إدراك اللون

في هذا الفصل سوف نناقش إدراك اللون، عنصر أساسي لفهم الرؤية لدى البشر.

تم وصف نظريات مختلفة واقتُرحت تفسيرات مختلفة لكيفية استخدامنا لتصور الألوان في النظام البصري ، وعلى الرغم من أننا تعلمنا الكثير من الأشياء ، لا يزال هناك العديد من النظريات الأخرى التي يتعين فك شفرتها.

سنرى هنا آليات الإدراك الحسي للون وسنتحدث عن الجوانب النفسية في رؤية الألوان ، وهو موضوع لا يمس عادة الكثير في أطروحات الإدراك البصري.

ما هو تصور اللون

يعد اللون عنصرًا أساسيًا للحياة ، بالإضافة إلى الزخرفة والحصول على وظيفة جمالية ، فإنه يلعب وظيفة إشارة مهمة. يسهل اللون تنظيم الإدراك الحسي ، وخاصة القدرة على التمييز بين الكائنات في البيئة.

يتم رؤية الكائنات بلون معين اعتمادًا على كيفية انعكاس الضوء الذي يسقط عليها ، مع مراعاة أن الضوء نفسه يتكون من أطوال موجية مختلفة تتوافق مع ألوان محددة. استنادًا إلى هذا المفهوم المزدوج ، يكون اللون الذي نراه مطابقًا لكائن ما هو انعكاسه ، أي ما يمكننا وصفه في رسم بياني حيث يتم تمثيل النسبة المئوية للضوء المنعكس كدالة لطول الموجة. إذا كان طول الموجة المنعكسة يحتل موقعًا في الطيف القريب من 400 nm ، فسنرى ذلك الكائن أزرقًا ، لكن إذا كان الضوء المنعكس حول 700 nm ، فسنراه أحمر.

يرى الباحثون في الألوان أن الألوان الأحمر والأصفر والأخضر والأزرق هي الألوان الأساسية لأنها تسمح لنا بوصف باقي الألوان التي يمكننا إدراكها.

نظرية ثلاثية الألوان لتصور الألوان

تم اقتراح هذه النظرية في القرن التاسع عشر من قبل Young و Helmholz ثمرة أبحاثهما النفسية الجسدية القائمة على "مطابقة الألوان" من خلال الجمع بين الأضواء مع أطوال موجية محددة.

أحد الاستنتاجات الرئيسية التي تم التوصل إليها ، هو أن هناك حاجة إلى ثلاثة أطوال موجية لتشكيل ألوان مختلفة من الطيف. وقد دفعهم ذلك إلى الاعتقاد بأنه على مستوى شبكية العين يجب أن يكون هناك مستقبلات محددة لكل من هذه الأطوال الموجية الثلاثة ، أي ثلاثة أنواع من مستقبلات الضوء ذات الحساسيات الطيفية المختلفة.

الضوء الذي يصل إلى شبكية العين أنه يحفز جميع المستقبلات ولكن وفقا لطول الموجة ، فإنه سيحدد استجابة أكبر في نوع المستقبلات الحساسة لهذا الطول الموجي.

كيف نرى الألوان

كان يجب أن يمر ثلاثون عامًا قبل أن يتمكن علماء الفسيولوجيا من إيجاد أصل هذه الحساسية الطيفية المختلفة في مستقبلات الضوء. هذا بسبب وجود صبغة مختلفة في المخاريط ، ثلاثة أنواع من الصبغة التي تستجيب بشكل خاص لأطوال موجات قصيرة (419 nm) ، متوسطة (531) وطويلة (558 nm) ، والتي تتوافق مع الألوان والأزرق ، الأخضر والأحمر ، على التوالي.

تشكيل الألوان في شبكية العين

إذا ألقينا ضوءًا بحجم 430 نانومتر ، يتم إطلاق أقماع الموجة القصيرة ورأينا الضوء الأزرق ، وإذا قمنا الآن بإلقاء ضوء أصفر يبلغ 580 نانومتر ، فإنه يحفز مخاريط الموجة المتوسطة والطويلة بالتساوي ، وبالتالي مزيج من الضوء الأزرق والأصفر لأنه يحفز المستقبلات الضوئية الثلاثة بالتساوي ، يحدد أننا نعتبرها ضوءًا أبيض. هذه الحقيقة مدهشة لأننا اعتدنا على حقيقة أنه إذا قمنا بدمج طلاء أزرق مع طلاء أصفر ، فإننا نراه أخضر وليس أبيض.

نحن نعلم أن إدراكنا للألوان يعتمد على نمط نشاط الأنواع المختلفة من المستقبلات الضوئية. مع هذا يمكننا أن نوضح ظاهرة مطابقة الألوان ، يمكننا أن نولد حافزا لتصور اللون مثل الذي من شأنه أن يعطي ضوء 580 نانومتر الذي نعتبره صفراء بيضاء ، إذا مزجنا أضواء 530 نانومتر ، الأخضر مع آخر من 620 نانومتر ، أحمر ، التي تحفز بقوة مستقبلات الموجات المتوسطة والطويلة وقليلًا من مستقبلات الموجات القصيرة ، مما يولد نمط إدراك أصفر مثل سابقتها.

في الواقع ، على الرغم من أن المستقبلات الضوئية الثلاثة مطلوبة لإدراك مناسب للألوان ، إلا أن اثنين فقط سيكونان كافيين للحصول على إدراك طبيعي للون ، في حين أن واحدًا فقط لا يكفي لإدراك اللون ، لأن امتصاص الضوء يعتمد على الكثافة التي نعرضها عليها ، والقدرة على تحفيز جهاز استقبال الصور نفسه بأطوال موجية مختلفة ، ببساطة ضبط الكثافة. لذلك ، لا يكفي أن يكون لديك مستقبل واحد للصور لديه إحساس بالألوان كما في الحياة الطبيعية ، فهذا ما يسمى "مبدأ أحادي المتغير".

لماذا لدينا تصور اللون

اكتشف هيرنج أن نظرية ثلاثي الألوان أوضحت معظم ظواهر اللون ولكنها لم تقدم إجابة لجميع المشكلات التي نشأت. لذلك ، اقترح نظرية جديدة أوضحت تصور الألوان بناءً على ردود الفعل المتعارضة الناتجة عن الأزرق والأصفر والأخضر والأحمر.

استنتجها هيرينج من خلال دراسة الصور اللاحقة التي يتم إنشاؤها من خلال النظر إلى اللوحات الملونة. ولاحظ أن رؤية أampيولد اللون الأحمر أو الأحمر صورةً خضراءً وبطاقاتًا خضراءً ، وصورةً حمراء اللون ، وبالطريقة نفسها التي يحدث بها اللون الأزرق والأصفر. قدم هيرينغ شرحًا في المستوى الفسيولوجي أدى إلى تحسين التصور حول رؤية الألوان ، وعلى الرغم من أنه قد لوحظ اليوم أنه لم يكن صحيحًا على الإطلاق ، إلا أنه تمكن من تأكيد جزء من اكتشافاته النفسية. 

عملية إدراك اللون

يعتمد التفسير الحالي لهذه النظرية على النتائج في شبكية العين ونواة التركيب الجانبي للخلايا العصبية ذات campمعارضو نظام التشغيل من نوع المحيط الخارجي.

سيكون هناك أربعة أنواع من المجموعات: Az + Am- ، V + R- ، Am + Az- ، R + V-. جنبا إلى جنب مع هذه النتائج ، تم تأكيد وجود ثلاثة أنواع من مستقبلات الضوء في شبكية العين الموصوفة في نظرية ثلاثي الألوان. وهذا يعني أن تفسير رؤية الألوان حدث لتوحيد كلتا النظريتين ، النظرية ثلاثية الألوان مع واحدة من النظريات.ampيا خصوم.

يظهر مثال على كيفية تكامل هذين النظامين في الشكل ، حيث يرسل المخروط L إشارة إلى خلية R + V ثنائية القطب ، بينما يرسل في نفس الوقت إشارة إثارة أخرى إلى خلية ثنائية القطب A تمنع تنشيط الخلية. ثنائي القطب لـ Az + Am-. يتم تنشيط خلايا Az + Am- بتحفيز أقماع الموجة القصيرة S ، مما يجعلنا ندرك اللون الأزرق وإذا تم تحفيز المخاريط M و L ، قبل وصول الضوء الأخضر والأحمر ، يتم تنشيط الخلية ثنائي القطب المتوسط ​​A ، الذي يثبط ثنائي القطب Az + Am- ويُنظر إلى اللون الأصفر ، كما حدث في التجارب التي مر بها الأشخاص عندما قاموا بدمج أضواء ذات أطوال موجية مختلفة في مطابقة الألوان.

مع هذا نرى أن تسلسل الألوان يبدأ بمستقبلات الصور ، والأقماع لأطوال موجية ، قصيرة ومتوسطة وطويلة ، وتستمر مع آلية التقارب والفاعلية التي يتم تحقيقها مع خصوم خلايا العقدة في شبكية العين و في المرحلة الثانية ، في نواة العصب الجانبي.

إدراك اللون والدماغ

ما لا نزال لا نعرفه جيدًا هو ما يحدث في الدماغ.

في الثمانينيات من القرن الماضي ، تم إجراء تكهنات باستخدام منطقة معينة للون ، بناءً على حالات العمى القشري للون ولكن ليس للرؤية ، مما يشير إلى أنه تمت معالجة اللون في منطقة معينة من القشرة. 

في الوقت الحالي ، شوهد النشاط القشري المرتبط بالألوان في V1 والمناطق خارج الحدود مثل V3 و V4 ، المشاركة في الطريقة البطنية للتعرف على الأشكال ولكن تستجيب أيضًا للمنبهات بالأبيض والأسود ، وبالتالي ، أكثر من منطقة محددة للون ، سيتم معالجة هذا في مناطق مختلفة.

نظرية ريتينكس

تم اقتراحه في البداية بواسطة Land في 1964 ، ثمرة تجربته مع كاميرا بولارويد.

أولاً ، لاحظت ثبات اللون ، أنه لم يتغير على الرغم من الاختلافات في درجة الإضاءة المحيطة. يقوم الدماغ "رياضياً" بضبط اللون بناءً على معلومات نغمة اللون الكلية. حاليا ، تتم مناقشة الأساس الفسيولوجي العصبي لهذه العملية. 

أظهر Zeki ، في 1980 أن لون السطح في مشهد معقد لا يعتمد فقط على الطول الموجي السائد المنعكس ، ولكن الدماغampأرا مع الأطوال التي تعكسها البيئة.

الاختلافات في رؤية الألوان

ترجع المراجع الأولى حول رؤية الألوان إلى الفيزيائي جون دالتون ، الذي عانى من اضطراب في الرؤية بألوان قرمزية. في ذكرى هذا الفيزيائي بدأ في الإشارة إلى الحالات الشاذة في رؤية الألوان مثل عمى الألوان.

هناك ثلاثة أشكال رئيسية من الحالات الشاذة في رؤية الألوان:

• رؤية أحادية اللون.
• رؤية اللونين.
• ثلاثية الألوان غير طبيعية.

رؤية أحادية اللون

El monocromatismo العين أحادية اللون هي شكل نادر من الحالات الشاذة للون مع قاعدة وراثية. بشكل عام ، هؤلاء المرضى ليس لديهم أي مخروط وظيفي ، وبالتالي فإن الرؤية لا تفتقر إلى اللون فحسب ، ولكن قدر الإمكان بسبب عمل العصي ، البصر أنها منخفضة للغاية ويجب حمايتها من خلال كونها حساسة للغاية للضوء ، وتعاني من رهاب الضوء.

رؤية اللونين

El dicromatismo أو يرى المرضى المصابون بضعف اللون بعض الألوان ، ويمكن تصنيفها إلى:

• أغطش الأخضر و الأحمر.
• Deuteronopsia.
• عمى الأزرق.

الأولان هما الأكثر شيوعًا ويرتبطان بالكروموسوم X ، لذلك يحدثان أكثر في الذكور.

الكثير protanopes فهم يرون اللون الأزرق وكلما زاد الطول الموجي (492 nm) ، تختفي النبرة الزرقاء ولا تظهر سوى نغمة رمادية.

