- •ПРЕДИСЛОВИЕ ПЕРЕВОДЧИКА
- •ПРЕДИСЛОВИЕ К СЕРИИ
- •ОБ АВТОРЕ
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •БЛАГОДАРНОСТИ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •ЧТО ТАКОЕ МОДЕЛЬ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ?
- •1.1 ОПТИКА ГЛАЗА
- •Роговица
- •Хрусталик
- •Жидкости
- •Радужная оболочка
- •Сетчатка
- •Центральная ямка сетчатки
- •Макула
- •Зрительный нерв
- •1.2 СЕТЧАТКА
- •Палочки и колбочки
- •1.3 ОБРАБОТКА ЗРИТЕЛЬНОГО СИГНАЛА
- •Рецептивные поля
- •1.4 МЕХАНИЗМЫ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ
- •Трихроматическая теория
- •Оппонентная теория Геринга
- •Современная теория оппонентных цветов
- •Механизмы адаптации
- •Темновая адаптация
- •Световая адаптация
- •Хроматическая адаптация
- •Механизмы зрения, влияющие на цветовое восприятие
- •1.5 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ СВОЙСТВА ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ
- •Эффект наклона
- •CSF и движения глаза
- •1.6 АНОМАЛИИ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ
- •Протанопия, дейтеранопия и тританопия
- •Аномальные трихроматы
- •Аномалии цветового зрения и половая принадлежность
- •Отсев наблюдателей, выполняющих цветовые оценки
- •1.7 КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ В МОДЕЛИРОВАНИИ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •2 ПСИХОФИЗИКА
- •2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПСИХОФИЗИКИ
- •Два класса экспериментов со зрением
- •2.2 ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
- •Труды Вебера
- •Труды Фехнера
- •Труды Стивенса
- •2.3 КЛАССИФИКАЦИЯ ШКАЛ
- •Номинальные шкалы
- •Порядковые шкалы
- •Интервальные шкалы
- •Пропорциональные шкалы
- •Примеры использования шкал
- •2.4 ПОРОГОВЫЕ МЕТОДЫ
- •Виды пороговых экспериментов
- •Метод регулировки
- •Метод пределов
- •Метод постоянных стимулов
- •Метод «да — нет»
- •Метод принудительного выбора
- •Ступенчатые методы
- •Пробитовый анализ пороговых данных
- •2.5 МЕТОДЫ СРАВНЕНИЯ
- •Асимметричное соответствие
- •Сравнение по памяти
- •2.6 ОДНОМЕРНЫЕ ШКАЛЫ
- •2.7 МНОГОМЕРНОЕ ШКАЛИРОВАНИЕ
- •2.8 ПОСТАНОВКА ПСИХОФИЗИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
- •2.9 ЗНАЧЕНИЕ ПСИХОФИЗИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
- •3 КОЛОРИМЕТРИЯ
- •3.1 БАЗОВАЯ И ВЫСШАЯ КОЛОРИМЕТРИИ
- •3.2 ПОЧЕМУ ЦВЕТ?
