← Статьи и исследования

Почему один и тот же цвет ткани меняется при другом свете и фоне?

Демонстрации с реальными тканями показывают, почему цвет нельзя считать свойством одного образца: на ответ влияют спектр и расположение света, фон, блеск и знакомые опорные поверхности.

Stacey Aston, Kristina Denisova, Anya Hurlbert, Maria Olkkonen, Bradley Pearce, Michael Rudd, Annette Werner, Bei Xiao

Exploring the Determinants of Color Perception Using #Thedress and Its Variants: The Role of Spatio-Chromatic Context, Chromatic Illumination, and Material–Light Interaction

Оригинал научной работы
Полный перевод
Содержание исследования

Аннотация

Цвета, которые видит человек, зависят не только от свойств поверхности предметов. Восприятие определяется также взаимодействием этих свойств со светом и тем, как отраженный от предметов свет обрабатывает зрительная система конкретного наблюдателя. Поскольку зрительные системы людей различаются, один и тот же зрительный стимул может вызывать разное восприятие. Феномен #thedress наглядно это показал: люди смотрели на одно изображение и называли цвета совершенно по-разному, синим и черным либо белым и золотым. Этот феномен вдохновил серию демонстраций на конференции Vision Sciences Society 2015. Они показывали, как пространственные и временные изменения спектра света влияют на восприятие цвета материалов и насколько различается цветовое восприятие людей. В демонстрациях изучались также эффекты временных изменений метамерного света, включая пятно Максвелла, энтоптическое явление. Главное, демонстрации установили, что феномен #thedress возникает не только на фотографии платья, но и с реальным платьем при реальных источниках света разного спектрального состава и пространственного расположения.

Ключевые слова: #thedress, восприятие цвета, пространственный контекст, цветное освещение, константность цвета, взаимодействие материала и света.

В 2015 году фотография платья, #thedress, стала вирусной: люди примерно разделились на две группы в зависимости от того, как называли его цвета, синим и черным или белым и золотым. Правдоподобное объяснение состоит в том, что зрительные системы разных людей при оценке цвета поверхности приписывают разную вероятность разным условиям освещения (см., например, Brainard & Hurlbert, 2015; Gegenfurtner et al., 2015; Lafer-Sousa & Conway, 2017; Wallisch, 2017; Witzel et al., 2017). Константностью цвета называют способность воспринимать цвет предмета примерно постоянным при изменении освещения (Hurlbert, 2007; Monge, 1789; Shepard, 2001; von Helmholtz, 1867). Это один из главных примеров того, как зрительная система разрешает неопределенность сенсорных сигналов и строит устойчивое представление о свойствах предмета (Brainard & Radonjić, 2014; Foster, 2011; Hurlbert, 1998; Olkkonen & Ekroll, 2016; Smithson, 2005; Xiao, 2020). Информация на снимке #thedress неоднозначна. Признаков физических свойств освещения мало, и они противоречат друг другу; само платье незнакомо, а отражательная способность его поверхности неизвестна. Поэтому несколько сочетаний свойств поверхности и освещения одинаково хорошо согласуются с изображением. Кроме того, цветности на снимке распределены примерно вдоль локуса дневного света, что усиливает сомнение в том, вызваны ли цветовые различия материалом предмета или освещением (Gegenfurtner et al., 2015). Количественные исследования показывают, что при свободном назывании цвета ответы не делятся строго на две категории, но заметно различаются между людьми (Aston & Hurlbert, 2017; Lafer-Sousa & Conway, 2017; Werner, 2015; Werner & Schmidt, 2016). Индивидуальные различия в названиях цвета платья действительно связаны с различиями в воспринимаемом цвете освещения (Aston & Hurlbert, 2017; Toscani et al., 2017; Uchikawa et al., 2017; Wallisch, 2017; Witzel et al., 2017). Эти результаты поддерживают объяснение через константность цвета: люди по-разному разделяют вклад отражательной способности поверхности и спектра освещения. Те, кто видит белое и золотое платье, обычно воспринимают освещение на снимке более синим и темным. Те, кто видит синее и черное, считают освещение более желтым и ярким. Дополнительные сведения о спектре освещения могут сдвигать ответы в одну категорию (Witzel et al., 2017). То же происходит при иллюзорном изменении яркости (Hugrass et al., 2017), пространственной фильтрации (Dixon & Shapiro, 2017) и перекрытии частей изображения (Daoudi et al., 2017).

Все опубликованные исследования такого рода проводились только с двумерными изображениями, однако несколько публичных неопубликованных демонстраций показали, что неоднозначность #thedress можно получить и в реальной сцене. Когда реальное синее платье освещают одновременно двумя источниками, синеватым и желтоватым, оно выглядит иначе, чем под одним белым источником, и наблюдатели расходятся в оценке цвета. В одной демонстрации реальное платье одновременно освещали рассеянным синим светом с цветностью CIE x,y = 0,253; 0,274 и более направленным желтым светом, имитирующим свечу, с цветностью CIE x,y = 0,459; 0,407. Оба источника были перестраиваемыми многоканальными светодиодными лампами. Доля наблюдателей, видевших синее и черное или белое и золотое платье, была близка к результатам для исходной фотографии. При свободном назывании цветов разнообразие ответов выросло. Среди 847 человек при неоднозначном двухисточниковом освещении 46% ответили «синее/черное», 12% «белое/золотое» и 42% дали другие ответы. При одном белом источнике доли составляли соответственно 86%, 2% и 12%. Здесь мы описываем показанную на VSS 2015 серию трехмерных демонстраций с реальными материалами, включая настоящее платье. Они проверяют принципы, лежащие в основе индивидуальных различий цветового восприятия при изменении спектра освещения. Демонстрации показывают, что целенаправленное изменение спектра, пространственного распределения и временной динамики света влияет не только на воспринимаемый цвет предметов, но и шире на свойства материала. Они также подтверждают, что феномен #thedress возникает с реальным платьем и реальными источниками разного цвета. Изменение фона, контекстных предметов и размера светового пятна может менять воспринимаемый цвет платья.