أولئك الذين يعانون عمى الأخضر و الأحمر، لديهم عيادة مماثلة ، لكن اللون الأزرق يطول أكثر من ذلك ، حتى أطوال onoda من 498 ، والتي يُنظر إليها من خلال نغمة صفراء رمادية.

El tritánope يرى اللون الأزرق يصل إلى 570 نانومتر و ، من هنا يرى فقط الأحمر.

جنبا إلى جنب مع الشذوذات اللون بسبب التغيرات في مستقبلات الضوء ، لدينا اللوني المركزيهذا هو عمى اللون، ليس بسبب عدم معالجة أطوال موجات الألوان المختلفة ، ولكن بسبب تغيير في تفسير اللون على المستوى القشري.

الفيزياء الفسيولوجية للإدراك اللوني

تمر رؤية الألوان عبر التساؤل ، أي نوع من المعلومات يفعل النظام البصري الإنسان وما هي العمليات التي تقوم بها للحصول على تلك المعلومات؟

نميل إلى فهم اللون باعتباره سمة من سمات الإدراك البصري المرتبط بالأشياء أو الضوء. عندما نشير إلى لون كائن ما ، من الضروري ، أولاً ، أن يصل الضوء الخارج من هذا الشيء إلى العينين ، وثانيًا ، هذه عملية الإدراك البصري، وبالتالي فإن اللون سيكون سمة الإدراك لهذا الكائن ، كما هو الشكل أو الملمس أو العمق.

في عام 1970 ، اعتمدت CIE (اللجنة الدولية للإضاءة) تعريف اللون المدرك على أنه: "اللون هو جانب الإدراك البصري الذي يمكن للمراقب من خلاله التمييز بين اثنينampفهي من نفس الحجم والشكل والملمس بسبب الاختلافات في التركيب الطيفي للإشعاع المرتبط بالملاحظة ".

الجوانب الأساسية لتصور اللون

بالإشارة إلى تعريف CIE المذكور أعلاه ، يمكن ربط السمات المهمة لفهم أفضل لتصور اللون. بمعنى آخر ، ما الذي يجب أن يكون له لون حتى نتمكن من رؤيته؟

الجوانب الأساسية بالنسبة لنا لرؤية اللون هي:

نغمة: إنها السمة التي تسمح بتمييز لون ما باللون الأزرق والأخضر وما إلى ذلك.

colourfulness: إنها سمة بها جampأو يبدو أنه يحتوي على لون لوني أكثر أو أقل.

لون لوني: اللون المتصور له نغمة. سيكون لونًا غير متجانس ، وهو لون مدرك ليس له لون ، مثل الأبيض والرمادي.

سطوع: السمة التي بها جampأو لديه كمية أكثر أو أقل من الضوء.

التشبع: ملون من جampأو تحدد بما يتناسب مع لمعانها. يعتمد ذلك على مقدار اللون الرمادي الممزوج باللون الأساسي. سيكون أنقى أو أكثر تشبعًا ، حيث يكون اللون الرمادي أقل.

وضوح: يشير إلى كائنات مبهمة أو شفافة ، وهو لمعان أampأو تحدد بما يتناسب مع لمعان جampأو يضيء على قدم المساواة التي ينظر إليها على أنها بيضاء أو شفافة تماما.

CROMA: يشير أيضًا إلى كائنات غير شفافة أو شفافة ويتم تعريفه على أنه تلوين جسم معين بما يتناسب مع لمعانampأو يضيء على قدم المساواة التي ينظر إليها على أنها بيضاء أو شفافة تماما.

نتيجة لهذه الصفات ، نقول أن كائن له ، على سبيل المثال ، لون أزرق ، على قيد الحياة وواضحة.

تتم دراسة اللون باستخدام قياس الألوان ، والتي تهدف إلى تقديم طريقة لقياس اللون تسمح بتعيين حجم قابل للقياس لكل من السمات الحسية ، بالإضافة إلى تحديد اللون عن طريق الأرقام التي تسمح بمواصفاته في مساحة التمثيل.