- •3.3 ИСТОЧНИКИ СВЕТА И ОСВЕТИТЕЛИ
- •Спектрорадиометрия
- •Абсолютно черные излучатели
- •3.4 ОКРАСКА МАТЕРИАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
- •Флуоресценция
- •3.5 ОТВЕТ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА
- •Фотометрическая система
- •3.6 ТРЕХСТИМУЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ И ФУНКЦИИ ЦВЕТОВОГО СООТВЕТСТВИЯ
- •Трехстимульные значения любых стимулов
- •Усреднение функций цветового соответствия
- •Два комплекта функций цветового соответствия
- •3.7 ДИАГРАММЫ ЦВЕТНОСТЕЙ
- •3.8 ЦВЕТОВЫЕ ПРОСТРАНСТВА CIE
- •CIELAB
- •CIELUV
- •3.9 СПЕЦИФИКАЦИЯ ЦВЕТОВЫХ ОТЛИЧИЙ
- •3.10 СЛЕДУЮЩИЙ ШАГ
- •ПРИМЕЧАНИЕ ПЕРЕВОДЧИКА К ГЛАВЕ 3
- •4 ТЕРМИНОЛОГИЯ МОДЕЛЕЙ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •4.1 ВАЖНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЙ
- •4.2 ЦВЕТ
- •4.3 ЦВЕТОВОЙ ТОН
- •4.4 СУБЪЕКТИВНАЯ ЯРКОСТЬ И СВЕТЛОТА
- •4.5 ПОЛНОТА ЦВЕТА И НАСЫЩЕННОСТЬ
- •4.6 ЧИСТОТА ЦВЕТА
- •4.7 ИЗОЛИРОВАННЫЕ И НЕИЗОЛИРОВАННЫЕ ЦВЕТА
- •4.8 ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ВИДЕ ФОРМУЛ
- •4.9 СУБЪЕКТИВНАЯ ЯРКОСТЬ/ПОЛНОТА ПРОТИВ СВЕТЛОТЫ/НАСЫЩЕННОСТИ
- •5 ЦВЕТОВЫЕ КООРДИНАТНЫЕ СИСТЕМЫ
- •5.1 КРАТКИЙ ОБЗОР И ТРЕБОВАНИЯ
- •5.2 МАНСЕЛЛОВСКИЙ АТЛАС ЦВЕТОВ
- •Манселловская светлота
- •Манселловский цветовой тон
- •Манселловская насыщенность
- •Манселловский атлас цветов
- •5.3 ШВЕДСКАЯ СИСТЕМА ЕСТЕСТВЕННЫХ ЦВЕТОВ (NCS)
- •5.4 ЦВЕТОСПЕКТРАЛЬНАЯ КООРДИНАТНАЯ СИСТЕМА
- •5.5 ПРОЧИЕ КООРДИНАТНЫЕ СИСТЕМЫ
- •Равномерные цветовые шкалы OSA
- •Система Оствальда
- •5.6 ПРИМЕНЕНИЕ ЦВЕТОВЫХ КООРДИНАТНЫХ СИСТЕМ
- •Цветовые координатные системы в экспериментах со зрением
- •Цветовые координатные системы в живописи и дизайне
- •Цветовые координатные системы и обмен информацией о цвете
- •Цветовые координатные системы в образовании
- •Цветовые координатные системы в математической оценке моделей цветового восприятия
- •Цветовые координатные системы в системах визуализации изображений
- •Ограничения цветовых координатных систем
- •5.7 ЦВЕТОВЫЕ ИМЕННЫЕ СИСТЕМЫ
- •Пантонная система
- •Прочие системы
- •6 ФЕНОМЕНЫ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •6.1 ЧТО ТАКОЕ ФЕНОМЕНЫ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ?
- •6.2 СИМУЛЬТАННЫЙ КОНТРАСТ, ОКОНТУРИВАНИЕ И СМАЗЫВАНИЕ
- •Симультанный контраст
- •Оконтуривание
- •Смазывание
- •6.3 ЭФФЕКТ БЕЦОЛЬДА — БРЮККЕ
- •6.4 ЭФФЕКТ ЭБНЕЯ
- •6.5 ЭФФЕКТ ГЕЛЬМГОЛЬЦА — КОЛЬРАУША
- •6.6 ЭФФЕКТ ХАНТА
- •6.7 ЭФФЕКТ СТИВЕНСА
- •6.8 ЭФФЕКТ ХЕЛЬСОНА — ДЖАДДА
- •6.9 ЭФФЕКТ БАРТЛЕСОНА — БРЕНЕМАНА
- •6.10 КОГНИТИВНОЕ ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ ОСВЕТИТЕЛЯ
- •6.11 ПРОЧИЕ КОНТЕКСТНЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ЭФФЕКТЫ
- •Двухцветные проекции
- •6.12 КОНСТАНТНОСТЬ ЦВЕТА?
- •7 УСЛОВИЯ ПРОСМОТРА
- •7.1 КОНФИГУРАЦИЯ ПОЛЯ ЗРЕНИЯ
- •Стимул
- •Проксимальное поле
- •Окружение
- •7.2 КОЛОРИМЕТРИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПОЛЯ ЗРЕНИЯ
- •7.3 ЗРИТЕЛЬСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
- •Интерпретация «Осветитель»
- •Интерпретация «Освещение»
- •Интерпретация «Поверхность»
- •Интерпретация «Объем»
- •Интерпретация «Пленка»
- •7.4 ЕЩЕ ОБ ИЗОЛИРОВАННЫХ И НЕИЗОЛИРОВАННЫХ ЦВЕТАХ
- •Изолированный цвет
- •Неизолированный цвет
- •8 ХРОМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ
- •8.1 СВЕТОВАЯ, ТЕМНОВАЯ И ХРОМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИИ
- •Световая адаптация
- •Темновая адаптация
- •Хроматическая адаптация
- •8.2 ФИЗИОЛОГИЯ
- •Зрачковый рефлекс
- •Рецепторный контроль усиления
- •Субтрактивные механизмы
- •Высокоуровневые механизмы адаптации
- •Адаптация к движущимся стимулам
- •8.3 СЕНСОРНЫЕ И КОГНИТИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
- •Сенсорные механизмы
- •Когнитивные механизмы
- •Твердая копия и экранное отображение
- •Временной аспект адаптации
- •8.4 СОГЛАСОВАННЫЕ ЦВЕТОВЫЕ СТИМУЛЫ
- •Асимметричное соответствие
- •Гаплоскопическое соответствие
- •Согласование по памяти
- •Величинная оценка
- •Сравнения по разным носителям
- •8.5 МОДЕЛИ
- •8.6 ВЫЧИСЛЕНИЕ ЦВЕТОВОЙ КОНСТАНТНОСТИ
- •9 МОДЕЛИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ
- •9.1 МОДЕЛЬ ФОН КРИЗА
- •9.2 РЕТИНЕКСНАЯ ТЕОРИЯ
- •9.3 МОДЕЛЬ НАЯТАНИ
- •Модель Наятани
- •9.4 МОДЕЛЬ ГУТА
- •9.5 МОДЕЛЬ ФЕРШИЛЬДА
- •10 МОДЕЛИ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •10.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •10.2 СТРУКТУРА МОДЕЛЕЙ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •10.3 CIELAB
- •Псевдофонкризовский расчет смены хроматической адаптации
- •10.4 ПОЧЕМУ НЕ ТОЛЬКО CIELAB?
- •10.5 ЧТО НАМ ДЕЛАТЬ С CIELUV?
- •11 МОДЕЛЬ НАЯТАНИ
- •11.1 ЦЕЛИ И ПОДХОД
- •11.2 ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- •11.3 МОДЕЛЬ АДАПТАЦИИ
- •11.4 ОППОНЕНТНЫЕ ЦВЕТОВЫЕ РАЗМЕРНОСТИ
- •11.5 СУБЪЕКТИВНАЯ ЯРКОСТЬ
- •11.6 СВЕТЛОТА
- •11.7 ЦВЕТОВОЙ ТОН
- •11.8 ЧИСТОТА ЦВЕТА
- •11.9 НАСЫЩЕННОСТЬ
- •11.10 ПОЛНОТА ЦВЕТА
- •11.11 ОБРАТНАЯ МОДЕЛЬ
- •11.12 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФЕНОМЕНОВ
- •11.13 ПОЧЕМУ НЕ ТОЛЬКО МОДЕЛЬ НАЯТАНИ?
- •12 МОДЕЛЬ ХАНТА
- •12.1 ЦЕЛИ И ПОДХОД
- •12.2 ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- •12.3 МОДЕЛЬ АДАПТАЦИИ
- •12.4 ОППОНЕНТНЫЕ ЦВЕТОВЫЕ РАЗМЕРНОСТИ
- •12.5 ЦВЕТОВОЙ ТОН
- •12.6 ЧИСТОТА ЦВЕТА
- •12.7 СУБЪЕКТИВНАЯ ЯРКОСТЬ
- •12.8 СВЕТЛОТА
- •12.9 НАСЫЩЕННОСТЬ
- •12.10 ПОЛНОТА ЦВЕТА
- •12.11 ОБРАТНАЯ МОДЕЛЬ
- •12.12 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФЕНОМЕНОВ
- •12.13 ПОЧЕМУ НЕ ТОЛЬКО МОДЕЛЬ ХАНТА?
- •13.1 ЦЕЛИ И ПОДХОД
- •13.2 ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- •13.3 МОДЕЛЬ АДАПТАЦИИ
- •13.4 ОППОНЕНТНЫЕ ЦВЕТОВЫЕ РАЗМЕРНОСТИ
- •13.5 СВЕТЛОТА
- •13.6 ЦВЕТОВОЙ ТОН
- •13.7 НАСЫЩЕННОСТЬ
- •13.8 ЧИСТОТА ЦВЕТА
- •13.9 ОБРАТНАЯ МОДЕЛЬ
- •13.10 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФЕНОМЕНОВ
- •13.11 ПОЧЕМУ НЕ ТОЛЬКО RLAB?
- •14 ПРОЧИЕ МОДЕЛИ
- •14.1 КРАТКИЙ ОБЗОР
- •14.2 МОДЕЛЬ ATD
- •Цели и подход
- •Входные данные
- •Модель адаптации
- •Оппонентные цветовые размерности
- •Корреляты восприятия
- •Предсказание феноменов
- •14.3 МОДЕЛЬ LLAB
- •Цели и подход
- •Входные данные
- •Модель адаптации
- •Оппонентные цветовые размерности
- •Корреляты восприятия
- •Цветовые отличия
- •Прогнозирование феноменов
- •15 МОДЕЛЬ CIECAM97s
- •15.1 ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, ЦЕЛИ И ПОДХОД
- •15.2 ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- •15.3 МОДЕЛЬ АДАПТАЦИИ
- •15.4 КОРРЕЛЯТЫ ВОСПРИЯТИЯ
- •15.5 ОБРАТНАЯ МОДЕЛЬ
- •15.6 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФЕНОМЕНОВ
- •Входные данные
- •Хроматическая адаптация
- •Корреляты восприятия
- •Обратная модель
- •15.8 ПОЧЕМУ НЕ ТОЛЬКО CIECAM97s?
- •16 МОДЕЛЬ CIECAM02
- •16.1 ЦЕЛИ И ПОДХОД
- •16.2 ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- •16.3 МОДЕЛЬ АДАПТАЦИИ
- •Примечание к расчету смены хроматической адаптации в CIECAM02
- •Оставшаяся часть модели адаптации, задействованной в CIECAM02
- •16.4 ОППОНЕНТНЫЕ ЦВЕТОВЫЕ РАЗМЕРНОСТИ
- •16.5 ЦВЕТОВОЙ ТОН
- •16.6 СВЕТЛОТА
- •16.7 СУБЪЕКТИВНАЯ ЯРКОСТЬ
- •16.8 НАСЫЩЕННОСТЬ
- •16.9 ПОЛНОТА ЦВЕТА
- •16.10 ЧИСТОТА ЦВЕТА
- •16.11 ДЕКАРТОВЫ КООРДИНАТЫ
- •16.12 ОБРАТНАЯ МОДЕЛЬ
- •16.13 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
- •16.14 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФЕНОМЕНОВ
- •16.15 ПОЧЕМУ НЕ ТОЛЬКО CIECAM02?
- •16.16 ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ
- •17 ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •17.1 КРАТКИЙ ОБЗОР
- •17.2 КАЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА
- •17.3 ОЦЕНКА ПО СОГЛАСОВАННЫМ ЦВЕТОВЫМ СТИМУЛАМ
- •17.4 ОЦЕНКА ПУТЕМ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
- •17.5 НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ИСПЫТАНИЕ МОДЕЛЕЙ
- •17.6 ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ CIE
- •17.7 ВИЗУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА МОДЕЛЕЙ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •18 ЦЕЛЕВОЕ НАЗНАЧЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •18.1 ЦВЕТОПЕРЕДАЧА ИСТОЧНИКОВ ОСВЕЩЕНИЯ
- •Методы и рекомендации
- •Применение моделей цветового восприятия
- •Перспективы развития
- •18.2 ЦВЕТОВЫЕ ОТЛИЧИЯ
- •Методы и рекомендации
- •Применение моделей цветового восприятия
- •Перспективы развития
- •18.3 ИНДЕКСЫ МЕТАМЕРИЗМА
- •Методы и рекомендации
- •Применение моделей цветового восприятия
- •Перспективы развития
- •18.4 ЕДИНАЯ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА?
- •19.1 СУТЬ ПРОБЛЕМЫ
- •19.2 УРОВНИ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
- •1. Спектральное цветовоспроизведение
- •2. Колориметрическое цветовоспроизведение
- •3. Точное цветовоспроизведение
- •4. Эквивалентное цветовоспроизведение
- •5. Согласованное цветовоспроизведение
- •6. Выделенное цветовоспроизведение
- •19.3 МОДИФИЦИРОВАННЫЙ НАБОР УРОВНЕЙ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
- •1. Произвольное цветовоспроизведение
- •3. Колориметрическое цветовоспроизведение
- •4. Цветовоспроизведение по восприятию
- •5. Приоритетное цветовоспроизведение
- •19.4 ОБЩАЯ СХЕМА
- •19.5 КАЛИБРОВКА И ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ
- •Три подхода к характеризации устройств
- •Характеризация путем физического моделирования
- •Характеризация путем эмпирического моделирования
- •Характеризация путем полного измерения
- •Виды колориметрических измерений
- •Блик, метамеризм осветителя и флуоресценция
- •Блик
- •Метамеризм осветителя
- •Флуоресценция
- •19.6 ПОТРЕБНОСТЬ В МОДЕЛЯХ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ
- •19.7 УСЛОВИЯ ПРОСМОТРА
- •19.8 ПРОСМОТРО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОЕ ПРОСТРАНСТВО
- •19.10 ЦВЕТОВЫЕ ПРИОРИТЕТЫ
- •Культурологические акценты приоритетного цветовоспроизведения
- •19.11 ОБРАТНЫЙ ПРОЦЕСС
- •19.12 ОБРАЗЦОВАЯ СИСТЕМА
- •Пространство связи профайлов
- •20 МОДЕЛИ ВОСПРИЯТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ КАК МОДЕЛИ БУДУЩЕГО
- •20.1 ОТ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ К ВОСПРИЯТИЮ ИЗОБРАЖЕНИЙ
- •Колориметрия изображений
- •Уравнения цветовых отличий
- •Отличие изображений
- •Цветовое восприятие
- •Восприятие изображений и их качество
- •Модели цветового восприятия и модели восприятия изображений
- •20.3 МОДЕЛЬ ОТЛИЧИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
- •Блок пространственной фильтрации
- •Блок пространственной локализации
- •Блок детекции локального контраста
- •Карта цветовых отличий
- •20.4 ВОСПРИЯТИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ИХ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ
- •Шкалы восприятия
- •Оценка цветовых отличий
- •Симультанный контраст
- •Оконтуривание
- •Смазывание
- •20.5 МЕТРИКА ОТЛИЧИЙ И МЕТРИКА КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЙ
- •20.6 ТЕКУЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ ДЕЛ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
- •Единая модель цветового восприятия?
- •Прочие модели цветового восприятия
- •Текущее научное тестирование моделей
- •Текущее положение дел
- •Общая схема действий
- •ЛИТЕРАТУРА
Г Л А В А 2 |
ПСИХОФИЗИКА |
Психофизику как науку можно по праву поставить в один ряд с традиционны ми дисциплинами: физикой, химией и биологией.
Психофизическим инструментарием пользуются для выполнения количе ственных измерений, характеризующих феномен восприятия, который, на помним, часто считают сугубо субъективным явлением. Отметим, что резуль таты грамотно разработанных психофизических экспериментов являются столь же объективными и количественными, как измерение длины по линейке (или любое другое физическое измерение). Однако важно то, что стабильность результатов при психофизических измерениях ниже, чем при других физиче ских измерениях. В то же время, результаты психофизических экспериментов полезны и значимы, если данная нестабильность учтена (подобно тому, как она учитывается при физических измерениях). Психофизика изучает все парамет ры человеческого восприятия, но поскольку тема данной книги — это воспри ятие цветовое, мы будем детально обсуждать психофизику зрения.
Два класса экспериментов со зрением
Эксперименты со зрением делятся на два больших класса:
1.Эксперименты по определению порогов и соответствий, проводимые для измерения визуальной чувствительности к малым изменениям в стимуле (или в перцепционном равенстве).
2.Эксперименты по психометрическому шкалированию, предназначенные для выявления взаимоотношений между физическими и перцепционными ве личинами стимула.
В первую очередь крайне важно определить, эксперимент какого класса не обходим в том или ином случае.
Пороговые эксперименты подходят для измерения визуальной выявляемо сти стимула и чувствительности к его изменениям. Пороговый эксперимент можно провести, к примеру, для экспертизы двух моделей цветового воспри ятия, дающих разные практические результаты, или, к примеру, для оценки качества алгоритма сжатия изображения и ответа на вопрос: действительно ли этот алгоритм не ведет к визуальным потерям?
Эксперименты по психометрическому шкалированию подходят для тех слу чаев, когда необходимо определить взаимоотношения между стимулами, к при меру: эксперимент по шкалированию может быть проведен с целью выявления численных взаимоотношений между визуальным качеством отпечатанного изо бражения и адресным разрешением принтера. В моделировании цветового вос приятия результаты экспериментов по психометрическому шкалированию ис пользуются для выявления взаимоотношений между физически измеряемыми колориметрическими величинами (к примеру, координаты CIE XYZ) и такими цветовыми атрибутами, как светлота, насыщенность и цветовой тон.
2.2 ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
Психофизику, как и любую другую научную дисциплину, легче освоить, если обратиться к истории ее развития, однако, несмотря на то, что ученые столетия
64
Г Л А В А 2 |
ПСИХОФИЗИКА |
ми экспериментировали со своими ощущениями и тщательно фиксировали на блюдения за ними, формальной психофизике не более 150 лет. Важными вехами в истории психофизики являются работы Вебера, Фехнера и Стивенса.
Труды Вебера
В начале XIX столетия Эрнст Генрих Вебер (1795–1878) исследовал воспри ятие веса. Вебер просил наблюдателей поднять гирьку, а затем, при всем необ ходимом экспериментальном контроле, понемногу увеличивал вес, пока на блюдатель не начинал отличать результирующий вес от изначального, то есть, Вебер проводил опыты по измерению весового порога. Ученый заметил, что если увеличивать изначальный вес, то его приращение, необходимое для дос тижения порога, пропорционально повышается. Если начальное количество стимула (в данном случае веса) обозначить как I, а изменение веса, необходи мое для достижения порога, обозначить как I, веберовские результаты можно выразить как постоянный коэффициент I/I. Это соотношение, именуемое за коном Вебера, в целом постоянно для многих стимулов восприятия.
Веберовский результат весьма интуитивен: представьте себе, что вы несете небольшую стопку бумаги, а затем добавляете к ней еще 20 листов, — понятно, что вы почувствуете изменение в весе. Теперь представьте себе, что вы тащите портфель, набитый книгами и бумагами, а затем добавляете все те же 20 лис тов, — добавленный вес скорее всего останется незамеченным. Сказанное озна чает, что при большей интенсивности начального стимула для достижения по рога восприятия потребуются большие изменения.