Установка

Демонстрации проходили в одном большом помещении на четырех стендах вдоль трех стен. Они работали пять часов вечером 18 мая 2015 года. Всего пришло около 1500 человек; у каждого стенда посетитель обычно проводил от 5 до 10 минут.

Демонстрация 1. Реальное платье меняет цвет: влияние цветового контекста и нескольких источников света

Чтобы разрешать неоднозначность изображения, зрительная система должна использовать ограничения, например предположения о вероятности определенных условий среды, основанные на прошлом опыте (Knill & Richards, 1996; Yuille & Kersten, 2006) и биологической правдоподобности (Shepard, 2001; Denisova, Feldman, et al., 2016). В вычислительных моделях константности цвета одним из таких ограничений служит предположение об одном источнике (Brainard et al., 2006; Hurlbert, 1998). Отделить отражательную способность поверхности от спектра освещения в отраженном сигнале проще, если считать спектр пространственно однородным.

В реальных сценах, подобных той, где возник феномен #thedress, источников света, вероятно, несколько; у них разные спектры и положение, например тень на переднем плане и прямой свет сзади. Поэтому предположение об одном источнике нарушается. Для сохранения константности цвета зрительная система должна точно оценить световое поле, то есть распределение освещения в сцене. Для этого она использует признаки и априорные предположения о сегментации изображения (Werner, 2014) и пространственной структуре сцены (Bloj et al., 1999). Феномен #thedress показывает, что при отсутствии однозначных признаков разные люди разрешают неопределенность, опираясь на разные предположения о сцене и ее освещении.

Мы показали, что изменение светового поля и пространственно-цветового контекста реального платья меняло восприятие его цвета от синего и черного через лавандовый и коричневый до белого и золотого, как и на исходном снимке. Сначала висящее реальное платье разместили на почти черном или желтом тканевом фоне и осветили смесью двух широкополосных цветных источников, желтого и синего, от двух слайд-проекторов. На желтом фоне большинство наблюдателей видели платье синим и черным (рис. 1A), на черном фоне белым и золотым (рис. 1B). Значит, цветовой контекст сильно влиял на ответы. Последующие лабораторные измерения показали, что этот сдвиг сильнее действовал на исходную группу «синее/черное», чем на группу «белое/золотое» (Werner, 2015; Werner & Schmidt, 2016). Иными словами, контекст по-разному влиял на группы и усиливал неоднозначность. Эффект выходит за рамки ранее описанной роли контекста в самом возникновении неоднозначности (Hesslinger & Carbon, 2016; Jonauskaite et al., 2020; Witzel et al., 2017; Witzel, Poggemann et al., 2017). Другие эксперименты лаборатории Werner показали, что различие не объясняется одной лишь цветовой индукцией. Ни поведение наблюдателей, то есть время взгляда на платье или фон, ни общая сила индукции, измеренная на дисплее по схеме «центр и окружение», не различались между группами соответствующим образом (Werner & Schmidt, 2016; Weigold, 2017).

Контекстные эффекты. Реальное платье, которое при белом свете выглядит синим с черным кружевом, показано на стенде, покрытом (A) желтой или (B) черной тканью. В обоих случаях сцена освещена смесью синего и желтого света. Присутствие человека меняет воспринимаемый цвет платья в обоих условиях. Модель: Annette Werner. Цветную версию рисунка см. в онлайн-статье.Источник: Aston et al. (2020), CC BY 4.0.

Во второй манипуляции цвет освещения меняли только в одной части сцены. Когда фон и внешнюю часть платья вместо смеси желтого и синего освещали только синим, люди начинали видеть оставшуюся полностью освещенную часть белой и золотой (рис. 2). Демонстрация показала, что на цвет платья влияют и цветность освещения, и особенно сильно его пространственное распределение, то есть световое поле. Похожие эффекты получены при изменении исходной фотографии (Witzel et al., 2017).

Изменение размера светового пятна влияет на воспринимаемый цвет платья. Реальное платье показано на желтом тканевом фоне. Слева направо желтое освещение все сильнее ограничивается центром платья, а внешние части освещаются синим. На крайнем правом изображении центр освещен смесью желтого и синего, края только синим. Цветную версию рисунка см. в онлайн-статье.Источник: Aston et al. (2020), CC BY 4.0.

Мы показали и другие контекстные эффекты, ранее не отмеченные. Воспринимаемый цвет менялся, когда в сцену под то же световое пятно вводили реального человека или лист белой бумаги. На рис. 1 человек в платье указывает на него; на обоих фонах присутствие человека слегка сдвигает восприятие к синему и черному. Мы также заметили новый медленный эффект перекалибровки цвета, развивавшийся в течение нескольких секунд после удаления фонового ориентира или эталонного предмета из освещенной области. Насколько нам известно, медленная временная адаптация к изменению опорных значений светлоты и цвета раньше не отмечалась и систематически не изучалась.

