченного числа названий цветов в языке.

[Toman]

ВОт у меня щас голубая подстилка лежит, зелёного там нет - и это факт.

Вот практически факт, что он там как раз есть, и полно. Как и синего. Ну т.е. наверняка там спектрально есть и зелёные, и циановые, и голубые, и синие, м.б. и фиолетовые. Суммарно при сложении всего этого получается голубой. Далеко не предельные по насыщенности - но вот вам вполне достаточно, чтобы воспринять его как голубой. Очень вероятно, что если из спектра вообще удалить собственно голубые полосы, вы будете так же воспринимать этот объект как голубой, и даже не особо заметите изменения цвета. Кстати, это довольно легко проверить, если собрать источник света из кучи узкоспектральных (безлюминофорных) светодиодов и поиграться с ним.
Как правило, изделия из тканей окрашены какими-то органическими красителями. А такие красители практически всегда имеют весьма широкие полосы пропускания/поглощения, с широкими переходами между ними. Так что сделать ткань, которая бы отражала только довольно узкую спектральную полосу, состоящую, например, только из голубых спектральных цветов, вообще довольно непросто, скорее всего понадобится смешивать какие-то два красителя, скорее всего какие-то (не любые, а вполне определённые по спектрам поглощения) синий и жёлтый - и такая ткань будет весьма тёмной, т.к. в узкой спектральной полосе помещается просто мало света, да плюс к тому скорее всего эту полосу придётся брать на "склонах" спектров поглощения красителей - так что и в этой полосе значительную часть света они поглотят.

[Витамин Ц]

Вот все эти ваши высказывания создают устойчивое впечатление, что вы представляете себе систему цветоразличения как какое-то дискретное устройство

Я имел ввиду что для отключения нужно подать сигнал, на который будет равная реакция. Если один сигнал будет слабее, то второй не отключится, а ослабнет.

Вот практически факт, что он там как раз есть, и полно. Как и синего. Ну т.е. наверняка там спектрально есть и зелёные, и циановые, и голубые, и синие, м.б. и фиолетовые.

Мне-то что с этого, если я их не вижу. Я вижу голубой - всё. Если б наличие там зелёного (которое безусловно есть) играло бы роль, то это был бы уже не голубой, а переходный к зелёному оттенок. А раз его нет, значит сигнал от голубой колбочки настолько сильный, что все остальные уже игнорируются, даже если и есть.

Я вот уже не уверен, что зелёный это отдельный цвет, это может быть сочетанием жёлтого и голубого. Такчто можно рассмотреть возвращение к трихроматической теории, но только в ином составе: КЖС.