معلومة

ما هو أصغر فرق في الطول الموجي للضوء يمكن للعين البشرية أن تكتشفه؟

ما هو أصغر فرق في الطول الموجي للضوء يمكن للعين البشرية أن تكتشفه؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل هناك حد أدنى للاختلاف في الطول الموجي (اللون) الذي يمكن لأعيننا أن تكتشفه؟ إذا كان الأمر كذلك ، فهل هذا يتفق بين الأفراد؟ هل هناك أي سمات أخرى مرتبطة برؤية الألوان الدقيقة؟


يمكن للعين حقًا استشعار 3 ألوان ، أو بشكل أكثر دقة ، فهي تحتوي فقط على ثلاثة أنواع من الألوان الحساسة ، كل منها يكتشف نطاقًا كبيرًا من الأطوال الموجية مع عدم وجود وسيلة للتمييز بينها داخل نفس المخروط. نحدد اللون فقط من خلال مستويات التنشيط المختلفة بين الخلايا المخروطية المختلفة. هذا يعني أننا بحاجة إلى الكثير من الضوء لرؤية اللون وأن قدرتنا على اكتشاف الاختلافات في اللون تعتمد بشكل كبير على مكان سقوط هذا اللون من الطيف المرئي.

من أجل رؤية ألوان أكثر دقة. كلما زاد عدد أنواع الخلايا المخروطية ، زادت حساسية العين والطيور والزواحف للألوان أكثر من الاستخدام نظرًا لأن لديهم 4 أنواع من الخلايا الحساسة للألوان مقارنة بالبشر. حساسية. هذا هو السبب في أن رؤية الألوان البشرية ضعيفة حتى بين الألوان ثلاثية الألوان لأن اثنين من ألواننا الأساسية متقاربان ويتداخلان بشكل كبير. وذلك لأن البشر (والرئيسيات) هم ثلاثي الألوان بشكل ثانوي ، ويكتسبون لونًا أساسيًا ثالثًا من طفرة حديثة. ويكي حول هذا الموضوع


هل هناك حد أدنى للاختلاف في الطول الموجي (اللون) الذي يمكن لأعيننا أن تكتشفه؟

يمكن للإنسان العادي اكتشاف اختلافات في اللون تصل إلى 1 نانومتر اعتمادًا على اللون الخاضع لما يلي:

  • الحد الأدنى لحجم البقعة - "رسم خرائط الحبيبات الإدراكية لشبكية العين البشرية" ، بقلم وولف إم هارمننغ وويليام إس توتن وأوستن روردا ولورنس سي سينتش في مجلة علم الأعصاب 16 أبريل 2014 ، 34 (16) 5667-5677 ؛ DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5191-13.2014

  • لون الخلفية - "الأحاسيس من مخروط M واحد تعتمد على نشاط المخاريط S المحيطة" ، بقلم بريان بي شميدت ورامكومار سابيسان وويليام إس توتن وجاي نيتز وأوستن روردا في التقارير العلمية المجلد 8 ، رقم المقالة: 8561 (2018) DOI: https://dx.doi.org/10.1038٪2Fs41598-018-26754-1

  • موقع المخروط ، والقرب من الأوعية الدموية - "التحفيز الانتقائي للمخاريط Penumbral يكشف الإدراك في ظل أوعية الدم في شبكية العين" ، بقلم مانويل سبيتشان ، وجيفري ك.أغيري ، وديفيد إتش برينارد ، في PLoS ONE 10 (4): e0124328 (أبريل 2015) DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124328

يوضح الرسم البياني التالي قيم التمييز الدنيا والقصوى على ترددات مختلفة:

الشكل 13. منحنى متوسط ​​الطول الموجي للتمييز. (من دافسون ، هـ. ، العين ، المجلد 2. لندن ، مطبعة أكاديمية ، 1962)

المصدر: تصور اللون لمايكل كالوناتيس وتشارلز لو

المصدر: حساب أساسيات المخروط (وظائف مطابقة الألوان) من حيث الطاقة لمختلف أحجام الحقول والأعمار بناءً على CIE 170-1 ، جدول بيانات أعده مارك فيرتشايلد ([email protected]) ، معمل RIT Munsell Color Science (mcsl) .rit.edu) ، من معهد روتشستر للتكنولوجيا ، برنامج علوم الألوان: بيانات ألوان مفيدة.

إذا كان الأمر كذلك ، فهل هذا يتفق بين الأفراد؟

لا.

الاختلافات الفردية في الحساسية الضوئية

نتائج لـ 52 فردًا ، استنادًا إلى مطابقة السطوع غير المتجانسة خطوة بخطوة ؛ "رؤية الطاقة المشعة" جيبسون وتيندال وكاسون (1923)

دراسة أحدث ، "الفروق الفردية في حدة البصر الاسكتلندية وحساسية التباين: التأثيرات الجينية وغير الجينية" (17 فبراير 2016) ، بقلم Alex J. Bartholomew ، Eleonora M. Lad ، et al. ، PLoS One. 2016 ؛ 11 (2): e0148192. DOI: 10.1371 / journal.pone.0148192 PMCID: PMC4757445 ، يقدم مؤامرة تباين مختلفة (بدون نانومتر):

الشكل 1. تقييم الاختبار-إعادة الاختبار. تم تصوير أربع مجموعات من البيانات: حدة البصر (اللوحة اليسرى) وحساسية التباين (اللوحة اليمنى) عند الإنارة الضوئية (مثلثات خضراء ، بالقرب من أعلى اليسار وفي السطوع الاسكتلندي (أقراص زرقاء ، بالقرب من أسفل اليسار). نتيجة الاختبار الأول على الإحداثي ، الاختبار الثاني على الإحداثي. الخط الرمادي 45 درجة هو خط التعريف ، بجانبه ± حدود الاتفاق (ضوئي ، متقطع ، سكوتوبي ، منقط). حدة البصر في وحدات logMAR لها مقياس مقلوب ، وحساسية التباين في وحدات logCS Weber ، مما يعني أن الأداء الأفضل يتوافق مع الجزء العلوي الأيمن لكلا الرسمين البيانيين. كما هو متوقع ، تعتبر المقاييس الضوئية لـ VA أو CS أفضل بشكل ملحوظ من المقاييس Scotopic. تتشابه حدود الاتفاق البالغة 95٪ بشكل ملحوظ. بشكل عام ، لا يوجد علامة الانحراف عن التوزيع الطبيعي ، والموثوقية جيدة للنطاق المقاس.

هل هناك أي سمات أخرى مرتبطة برؤية الألوان الدقيقة؟

بالنسبة إلى سؤالك الثالث ، فوق السؤال الواحد لكل منشور ، سأقدم هذه الروابط (قد أعود إلى هذا عندما يسمح الوقت):

يحتوي موقع Handprint على صفحات الويب التالية:

  • قياس التمييز الحسي

  • الفروق الفردية في تجربة اللون

  • اللون واللغة

أنظر أيضا:

  • "تسمية الألوان عبر اللغات تعكس استخدام الألوان" ، بقلم إدوارد جيبسون ، وريتشارد فوترل ، وجوليان جارا إيتينجر ، وكايل ماهوالد ، وليون بيرغن ، وسيفالوجيسواران راتناسينغام ، وميتشل جيبسون ، وستيفن تي بينتادوسي ، وبيفيل آر كونواي في PNAS 3 أكتوبر ، 2017 114 (40) 10785-10790 ؛ نُشر لأول مرة في 18 سبتمبر 2017 https://doi.org/10.1073/pnas.1619666114

  • رؤية لون الإنسان

  • تعليم نظرية اللون الصحيح في المدرسة

باختصار: إن الإدراك الدقيق للألوان ليس فقط قدرة العين ولكن تدريب الدماغ (رؤية ألوان متشابهة مختلفة والحاجة إلى التمييز بينها) وتعليم المفردات وتعلم الاختلافات والتطبيق المكتسب هذا في الممارسة.


أنا غير قادر على الإجابة على السؤال الأول.