Эти эффекты показывают, что цветовой контекст и световое поле сильно влияют на воспринимаемый цвет реального платья. Их можно описать в рамках объяснения феномена #thedress через константность цвета. Чтобы определить цвет платья, зрительная система должна одновременно интерпретировать освещение, но признаки противоречат друг другу. Цвет фона служит сильным признаком, особенно при предположении «серого мира» (Hurlbert, 1998). Из-за неопределенности числа и типа источников зрительная система придает фону большой вес. Желтый фон сигнализирует о желтом освещении; компенсация дает синее и черное платье. Одновременно фон становится самой яркой поверхностью сцены и, согласно правилам опорных значений светлоты (Gilchrist, 2006; Gilchrist et al., 1999; Gilchrist & Soranzo, 2019; Rudd, 2017, 2020; Rudd & Zemach, 2005; Werner, 2015; Werner & Schmidt, 2016), превращается в сильный ориентир для оценки освещения. Почти черный фон, напротив, указывает на нейтральное слабое освещение; компенсация дает более яркое белое и золотое платье. Поздние лабораторные измерения того же платья при сходном освещении показали, что его цветности действительно были близки к ахроматическим. Эффект присутствия человека, вероятнее всего, объясняется кожей, знакомой поверхностью с известной отражательной способностью, которая дает дополнительный ориентир для оценки цветности освещения (Crichton et al., 2012). Неоднозначность может возникать из-за того, что разные наблюдатели в разной степени используют фон как эталон (Werner & Schmidt, 2016).

Демонстрация 2. Реальное платье: влияние цветного освещения

Еще одно предположение, упрощающее вычислительную задачу константности цвета, состоит в том, что спектр источника широкополосный и не имеет провалов мощности в видимом диапазоне (Brill, 1978; Hurlbert, 1998). Естественный дневной свет и лампа накаливания этому соответствуют, а узкополосный насыщенный цветной свет нет. Такой свет создает неоднозначные сигналы, отраженные от поверхности, и дает мало сведений о ее отражательной способности. Демонстрация показывала неоднозначность при необычном освещении. Ее целью было не воспроизвести конкретные условия #thedress, а показать трудности константности цвета при крайнем нарушении предположений об одном широкополосном источнике.

Реальное синее платье одновременно освещали тремя пространственно разнесенными перестраиваемыми светодиодными источниками с четырьмя первичными цветами. Излучение каждого источника плавно и случайно менялось во времени независимо от остальных, образуя пространственно и спектрально смешанное освещение во многих направлениях цветового пространства. Освещение было крайне неестественным: несколько источников с сильно окрашенным спектром случайно менялись во времени. Вместе с ними менялся видимый цвет платья, что показывало отказ механизмов константности цвета. Затем в сцену добавили бело-черную версию того же платья, цвет Ivory от Roman Originals. Это показало, что при необычном освещении константность хуже для цветных поверхностей, чем для ахроматических (рис. 3). При менее крайних условиях устойчивость названия цвета при изменении освещения обычно сходна для цветных и ахроматических поверхностей (Olkkonen et al., 2009, 2010; Troost & de Weert, 1991).

Сравнение воспринимаемого цвета сине-черного и бело-черного платьев. На левой и правой панелях платья освещены разными источниками. Цвет сине-черного платья заметно меняется, тогда как белое платье при тех же изменениях кажется более устойчивым. Большинство наблюдателей сообщали о большем изменении цвета сине-черного платья. Модель: Bei Xiao. Цветную версию рисунка см. в онлайн-статье.Источник: Aston et al. (2020), CC BY 4.0.

Наблюдатели последовательно называли основную часть платья Ivory белой. Цвет был настолько устойчив, что, если бы в магазине в тот день выбрали это платье, интернет-феномен мог бы не возникнуть. Белое платье также стабилизировало цвет сине-черного при сильных изменениях освещения: когда оба платья стояли рядом под одним меняющимся светом, цвет синего менялся меньше. Вероятное объяснение состоит в том, что платье Ivory, самая яркая поверхность сцены, служит опорной поверхностью для оценки цветности освещения. Это соответствует третьему предположению, которое зрительная система может использовать для решения задачи константности цвета: «самое яркое является белым» (Brenner & Nascimento, 2012; Hurlbert, 1998; Rudd, 2013, 2017, 2020; Rudd & Zemach, 2005). Более локальный сходный эффект устойчивости белого виден и на платье из многоцветной ткани (рис. 4).

Пример сравнительно локальной константности цвета при смене освещения на многоцветном платье. Белый цветок на вставке сохраняет цвет лучше других частей платья с цветными цветами. Модель: Kristina Denisova. Цветную версию рисунка см. в онлайн-статье.Источник: Aston et al. (2020), CC BY 4.0.

Устойчивость платья Ivory при сильной смене освещения поддерживает гипотезу, что феномен #thedress частично вызван особыми свойствами поверхности исходного платья. Из-за них цветности изображения изменяются от синеватых до коричнево-желтых вдоль локуса дневного света, поэтому предположение о синеватом или желтоватом дневном освещении кажется правдоподобным (Gegenfurtner et al., 2015; Lafer-Sousa et al., 2015; Winkler et al., 2015). Недавняя работа показала, что распределение цветов #thedress, включая яркостную и цветовую составляющие, достаточно для появления индивидуальных различий, если перенести его на изображения другого содержания (Witzel & Toscani, 2020). Феномен и демонстрации показывают, что константность цвета не работает по принципу «все или ничего», а зависит от конкретного сочетания отражательной способности поверхности и спектра освещения (Aston & Hurlbert, 2017; Hurlbert, 2019).