إدراك اللون النفسي

بعد التعاريف المذكورة أعلاه ، يمكننا أن نتقدم فيما نفهم أنه "لون نفسي طبيعي". وفقًا لـ CIE ، إنها سمة العلاقة المرئية التي يمكن للمراقب من خلالها التمييز بين campمتساوي في الحجم والشكل والملمس ، من خلال الاختلاف في التركيب الطيفي للإشعاع المتعلقة المراقبة.

التحفيز البصري للون

في هذا الخط ، نعرّف حافز اللون ، حيث أن هذه الطاقة المشعة ذات الكثافة والتركيبة الطيفية المعينة التي عند دخول العين تنتج إحساسًا بالألوان.

تعقيد إدراك الألوان ، والفيزياء النفسية الخاصة بهم ، نرى في أمثلة مثل "Bezold-Brücke Effect".

إذا كان لدينا مشروع ضوء فرشاة أحادية اللون من خلال تلميذ نحو شبكية العين ، عندما تتغير نقطة الوقوع في الحدقة ، تكون هناك تغييرات في نغمة منبه الضوء ، وهذا ما نعرفه باسم "تأثير Stiles Crawford من النوع الثاني".

نحن نرى كل نفس اللون

في الفيزياء النفسية لرؤية الألوان ، فإن حقيقة اللون المنسوبة إلى شيء مثير للاهتمام. بطريقة مبسطة ، يمكننا أن نفهمها كنتيجة لتحليل طيفي معين (في الدماغ) للضوء الذي يعكسه أو ينبعث عنه ذلك الكائن.

ومع ذلك ، فإن هذا التحليل الطيفي ليس مثاليًا ونراه في مثال التأمل في لوحة. في لوحة المناظر الطبيعية ، نرى كل أنواع الألوان والألوان كما نتعرف عليها في الأشياء الطبيعية التي تحيط بنا ، حمراء التفاح أو الأخضر المصفر للعشب شبه الجاف ، وما إلى ذلك وهذا على الرغم من أن الطيف المادي لل يختلف الضوء المنعكس بواسطة أجسام اللوحة ، في كثير من الحالات ، اختلافًا كبيرًا عن الكائن الطبيعي المقابل.

الشيء المثير للاهتمام هو أننا نقبل هذه التصورات التي تثيرها اللوحة باعتبارها ملازمة للأشياء الطبيعية (إنها عملية معرفية) ، وأن معظم المراقبين يقبلون نفس الموقف. هذا لأنه في معظم الحالات لدينا تصور مماثل للألوان ، نأتي من التجارب السابقة لرؤية الألوان في الطبيعة الحقيقية. يعد هذا الأمر مهمًا لأن عددًا معينًا من الأشخاص ، حول 10٪ من السكان ، يقدمون رؤية مختلفة شاذة للألوان ، ومع ذلك ، غالبًا ما يتم ملاحظتها لأنهم تعلموا التمييز بين الألوان باستخدام خصائص أخرى للكائنات في الحياة الحقيقية.

مظهر من الألوان

تبدأ نظرية نماذج المنك بالألوان بنظرية ثلاثية الألوان ليونغ وهلمهولز ، لكن سرعان ما أصبح من الواضح أنه لم يكن كافياً لشرح مظهر من الألوان، كما أوضحنا أعلاه.

لم توضح نظرية نماذج رؤية الألوان ، على سبيل المثال ، سبب تحفيز مزيج الأنوار المتصورة بالأحمر والأخضر على إحساس اللون الأصفر أو لون مختلف نوعيًا عند الخلط أو سبب خلط هذا اللون الأصفر في نسبة مناسبة مع اللون الأزرق ، يؤدي إلى الشعور الأبيض.

كانت المشكلة أنه لم يكن من الممكن شرح كيف يمكن لاستجابة الأنواع الثلاثة من الأقماع أن تضيف لمعانها وتلغي سماتها اللونية عندما تكون متحمسة في وقت واحد.