لكن نعم ، يوجد حد أدنى للإعلان لتردد الضوء الذي يمكن للعين البشرية أن تكتشفه. هذا هو السبب في أنك لا تستطيع رؤية الموجات الدقيقة أو الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة فوق البنفسجية أو أشعة جاما. بالنظر إلى المخاريط الضوئية التي يمتلكها البشر ، فإن الحدود متسقة داخل الأنواع. ومع ذلك ، بالنظر إلى أن العدد الدقيق لكل مخروط ضوئي (أحمر ، أزرق ، أخضر) يختلف بين الأفراد ، ستختلف الحساسية تجاه لون معين بين الأفراد. لذلك يمكن لكلانا رؤية اللون الأزرق. لكن زرقتي ربما تكون أكثر زرقة منك.

تجدر الإشارة إلى أن هناك نوعين مختلفين من مخروط الضوء الأخضر في البشر. لدى المرء حساسية تجاه اللون الأحمر. والجين الخاص بمخروط الضوء الأخضر موجود على كروموسوم إكس. لذا فإن حوالي 2-3٪ من النساء في العالم لديهن كلا النوعين وبالتالي تمييز أفضل للألوان.

https://en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy

ملاحظة: نعم ... هناك أشخاص مكفوفون للألوان. وإذا قمت بتضمين الأشخاص المكفوفين بالألوان ، فهناك بعض الأشخاص الذين لديهم نطاق أضيق من إدراك الألوان مقارنة بمعظم البشر.


أولاً ، يعتمد ذلك على الكثير من السطوع. وأيضًا ، من جزء الطيف: لدينا دقة عالية بين الأحمر والأخضر (نظرًا لأن 2 من المخروط لهما حساسية شديدة) ، وقليل جدًا من اللون الأحمر والبنفسجي العميق (كان في الغالب مخروطًا واحدًا يتفاعل).

كالعادة ، لديك اختلافات بين الأفراد. الصغيرة ، + الكبيرة المتعلقة بالاختلافات في حساسية الذروة المخروطية (أو المخروط المفقود أو الإضافي).

بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن هناك عاملًا ثقافيًا: فبعض الثقافات أكثر تدريبًا على الانتباه للاختلافات داخل البلوز أو الأحمر أو الرمادي.


حوالي 2 نانومتر فرق الطول الموجي. يمكن للعين البشرية اكتشاف حوالي 150 لونًا مختلفًا في قوس قزح ، والذي يتكون بالنسبة لنا من ضوء مرئي 380-700 نانومتر. حوالي 300 نانومتر / 150 درجة = 2 نانومتر لكل أصغر فرق يمكن اكتشافه بين درجتين. أعتقد أن هذا هو الجواب الذي كنت تبحث عنه؟


توصلت دراسة إلى أن العين البشرية يمكنها اكتشاف فوتون واحد

قد تكون عيناك أكثر حساسية مما كنت تعتقد أنه ممكن.

في دراسة نُشرت يوم الثلاثاء في مجلة Nature Communications ، أفاد الباحثون أن أعيننا الدافئة والرطبة والمتعددة الخلايا قد طورت مستوى عالٍ من الحساسية بحيث يمكنهم ، في بعض الأحيان ، اكتشاف فوتون واحد يستهدف شبكية العين.

حتى أكثر الأجهزة التي صنعها الإنسان تعقيدًا تتطلب بيئة باردة يمكن التحكم في درجة حرارتها لتحقيق نفس العمل الفذ.

الفوتون الفردي هو أصغر جسيم يتكون منه الضوء ، ومن الصعب للغاية رؤيته.

قالت أليباشا وزيري ، عالمة فيزياء الكم بجامعة روكفلر في مدينة نيويورك والمؤلفة الرئيسية في الورقة البحثية: "إنه ليس مثل وميض ضوء خافت أو أي شيء من هذا القبيل". "إنه شعور برؤية شيء ما بدلاً من رؤيته حقًا."

ووصفها ، بشكل شعري ، بأنها "على أعتاب الخيال".

قال: "إذا سبق لك أن نظرت إلى نجم خافت في سماء الليل وثانية واحدة ستراه ولكنك لم تنظر في الثانية التالية - إنه نوع من هذا القبيل".

أظهرت الدراسات السابقة التي يعود تاريخها إلى الأربعينيات أن العين البشرية يمكنها اكتشاف ما لا يقل عن خمسة إلى سبعة فوتونات. ولكن ما إذا كان فوتون واحدًا قابلاً للاكتشاف ثبت أنه أمر بعيد المنال.

على الرغم من أن العلماء كانوا قادرين على إنشاء مصادر ضوئية تنتج ما معدله فوتون واحد في كل مرة ، إلا أنهم لم يعرفوا على وجه اليقين ما إذا كان يتم إطلاق فوتون واحد أو اثنين أو ثلاثة أو صفر في كل مرة يتم فيها إطلاق مصدر الضوء.

لحل هذه المشكلة ، استخدم فريق وزيري عملية معروفة بالتحويل التلقائي إلى أسفل حدودي (SPDC) حيث يتحلل الفوتون عالي الطاقة تلقائيًا في البلورة إلى فوتونين منخفضي الطاقة. يتم توجيه أحد هذه الفوتونات إلى عين الشخص بينما يتم إرسال الآخر إلى جهاز الكشف. إذا لاحظ الكاشف فوتونًا ، فعندئذ يعرف الباحثون أنه يجب إرسال النصف الآخر من الزوج إلى المراقب.

كانت مجموعة الدراسة صغيرة للغاية. كان هناك ثلاثة مشاركين فقط - جميعهم من الذكور وجميعهم في العشرينات من العمر. كان لديهم جميعًا بصرًا ممتازًا ، على الرغم من أن أحد الأشخاص كان لديه عدساته اللاصقة لشكره على ذلك.

قبل بدء التجربة ، جلس كل مشارك في غرفة مظلمة تمامًا لمدة 40 دقيقة تقريبًا للتأكد من تكيف عينيه تمامًا مع الظلام. تم تثبيت رأسه في مكانه باستخدام مسند رأس وقضيب عضة للتأكد من أنه عند إطلاق الفوتون سيتم توجيهه إلى الجزء الأكثر حساسية في شبكية عينه.

عندما شعر الموضوع أنه جاهز ، أطلق بدء التجربة بالضغط على زر. وسرعان ما كان يسمع إشارتين صوتيتين تفصل بينهما ثانية واحدة. بعد ذلك ، طُلب منه تحديد الإشارة التي يعتقد أنها مصحوبة بفوتون وأي إشارة كانت فارغة. أخيرًا ، كان عليه أن يقيم مدى ثقته في اختياره على مقياس من ثلاث نقاط.

قال وزيري إن استراتيجية إجبار المشاركين على الاختيار - حتى عندما لم يكونوا متأكدين من صحتها - ساعدت في دفع الموضوعات إلى أقصى درجات الحساسية.

قال: "كان ذلك مفتاحًا لنتائج الدراسة".

إن إنتاج فوتون واحد أو أي عدد من حالات الضوء المحددة ليس بالأمر السهل. قال وزيري إن الباحثين مؤخرًا ، الذين يعملون بشكل أساسي في مجال البصريات الكمومية والمعلومات الكمومية ، تمكنوا من توليد مثل هذه الحالات الضوئية بشكل روتيني أكثر. يتطلب الإعداد بلورات خاصة وأجهزة كشف عالية الكفاءة ، ولكن حتى مع ذلك ، يكون معدل إنتاج الفوتونات المفردة منخفضًا جدًا.

كتب المؤلفون في هذه الحالة المكونة من 30767 تجربة ، كانت 2420 فقط أحداثًا لفوتون واحد. ومع ذلك ، كانت تلك التجارب الفارغة بمثابة عنصر تحكم ، مما سمح للمؤلفين بتحديد ما إذا كان الأشخاص متحيزين على سبيل المثال ، إذا كانوا أكثر عرضة للاعتقاد بأن الإشارة الثانية مصحوبة بفوتون. وقال وزيري إنه قدم أيضًا معلومات قيمة حول مستويات الثقة الافتراضية للمشاركين.

أفاد الباحثون أن الأشخاص كانوا قادرين على تحديد وقت إطلاق الفوتون بشكل صحيح بنسبة 51.6 ٪ من الوقت ، وهو ما قد لا يبدو مثيرًا للإعجاب ، ولكنه ذو دلالة إحصائية.

قال وزيري: "إذا كان التخمين عشوائيًا حقًا ، فلن تكون هناك طريقة لشرح هذه النتيجة".

بالإضافة إلى ذلك ، عندما أعرب الأشخاص عن ثقتهم العالية بأنهم شاهدوا فوتونًا ، كانوا على حق بنسبة 60٪ من الوقت.

وجد المؤلفون أيضًا أن المراقبون كانوا أكثر عرضة للكشف بشكل صحيح عن فوتون واحد عندما تعرضوا لفوتون آخر خلال العشر ثوان الماضية.

على الرغم من أنهم لا يعرفون الآلية التي من شأنها أن تسبب هذه الزيادة العابرة في الحساسية ، فقد توقع وزيري أنه يمكن أن يكون لها ميزة تطورية.

قال: "إذا كنت تتعامل مع ظروف معتمة حقًا ورأيت فوتونًا واحدًا ، فإن رؤية فوتون آخر بعد ذلك بوقت قصير سيساعد نظامك البصري على إدراك أنه مصدر ضوئي حقًا".

وأضاف أنه بينما لم تكن مجموعته تعرف مدى حساسية العين البشرية قبل بدء هذا البحث ، فمن المنطقي أن تكون أعيننا قد تطورت لرصد حتى أصغر جزء من الضوء.

قال: "لا يدرك الناس ذلك ، لكن إذا كنت في الطبيعة ، بعيدًا عن أي مدينة ، في ليلة غير مقمرة وتحت سماء مرصعة بالنجوم ، يمكن أن يصل الضوء المحيط إلى مستوى فوتون واحد". "في هذه الظروف ، يمكن أن يكون للفرق بين القدرة على رؤية أفضل قليلاً للهروب من الحيوانات المفترسة تأثير تطوري."

هل تحب العلم أنا افعل! تابعني علىDeborahNetburn و "أعجبني" Los Angeles Times Science & amp Health على Facebook.


العدسات والانكسار

في سياق الفحص المجهري ، الانكسار ربما يكون أهم سلوك تظهره موجات الضوء. يحدث الانكسار عندما تغير موجات الضوء اتجاهها عند دخولها إلى وسط جديد (الشكل 3). تنقل المواد الشفافة المختلفة الضوء بسرعات مختلفة ، وبالتالي يمكن للضوء أن يغير سرعته عند المرور من مادة إلى أخرى. يؤدي هذا التغيير في السرعة عادةً أيضًا إلى تغيير في الاتجاه (الانكسار) ، حيث تعتمد درجة التغيير على زاوية الضوء الوارد.

الشكل 3. (أ) يحدث الانكسار عندما يمر الضوء من وسط ، مثل الهواء ، إلى آخر ، مثل الزجاج ، ويغير اتجاه أشعة الضوء. (ب) كما هو موضح في هذا الرسم البياني ، قد تنكسر أو تنعكس أشعة الضوء التي تمر من وسط إلى آخر.

الشكل 4. يبدو أن هذا العمود المستقيم ينحني بزاوية عند دخوله الماء. يرجع هذا الوهم البصري إلى الاختلاف الكبير بين مؤشرات الانكسار للهواء والماء.

يُطلق على المدى الذي تبطئ فيه المادة سرعة الإرسال بالنسبة إلى المساحة الفارغة معامل الانكسار من تلك المواد. ستؤدي الاختلافات الكبيرة بين مؤشرات الانكسار لمادتين إلى قدر كبير من الانكسار عندما يمر الضوء من مادة إلى أخرى. على سبيل المثال ، يتحرك الضوء بشكل أبطأ بكثير في الماء منه في الهواء ، لذا فإن الضوء الداخل للماء من الهواء يمكن أن يغير اتجاهه بشكل كبير. نقول أن الماء يحتوي على معامل انكسار أعلى من الهواء (الشكل 4).

عندما يعبر الضوء حدًا ما إلى مادة ذات معامل انكسار أعلى ، يتحول اتجاهه ليكون أقرب إلى العمودي على الحدود (أي أكثر باتجاه خط طبيعي إلى تلك الحدود ، انظر الشكل 4). هذا هو المبدأ وراء العدسات. يمكننا أن نفكر في العدسة ككائن له حدود منحنية (أو مجموعة من المناشير) التي تجمع كل الضوء الذي يصطدم بها وينكسرها بحيث تلتقي جميعها في نقطة واحدة تسمى نقطة الصورة (التركيز). أ عدسة محدبة يمكن استخدامها للتكبير لأنها يمكن أن تركز على نطاق أقرب من عين الإنسان ، مما ينتج عنه صورة أكبر. يمكن أيضًا استخدام العدسات والمرايا المقعرة في المجاهر لإعادة توجيه مسار الضوء. يوضح الشكل 5 ملف النقطة البؤرية (نقطة الصورة عندما يكون الضوء يدخل العدسة متوازيًا) و البعد البؤري (المسافة إلى نقطة الاتصال) لمحدب و عدسات مقعرة.

الشكل 5. (أ) تشبه العدسة مجموعة من المناشير ، مثل التي تظهر هنا. (ب) عندما يمر الضوء من خلال عدسة محدبة ، فإنه ينكسر باتجاه نقطة محورية على الجانب الآخر من العدسة. البعد البؤري هو المسافة إلى النقطة المحورية. (ج) ينكسر الضوء الذي يمر عبر عدسة مقعرة بعيدًا عن نقطة محورية أمام العدسة.

تحتوي العين البشرية على عدسة تمكننا من رؤية الصور. تركز هذه العدسة الضوء المنعكس عن الأجسام الموجودة أمام العين على سطح الشبكية ، وهو ما يشبه الشاشة في الجزء الخلفي من العين. العدسات الاصطناعية الموضوعة أمام العين (العدسات اللاصقة أو النظارات أو العدسات المجهرية) تركز الضوء قبل أن يتم تركيزها (مرة أخرى) بواسطة عدسة العين ، وتتلاعب بالصورة التي تنتهي في الشبكية (على سبيل المثال ، من خلال إظهارها أكبر).

عادةً ما يتم التلاعب بالصور من خلال التحكم في المسافات بين الكائن والعدسة والشاشة ، فضلاً عن انحناء العدسة. على سبيل المثال ، بالنسبة لمقدار معين من الانحناء ، عندما يكون الكائن أقرب إلى العدسة ، تكون النقاط البؤرية بعيدة عن العدسة. نتيجة لذلك ، غالبًا ما يكون من الضروري معالجة هذه المسافات لإنشاء صورة مركزة على الشاشة. وبالمثل ، يؤدي المزيد من الانحناء إلى إنشاء نقاط صورة أقرب إلى العدسة وصورة أكبر عندما تكون الصورة في بؤرة التركيز. غالبًا ما يتم وصف هذه الخاصية من حيث المسافة البؤرية أو المسافة إلى نقطة الاتصال.

فكر في الأمر

  • اشرح كيف تقوم العدسة بتركيز الضوء على نقطة الصورة.
  • اذكر بعض العوامل التي تؤثر على البعد البؤري للعدسة.

مدى الطول الموجي للضوء المرئي

يمتلك البشر خمس حواس تشمل القدرة على الرؤية والسمع والتذوق والشعور. القدرة على الرؤية هي إلى حد بعيد الأهم من بين الخمسة. يتيح لنا البصر التفريق بين الأشياء ، ومعرفة متى يتحرك شيء نحونا أو بعيدًا عنا والرد على الظروف الخطرة قبل أن تسبب أي ضرر. القدرة على الرؤية هي أيضًا ما يفسر هذا الرهبة التي نحصل عليها أثناء النظر إلى غروب الشمس فوق مياه المحيط الزرقاء للشواطئ الرملية البيضاء مع الكثير من أشجار النخيل العالية والشلالات وليس أي كائن آخر في الأفق. أعيننا هي التي تسمح لنا برؤية.

تم تصميم أعيننا لاكتشاف جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي. يسمى هذا الجزء من الطيف منطقة الضوء المرئي. تتراوح منطقة الضوء المرئي بأطوال موجية من حوالي 380 أو 400 نانومتر إلى 700 أو 780 نانومتر حسب المصدر المستخدم. في الواقع ، يعتمد أيضًا على حساسية عيون الأشخاص المعينين.

تنتقل موجات الضوء بسرعات عالية جدًا ويتم امتصاصها أو عكسها بواسطة أجسام مختلفة. إذا تم امتصاص كل الأمواج ولم يصل أي منها إلى أعيننا ، فلا نرى شيئًا وتظهر الصورة أمامنا على أنها ذات لون أسود. إذا كان الكائن يعكس جميع الأطوال الموجية للضوء بشكل متساوٍ ، فإن الكائن يظهر بلون أبيض. إذا كان جسم ما يعكس ضوءًا لأطوال موجية معينة ولكنه يمتص أخرى ، فإن لون الكائن سيتطابق مع الأطوال الموجية المنعكسة. يتوافق كل طول موجي للضوء مع لون تم تعيينه من قبل الأشخاص لتسهيل التعرف عليه. تظهر الأطوال الموجية الأطول باللون الأحمر بينما تظهر الأطوال الموجية المرئية الأقصر باللون الأزرق أو البنفسجي.


4 إجابات 4

عند مناقشة عدد الألوان المحسوسة للعين البشرية ، أميل إلى الإشارة إلى 2.4 مليون لون من مساحة ألوان CIE 1931 XYZ. إنه رقم قوي إلى حد ما ، ومؤسس علميًا ، على الرغم من أنني أعترف أنه قد يكون محدودًا في سياقه. أعتقد أنه قد يكون من الممكن للعين البشرية أن تكون حساسة 10-100 مليون "لون" مميز عند الإشارة إلى كل من اللونية واللمعان.

سأبني إجابتي على العمل الذي أنجزته CIE ، والذي بدأ في الثلاثينيات ، وتطور مرة أخرى في الستينيات ، مع بعض التحسينات الخوارزمية والدقة للصيغة على مدار العقدين الماضيين. عندما يتعلق الأمر بالفنون ، بما في ذلك التصوير الفوتوغرافي والطباعة ، أعتقد أن العمل الذي تقوم به CIE وثيق الصلة بشكل خاص ، حيث إنه أساس تصحيح الألوان ونماذج الألوان الرياضية الحديثة وتحويل مساحة اللون.

أسست الـ CIE ، أو اللجنة الدولية للصفائح ، في عام 1931 "مساحة ألوان CIE 1931 XYZ". كانت مساحة اللون هذه عبارة عن قطعة أرض ذات لون نقي كامل ، تم تعيينها من 700 نانومتر (أحمر قريب من الأشعة تحت الحمراء) حتى 380 نانومتر (بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية) ، وتقدمت عبر جميع الأطوال الموجية للضوء "المرئي". تعتمد مساحة اللون هذه على الرؤية البشرية ، وهي حافز ثلاثي تم إنشاؤه بواسطة الأنواع الثلاثة من المخاريط في أعيننا: الأقماع ذات الطول الموجي القصير والمتوسط ​​والطويل ، والتي تحدد أطوال موجية 420-440 نانومتر ، 530-540 نانومتر ، وأطوال موجية 560-580 نانومتر . تتوافق هذه الأطوال الموجية مع الألوان الأساسية باللون الأزرق والأخضر والأصفر والأحمر (أو الأحمر البرتقالي). (المخاريط الحمراء فريدة بعض الشيء ، حيث أن حساسيتها لها ذروتان ، الأولى في نطاق 560-580 نانومتر ، والثانية أيضًا في نطاق 410-440 نانومتر. تشير هذه الحساسية المزدوجة الذروة إلى أن الأقماع "الحمراء" قد تكون في الواقع مخاريط "أرجوانية" من حيث الحساسية الفعلية.) تُشتق منحنيات استجابة tristimulus من مجال رؤية 2 ° للنقرة ، حيث تكون المخاريط أكثر تركيزًا ورؤية الألوان لدينا ، تحت كثافة الإضاءة المتوسطة إلى العالية ، في أعظم حالاتها.

يتم تعيين مساحة ألوان CIE 1931 الفعلية من قيم XYZ tristimulus ، والتي يتم إنشاؤها من مشتقات الأحمر والأخضر والأزرق ، والتي تستند إلى قيم اللون الأحمر والأخضر والأزرق الفعلية (نموذج مضاف.) يتم تعديل قيم XYZ tristimulus من أجل a "مضئ قياسي" ، وهو عادة ضوء الشمس الأبيض المتوازن 6500 ك (على الرغم من أن مساحة اللون الأصلية CIE 1931 تم إنشاؤها لثلاث وحدات إنارة قياسية A 2856K ، B 4874K و C 6774K) ، وتم قياسها وفقًا لـ "مراقب قياسي" (قائم على على مجال الرؤية هذا 2 °.) مخطط الألوان القياسي CIE 1931 XYZ هو على شكل حدوة حصان ومليء بمخطط "لوني" من "ألوان" نقية ، يغطي نطاق التدرج من 700 نانومتر إلى 380 نانومتر ، ويتراوح في التشبع من 0 ٪ تتمركز عند النقطة البيضاء حتى 100٪ على طول المحيط. هذا مخطط "لوني" ، أو لون بغض النظر عن الكثافة (أو اللون بأقصى شدة ، ليكون أكثر دقة.) يمثل مخطط اللون هذا ، وفقًا لبعض الدراسات (المراجع المعلقة) ، حوالي 2.38 مليون لون يمكن للعين البشرية أن تكتشفها في ظل إضاءة معتدلة الشدة تقريبًا نفس درجة حرارة اللون وسطوع ضوء النهار (ليس ضوء الشمس ، وهو أقرب إلى 5000 كيلو ، ولكن ضوء الشمس + ضوء السماء الأزرق ، حوالي 6500 كيلو.)

فهل تستطيع العين البشرية اكتشاف 2.4 مليون لون فقط؟ وفقًا للعمل الذي أنجزته CIE في ثلاثينيات القرن العشرين ، تحت إضاءة معينة تعادل شدة ضوء النهار ودرجة حرارة لونه ، عند أخذ 2 ° فقط من المخاريط المركزة في نقرة أعيننا ، يبدو أننا نستطيع بالفعل رؤية 2.4 مليون لون.

ومع ذلك ، فإن مواصفات CIE محدودة النطاق. إنها لا تأخذ في الحسبان المستويات المتفاوتة من الإضاءة ، والإضاءة ذات الشدة المختلفة أو درجة حرارة اللون ، أو حقيقة أن لدينا المزيد من المخاريط المنتشرة عبر ما لا يقل عن 10 درجات من شبكية العين حول النقرة. كما أنها لا تأخذ في الحسبان حقيقة أن الأقماع الطرفية تبدو أكثر حساسية للكآبة من الأقماع المركزة في النقرة (والتي تتكون أساسًا من المخاريط الحمراء والخضراء).

تم إجراء تحسينات على مخططات اللونية CIE في الستينيات ومرة ​​أخرى في عام 1976 ، مما أدى إلى تحسين "المراقب القياسي" ليشمل بقعة حساسة للون تبلغ 10 درجات كاملة في شبكية العين لدينا. لم يتم استخدام هذه التحسينات لمعايير CIE كثيرًا ، وقد اقتصر بحث حساسية الألوان الشامل الذي تم إجراؤه فيما يتعلق بعمل CIE إلى حد كبير على مساحة الألوان الأصلية CIE 1931 XYZ ومؤامرة اللونية.

نظرًا لقصر حساسية اللون على بقعة 2 درجة فقط في النقرة ، فهناك احتمال قوي بأن نتمكن من رؤية أكثر من 2.4 مليون لون ، خاصة تمتد إلى اللون الأزرق والبنفسجي. تم تأكيد ذلك من خلال تحسينات الستينيات على مساحات ألوان CIE.

النغمة ، ربما اللمعان الأفضل وصفًا (سطوع اللون أو شدته) ، هو جانب آخر من جوانب رؤيتنا. تمزج بعض النماذج اللونية واللمعان معًا ، بينما تفصل نماذج أخرى بين الاثنين بشكل واضح. تحتوي العين البشرية على شبكية تتكون من كلا المخاريط. الأجهزة الحساسة "الملونة" ، وكذلك القضبان ، التي لا تعرف الألوان ولكنها حساسة للتغيرات في اللمعان. تحتوي العين البشرية على حوالي 20 ضعف عدد العصي (94 مليون) مثل المخاريط (4.5 مليون). العصي أيضًا حساسة للضوء بحوالي 100 مرة مثل المخاريط ، وهي قادرة على اكتشاف فوتون واحد. تبدو العصي أكثر حساسية للأطوال الموجية الخضراء المزرقة للضوء (حوالي 500 نانومتر) ، ولديها حساسية أقل للأطوال الموجية المحمرّة والقريبة من الأشعة فوق البنفسجية. وتجدر الإشارة إلى أن حساسية القضبان تراكمية ، لذا فكلما لاحظ المرء مشهدًا ثابتًا لفترة أطول ، كلما زادت وضوح مستويات اللمعان في ذلك المشهد من قبل العقل. ستؤدي التغييرات السريعة في المشهد ، أو الحركة السريعة ، إلى تقليل القدرة على التمييز بين التدرج اللوني الدقيق.

بالنظر إلى حساسية القضيب الأكبر للضوء ، يبدو من المنطقي أن نستنتج أن البشر يتمتعون بحساسية أدق ومتميزة تجاه التغيرات في شدة الضوء مقارنة بالتغيرات في درجة اللون والتشبع عندما يلاحظ المرء مشهدًا ثابتًا لفترة من الوقت. بالضبط كيف يؤثر هذا في إدراكنا للون وكيف يؤثر على عدد الألوان التي يمكننا رؤيتها ، لا يمكنني تحديد ذلك بالضبط. يمكن إجراء اختبار بسيط لحساسية الدرجات اللونية في مساء يوم صاف ، تمامًا مثل غروب الشمس. يمكن أن تتراوح السماء الزرقاء من الأزرق القريب من الأبيض إلى الأزرق الداكن الغامق. بينما يغطي لون هذه السماء نطاقًا صغيرًا جدًا ، فإن الدرجة اللونية هائلة ورائعة جدًا. عند مراقبة مثل هذه السماء ، يمكن للمرء أن يرى تغييرًا سلسًا بلا حدود من اللون الأبيض والأزرق الساطع إلى الأزرق السماوي إلى الأزرق الداكن في منتصف الليل.

أشارت الدراسات التي لا علاقة لها بعمل CIE إلى مجموعة واسعة من "الألوان القصوى" التي يمكن للعين البشرية إدراكها. لدى البعض حد أقصى يبلغ مليون لون ، بينما يبلغ الحد الأعلى للبعض الآخر 10 ملايين لون. أظهرت الدراسات الحديثة أن بعض النساء لديهن نوع مخروطي رابع فريد ، وهو مخروط "برتقالي" ، والذي يمكن أن يزيد حساسيتهن إلى 100 مليون ، ولكن هذه الدراسة حسبت كلا من اللونية و اللمعان في حساباتهم لـ "اللون".

هذا يطرح السؤال في النهاية ، هل يمكننا فصل اللونية عن اللمعان عند تحديد "اللون"؟ هل نفضل تعريف مصطلح "اللون" ليعني التدرج والتشبع و لمعان الضوء الذي ندركه؟ أم أنه من الأفضل الفصل بين الاثنين ، والحفاظ على اللونية متميزة عن اللمعان؟ كم عدد مستويات الشدة التي يمكن للعين رؤيتها حقًا ، مقابل عدد الاختلافات المميزة في اللونية؟ لست متأكدًا من الإجابة على هذه الأسئلة بطريقة علمية حتى الآن.

جانب آخر من إدراك اللون يتضمن التباين. من السهل إدراك الاختلاف في شيئين عندما يتناقضان جيدًا مع بعضهما البعض. عند محاولة تحديد عدد "الألوان" التي يراها المرء بصريًا عند النظر إلى درجات متفاوتة من اللون الأحمر ، قد يكون من الصعب تحديد ما إذا كان هناك ظلال متشابهة مختلفة أم لا. ومع ذلك ، قارن بين ظل أحمر وظل أخضر ، والفرق واضح جدًا. قارن هذا الظل من اللون الأخضر بالتسلسل مع كل ظل أحمر ، ويمكن للعين أن تلتقط بسهولة الاختلافات في الظلال الحمراء في العلاقة المحيطية ببعضها البعض وكذلك على النقيض من اللون الأخضر. هذه العوامل كلها جوانب من رؤية أذهاننا ، والتي هي جهاز أكثر ذاتية من العين نفسها (مما يجعل من الصعب قياس إدراك اللون علميًا خارج نطاق العين نفسها). قد يكون قادرًا على اكتشاف ألوان أكثر وضوحًا في سياق من إعداد دون أي تباين على الإطلاق.


فهم اللون والسطوع في التصوير الرقمي

هذه الصورة هي أودي تي تي مأخوذة من مؤتمر السيارات. أول شيء ستلاحظه على الأرجح ، بصرف النظر عن السيارة نفسها ، هو الخلفية الحمراء الزاهية النابضة بالحياة واللون المعدني لجسم السيارة والظلال المختلفة للون الأسود. تم تعيين هذه الدرجة لإعطاء المزيد من اللون والإضاءة ، الموضوعين اللذين ستناقشه هذه المقالة.

يرجع سبب تميز الصورة إلى العديد من الأشياء ، حيث أن اللون واحد منها. هذا لأن أعيننا مدربة على اكتشاف اللون (اللون) والسطوع (الضوء) في الصورة. ربما يكون من الأفضل استخدام مصطلح شدة الضوء المضيء. تحتوي شبكية العين في أعيننا على ما يسمى "مستقبلات الصورة" وهي تؤدي وظيفة معينة. هذه المستقبلات هي "الخلايا المخروطية" التي تتعامل مع الصبغة و "خلايا القضيب" التي تتعامل مع الإنارة. لمزيد من التوضيح ، نرى الإنارة على أنها ظلال مختلفة من الضوء في الرمادي بينما اللون الكروما هي درجات ألوان مختلفة. الألوان لها شدة بينما الضوء سطوع.

نرى الألوان في الصور بسبب الضوء. في غياب الضوء ، في الظلام الدامس ، لا نرى أي ألوان. عندما تصطدم الفوتونات من مصدر الضوء بشيء ما ، فإنها تعطي طولًا موجيًا للضوء الذي تراه أعيننا على أنه لون. تفسر الخلايا المخروطية الأطوال الموجية المختلفة بثلاثة ألوان أساسية: R-Red و G-Green و B-Blue المعروف أيضًا باسم RGB. في ظروف الإضاءة المنخفضة ، تعمل الخلايا العصوية في العين على إدراك الظلال والظلام في غياب اللون.

تدرجات الألوان المختلفة التي نراها تسمى "التدرج اللوني" ، وهي مجموعة من مزج الألوان المختلفة. تُظهر الرسوم التخطيطية اللونية المستويات العديدة المختلفة في التدرج اللوني التي يمكن أن توفرها مساحة اللون عندما يتعلق الأمر بالصور الرقمية. تحدد اللونية تدرج اللون والتشبع ، ولكن ليس الخفة. الخفة هي الخاصية التي يمكن أن يحددها النصوع. في الرسم التخطيطي ، نرى رسمًا بيانيًا يرسم الطول الموجي للضوء الذي تراه العين البشرية بالإحداثيات. الإحداثيات عبارة عن قيم مرسومة على محوري X و Y لإظهار الطول الموجي وتستخدم نقطة مرجعية تسمى "الضوء الأبيض". تقيس مساحات الألوان هذه النطاق الواسع للألوان المتاحة وكلما زاد وجود تفاصيل أكثر في الصورة. باستخدام الإنارة ، نضيف درجات مختلفة من الضوء بمقياس من 0 إلى 100 أو من الأبيض الكلي إلى الأسود تمامًا. يأتي النصوع من جذر الكلمة luminance ، وهو مقياس الضوء الذي يصدره كائن ما أو ينعكس من سطحه. مع الإنارة ، نتعامل مع النغمات في الصور الرقمية مثل الظلال المتغيرة للرمادي ، أي المعلومات اللونية. تدرك العين الاختلاف في الخصائص المرئية في لمعان الصورة كتباين. هذه هي الطريقة التي نرى بها أكثر السود سوادًا والأبيض.

يتم تمثيل الصور الرقمية كعناصر صورة ، وتسمى أيضًا وحدات البكسل عند عرضها على الشاشة. يضيء الجهاز كل بكسل بالضوء بحيث يعطي كل بكسل طول موجي مختلفًا نعتبره لونًا. في الإنارة ، يتم قياس كل بكسل بالبت ، حيث يشير الصفر إلى الظلام الكامل ويعني 1 اللون الأبيض الكلي. أصبح عمق البت للصورة مرادفًا للإضاءة. عند التقاط الصور بالكاميرا ، من الأفضل تخزين معلومات اللون والضوء في الصورة في ملف RAW. RAW هو أفضل تنسيق لتخزين جميع المعلومات الموجودة في الصورة. عندما يكون لديك المزيد من المعلومات المخزنة ، يكون لديك المزيد من التفاصيل والصور عالية الدقة. وبالتالي فإن حجم ملف صورة RAW النموذجية كبير جدًا وهو أيضًا بيانات غير مضغوطة. يسمح ذلك بمعالجة المزيد من التفاصيل بواسطة Image Signal Processor أو برنامج تحرير الصور على ملفات RAW. تتم معالجة الصور عالية الدقة ذات الجودة العالية من هذه الملفات التي تحتوي على خصائص اللون والضوء للصورة أثناء الالتقاط.

يعتمد عدد الألوان التي يمكن عرضها على الجهاز. يجب أن تكون الشاشة ، أي الشاشة ، مبنية على المواصفات المقابلة. تخزن الصورة بالفعل المعلومات التي يحتاجها الجهاز لعرضها. هناك أنواع مختلفة من مواصفات ألوان الشاشة المدعومة والتي تسمى فراغات اللون. الأنواع الشائعة هي sRGB و Adobe RGB و DCI-P3 و Rec.2020. متطلبات صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية للأجهزة هي 8 بت لكل قناة (وتسمى أيضًا عمق البت). من الناحية النظرية ، هذا هو أقصى ما يمكن للعين البشرية رؤيته. أي شيء أكثر من ذلك غير ممكن ، على الرغم من وجود فراغات لونية قادرة على عرض المزيد. في الماضي ، كانت شاشات VGA قادرة على عرض إجمالي 262144 لونًا فقط. الشاشات الملونة اليوم قادرة على 16،777،216 لونًا مختلفًا. مساحات الألوان مثل Rec. 2020 قادرة على 12 بت (4096 تدرجًا) 68،719،476،736 لونًا. ومع ذلك ، لا يمكن للعين البشرية أن ترى حقًا العديد من الألوان ولا توجد شاشة اليوم يمكنها إظهار العديد من الألوان. فلماذا تم تطويرها؟ ذلك لأن الألوان تبدو أكثر حيوية وثراءً لأن لها نطاقًا أوسع. هذا هو الفرق بين الجودة العادية والجودة الفائقة في الصور الملونة.

عند ضبط السطوع في شاشات العرض ، تكون الوظيفة الفعلية التي يتم التحكم فيها هي الإضاءة. يقاس نصوع الشاشة بوحدة cd / m² (شمعة لكل متر مربع). تتميز الشاشة الجيدة بإضاءة تبلغ 300 شمعة / متر مربع ، ويتم تحقيقها غالبًا بواسطة شاشات OLED وشاشات LED ذات الإضاءة الخلفية. تعتمد الطريقة التي نرى بها السطوع على سطوع الكائن الذي يعكس الضوء. تعتبر الدرجات اللونية هي أفضل طريقة لرؤية التباين لأنها تعرض الأجزاء الأفتح والأكثر قتامة من الصورة. عندما تقوم بمعالجة صورة بالأبيض والأسود ، فغالبًا ما ترى تفاصيل معينة ملفتة للنظر ، ولكن عندما تكون ملونة ، قد تبدو أقل إثارة للإعجاب ، بل وأكثر استواءً. تعتبر الدرجات اللونية أيضًا طريقة لإبراز الوضوح في الصورة عن طريق تعتيم الظلال والأسود لإضفاء مزيد من الكثافة على الألوان. بالنظر إلى الرسم البياني من صورة تم التقاطها بكاميرا DSLR ، يمكننا أن نرى الدرجات تتحول من الضوء إلى الظلام أثناء انتقالها إلى اليسار.

من أجل الحصول على دقة صفاء الصور والسطوع ، يجب معايرة الشاشة إلى مساحة ألوان مدعومة ، وإلا يلزم تصحيح الألوان أثناء النشر. Most displays in retail are not calibrated, so professional color grading would require a properly calibrated monitor to represent the accuracy of colors. Contrast is also best with luminance, so a monitor that has a bright display shows the best quality on an image.

We use the chroma and luminance of an image not to measure quality, but the details. Instead we look at chroma as color and luminance as lightness to measure the details in an image. The more colorful and luminous an image is, the more details you see. It is best to work with more details from RAW images and edit it non-destructively and later converting it back to a lower gamut that is supported on most displays. For detail oriented photography and video for brands, the smallest details are just as important to portray the image. It can mean the difference between appealing to new customers or turning them away. The way an image looks in ads or editorials in fashion and beauty need color accuracy and details in skin, hair, eyes and body. For television shows and music videos, the details are about vivid and realistic viewing experiences. In creating images, the details are a key to having the best results.


What contrast ratio can the Human eye perceive?

The human eye, at any particular instant, can perceive contrast ratio over a range of 400:1 to 10,000:1 according to numerous references. However, the human eye is a dynamic organ and can adjust, both chemically and via iris movement, over some 30 minutes in steady light conditions to perceive higher contrast ratios of up to between 1,000,000:1and 10,000,000:1. One can think of the eye as an adaptive detector. Age is a factor influencing what contrast ratio might be perceived by the particular individual. The images displayed can affect the perceived contrast ratio with the human eye being able to detect higher contrast ratios for static images as opposed to moving images. Ambient Light Conditions Even small amounts of ambient light (one LUX - a candle flame) significantly reduces the ability of display devices to render higher contrast ratios (in the 1,000's). A black area can only be as black as whatever incident light is reflecting from it. You cannot "project" the color black. Doubly detrimental is the rapid drop off of the eyes contrast sensitivity with higher ambient light levels. Spatial Frequency The eye is sensitive to the spatial frequency which is a factor related to the distance between the contrasting image elements in relation to each degree of field of vision at the eye. Consider that the frequency is the count of the number of alternating vertical stripes of black and white across an arc of one degree with the eye as its origin. Increasing the number of vertical stripes across the arc (making them thinner) will, beyond a certain point, reduce the eyes ability to perceive contrast ratio - even though the actual contrast between the white and black stripes remains the same. For a practical demonstration of this concept try this dynamic demonstration of the eyes variation in contrast sensitivity with spatial resolution by the USD internet Psychology Laboratory. Differences in contrast ratios in the multi-thousands should only be a consideration in choosing between display devices when you are going to place them in a strictly controlled, very low ambient light environment - something like a windowless home theatre room with dark finishes on all walls and surfaces. For higher ambient light viewing environments brightness should be a much higher rated selection criteria than contrast ratio. There is no substitute for judging between the image quality of displays than viewing them side by side with your own eyes in a viewing environment with an ambient light level similar to where they would be located.


This disparity is likely due to a variety of factors:

  1. It's not clear exactly how many colors humans can see. For example, the table at the top of this page about the number of colors distinguishable by the human eye cites various academic papers as saying anything from "more than 100,000" to "roughly 10 million." In any case, the number of colors visible to humans appears to be lower than the number of different colors which can be represented by a computer screen, although because the number of distinguishable colors is not known exactly, the people who made the screens probably decided to play on the safe side.
  2. The way memory is laid out in the computer, data is easiest to store and quickly access when the memory units are in powers of two. This physical constraint is why we have a full byte (2^3 bits) per color channel rather than just 6 or 7 bits. This preference for powers of two also plays a role in the decision to include the fourth (2^2-th) channel. It makes for a much more uniform layout in memory and thus significantly faster processing than would be the case if there were only three channels, especially given how optimized graphic cards are for specific types of parallel processing.
  3. Now I come to the crux of your question. You point out that the 24 bits used to store the red, green, and blue color channels would already be sufficient on their own to produce more colors than we can see. That makes the final byte (the alpha value) appear a bit superfluous. But the alpha channel has a great usability value to programmers. Adjusting it adjusts the brightness of the whole pixel simultaneously rather than having to write the code to adjust each of the three channels independently. Among other things, the alpha value drastically simplifies the math needed for greenscreening, blending images, and setting transparency. Fewer operations doesn't just mean that the code can be written faster it will take less time to debug and run faster as well.

You're incorrectly assuming that the distribution of those colors over the gamut matches the human eye. The distribution of the 16 million colors is chosen for technical simplicity, ignoring even the difference in sensitivity for red and green.

For the same reason, there's a sizeable part of the gamut which many monitors can't display at all (15% is usual)

24 bit isn't really 16 million different colors. It 3 times a single color at different intensity which your eye/brain interprets as a single color, it isn't. So, try this exercise, show all the 256 different "reds" with the other colors at 0. Then you'll find out that 8 bits per color x 3 actually isn't that much.

Because if you used 7-bits instead of 8-bits per RGB component, you'd get 21-bits for all color space and that would sum up to about 2 million colors, much less than what we can see.

From graphics processing and system-programmers' point-of-view, 32-bit staffs are much easily manageable than 16-bit/24-bit/whatever-bit staffs .

Your problem is that you are thinking in colors which doesn't always mean what you think because those are the individual colors not counting the colors achieved by blending and mixing those colors. Your eye an see something like 2.4 million colors but this does not take into account shades and tones of those colors which puts us more in the 100 million colors range play around with a 16 bit photo shop image for a while there are trillions of colors available see below : "an 8-bit image, which would be "2 to the exponent 8", or "2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2", which gives us 256. That’s where the number 256 comes from.

Don’t worry if you found that confusing, or even worse, boring. It all has to do with how computers work. Just remember that when you save an image as a JPEG, you’re saving it as an 8-bit image, which gives you 256 shades each of red, green, and blue, for a total of 16.8 million possible colors.

Now, 16.8 million colors may seem like a lot. But as they say, nothing is big or small except by comparison, and when you compare it with how many possible colors we can have in a 16-bit image, well, as they also sometimes say, you ain’t seen nothin’ yet.

As we just learned, saving a photo as a JPEG creates an 8-bit image, which gives us 16.8 million possible colors in our image.

That may seem like a lot, and it is when you consider that the human eye can’t even see that many colors. We’re capable of distinguishing between a few million colors at best, with some estimates reaching as high as 10 million, but certainly not 16.8 million. So even with 8-bit JPEG images, we’re already dealing with more colors than we can see. Why, then, would we need more colors? Why isn’t 8-bit good enough? We’ll get to that in a moment, but first, let’s look at the difference between 8-bit and 16-bit images.

Earlier, we learned that 8-bit images give us 256 shades each of red, green and blue, and we got that number using the expression "2 to the exponent 8", or "2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2", which equals 256. We can do the same thing to figure out how many colors we can have in a 16-bit image. All we need to do is calculate the expression "2 to the exponent 16", or "2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2", which, if you don’t have a calculator handy, gives us 65,536. That means that when working with 16-bit images, we have 65,536 shades of red, 65,536 shades of green, and 65,536 shades of blue. Forget about 16.8 million! 65,536 x 65,536 x 65,536 gives us an incredible 281 trillion possible colors!" http://www.photoshopessentials.com/essentials/16-bit/

Before we can define a number of colors, we have to define: What is color? Color isn’t a particular wavelength or property of light, it is a cognitive perception. Color, is a perceptual property, something that occurs deep inside our brains. So if we can't see it, it is not a color. As such, colors are defined based on perceptual experiments. Another term is Color Value, which refer to human perception and specifically to colorimetry. Lab, Luv, XYZ, Yxy define color values. These models are based on human color perception experiments original done in the 1930’s. We can use math and a metric called deltaE to define when one set of color values are imperceptible (indistinguishable) from another set of numbers (color values). delta-E refers to differences in color values. For example, in one color space called sRGB, it isn’t possible to see a difference between values 2/255/240 and 1/255/240 as they have the same Lab values (90/-54/-8). Two sets of RGB numbers that define one color. As such, we can’t count that example as defining two colors, we can’t see any difference between them. They appear identical to the Standard Observer. A deltaE of less than 1 between two color values is said to be imperceptible but to complicate matters, there are several formulas for calculating this metric. Further the ability of the eye to distinguish two colors as different and is more limited for yellows but is better for greens and blues. This just adds even more difficulty in assigning a meaningful and accurate number of colors to these colors spaces.

The pixel has what is called an encoding which can provide a number of possible device values. For example, 24 bit color, (three channels, 8-bit each) can mathematically define 16.7 million device values. Can we see 16.7 million colors? No. Far less. Depending on who’s figures you examine, the range is said to be “more than 100,000 to 10 million”. The number is up to debate but the point is, we can use math to produce a value that has no actual relationship to what we can see and call color. All the RGB working spaces have exactly the same number of addressable device values and the total number is set by the bit depth of the image file used for encoding, i.e., 8-bit, 16-bit.

Now we have to look at color spaces like ProPhoto RGB. If you examine a gamut plot of this synthetic color space on top of the gamut of human vision of our Standard Observer (the CIE chromaticity diagram), part of it falls outside this plot. ProPhoto RGB can define device values, numbers, which represent “colors" we can’t see. So these “imagery colors” can’t be counted when we ask, does ProPhoto RGB have more colors than sRGB or any other color space. One of the best explanations of why it is folly to even attempt to put a number of colors onto of a color space comes from Graeme Gill the creator of the Argyll Color Management System: "Colorspaces are conceptually continuous, not discrete, therefore it's wrong to talk about number of colors". Just examining ProPhoto RGB further illustrates it is impossible to define the number of colors it can contain as it can defines color values that we can’t see as colors. Parts of ProPhoto RGB’s gamut lies outside human vision! Much like 24 bit color which can define more device values than colors we can see. Encoding is a useful attribute when editing our images so the point isn’t to dismiss it but rather point out, we can encode values for something that isn’t a color, it’s just a number, a device value.


365 nm for Strongest Fluorescence

In addition to 365 nm UV lights having the advantage of not emitting violet light, many objects will fluoresce strongest at 365 nm, as evidenced by absorption spectrum measurements.

The result is that 365 nm light may be better suited for applications where stronger fluorescence effects are desired. Coupled with the advantage of having a lower amount of visible, violet light emitted, 365 nm light can considered an optimal choice where performance is of paramount importance.


Color Vision in Trout Eyes

In this class we will use science to answer the following questions:
Do trout have color vision?
How does their perception of color differ from the human perception?
Does their environment affect their perception of color?
How does this information get used when selecting and presenting lures?

Human Eyes:
In order to understand how colors are perceived by trout, we must first understand how color is seen by us humans. Color is a physiological effect which is a sensation that occurs as the brain responds to neural signals arriving from the retina of the eye. The retina has "rods" and "cones" that are two types of receptors. The rods register the presence of light in black and white (monochrome) while the cones register the colors. Note that there is no such thing as colored light, but only light of different wavelengths.

There are three sub-types of cone receptors in the retina of the human eye. Each interprets a different wavelength and sends its own signal to the brain: red, green, or blue. This is the same way the RGB leads feed color to a computer display. Combinations of these signals offer variations of the complete spectrum of colors. We see a rainbow as a graduation of colors because the wavelengths overlap. The ratio of these signal strengths determine the shade of color.

Each object has some chemical characteristics that absorb most wavelengths of visible light and reflect only a narrow band. This narrow band is perceived as color by the mechanism of the eye. Remember, we are not seeing a colored object, but an object that reflects light in different wavelengths.

The three types of cones in the human eye each contain a photo-sensitive pigment that has the capacity to absorb a range of light wavelengths. Each cone is characterized by the wavelength at which maximum or peak absorption occurs. The three are as follows:
erythrolabe peak absorption at 565nm red
chlorolabe peak absorption at 535nm green
cyanolabe peak absorption at 440nm blue
Light wavelength is measured in nanometers and the visible spectrum ranges from 700nm (red) to 400nm (blue-violet).

Trout Eyes:
Trout, on the other hand, have four receptors, and the four peaks are 600nm, 535nm, 440nm, 355nm.
The second and third conform to the green and blue cones in humans. The first is similar to the human red, but its sensitivity range includes longer wavelengths than humans. The fourth is outside the band of wavelengths visible to humans and is referred to as "ultra-violet". However, the fourth class of cones disappears by the time a trout is two years old.

It is thought the small fauna which feeds the immature trout, reflects the UV radiation and therefore the small fauna are more visible to the trout. It is also suggested that UV cones reappear annually in mature trout in time for spawning runs. It is also speculated that these UV cones are used to track polarized light as a means of navigating to the spawning locations.

It is interesting to note that the long wave (red) cone response of the trout is peaked at a point where the human’s response of the "red" receptor is diminishing. This means that where humans see a dark reddish color, the trout sees a much brighter color and in a lower visible light condition. Researchers tell us that the trout's ability to discern small differences in shade is highest in blue, second but much lower in red and lowest in green. Therefore shades of green will be less important than the contrast of the body or thorax.

Trout Environment:
Although trout have color vision similar to humans, there are major differences due to the available light in their environment. Their vision is limited by the quality of light which enters the underwater world. The advantage of their 4-cone system can be realized only if the full spectrum of sunlight from infra-red to ultraviolet is available to them.

In clear water, the short blue to ultraviolet wavelengths are dispersed causing the background appear blue. This is what occurs in the atmosphere causing the sky to appear blue and even bluer over water. Therefore when a trout sees the shiny scales of a fish, the image of the fish is blurred at short distances and invisible at longer distances.

Directional sunlight passing through water will tend toward red and becoming redder with increased distance just as it does in the atmosphere at sunrise and sunset. Hence, the old adage “Red at nite, sailors take delight, red at morning, sailors take warning”. However, water absorbs long light wavelengths therefore, the energy of the longer wavelengths, corresponding to the red end of the spectrum, is absorbed and converted to heat. At longer range, the absorption of the long wavelengths and blurring of the image due to scattering become significant. For example, a red object seen through 12 feet of water has no wavelengths and will appear black. Note that the reflection of light diminishes very quickly as distance increases, so at 6 feet, there may be very little color perceived. Near the surface, reached by the full sun, at close range, it is reflected brighter red than seen by humans.

However if the object is white and capable of reflecting all incident wavelengths, it would remain visible at longer ranges. وماذا في ذلك! The flash of mirror like reflection from a shiny surface such as tinsel or the scales of a fish will be seen over a much greater distance than body color of your fly.

It is clear that trout do indeed have the mechanism for full color vision and in a somewhat wider range as well. Red is brighter to the trout but the color diminishes quickly with distance while white will be visible over greater distances. Impurities in the water make color less important but white will be seen more readily. Water impurities, like minerals or staining, can selectively filter out various wavelengths of light. These impurities tend to remove the ultraviolet and blue wavelengths in a short distance and allow long wavelengths to penetrate the farthest but again not as far as clear water. To summarize, the color vision of the trout is limited to relatively clear, shallow water and at short distances.

What about fluorescent colors?
Fluorescence occurs where a surface has the property of absorbing ultraviolet radiation and converting its energy to be reflected as a longer wavelength within the visible range of the eye. This converted reflection is added to the reflection of normally visible light wavelengths, causing it to appear more intense than one would expect to be possible. Divers have noted that in tainted water fluorescent red, orange, and yellow are the most visible, and in clear water any fluorescent paint will do. At long distances or in deeper water, fluorescent yellow and green are more visible. Note that UV penetrates deeper than the visible blue wavelengths, so all fluorescent colors are visible to the UV limit, which is beyond the depth at which their natural color becomes invisible.

Effects of Low Light:
However, in tea stained water often found in trout streams, the opposite is true. The UV wavelengths are filtered out first, but the distance affecting the red wavelengths is not affected by the stained water. Therefore, fluorescence is useless in stained water a short distance below the surface. However, near the surface where it receives UV rays, the red and orange fluorescence will be visible at a greater distance than the shorter wavelength colors of blue and green.

An important feature of the trout's vision is that the rods and cones physically swap places at the start and end of daylight. In the evening the cones that need high light levels to operate and that provide the color response are withdrawn into the surface of the retina and the rods tend to rule. At dawn the reverse action occurs. This change is not instantaneous, but occurs over a period of time. Therefore, as night approaches, the color response in trout diminishes until at night a trout has no color response at all. Under these conditions, black and white is likely to be the most effective combination. Tinsel may have some value if the moonlight is significant.

الاستنتاجات:
1. Trout do indeed have color vision, but it is limited to relatively clear, shallow, water and short distances, so at close range, the trout can see the full detail of color.
2. Trout can discern differences in shades with the highest in blue, then red and then green shades.
3. The color red appears brighter than it does to humans, but quickly becomes black at greater distance.
4. The ability to detect color is greatly impaired and completely eliminated within 12 feet.
5. Impurities in the water or stained water makes colors less significant, but under these conditions, white will remain the best.
6. In the low light conditions of dawn or dusk, trout can not distinguish color. Black, then, becomes the most visible.
7. In clear water, fluorescent colors are more visible with red, orange and yellow being the most visible. In deeper waters, fluorescent yellow and green stand out the most. However, in stained water fluorescent is useless.

Tips to create and select flies:
Trout will closely examine a slow moving fly like an emerger or nymph, and as we have seen, trout are very sensitive to colors. This is a strong feature in selecting fly dressing such as ribbing. At a greater depth of water, a fluorescent or shiny rib will have a significant effect. On the other hand, insects sometimes carry a bubble which would have high visual impact. Its visibility is not due to color but to a difference in optical density between water and gas. This difference can be imitated by transparent pearly white mylar ribbon.

A dry fly is seen by trout as a footprint in the surface tension and color is not as important as it is with a submerged fly like an emerger. In dry flies, translucent color is much more likely to be visible from below than an opaque mass of color. Therefore, a tightly wound body of a fly will be less effective than a loose winding of feathers or dubbed wool.

Review your fly tying efforts and make slight adjustments to your technique and examine your fly box considering the priority of the flies. Some may surprise you by being more effectiveor less effective than you previously imagined..


شاهد الفيديو: تعالوا نعرف يعني إيه الطول علي uv بكل أنواعه (أغسطس 2022).