Abney etkisi - Abney effect

Abney-effect-animation.gif

Abney etkisi Tanımlar algılanan renk ne zaman meydana gelir beyaz ışık katma bir tek renkli ışık kaynağı.[1]

Beyaz ışığın eklenmesi, insan gözünün algıladığı şekliyle tek renkli kaynağın desatürasyonuna neden olacaktır. Ancak, daha az sezgisel bir etki Beyaz ışık insan gözü tarafından algılanan ek, görünürdeki değişimdir. renk. Bu renk tonu değişimi, doğası gereği fiziksel olmaktan çok fizyolojiktir.

Beyaz ışığın eklenmesinin bir sonucu olarak bu renk tonu değişimi ilk olarak İngiliz kimyager ve fizikçi Sir tarafından tanımlanmıştır. William de Wiveleslie Abney 1909'da, tarih genellikle 1910 olarak bildirilse de. Kırmızı ışık, mavi ışık ve yeşil ışığın birleşimiyle beyaz bir ışık kaynağı oluşturulur. Sir Abney, renk tonundaki belirgin değişikliğin nedeninin bu ışık kaynağını oluşturan kırmızı ışık ve yeşil ışık olduğunu ve beyaz ışığın mavi ışık bileşeninin Abney etkisine hiçbir katkısının olmadığını gösterdi.[2]

Renklilik diyagramları

Renklilik diyagramları iki boyutlu diyagramlardır. Uluslararası Aydınlatma Komisyonu (CIE) XYZ renk alanı (x, y) düzlemine. X, Y, Z değerleri (veya tristimulus değerleri ), televizyonlarda veya fotoğraflarda ana renklerden renkler oluşturmak için RGB'nin kullanıldığı gibi, basitçe ana renklerden yeni renkler oluşturmak için ağırlık olarak kullanılır. Renklilik diyagramını oluşturmak için kullanılan x ve y değerleri, X ve Y'yi X, Y, Z'nin toplamına bölerek XYZ değerlerinden oluşturulur. Daha sonra çizilebilecek renklilik değerleri iki değere bağlıdır: baskın dalga boyu ve doygunluk. Işık enerjisi dahil edilmediğinden, sadece kendi içinde farklılık gösteren renkler hafiflik diyagramda ayırt edilmez. Örneğin, turuncu ve kırmızının düşük parlaklıkta bir karışımı olan kahverengi böyle görünmeyecektir.[3]

Abney etkisi, kromatiklik diyagramlarında da gösterilebilir. Tek renkli bir ışığa beyaz ışık eklenirse, kromatiklik diyagramında düz bir çizgi elde edilir. Böyle bir çizgideki renklerin hepsinin aynı tonda olarak algılandığını hayal edebiliriz. Gerçekte, bu doğru değildir ve bir renk değişimi algılanır. Buna uygun olarak, aynı tonda (ve sadece saflıkta farklı) olarak algılanan renkleri çizersek, eğri bir çizgi elde ederiz.[hangi? ]

Renklilik diyagramlarında, Abney etkisinin hesaba katılması için sürekli olarak algılanan renk tonuna sahip bir çizginin eğimli olması gerekir.[4] Abney etkisi için düzeltilen renklilik diyagramları bu nedenle doğrusal olmayan[açıklama gerekli ] görsel sistemin doğası.[5] Ayrıca Abney etkisi, renklilik diyagramlarındaki hiçbir düz çizgiye izin vermez. Biri iki monokromatik ışığı karıştırabilir[hangi? ] ve renk tonunda bir kayma görmemek, dolayısıyla farklı karışım seviyeleri için düz çizgi bir çizim önermek, bir renklilik diyagramında uygun olacaktır.[6]