Демонстрация 3. Взаимодействие материала и света за пределами #thedress

Мы показали, как зрительная система при оценке цвета поверхности использует свойства материала, контекст сцены и пигменты ткани. Набор образцов ткани разместили рядом с реальным синим платьем на манекене. Три пространственно разнесенных перестраиваемых светодиодных источника с четырьмя первичными цветами снова создавали необычное освещение; спектр каждого источника менялся случайно и независимо во времени.

При изменении освещения вид некоторых тканей менялся даже сильнее, чем вид сине-черного платья (рис. 5). Это показывало, что нестабильность цвета при смене света характерна не только для платья, но и для разных тканей. Вельвет с цветочным рисунком менялся от ярко-красного до черного. Если смотреть только на этот образец, было трудно восстановить его цвет при широкополосном свете, который наблюдатель считал бы настоящим. Блестящий шелк также резко менял цвет при смене источника. Более того, его материал начинал казаться то пластиковым, то металлическим.

Платье и другие ткани под плавно меняющимся цветным освещением. Разные люди при разном свете видят сине-черное платье по-разному. Цвет некоторых материалов, например цветочного вельвета и блестящего металлического образца, меняется особенно сильно. Свойства ткани влияют на цвет, воспринимаемый при изменении освещения. Цветную версию рисунка см. в онлайн-статье.Источник: Aston et al. (2020), CC BY 4.0.

Демонстрация показывает сильное взаимодействие освещения и свойств материала в формировании видимого цвета и его константности у тканей. Физика цвета ткани изучена (например, Allen & Goldfinger, 1972), но с точки зрения восприятия тема почти не исследована. Взаимодействие света с тканью включает поглощение, подповерхностное рассеяние, пропускание и отражение; все процессы зависят от спектра освещения (Zhao et al., 2011). Взаимодействие определяется и свойствами ткани, например плотностью вязки и составом волокон, натуральной шерстью или полиэстером (Zhao et al., 2012). Восприятие материала может влиять на восприятие его цвета, и наоборот (Xiao et al., 2016). Kuriki (2015) исследовал связь между восприятием материала и режимом цветового восприятия. Для матовых серых предметов и объектов с текстурой ткани воспринимаемая светимость сильно зависела от материала. Другая работа показала, что блеск и диффузная отражательная способность вместе влияют на классификацию поверхности как золотой или серебряной. Значит, человек не всегда отбрасывает блеск при оценке цвета, а может использовать его для цветовой категории (Okazawa et al., 2011). Нужны дополнительные исследования связи восприятия материала и цвета на сложных материалах, таких как ткань.

В этой демонстрации неоднозначность возникала не только при восприятии цвета, но и при восприятии материала в меняющемся освещении. Изменение цвета сопровождалось изменением видимого материала. Феномен #thedress открывает возможности для изучения материалов при реальном освещении и индивидуальных различий. Возможно, категоризация материала влияет на его восприятие. Например, сочетание блеска поверхности и видимого цвета кружева, вероятно, повлияло и на цветовую категорию, и на металлический вид.

Демонстрация 4. Световое шоу волшебных метамеров

Спектрально неселективная поверхность, одинаково отражающая все длины волн видимого спектра и потому выглядящая белой, точно отражает падающее освещение, если не учитывать геометрию и строение сцены. Поэтому цветность освещения можно оценивать по цветности белых поверхностей. На этой идее основаны методы баланса белого для калибровки цифровых камер (Akkaynak et al., 2014). Вместе с предположением «самое яркое является белым» (Brenner & Nascimento, 2012; Hurlbert, 1998; Rudd, 2013, 2017, 2020; Rudd & Zemach, 2005) она позволяет оценивать цветность освещения, даже если заранее неизвестно, какая поверхность идеально неселективна. Разные цвета #thedress могут возникать потому, что разные люди настраивают баланс белого по разным участкам изображения, оценивают разные цветности освещения и по-разному их компенсируют.

С помощью современной светотехники, нарушающей привычные предположения зрительной системы об освещении, шоу волшебных метамеров показало, что баланс белого не гарантирует константность цвета.

Белую плитку и большой принт в стиле Мондриана закрепили на черном стенде и освещали одним перестраиваемым многоканальным светодиодным светильником (рис. 6). Под управлением компьютера светильник в реальном времени создавал почти любой заданный спектр, от дневного и свечного до флуоресцентного.

Схема установки волшебных метамеров. Экспериментаторы: Stacey Aston, Brad Pearce и Anya Hurlbert. Цветную версию рисунка см. в онлайн-статье.Источник: Aston et al. (2020), CC BY 4.0.

Принт и плитку освещали двумя разными спектрами, которые один светильник чередовал примерно с частотой 1 Гц. Два спектра были метамерными: их рассчитали так, чтобы они вызывали одинаковую тройку откликов трех типов колбочек L, M и S согласно двухградусным функциям сложения цветов CIE 2006 (рис. 7). Поэтому белая плитка не меняла цвет и все время оставалась белой. Участки принта, напротив, резко менялись под двумя метамерными источниками (дополнительное видео 1): оранжевый становился желтым, синий сиреневым (верхняя панель рис. 7). Поверхности принта, в отличие от белой плитки, не отражают весь спектр одинаково и поэтому по-разному отражают два метамерных спектра. Зрительная система интерпретирует изменение отраженного света как изменение самих поверхностей, поскольку в природе такой сигнал встречается редко. Баланс белого дает сбой: при отражении от белой плитки два источника кажутся одинаковыми. Цвет освещения остается тем же, а цвета поверхностей меняются. Это редкий отказ константности цвета.

