Некоторые физические обоснования важности явления одновременного контраста

Широко распространена и освещена временем точка зрения (она восходит по меньшей мере к Эрнсту Маху), согласно которой цвет объекта определяется соотношением световых потоков, отражаемых от различных частей зрительного поля, а не их абсолютными значениями. Естественно, это и должно быть так, поскольку, несмотря на то что освещение сцены, сильно влияющее на спектральный состав ее изображения, время от времени и от одной ее части к другой резко изменяется, человек сравнительно нечувствителен к этим изменениям. Диапазон контрастности цвета, несомненно, ограничен — покупая одежду, мы стараемся увидеть вещи при дневном свете или при свете обычных электрических лампочек, если магазин освещается лампами дневного света. Важно, однако, что, хотя механизмы зрительного восприятия позволяют человеку лишь аппроксимировать реально существующее отражение, они делают это значительно более точно, чем воспроизводят количественный спектральный состав света, попадающего на сетчатку.

Освещенность может изменяться очень резко даже в пределах одной сцены, например от освещенности, создаваемой солнечным светом, до тени или от освещенности, создаваемой в большом зале вблизи источников света, до полумрака, царящего в самых дальних укромных уголках. Спектральные характеристики также изменяются, но обычно не столь существенно. Поддеревом свет зеленее, чем на открытом пространстве, а в устье пещеры он может приобрести бурый оттенок. Таким образом, хотя основные изменения спектрального состава имеют временной характер, они могут происходить и в пределах одной сцены, причем это не оказывает заметного воздействия на человека.

Каким же образом можно было бы учесть столь широкое разнообразие эффектов? Явление одновременного контраста¹, по-видимому, могло бы найти отражение в анализе следующей ситуации. Допустим, вы идете по насыпи, на которой среди зеленой травы и клевера растут желтые или синие цветы. И хотя собственно спектральные характеристики света, отраженного от цветка, отнюдь нельзя использовать в качестве основы для определения характеристик отражения его поверхности (ни в части ее светлоты, ни в части

¹ Это явление выражается в том, что цвет или яркость одной области могут влиять на соседние области.

265

ее спектральных свойств), тем не менее на эти спектральные характеристики можно опираться, вероятно проводя сравнение с другими поверхностями, расположенными поблизости от данного цветка. Если кажется, что цветок светлее травы, то это, наверное, происходит в силу характеристик цветка, а не освещения (несмотря на то что головка цветка может даже поворачиваться, следуя за солнцем). Если цветок выглядит более синим, чем трава, то, возможно, это действительно так.

Более того, особенно замечательное свойство эффектов, связанных с одновременным контрастом (даже столь простых, что представлены на рис. 3.81, б и в), — это " серьезность", с которой, по-видимому, зрительная система к ним относится. Это выражается в том, что мы выбираем решения, оказывающиеся неправильными, в ситуациях столь простых, как кольцо Бинас-си (см рис. 3.81, в), когда, как следует предполагать, практически любая разумная схема должна приводить к решению, отражающему объективное содержание ситуации. Я нахожу это положение столь поразительным, что у меня возникает искушение рассматривать сравнительные наблюдения как единственное, на что полагается человек.

Даже и в этих обстоятельствах, для того чтобы схема решения, основанная лишь на сравнительных данных, действовала успешно, необходимо полностью разделить изменения, возникающие на изображении в результате изменений отражательной способности (типа различий между цветком и травой), и изменения, возникающие на изображении в результате изменений освещения (типа тени, отбрасываемой расположенным поблизости деревом). Известно, что лужайка в тени выглядит темнее лужайки, лишенной тени, а маргаритка на солнце выглядит ярче маргаритки, находящейся в тени, однако затенение не влияет существенно на цвет лужайки или маргаритки И залитая солнцем, и находящаяся в тени маргаритки выглядит белыми, а находящаяся в тени маргаритка (совершенно определенно) не выглядит серой.