Fizyoloji

rakip süreç görsel sistemin modeli iki kromatik sinir kanalı ve bir akromatik sinir kanalından oluşur.[7] Kromatik kanallar şunlardan oluşur: kırmızı-yeşil kanal ve sarı-mavi kanal renk ve dalga boyundan sorumludur. Akromatik kanal, parlaklıktan veya beyaz-siyah algılamadan sorumludur. Aşağıdakilerden oluşan bu sinir kanallarında değişen miktarlarda aktivite nedeniyle ton ve doygunluk algılanır. akson yolları retina ganglion hücreleri.[7] Bu üç kanal, renklere tepki olarak reaksiyon süresine yakından bağlıdır. Akromatik sinir kanalı, çoğu koşulda kromatik sinir kanallarından daha hızlı yanıt süresine sahiptir. Bu kanalların işlevleri göreve bağlıdır. Bazı aktiviteler bir kanala veya diğerine ve her iki kanala da bağlıdır. Renkli bir uyaran beyaz uyaranla toplandığında, hem kromatik hem de akromatik kanallar etkinleştirilir. Akromatik kanal, farklı parlaklığa ayarlanması gerektiğinden biraz yavaşlamış bir yanıt süresine sahip olacaktır; bununla birlikte, bu gecikmiş yanıta rağmen, akromatik kanal yanıt süresinin hızı, kromatik kanalın yanıt hızından daha hızlı olacaktır.[4] Bu toplanan uyaran koşullarında, akromatik kanal tarafından yayılan sinyalin büyüklüğü, kromatik kanaldan daha güçlü olacaktır. Akromatik kanaldan gelen daha yüksek genlikli sinyal ile daha hızlı yanıtın birleşmesi, reaksiyon süresinin büyük olasılıkla uyaranın parlaklığına ve doygunluk seviyelerine bağlı olacağı anlamına gelir.[4]

Renkli görüş için geleneksel açıklamalar, renk algısındaki farklılığı gözlemcinin fizyolojisine içkin olan temel duyumlar olarak açıklar. Bununla birlikte, hiçbir spesifik fizyolojik kısıtlama veya teori, her bir benzersiz renk tonuna verilen yanıtı açıklayamadı. Bu amaçla, hem gözlemcinin spektral duyarlılık ve göreceli sayıda koni tipinin farklı tonların algılanmasında önemli bir rol oynamadığı kanıtlanmıştır.[8] Belki de çevre, benzersiz tonların algılanmasında bireyler arasındaki farklı fizyolojik özelliklerden daha büyük bir rol oynamaktadır. Bu, renk yargılarının renk ortamındaki farklılıklara bağlı olarak uzun süre değişebileceği gerçeğiyle desteklenir, ancak bu aynı kromatik ve akromatik yargılar, yaşlanmaya ve etkileyen diğer bireysel fizyolojik faktörlere rağmen renk ortamı aynıysa sabit tutulur. retina.[9]

Kolorimetrik saflık

Bir rengin doygunluğu veya solukluk derecesi, kolorimetrik saflık. Kolorimetrik saflık denklemi: P = L/(Lw + L).[10] Bu denklemde, L renkli ışık uyaranının parlaklığına eşittir, Lw renkli ışıkla karıştırılacak beyaz ışık uyarıcısının parlaklığıdır. Yukarıdaki denklem, renkli ışıkla karıştırılan beyaz ışık miktarını ölçmenin bir yoludur. Saf durumunda spektral renk beyaz ışık eklenmeden, L eşittir bir ve Lw sıfıra eşittir. Bu, kolorimetrik saflığın bire eşit olacağı anlamına gelir ve beyaz ışık, kolorimetrik saflık veya değerin eklenmesini içeren her durumda P, birden az olacaktır. Spektral renk uyaranının saflığı, beyaz, siyah veya gri uyaran eklenerek değiştirilebilir. Bununla birlikte, Abney etkisi, kolorimetrik saflıktaki değişimi beyaz ışığın eklenmesiyle açıklar. Saflığın değiştirilmesinin algılanan renk tonu üzerindeki etkisini belirlemek için, deneydeki tek değişkenin saflık olması önemlidir; parlaklık sabit tutulmalıdır.

Hue ayrımcılığı

Ton ayrımı terimi, gözün renk tonundaki bir kaymayı algılaması için elde edilmesi gereken dalga boyundaki değişikliği tanımlamak için kullanılır. İfade λ + Δλ Gerçekleşmesi gereken gerekli dalga boyu ayarını tanımlar.[10] Küçük (<2 nm ) dalga boyundaki değişiklik, çoğu spektral rengin farklı bir renk tonu alıyor gibi görünmesine neden olur. Bununla birlikte, mavi ışık ve kırmızı ışık için, bir kişinin renk tonundaki bir farkı belirleyebilmesi için çok daha büyük bir dalga boyu kayması meydana gelmelidir.

Tarih

Abney etkisini anlatan orijinal makale, Sir William de Wiveleslie Abney tarafından, Aralık 1909'da Londra Kraliyet Cemiyeti, Seri A'da yayınlandı.[2] Rengin görsel gözlemlerinin, flüoresans modellerini kullanırken fotografik olarak elde edilen baskın renklerle eşleşmediğini keşfettikten sonra nicel araştırma yapmaya karar verdi.