Панель AПанель BПанель CПанель D
Баланс белого и роль частоты смены освещения. При сравнительно медленном чередовании двух спектров с частотой 1 Гц наблюдатели видят изменение плиток, особенно центральной желтой. При более высокой частоте отдельная плитка уже не переключается; вместо этого заметно мерцание всей панели. Цветную версию рисунка см. в онлайн-статье.Источник: Aston et al. (2020), CC BY 4.0.

При увеличении частоты смены метамерных источников до 40 Гц цвета поверхностей переставали меняться, а вместо этого появлялось видимое мерцание света (нижняя панель рис. 7; дополнительное видео 1). Одно увеличение частоты, по-видимому, переключало зрительную систему из режима восприятия изменения поверхности в режим восприятия изменения освещения. Эта зависимость от частоты отличается от цветового слияния в классической гетерохроматической фликер-фотометрии, HFP (Lennie et al., 1993). Во-первых, выше критической частоты цветового слияния стимул HFP воспринимается единым, а здесь восприятие остается двойным: физическая поверхность отделяется от освещения. Во-вторых, стимул не сливается в один оттенок с меняющейся интенсивностью, а сохраняет сложность множества разноцветных поверхностей. В-третьих, освещение всей сцены кажется пространственно однородным, хотя этого нельзя было бы ожидать, если бы каждый цветовой участок вел себя как отдельный HFP-стимул. Явление продолжает изучаться в лаборатории Hurlbert.

Демонстрация показывает, что оценка цветности света по белой поверхности не обеспечивает константность цвета: при одной и той же оцененной цветности освещения цвета поверхностей могут радикально различаться. Как и #thedress, этот эффект показывает, что константность опирается на несколько механизмов, результат которых зависит от материала и спектра света. Люди могут по-разному взвешивать эти механизмы из-за различий в опыте и ожиданиях, что и приводит к спорам типа #thedress.

Демонстрация 4.1. Увидьте собственное пятно Максвелла

Чередование двух метамерных источников дало дополнительный эффект: посетители могли увидеть собственное пятно Максвелла (Maxwell, 1856/1857; Flom & Weymouth, 1961). Их просили фиксировать взгляд на белой плитке. При смене метамеров плитка не меняла цвет, поскольку точно отражала оба спектра. Однако в центре поля зрения появлялось большое пятно, попеременно розовое и зеленое. Это энтоптическое явление вызвано макулярным пигментом, который сильнее поглощает коротковолновый синий свет, чем окружающие центральную ямку слои сетчатки. Поэтому при одном однородном световом поле колбочки макулы получают иной сигнал, чем окружающие. Два источника оказываются метамерными в разной степени для периферических колбочек без фильтра и для колбочек центральной ямки, отфильтрованных макулярным пигментом. Они вызывают разное изменение отклика колбочек. Цвет центрального пятна формируется изменением контраста между центральной и периферической стимуляцией.

Выводы и следствия

Демонстрации павильона Dress на Vision Sciences Society 2015 с реальными материалами и светом показывают, что восприятие #thedress зависит от падающего на платье освещения и пространственно-цветового контекста. Это поддерживает гипотезу, что разные варианты восприятия возникают из-за разной интерпретации освещения. В рамках константности цвета зрительная система принимает определенные предположения, чтобы разрешить неоднозначность неполной информации изображения (Chetverikov & Ivanchei, 2016; Lafer-Sousa et al., 2015; Toscani et al., 2017; Wallisch, 2017; Werner, 2015; Werner & Schmidt, 2016; Witzel et al., 2017). Демонстрации распространяют наблюдение и на другие ткани и открывают путь к изучению реальных материалов при реальном изменении освещения.

На исходном сине-черном платье мы показали, что замена черного фона на желтый или синеватого освещения на желтоватое резко меняет вид платья. Это дополняет исходный феномен, где разные люди видят одно изображение по-разному из-за неопределенности сцены и света. В демонстрации 1 один человек видел реальное платье по-разному в сценах с разными ориентирами. Наличие однозначного ориентира — то есть однозначного фона или знакомого предмета — по-видимому, стабилизировал цвет: пересвеченное платье под ярким прожектором выглядело более синим и черным, когда в сцене была видна кожа. Это предварительно указывает на привязку к знакомому цвету (Brenner & Nascimento, 2012). Другие демонстрации дали противоречивые результаты. Платье Ivory было гораздо устойчивее сине-черного при сильной смене света, но его присутствие рядом не делало сине-черное платье существенно стабильнее. Разные условия демонстраций 1 и 2 могут частично объяснить противоречие. Волшебные метамеры показали пределы привязки: белые поверхности не отменяли изменения видимого цвета цветных поверхностей при определенных частотах смены света. Для понимания восприятия важно установить, как система сочетает слабую, противоречивую и неполную информацию и сохраняет устойчивое представление о среде. Не менее важно понять взаимодействие восходящей сенсорной обработки с прошлым знанием а также то, представлены ли такие предварительные знания на нейронном уровне и каким образом, в том числе при нарушениях развития, таких как аутизм, где взаимодействие формируется иначе (Denisova, 2019; Denisova, Zhao, et al., 2016).

Вместе демонстрации и поддерживают, и опровергают теории константности цвета, разработанные для простых сцен. Они не проводились в контролируемой лаборатории, но показывают необходимость исследовать сложные поверхности и освещение и учитывать не только диффузное отражение, но и другие свойства материала. Работ о константности цвета реальных или реалистично визуализированных многоцветных и текстурированных поверхностей мало, однако есть данные, что естественные текстуры и формы влияют на цвет предметов (Olkkonen et al., 2008; Vurro et al., 2013). Показанное взаимодействие материала и цвета дает основание исследовать богатую связь внутренних и внешних факторов, из-за которых перцептивные выводы и опыт различаются между людьми.

Благодарности

Авторы благодарят людей во всем мире, которые в 2015 году охотно рассказывали в социальных сетях, что видят на платье. Различия во мнениях о настоящем цвете показали, как граждане могут участвовать в науке и побуждать исследователей изучать субъективность зрительной и мультисенсорной информации. Авторы также благодарят организаторов VSS 2015 за поддержку и помещение для мероприятия.

Примечания

Платье изготовлено Roman Originals©; юридический адрес: Unit 1, Vantage Point, 5 Wingfoot Close, Birmingham, B24 9JH.

Эту демонстрацию проводили как массовый эксперимент на шоу Some Like Dark во время уикенда On Light коллекции Wellcome, 1-4 мая 2015 года. Продюсеры: Hurlbert, Pearce и Aston, Newcastle University. Ее также показали в программе BBC4 Colour: The Spectrum of Science, эпизод 3 Beyond the Rainbow, ноябрь 2015 года.

Неопубликованные данные собраны во время уикенда On Light коллекции Wellcome, 1-4 мая 2015 года (Hurlbert, Pearce и Aston, Newcastle University). См. также Hurlbert et al. (2015).

Заявление о конфликте интересов: авторы сообщили об отсутствии потенциальных конфликтов интересов, связанных с исследованием, авторством или публикацией статьи.

Финансирование: авторы сообщили о следующей финансовой поддержке исследования, подготовки и публикации статьи. Исследования лаборатории Kristina Denisova поддержаны Sackler Award in Developmental Psychobiology, пилотным грантом Simons Foundation Autism Research Initiative 614242 и Национальным институтом психического здоровья США, грант R01MH121605. Содержание отражает ответственность авторов и не обязательно представляет официальную позицию National Institutes of Health. Лабораторию Anya Hurlbert поддерживают Wellcome Trust, 102562/Z/13/Z, и Европейская комиссия, гранты 765121 и 619912. Лабораторию Maria Olkkonen поддерживает Academy of Finland, 319404. Michael Rudd поддержан грантом NIH COBRE P20GM103650. Лаборатория Bei Xiao поддержана стартовым фондом для молодых преподавателей American University. Лабораторию Annette Werner поддерживает правительство Германии.

ORCID iD: Maria Olkkonen https://orcid.org/0000-0001-7962-2256

Дополнительные материалы к статье доступны онлайн.

Сведения об авторах

Stacey Aston, Durham University, Великобритания.

Kristina Denisova, Columbia University Irving Medical Center, США; New York State Psychiatric Institute, США; Teachers College Columbia University, США.

Anya Hurlbert, Institute of Biosciences, Newcastle University, Великобритания.

Maria Olkkonen, Durham University, Великобритания; University of Helsinki, Финляндия.

Bradley Pearce, Institute of Neuroscience, Newcastle University, Великобритания.

Michael Rudd, University of Nevada, США.

Annette Werner, Max Planck Institute for Biological Cybernetics, Германия.

Примечание авторов

Текущее место работы Stacey Aston: Department of Psychology, Durham University, Durham, DH1 3LE, Великобритания.

Корреспонденцию можно направлять следующим авторам:

Stacey Aston, Department of Psychology, Durham University, Durham, DH1 3LE, Великобритания.

Email: stacey.j.aston@durham.ac.uk

Kristina Denisova, Sackler Institute for Developmental Psychobiology and Department of Psychiatry, Columbia University College of Physicians and Surgeons, New York, NY 10032, США; Division of Developmental Neuroscience, New York State Psychiatric Institute, New York, NY 10032, США; Biobehavioral Sciences Department, Teachers College, Columbia University, New York, NY 10027, США.

Email: kd2401@tc.columbia.edu

Anya Hurlbert, Neuroscience, Institute of Biosciences, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, NE2 4HH, Великобритания.

Email: anya.hurlbert@newcastle.ac.uk

Maria Olkkonen, Department of Psychology, Durham University, Durham, DH1 3LE, Великобритания; Department of Psychology and Logopedics, Faculty of Medicine, University of Helsinki, 00014 University of Helsinki, Финляндия.

Email: maria.olkkonen@helsinki.fi

Michael Rudd, Department of Psychology and Center for Integrative Neuroscience, University of Nevada, Reno, NV 89557, США.

Email: mrudd@unr.edu

Annette Werner, Department for Physiology of Cognitive Processes, Max-Planck-Institute for Biological Cybernetics, D-72076 Tübingen, Германия.

Email: annette.werner@mpg.tuebingen.de

Bei Xiao, Department of Computer Science, American University, Washington, DC 20016, США.

Email: bxiao@american.edu

Вклад авторов

M.R. предложил идею павильона Dress Demo на VSS 2015. K.D. подготовила первый черновик рукописи, который затем переработали A.H., B.X., M.O., M.R., K.D. и A.W. K.D. создала рисунки 1-5 и 7 в редакторах CS6. M.O. сделала все фотографии для рисунков 1-3 и 5-7 и записала видео.

Основные материалы и оборудование предоставили: для демонстрации 1 A.W.; демонстрации 2 A.H.; демонстрации 3 B.X. и A.H.; демонстрации 4 A.H. Демонстрации 3, 4 и 4.1 установили и провели B.P., S.A. и A.H.

Демонстрации придумали и подготовили: демонстрация 1 A.W., M.R., M.O.; демонстрация 2 S.A., B.P., A.H., K.D., B.X.; демонстрация 3 B.X., K.D., M.O., S.A., B.P., A.H.; демонстрация 4 B.P., S.A., A.H.; демонстрация 4.1 B.P., S.A. и A.H.

Литература

Библиография
  1. Akkaynak D., Treibitz T., Xiao B., Gürkan U. A., Allen J. J., Demirci U., Hanlon R. T. (2014). Use of commercial off-the-shelf digital cameras for scientific data acquisition and scene-specific color calibration. Journal of the Optical Society of America A, 31, 312 10.1364/josaa.31.000312 Источник
  2. Allen E. H., Goldfinger G. (1972). The color of absorbing scattering substrates. I. The color of fabrics. Journal of Applied Polymer Science, 16, 2973–2982.
  3. Aston S., Hurlbert A. (2017). What # theDress reveals about the role of illumination priors in color perception and color constancy. Journal of Vision, 17, 1–18. 10.1167/17.9.4 Источник
  4. Bloj M. G., Kersten D., Hurlbert A. C. (1999). Perception of three-dimensional shape influences colour perception through mutual illumination. Nature, 402, 877–879. Источник
  5. Brainard D. H., Hurlbert A. C. (2015). Colour vision: Understanding #TheDress. Current Biology, 25, R551–R554. Источник
  6. Brainard D. H., Longère P., Delahunt P. B., Freeman W. T., Kraft J. M., Xiao B. (2006). Bayesian model of human color constancy. Journal of Vision, 6, 1267–1281. Источник
  7. Brainard D. H., Radonjić A. (2014). Color constancy. The New Visual Neurosciences, 1, 545–556.
  8. Brenner E., Nascimento S. M. C. (2012). Judgments about the intensity of the illumination are influenced by the association between colour and luminance in the scene. 6th European Conference on Colour in Graphics, Imaging, and Vision, 2012, 321–324.
  9. Brill M. H. (1978). A device performing illuminant-invariant assessment of chromatic relations. Journal of Theoretical Biology, 71, 473–478. 10.1016/0022-5193(78)90175-3 Источник
  10. Chetverikov A., Ivanchei I. (2016). Seeing “the Dress” in the right light: Perceived colors and inferred light sources. Perception, 45, 910–930. Источник
  11. Crichton S., Pichat J., Mackiewicz M., Tian G., Hurlbert A. C. (2012). Skin chromaticity gamuts for illumination recovery. In Conference on color in graphics, imaging, and vision (Vol. 2012, No. 1, pp. 266–271). Society for Imaging Science and Technology.
  12. Daoudi L. D., Kunchulia M., Herzog M. H. (2017). The role of one-shot learning in #TheDress. Journal of Vision, 17, 1–7. 10.1167/17.3.15.doi Источник
  13. Denisova K. (2019). Neurobiology, not artifacts: Challenges and guidelines for imaging the high risk infant. NeuroImage, 185, 624–640. Источник
  14. Denisova K., Feldman J., Su X., Singh M. (2016). Investigating shape representation using sensitivity to part- and axis-based transformations. Vision Research, 126, 347–361. Источник
  15. Denisova K., Zhao G., Wang Z., Goh S., Huo Y., Peterson B. S. (2016). Cortical interactions during the resolution of information processing demands in autism spectrum disorders. Brain and Behavior, 7, e00596. Источник
  16. Dixon E. L., Shapiro A. G. (2017). Spatial filtering, color constancy, and the color-changing dress. Journal of Vision, 17, 1–20. 10.1167/17.3 Источник
  17. Flom, M. C. and Weymouth, F. W. (1961). Centricity of Maxwell's spot in strabismus and amblyopia. Archives of Ophthalmology, 66, 260--268. Источник
  18. Foster D. H. (2011). Color constancy. Vision Research, 51, 674–700. 10.1016/j.visres.2010.09.006 Источник
  19. Gegenfurtner K. R., Bloj M., Toscani M. (2015). The many colours of the “dress”. Current Biology, 25, R1–R2. 10.1016/j.cub.2015.04.043 Источник
  20. Gilchrist A. (2006). Seeing black and white. Oxford University Press.
  21. Gilchrist A., Kossyfidis C., Bonato F., Agostini T., Cataliotti J., Li X., Spehar B., Annan V., Economou E. (1999). An anchoring theory of lightness perception. Psychological Review, 106, 795–834. Источник
  22. Gilchrist A., Soranzo A. (2019). What is the relationship between lightness and perceived illumination. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 45, 1470–1483. 10.1037/xhp0000675 Источник
  23. Hesslinger V. M., Carbon C. C. (2016). #TheDress: The role of illumination information and individual differences in the psychophysics of perceiving white-blue ambiguities. i-Perception, 7, 2041669516645592. Источник
  24. Hugrass L., Slavikova J., Horvat M., Musawi A., Al., & Crewther D. (2017). Temporal brightness illusion changes color perception of “the dress”. Journal of Vision, 17, 1–7. 10.1167/17.5.6 Источник
  25. Hurlbert A. C. (1998). Computational models of color constancy In Walsh V., Kulikowski J. J. (Eds.), Perceptual constancy: Why things look as they do (pp. 283–322). Cambridge University Press.
  26. Hurlbert A. C. (2007). Quick guide: Colour constancy. Current Biology, 17, R906–R907. Источник