إدراك الألوان المركبة

درس هرينغ المشكلة ورأى أن الإحساس المتزامن باللون الأحمر والأخضر أو ​​الأصفر والأزرق لا يمكن تجربته ، لذلك اقترح وجود ثلاث عمليات متعارضة تم إنشاؤها في مكان ما في المسار البصري ، عملية ضوء غامق ، أصفر آخر. -أزرق وأخرى ، أحمر-أخضر.

تزامنت هذه الفرضية مع التشوهات التي شوهدت في العيادة فيما يتعلق برؤية الألوان ، والعمى الأحمر والأخضر ، حيث تستمر الرؤية ذات الضوء الداكن والأصفر والأزرق ؛ العمى الأصفر والأزرق ، والذي يستمر فيه المنك الخفيف الغامق والأخضر والأحمر ، وعمى الألوان الكلي ، حيث المنك الأسود والأبيض ثمرة عمل العصي.

نظرية ألوان الخصم حل جزء من المشاكل ، ولكن ليس كلها لأنه لم يسمح بتفسير منحنى الكفاءة المضيء المصاحب ، على سبيل المثال protanopia.

في الوقت الحاضر نحن نعرف ذلك نظرية ثلاثي الألوان هي جيدة لشرح ظاهرة اللون على مستوى المستقبلات ، في شبكية العينفي حين نظرية المعارضة ، فعالة لشرح ما يحدث في المرحلة العصبية.

اللون والأقماع في شبكية العين

نموذج Boynton (1986) هو النموذج الأكثر قبولًا من قبل العلماء وتكمن أصالته في حقيقة تقديم نظام تمثيل الألوان الذي تتجلى فيه آليات رؤية الألوان مباشرة.

تُعرف المساحة التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة باسم "مخروط الفضاء الإثارة".

تكون المخاريط L و M حساسة للطيف المرئي الكامل ، مع حساسية قصوى عند 565 و 540 نانومتر ، على التوالي ، وعند الأطوال الموجية الطويلة تكون حساسية المخروط L أعلى بكثير من حساسية M. 

من ناحية أخرى ، يكون حاصل الإثارة للمخاريط L و M بحد أقصى 465 نانومتر ولكل طول موجي أقل من هذا الرقم ، يوجد واحد أكبر ، مثل إذا تم تعديل النصوع. كلاهما يتوافق مع المنبهات التي تبدو متشابهة في الأشخاص الذين يفتقرون إلى مخاريط S ، حيث يمكن العثور على أزواج من المحفزات الطيفية على كلا الجانبين من 465 نانومتر بنفس القيمة M (L + M) و L (L + M).

يبلغ الحد الأقصى لطيف الحركة للأقماع S في 440 nm وينحدر بسرعة لأطوال موجية أطول ، وهو غير حساس وراء 520 nm.

إدراك اللون في شبكية العين

لفهم أفضل ما قيل ، دعونا نتخيل أننا ننظر إلىampأو الضوء أحادي اللون ، ونحن نغير طول الموجة من طويلة إلى قصيرة.

ضع في اعتبارك مجموعة من عمل المخاريط التي تثير فيها الأطوال الموجية الطويلة L أكثر من M ، ستبدو حمراء ، نموذجية لهذه المخاريط L وتقريباً لا تكون خضراء (M). إذا قللنا الآن شكل الموجة إلى 575 ، يصبح الفرق بين الأحمر والأخضر أصغر وتكون الإشارات L و M متوازنة ، وبما أن المخاريط S للأزرق لم تتحمس بعد ، فإن الإحساس المرئي ليس أحمر ولا أخضر بل لون الأصفر. إذا قمنا بتقصير الطول الموجي أكثر من ذلك ، فإن M سوف يهيمن على L وسيظهر باللون الأخضر ، مما يقلل من درجة اللون المصفر ، حتى يصل إلى 500 نانومتر حيث S يساوي مجموع L و M ، والقناة الصفراء متوازنة- أزرق ويبدو أخضر فريد. إذا قللنا الطول الموجي ، فإن اللون الأزرق سيحل محل اللون الأخضر ، وإذا قمنا بخفضه أكثر ، فإن المستوى العالي من الإثارة للأزرق يؤدي إلى عدم توازن القناة الحمراء والخضراء في اتجاه الأحمر ، والآن ندرك اللون البنفسجي.