🎨 Колірне Сталість та Хроматична Адаптація

Хроматична адаптація фон Кріса: масштабування LMS-сигналів конусів за оцінкою освітлення. Теорія Retinex. Ілюзія сукні та симультанний контраст.

СприйняттяІнтерактивно
Хроматична адаптація фон Кріса · Змінюйте освітлення для перегляду ефекту адаптації · P пауза · R скинути

Як це працює

Ця симуляція демонструє хроматичну адаптацію фон Кріса. Набір кольорових патчів освітлюється кольоровим джерелом світла. Без адаптації кольори патчів спотворюються освітленням. З адаптацією фон Кріса зорова система масштабує кожен канал конусів (L, M, S) на обернений оцінений колір освітлення, відновлюючи сприйняті кольори.

Режим Retinex показує, як алгоритм Ленда обчислює колір через порівняння кожного патча з сусідами, демонструючи, що колір — властивість відношення відбиттів, а не абсолютних інтенсивностей.

фон Кріс: [L', M', S'] = [L/L₀, M/M₀, S/S₀]
Адаптований RGB = T⁻¹ · diag(1/L₀, 1/M₀, 1/S₀) · T · RGB
Retinex: колір(x) = R(x) · I → log(R) = log(I·R) − log(I_local)
Сірий світ: [L₀, M₀, S₀] = середнє([L, M, S]) по сцені

Часті запитання

Що таке колірне сталість?

Колірне сталість — здатність сприймати колір об'єктів як відносно стабільний, незважаючи на зміну кольору освітлення. Наприклад, червоне яблуко виглядає червоним як при жовтому штучному освітленні, так і при синьому денному світлі.

Що таке перетворення хроматичної адаптації фон Кріса?

Перетворення фон Кріса адаптує зорову систему до кольору освітлення, масштабуючи кожен LMS-канал незалежно: L' = L/L₀, M' = M/M₀, S' = S/S₀, де L₀, M₀, S₀ — LMS-відповіді на оцінене освітлення. Це нормалізує сцену, ніби вона переглядається при нейтральному білому світлі.

Що таке теорія Retinex?

Теорія Retinex Ленда стверджує, що колірне сприйняття визначається відношенням відбитого світла від поверхонь у сцені, а не абсолютними значеннями. Зорова система обчислює яскравість окремо в різних спектральних смугах, порівнюючи кожну точку з сусідами.

Що спричинило ілюзію Сукні?

Ілюзія Сукні (2015) показала сукню, яку одні люди бачили синьою/чорною, інші — білою/золотою. Люди робили різні припущення про колір освітлення: теплі припущення давали синьо-чорний варіант, холодні — біло-золотий.

Що таке симультанний колірний контраст?

Симультанний контраст — феномен, коли колір виглядає по-різному залежно від оточуючих кольорів. Сірий квадрат виглядає рожевуватим на зеленому тлі і зеленуватим на червоному. Це наслідок бічного гальмування у зоровій системі.

Що таке LMS-конуси?

L (довгохвильові), M (середньохвильові) і S (короткохвильові) конуси — три типи кольоро-чутливих фоторецепторів сітківки. L ~560нм (червоний), M ~530нм (зелений), S ~420нм (синій). Все кольорове сприйняття виникає з порівняння відповідей цих трьох типів.

Що таке хроматична адаптація?

Хроматична адаптація — пристосування зорової системи до кольору навколишнього освітлення. При вході до кімнати з теплим жовтим освітленням зорова система поступово знижує чутливість до жовтих довжин хвиль протягом секунд-хвилин.

Як мозок оцінює колір освітлення?

Мозок використовує кілька підказок: середній колір сцени (припущення про сірий світ), найяскравішу точку (припущення про білий світ), аналіз країв, пам'ять про сцену і просторовий патерн кольорів по сцені.

Що таке припущення про сірий світ?

Припущення про сірий світ — алгоритм колірного сталості, що передбачає нейтральне середнє відбиття сцени. Обчислюючи середні значення RGB зображення і ділячи кожен канал на це середнє, оцінюємо освітлення і корегуємо його.

Чому колірне сталість інколи порушується?

Колірне сталість порушується при неоднозначних підказках щодо освітлення: сильних кольорових тінях, рівномірному освітленні, незвичних спектральних складах, дуже яскравих кольорах або суперечливому контексті — що призводить до колірних ілюзій.

Про цю симуляцію

Ця симуляція малює дев'ять еталонних кольорових плашок під забарвленим освітленням, тоді підмішує корекцію фон Кріза, яка ділить кожен канал на колір самого освітлення перед перемасштабуванням — те саме поканальне нормування, яке виконує ваша зорова система, щоб яблуко виглядало червоним і при свічці, і при денному світлі. Чотири режими дозволяють порівняти пряме спотворення освітленням, одночасний контраст, знамениту ілюзію «Сукня» і порівняння в стилі Retinex.

🔬 Що показано

Сітку плашок під керованим забарвленим освітленням, з силою адаптації фон Кріза на повзунку, яка перетворює сирі, забарвлені освітленням кольори назад до їхніх справжніх відбивних властивостей — плюс окремі режими для контрасту, ілюзії «Сукня» і міркувань у стилі Retinex.

🎮 Як користуватись

Задайте відтінок і насиченість освітлення, щоб забарвити джерело світла, перетягніть силу адаптації від 0 (сирі спотворені кольори) до 1 (повністю виправлені), і перемикайте режим показу між Color Constancy, Simultaneous Contrast, Dress Illusion і Retinex Patches. P — пауза, R — скидання.

💡 Чи знали ви?

Фото «Сукні» стало світовою суперечкою, тому що майже не містить явних підказок про колір джерела світла, змушуючи різні мозки мовчки припускати різне освітлення — одні вважали, що це тепле кімнатне світло, і віднімали жовтий, бачачи синьо-чорне, інші вважали, що це прохолодна тінь, і бачили біло-золоте.

Часті запитання

Чому перетягування сили адаптації до 0 робить усе забарвленим?

При силі 0 симуляція показує сирий результат applyIlluminant() — RGB кожної плашки просто помножений на RGB освітлення — без жодної корекції фон Кріза, тож уся сцена виглядає залитою тим кольором, який заданий повзунком відтінку освітлення.

Як корекція фон Кріза насправді усуває забарвлення освітленням?

vonKries() ділить кожен колірний канал на той самий канал освітлення (r/illumR, g/illumG, b/illumB), що математично є оберненою операцією до забарвлення — при силі 1 це повністю скасовує мультиплікативний ефект освітлення, відновлюючи кольори, близькі до справжніх відбивних властивостей плашок.

Чому серед дев'яти кольорових плашок є окрема сіра плашка?

Сіра плашка з нульовою насиченістю не має відтінку, який можна спотворити, тож її колір під забарвленим освітленням безпосередньо виявляє колір самого освітлення — це саме та підказка «сірого світу», яку використовує мозок (і математика цієї симуляції), щоб оцінити, яке світло падає на сцену.

Що демонструє режим Simultaneous Contrast, чого не демонструє Color Constancy?

Color Constancy змінює освітлення всієї сцени одразу; Simultaneous Contrast натомість зберігає рівномірне освітлення, але змінює навколишні кольори, показуючи, що ідентичні плашки можуть виглядати по-різному лише через локальний контекст — окремий, але пов'язаний механізм із оцінкою освітлення.

Чому режим Dress Illusion дає два правдоподібні прочитання того самого зображення?

Тому що зображення навмисно побудоване так, що ні тепле, ні холодне тлумачення освітлення не є явно помилковим — залежно від того, яке з них зорова система мовчки припускає, внутрішня корекція у стилі фон Кріза зсуває сприйнятий відтінок у протилежних напрямках, розділяючи глядачів на два табори.