Для человека естественно воспринимать как более яркую маргаритку, залитую солнцем, чем находящуюся в тени. Из этого следует, что яркость является субъективным качеством, связанным с интенсивностью основного источника света. В то же время отражательная способность поверхностей более тесно связана с качественными характеристиками светлоты и цвета. Изменения светлоты — это в идеальном случае чисто скалярные изменения отражательной способности поверхностей, не предполагающие каких-либо изменений спектральных характеристик этих поверхностей (поддающихся обнаружению с помощью трех цветовых каналов), в то время как изменения цвета в идеальном случае связаны с изменениями спектральных характеристик поверхности и могут описываться двумя характеристиками — цветовым тоном и насыщенностью. Хелсон [82] иДжадд [109] определили термины яркость, светлота и цвет с чисто психофизических позиций, но я считаю, что данным ими определениям не противоречит отношение к ним как к перцептивным приближениям освещенности, а также абсолютного значения и спектрального распределения коэффициента отражения поверхности [109, с 3].

Следовательно, в информационном смысле проблема сводится к тому, каким образом можно разумно определить физические предпосылки для

266

Рис 3 84 Градиенты освещенности, порождаемые исключительно освещением, обычно невелики и почти линейны

оценивая яркости, светлоты и цвета по изображению. В первую очередь следует обратить внимание на то, что ориентация поверхности может влиять на яркость (согласно нашему определению), но, как правило, не на светлоту или цвет поверхности, поскольку при некоторых ориентациях поверхности свет будет достигать ее более непосредственным образом, чем при других. Таким образом, окончательное определение значений яркости приходится откладывать до тех пор, пока не будет оценена ориентация поверхности. Однако, как мы уже отмечали, до сих пор окончательно не установлено влияние трехмерности на восприятие яркости.

Основным источником изменений яркости служат тени, и снова, как мы уже установили зто в разд. 2.4, они поддаются независимому обнаружению с помощью приемов, реализацией которых является оператор VI/I Эти два явления — изменения ориентации поверхности и тени — служат основными источниками нарушения непрерывности по яркости, и поэтому при условии, что они учитываются должным образом, мы можем быть абсолютно уверены в том, что все остальные изменения источника света являются в основном гладкими, а не резкими.

Обратимся к нашим очередным наблюдениям: 1) локально измеримые градиенты освещенности могут возникать на плоской поверхности только тогда, когда источник света находится не очень далеко; 2) эти градиенты освещенности малы, за исключением случаев, когда источник света находится очень близко, 3) эти градиенты близки к линейным, за исключением, быть может, случаев, когда речь идет об участке поверхности, расположенном непосредственно под источником. Наши наблюдения проиллюстрированы рис. 3.84. Освещенность в точке Р равна I/г², а в расположенной рядом точке Q она равна I/г² — 2х ∆ х/ r ⁴ + 0(1/г ⁴). Если значение ∆ х/х мало, то изменение освещенности при переходе из точки Р в точку Q пропорционально —2∆ х/ и существенно линейно относительно ∆ х — расстояния между точками Р и Q при условии, что значение ∆ х мало по сравнению со значением х. Это, быть может, и служит одной из причин того, почему зрительная система человека нечувствительна к малым линейным изменениям интенсивности света [28, с 153]

Гипотеза обусловленности нелинейных изменений яркости свойствами поверхности

Приведенные выше замечания позволяют предположить, что может оказаться конструктивным следующий подход к установлению физическихпред-

267

посылок цветового зрения: при отсутствии резких изменений яркости, идентифицируемых как границы тени или изменения ориентации поверхности, все нелинейные изменения яркостей могут быть поставлены в соответствие свойствам поверхности — либо ее ориентации, либо ее отражательной способности. Другими словами, при отсутствии явных эффектов, связанных с освещением (типа теней), все измеримые локальные различия в яркостях или спектральных характеристиках изображения определяются изменениями светлоты или цвета поверхности. Такой подход позволяет пренебрегать малыми линейными изменениями яркости и дает обоснование представлению о том, что светлота и цвет могут определяться по измерениям нелинейных локальных изменений яркости и спектральных характеристик, выполняемых, например, посредством сравнения соответствующих значений в каждой точке изображения со значениями этих же величин в локальной окрестности точки.

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: