文献阅读·人眼彩色视觉对红绿和蓝黄比色光栅的对比度(1)

产生红绿、蓝黄比色光栅,可以校正所有色差。

建立了一种强度选择的定量标准,以匹配刺激中的两种颜色。在该强度下,彩色光栅的对比敏感度较单色光栅差异最大。这种强度匹配随空间频率 变化,但不一定对颜色之间的亮度匹配响应。

彩色光栅在标准强度下的对比敏感度是空间频率的函数,场尺寸从2变化到23度(using field sizes ranging from 2 to 23 deg),蓝黄及红绿的对比敏感度函数都有相同的低通特性,即使空间频率低于0.1cpd,也没有低频损耗。函数表明,基于红绿/蓝黄辨色力的有限敏锐度在空间频率为11或12式相似。

在相同平均亮度下,对彩色光栅及单色光栅的对比敏感度函数进行了比较,结果表明,空间频率低于0.5时,由两个单色光栅反相位相加得到的彩色光栅的对比敏感度要高于单独的一个单色光栅,空间频率高于0.5时,单色光栅的对比敏感度高于彩色光栅。

存在的困难

首先,眼睛的色差很可能在中高空间频率的彩色光栅中产生亮度伪影。

用相同的方法产生蓝黄彩色光栅,使用干涉峰值在470 nm及577 nm的干涉滤波器,577 nm位于红绿对手光谱敏感度函数的波谷,470 nm靠近蓝色光谱的峰值。

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 在实验中分别使用了红绿、蓝黄两种颜色的波长组合,并分别用这两种波长组合对红绿、蓝黄响应函数进行调制,红绿波长组合是通过使用602+526 nm的干涉滤波器实现的,蓝黄波长组合是通过470+577 nm的干涉滤波器实现的。

红绿波长组合能够实现红绿响应函数的最大调制,但对蓝黄响应函数的调制为12%,蓝黄波长组合对蓝黄响应函数的调制为74%,但对红绿响应函数的调制为5%。

因此,尽可能地制造出能最大限度地刺激对立色系统的一种颜色,而对另一种颜色几乎没有调制的彩色光栅。

彩色刺激中分量光栅的对比度:

C=\frac{I_{max}-I_{min}}{I_{max}+I_{min}}

其中,I_{max}为单色分量光栅的峰值亮度,I_{min}为单色分量光栅的波谷亮度。随后将单色光栅的对比度共轭(yoked together electronically,),尽管这两种单色光栅的平均亮度不相等。

post receptoral color opponent response

颜色拮抗理论,人眼对光反应的基本视觉单位是成对出现的(红绿、蓝黄),这对颜色同时也是互补色,对光的反应中,每一对的两个要素作用相反,其中一个激活,另一个就停止工作,互补现象是由于两个互补色以相反方向刺激同一视觉单元,造成相互抵消。

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一对刺激中阈值的差异可能是由于显示屏在高空间频率处对比度的损失,输出对比度与屏幕空间频率为非线性相关的,空间频率大于0.4时,输出对比度下降明显,空间频率大于2时,输出对比度下降了约40%。实验中所有引用的对比值都是由上图的数据校准的对比输出。

瞳孔对红绿刺激大小约为4毫米,蓝黄色刺激6毫米。

对比阈值由一个阶梯程序确定(Cornsweet, 1962),从高于或低于阈值的随机选择的对比开始。光栅连续显示,以提高阈值设置的速度,并大大减少时间瞬态。

Correction of chromatic aberration 色差校正

本文中提出的彩色光栅产生方法使焦点的色差、眼睛和其他光学的放大的色差得以校正。

在两组分量光栅被分光器合并之前,可以通过在光栅对的较短波长的路径上放置一个负透镜或在较长波长的路径上放置一个正透镜来纠正焦点差值

这一校正的数值还能够直接测量。蓝黄对中的蓝色光栅需要-1 D的校正,红绿对中的绿色光栅需要-0.5 D的校正。测量方法略。

当显微镜被用来放大时,对短波长的光栅(470 nm光栅需要-0.25 D)校正很少,显微镜用来缩小时,需要更大的校正,因为在这种反向观看(人眼是放大的)的情况下,眼睛上的一个小的焦点差异需要在目镜上的大矫正透镜。因为在这种反向观看的情况下,眼睛上的一个小的焦点差异需要在目镜上的大矫正透镜。

通过对其中一个分量光栅的空间频率进行独立调整,可以校正眼睛放大倍率以及使用的任何附加光学元件造成的色差。这一校正方法是通过在适当的显示屏上调整x增益来实现的。通过将两分量光栅显示为方波,可以很容易地检测到放大率的差异;相邻条纹的重叠产生不同颜色的明亮条,可以通过调整一个光栅的放大倍率来去除。

The removal of achromatic contrast 非彩色对比度去除

如果产生的刺激只在颜色上有变化,一个重要的问题是确定刺激中颜色的强度应在何种基础上相匹配。通常的一种观点是在一空间或时间频率的匹配将适用于所有其他频率。刺激与亮度相匹配,通过闪烁光度法,只有在高空间频率或时间频率下,才能产生同样的亮度,在其他低频条件下,与亮度相匹配的刺激会包含亮度差值(brightness differences),因此,有必要设计一种适当的标准和定量方法来匹配刺激中的两种颜色的强度,这可以在所有的空间和时间频率上使用。

 在这个实验中,刺激中两组分量光栅的平均亮度比在很大的范围内变化,并在选定的点上测量对刺激的对比灵敏度。

分量光栅强度匹配的选择标准是在该亮度比时,彩色光栅的对比敏感度较单色光栅的对比敏感度差异最大。

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上图为分量光栅强度匹配示意图,比值为混合光栅中红色的百分比。

在复合刺激的中间部分具有最大的色彩对比和最小的亮度对比。总体而言,尽管R / G的比是变化的,复合刺激的平均亮度没有净变化,R+G的值固定在恒定的亮度下。
 

 

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