1900'lü yıllardaki deneylerde yaygın olarak kullanılan bir renk ölçüm cihazı, bir ışık demetini iki demete bölmek için kısmen gümüşlenmiş aynalarla birlikte kullanıldı.[11] Bu, aynı yoğunluk ve renge sahip birbirine paralel iki ışık demeti ile sonuçlandı. Işık demetleri, 1.25 inç (32 mm) kareler olan ışık yamaları oluşturarak beyaz bir arka plana yansıdı. Beyaz ışık, renkli ışık yamalarından birine, sağdaki yamaya eklendi. Renkli yüzeyler arasında boşluk kalmaması için iki kirişin yoluna bir çubuk yerleştirildi. Beyaz ışığın ek olarak beyaz ışık almayan yama üzerine saçıldığı bir gölge oluşturmak için ek bir çubuk kullanıldı (sol taraftaki yama). Eklenen beyaz ışık miktarı, renkli ışığın parlaklığının yarısı olarak belirlendi. Örneğin kırmızı ışık kaynağına sarı ışık kaynağından daha fazla beyaz ışık eklenmiştir. İki parça kırmızı ışık kullanmaya başladı ve aslında sağdaki ışık yamasına beyaz ışığın eklenmesi, saf kırmızı ışık kaynağından daha sarı bir tona neden oldu. Deneysel ışık kaynağı turuncu olduğunda da aynı sonuçlar oldu. Işık kaynağı yeşil olduğunda, beyaz ışığın eklenmesi yama görünümünün sarı-yeşil olmasına neden oldu. Daha sonra, sarı-yeşil ışığa beyaz ışık eklendiğinde, ışık parçası esas olarak sarı göründü. Mavi-yeşil ışığın (mavi yüzdesinin biraz daha yüksek olduğu) beyaz ışıkla karışımında mavi kırmızımsı bir ton alıyor gibi görünüyordu. Mor bir ışık kaynağı durumunda, beyaz ışığın eklenmesi, mor ışığın mavi bir renk almasına neden oldu.[2]

Sir Abney, meydana gelen renk tonunda ortaya çıkan değişikliğin, eklenen beyaz ışığın bileşenleri olan kırmızı ışık ve yeşil ışıktan kaynaklandığını varsaydı. Ayrıca beyaz ışık demetini de içeren mavi ışığın, görünür renk tonu kayması üzerinde hiçbir etkisi olmayan ihmal edilebilir bir faktör olduğunu düşünüyordu. Sir Abney, deneysel olarak yüzde bileşimi ve kırmızı, yeşil ve mavi hislerin parlaklık değerlerini hesaplanan değerlerle eşleştirerek hipotezini deneysel olarak kanıtlamayı başardı. Eklenen beyaz ışık kaynağının yanı sıra farklı spektral renklerde bulunan yüzde bileşimi ve parlaklığı inceledi.[2]

Abney etkisine yeni bir bakış

Nöral renk kodlamasının doğrusal olmama durumu, Abney etkisinin klasik anlayışıyla ve beyaz ışığı belirli ışık dalga boylarında kullanmasıyla kanıtlandığı gibi, geçmişte kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yeni bir yöntem üstlenildi. Nevada.[9] Tek renkli ışığa beyaz ışık eklemek yerine, spektrumun bant genişliği çeşitlidir. Bant genişliğinin bu varyasyonu, insan gözü tarafından algılanan herhangi bir renk tonu değişimini tanımlamanın bir yolu olarak, koni reseptörlerinin üç sınıfını doğrudan hedef aldı.[12] Araştırmanın genel amacı, renk görünümünün, gözün spektral duyarlılığının filtreleme etkilerinden etkilenip etkilenmediğini belirlemekti. Deneyler, koni oranlarının bir tonu işaret ettiğini, ışık kaynağının merkezi dalga boyuna uyan sabit bir renk tonu üretecek şekilde ayarlandığını gösterdi. Ayrıca, yapılan deneyler esasen Abney etkisinin ışık saflığındaki tüm değişiklikler için geçerli olmadığını, ancak beyaz ışığın eklenmesi gibi belirli saflık bozunma araçlarıyla çok sınırlı olduğunu gösterdi. Gerçekleştirilen deneyler ışığın bant genişliğini değiştirdiğinden, benzer bir şekilde saflığı ve dolayısıyla monokromatik ışığın tonunu değiştirmenin bir yolu, sonuçların doğrusal olmayışı geleneksel olarak görülenden farklı bir şekilde gösterildi. Sonunda, araştırmacılar, spektral bant genişliğindeki değişikliklerin, alıcı sonrası mekanizmaların koni hassasiyetleri ve ön emilim tarafından uygulanan filtreleme etkilerini telafi etmesine neden olduğu ve Abney etkisinin, gözün bir anlamda bir rengi görmesi için kandırılmış olması nedeniyle ortaya çıktığı sonucuna vardılar. bu doğal olarak meydana gelmez ve bu nedenle renge yakın olması gerekir. Abney etkisini telafi etmeye yönelik bu yaklaşım, geniş bantlı bir spektrumda yaşanan koni uyarımlarının doğrudan bir fonksiyonudur.[9]