Закон Вебера, к примеру, объясняет то, почему днем не видно звезд. Ночью звезды обеспечивают некое приращение интенсивности ( I) к общей фоновой яркости неба (I), превышающее визуальный порог, благодаря чему звезды вид ны. В течение дня звезды дают все то же приращение интенсивности ( I) к фо новой яркости, однако фоновая яркость дневного неба (I) намного больше ярко сти ночного, а отношение I/I намного меньше — такое низкое, что звезд не видно.
Труды Фехнера
Следующая веха в истории психофизики — это труды Густава Теодора Фех нера (1801–1887). Для получения математических соотношений между интен сивностью стимула и величиной восприятия Фехнер использовал работы Вебе ра. Он пытался решить проблему взаимосвязи тела и разума, доказывая, что функции разума могут быть физически измерены. Благодаря своей работе «Элементы психофизики», опубликованной в 1860 году, он прославился и не ожиданно для самого себя был объявлен отцом основателем психофизики.
Фехнер начал с двух основных предположений:
1.Закон Вебера верен.
2.Т.н. «едва заметное отличие» (just noticeable difference — JND) можно считать единицей восприятия.
Веберовские результаты показали, что «едва заметные отличия» (JND), из меренные по физической шкале, действительно не равны между собой, но не
65
Г Л А В А 2 |
ПСИХОФИЗИКА |
потому, что повышается интенсивность стимулов, а скорее потому, что повы шается соотношение интенсивностей стимулов. Фехнер стремился получить преобразование шкалы интенсивностей физических стимулов в шкалу вели чин восприятия, в которой JND имели бы одинаковый размер для всех перцеп ционных величин. Одним из решений данной проблемы является дифференци альное уравнение, составленное на основе закона Вебера, благодаря чему JND по шкале интенсивностей стимулов стали располагаться в геометрической про грессии. Логарифмическое преобразование привело к уравниванию величин приращения JND на шкале восприятия, благодаря чему JND, представленные равными соотношениями по физической шкале, преобразуются в равные при ращения по шкале восприятия. Такое преобразование известно как закон Фех нера. Проще говоря, закон Фехнера гласит, что величины восприятия стимула пропорциональны логарифму его физической интенсивности. Данная зависи мость проиллюстрирована рисунком 2.1.
Закон Фехнера приводит к т.н. нелинейной компрессии отношений между физическим измерением стимула и величинами его восприятия, что иллюстри рует понижение чувствительности при повышении интенсивности стимула (крутой участок кривой на рис. 2.1).
Если бы закон Фехнера был строго точен, то отношения были бы нелинейны для всех видов восприятия: действительно, нелинейная компрессия относится к большинству видов восприятия, но некоторые виды описываются функция ми с иными формами кривых, и это значит, что закон Фехнера не до конца то чен. Однако, в научной литературе о зрении есть множество примеров полного подчинения закону Фехнера (или по крайней мере закону Вебера).
Труды Стивенса
Апеллируя к ущербности результатов Фехнера, Стэнли Смит Стивенс (1906–1973) в 1961 г.1 публикует работу с громким названием «Чтим Фехнера, но отменяем его закон». Стивенс изучал взаимоотношения между интенсивно стью физического стимула и величиной восприятия для его 30 различных ви дов, используя при этом количественные методы оценки. Стивенс обнаружил, что его результаты дают прямые линии, когда логарифм величины восприятия взят как функция от логарифма интенсивности стимула, при этом прямые ли нии для различных видов восприятия имеют разный наклон. Прямые линии в логарифмических (log log) осях соответствуют степенным функциям в линей ных осях, а наклоны кривых в логарифмических осях — коэффициентам сте пенных функций в линейных осях.
Стивенс предположил, что отношения между величиной восприятия и ин тенсивностью стимула идут не по логарифмической функции Фехнера, а по сте пенной зависимости с различными степенными коэффициентами для различ ных видов восприятия, что известно как степенной закон Стивенса.
На рис. 2.1 показаны три вида степенных функций с различными коэффици ентами. Когда степень меньше единицы, функция ведет к нелинейной компрес
1То есть к 100 летию выхода в свет «Элементов психофизики». — Прим. пер.
66