probleem 3.2: hoe werkt kleurperceptie? Flashcards
Drie stappen van kleurperceptie
Verschillende problemen moeten worden opgelost om van een fysieke golflengte tot een kleurperceptie te komen. Er zijn 3 stappen die doorlopen moeten worden:
1. Detectie: golflengtes moeten gedetecteerd worden.
2. Discriminatie: we moeten in staat zijn om een golflengte (of een mix aan golflengtes) te kunnen onderscheiden van een andere golflengte (of mix aan golflengtes).
3. Weergave: we willen waargenomen kleuren toewijzen aan lichten en oppervlakken in de wereld. Bovendien willen we dat die waargenomen kleuren passen bij het object en niet dramatisch veranderen wanneer de kijk omstandigheden veranderen.
Stap 1: kleur detectie
Er zijn drie type kegeltjes receptoren. Deze kegeltjes verschillen in hun sensitiviteit voor licht van verschillende golflengtes. De types zijn vernoemd naar hun spectrale sensitiviteit.
- S-kegeltjes (short): korte-golflengte kegeltjes met een piek bij 420 nm (blauw).
- M-kegeltjes (medium): matige-golflengte kegeltjes met een piek bij 535 nm (groen).
- L-kegeltjes (large): lange-golflengte kegeltjes met piek bij 565 nm (rood).
De spectrale sensitiviteiten van deze drie typen kegeltjes zijn overlappend. De combinatie van de drie soorten kegeltjes geeft ons het vermogen om golflengtes tussen de 400 en 700 nm waar te nemen.
stap 2: beperking op kleur discriminatie; principe van univariantie
In de grafiek hieronder is de spectrale sensitiviteit, ofwel de mate waarin de fotoreceptor reageert op bepaalde golflengtes weergegeven. Hiermee kunnen we detectie, maar niet discriminatie verklaren.
Immers is het zo in het voorbeeld hieronder dat de fotoreceptor hetzelfde reageert op golflengtes van 450 en 625 nm wanneer de lichtintensiteit gelijk wordt gehouden. Zelfs kan de lichtintensiteit van groen licht dermate worden verminderd zodat de fotoreceptor hetzelfde reageert op zwak groen licht als sterk blauw licht of oranje licht. Deze beperkingen horen bij hetzelfde principe van univariantie. Dit verklaart ook het gebrek aan kleurperceptie in het donker, wanneer alleen de staafjes actief zijn. Alle staafjes hebben immers dezelfde spectrale sensitiviteit.
stap 2: kleur discriminatie; trichomatische oplossing
We kunnen verschillen in golflengtes onderscheiden door het feit dat we meerdere typen kegeltjes receptoren hebben. Een enkele golflengte zal immers andere reacties opwekken in de verschillende type receptoren (S,M,L), met uitzondering van de zeer korte en zeer lange golflengtes die alleen reacties van de S-kegeltjes en L-kegeltjes respectievelijk zullen opwekken. Zoals we bij stap 3 zullen zien, kan een kleur daarom worden omschreven als een drietal cijfers. Dit alles behoort tot de trichromatische oplossing voor kleurperceptie.
stap 3: kleurweergave
Kleuren kunnen worden omschreven door drie getallen, een voor elk van de reacties van de drie verschillende type kegeltjes receptoren. Door dit systeem kunnen er meer dan 2 miljoen verschillende kleuren omschreven worden. Daarnaast creëert dit systeem in wezen een driedimensionale kleurruimte, net als de hoogte, lengte en de breedte van een kubus (zie linker afbeelding). Op dezelfde manier kan men een kegelvormige figuur schetsen waarin de kleurtint, saturatie en helderheid van de kleuren worden verwerkt (zie rechter afbeelding).
Wanneer twee voorwerpen dezelfde set aan reacties produceren in de kegeltjes, dan zijn het metameren en hebben ze een identieke kleur. Zo kan een kleur verf worden gemaakt die overeenkomt met de kleur van bloed, ondanks dat de twee compleet verschillende fysieke eigenschappen hebben.
stap 3 -> tegengestelde kleur theorie
De tegengestelde kleur theorie stelt dat kleurperceptie is gebaseerd op de output van drie verschillende mechanismen. Deze outputs volgen ieder uit een competitie tussen twee, in zekere zin, tegengestelde kleuren; rood-groen, blauw-geel en zwart-wit.
Dit concept van Hering werd bevestigd door Huvich en Jameson die aantoonden dat we de perceptie van een kleur kunnen annuleren door licht toe te voegen van de tegengestelde kleur. Dit noemen we tint opheffing of annulering. Om bijvoorbeeld ‘groen’ op te heffen, heb je de kleur ‘rood’ nodig. Des te groener de tint is, des te meer rood je nodig hebt. We spreken van unieke tinten wanneer ze slechts kunnen worden beschreven door één kleuren term (groen, geel, rood of blauw). Alle andere kleuren kunnen worden omschreven als kleur composities (bv oranje is een roodachtig geel, ect.).
kleuren in visuele cortex en LGN
- In de LGN is er sprake van enkele tegenstander cellen. Deze cellen omvatten hetzelfde concept als de centrum-omgeving cellen die we eerder zagen; het centrale deel wordt gestimuleerd en de omgeving wordt geremd.
o Bij een (L-M) cel wordt de cel bijvoorbeeld het meest geactiveerd door rode tinten (L) en geremd door groene tinten (M). - In de visuele cortex is er sprake van dubbele tegenstander cellen. Bij dit type cellen is het zo dat één type kegeltjes wordt gestimuleerd in het centrale deel en wordt geremd in de omgeving, terwijl het omgekeerde geldt voor het andere type.
o Dit soort cellen geeft info over kleurovergangen. Een (L-M) cel is bijvoorbeeld het meest geactiveerd wanneer centrale deel zich in het rode gedeelte bevindt en de omgeving meer in het groene deel.