Çeşitli gerçekler

Abney etkisini telafi ettiğini iddia eden bir renkli yazıcı için patent 1995 yılında yayınlandı.[13]

Modern savaş uçakları için kokpit tasarlanırken Abney etkisi dikkate alınmalıdır. Ekranda görüntülenen renkler beyaz ışık ekrana çarptığında doygunluğunu yitirir, bu nedenle Abney efektini önlemek için özel önlemler alınır.[4]

Çeşitli seviyelerde beyaz ışık ekleyerek saf bir renge tam olarak uyacak şekilde yapılabilen çok çeşitli spektral renkler mevcuttur.[14]

Abney etkisinin, renk algısı sırasında tesadüfen ortaya çıkan bir fenomen olup olmadığı veya etkinin, gözün rengi kodlama biçiminde kasıtlı bir işlev görüp görmediği bilinmemektedir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Pridmore, R. "Çeşitli koşullarda saflığın renk tonu (Abney etkisi) üzerindeki etkisi." Renk Araştırması ve Uygulaması. 32.1 (2007): 25–39.
  2. ^ a b c d W. de W. Abney. "Beyaz Işıkla Seyreltilerek Spektrum Renklerinin Tonundaki Değişim Üzerine." Londra Kraliyet Cemiyeti Bildirileri. Seri A, Matematiksel ve Fiziksel Karakterli Kağıtlar İçeren. 83.560 (1909): 120–127.
  3. ^ Renklilik Diyagramlarına ve Renk Gamutlarına Giriş
  4. ^ a b c d Widdel H., Lucien D. Elektronik Ekranlarda Renk. Springer (1992): 21–23.
  5. ^ K. Mantere, J. Parkkinen ve T. Jaaskelainen. "Doğrusal olmayan sinirsel temel bileşen analizi kullanımıyla beyaz ışık adaptasyon özelliklerinin simülasyonu". Amerika Optik Derneği Dergisi. A 14 (1997): 2049–2056.
  6. ^ Fairchild, M. Renk Görünüm Modelleri. Wiley Interscience (2005): 117–119.
  7. ^ a b Kulp, T., Fuld, K. "Spektral Olmayan Işıklar için Ton ve Doygunluğun Tahmini." Vision Res. 35.21 (1995): 2967–2983.
  8. ^ Shevell, S. K. "Koni sinyallerini renk görünümüyle ilişkilendirmek: Sarı / mavi renkte monotonluk başarısızlığı." Görsel Sinirbilim. 18.6 (2001): 901–906.
  9. ^ a b c Mizokami Y., Werner J., Crognale M., Webster M., "Renk kodlamada doğrusal olmayan durumlar: Gözün spektral duyarlılığı için renk görünümünü telafi etme". Journal of Vision. 6 (2006): 996–1007.
  10. ^ a b "Renk Algısı". Arşivlenen orijinal 2007-03-06 tarihinde. Alındı 2007-11-25.
  11. ^ W. de W. Abney. "Kontrastla Üretilen Renk Ölçümü". Londra Kraliyet Cemiyeti Bildirileri. 56.0 (1894): 221–228.
  12. ^ Webster, M., Mizokami, Y., Werner, J., & Crognale, M. A. "Spektral saflıktaki değişimlerde ton değişmezliği ve Abney Etkisinin işlevsel teorisi". Journal of Vision. 5.12 (2005): 36, 36a.
  13. ^ Abney etkisini telafi eden renkli baskı yöntemi ve aparatı. Arşivlendi 12 Haziran 2011, Wayback Makinesi
  14. ^ Pridmore, R. "Bezold-Brücke etkisi ilişkili ve ilgisiz renklerde var ve Abney etkisine benziyor. " Renk Araştırması ve Uygulaması. 29.3 (2004): 241–246