  27. Hurlbert A. C. (2019). Challenges to color constancy in a contemporary light. Current Opinion in Behavioral Sciences, 30, 186–193. 10.1016/j.cobeha.2019.10.004 Источник
  28. Hurlbert A., Aston S., Bradley, P., & Noonan M. (2015). “The dress” phenomenon: Peculiar to the photograph, or present for the real dress? Perception, 44, 119–120.
  29. Jonauskaite, D., Dael, N., Parraga, C. A., Chèvre, L., Sánchez, A. G., & Mohr, C. (2020). Stripping #The Dress: the importance of contextual information on inter-individual differences in colour perception. Psychological Research, 84, 851--865. Источник
  30. Knill D. C., Richards W. (1996). Perception as Bayesian inference. Cambridge University Press.
  31. Kuriki I. (2015). Effect of material perception on mode of color appearance. Journal of Vision, 15, 1–13. 10.1167/15.8.4 Источник
  32. Lafer-Sousa R., Conway B. R. (2017). #TheDress: Categorical perception of an ambiguous color image. Journal of Vision, 17, 1– 30 10.1167/17.12.25 Источник
  33. Lafer-Sousa R., Hermann K. L., Conway B. R. (2015). Striking individual differences in color perception uncovered by ‘the dress’ photograph. Current Biology, 25, R545–R546. Источник
  34. Lennie P., Pokorny J., Smith V. C. (1993). Luminance. Journal of Optical Society of America A, 10, 1283–1293. Источник
  35. Maxwell J. C. (1856). On the unequal sensibility of the Foramen Centrale to lights of different colours. (Abstract). The Atheneum, 1505, 1093.
  36. Maxwell, J. C. (1857) On the unequal sensibility of the Foramen Centrale to lights of different colours (Abstract). In J Murray (Ed), Report of the Twenty-Sixth Meeting of the British Association for the Advancement of Science. London: Taylor & Francis, p. 12.
  37. Monge G. (1789). Mémoire sur quelques phénomènes de la vision [Thesis on some phenomena of vision]. Annales de Chimie, 3, 131–147.
  38. Okazawa G., Koida K., Komatsu H. (2011). Categorical properties of the color term “GOLD”. Journal of Vision, 11, 1–19. 10.1167/11.8.4 Источник
  39. Olkkonen M., Ekroll V. (2016). Color constancy and contextual effects on color appearance In Kremers J., Baraas R. C., Marshall N. J. (Eds.), Human color vision (pp. 159–188). Springer; 10.1007/978-3-319-44978-4_6 Источник
  40. Olkkonen M., Hansen T., Gegenfurtner K. R. (2008). Color appearance of familiar objects: Effects of object shape, texture, and illumination changes. Journal of Vision, 8, 1–16. http://www.journalofvision.org/content/8.5.13; 10.1167/8.5.13 Источник
  41. Olkkonen M., Hansen T., Gegenfurtner K. R. (2009). Categorical color constancy for simulated surfaces. Journal of Vision, 9, 6.1–6.18. 10.1167/9.12.6 Источник
  42. Olkkonen M., Witzel C., Hansen T., Gegenfurtner K. R. (2010). Categorical color constancy for real surfaces. Journal of Vision, 10, 9.1–9.22. 10.1167/10.9.16 Источник
  43. Rudd M. E. (2013). Edge integration in achromatic color perception and the lightness-darkness asymmetry. Journal of Vision, 13, 18 10.1167/13.14.18 Источник
  44. Rudd M. E. (2017). Lightness computation by the human visual system. Journal of Electronic Imaging, 26, 031209 10.1117/1.JEI.26.3.031209 Источник
  45. Rudd M. E. (2020). Neurocomputational lightness model explains the appearance of real surfaces viewed under Gelb illumination. Journal of Perceptual Imaging, 3, 10502-1-10502-16(16). 10.2352/J.Percept.Imaging.2020.3.1.010502 Источник
  46. Rudd M. E., Zemach I. K. (2005). The highest luminance rule in achromatic color perception: Some counterexamples and an alternative theory. Journal of Vision, 5, 983–1003. Источник
  47. Shepard R. N. (2001). Perceptual-cognitive universals as reflections of the world. The Behavioral and Brain Sciences, 24, 581–601; discussion 652–671.
  48. Smithson H. E. (2005). Sensory, computational and cognitive components of human colour constancy. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, 360, 1329–1346. 10.1098/rstb.2005.1633 Источник
  49. Toscani M., Gegenfurtner K. R., Doerschner K. (2017). Differences in illumination estimation in #thedress. Journal of Vision, 17, 1–14. Источник
  50. Troost J. M., de Weert C. M. (1991). Naming versus matching in color constancy. Perception & Psychophysics, 50, 591–602. Источник
  51. Uchikawa K., Morimoto T., Matsumoto T. (2017). Understanding individual differences in color appearance of “#TheDress” based on the optimal color hypothesis. Journal of Vision, 17, 1–14. 10.1167/17.8.10 Источник
  52. von Helmholtz H. (1867). Handbuch der Physiologischen Optik [Manual of physiological optics]. Leipgiz: Leopold Voss.
  53. Vurro M., Ling Y., Hurlbert A. C. (2013). Memory color of natural familiar objects: Effects of surface texture and 3-D shape. Journal of Vision, 13, 1–20. http://www.journalofvision.org/content/13/7/20, doi:10.1167/13.7.20 Источник
  54. Wallisch P. (2017). Illumination assumptions account for individual differences in the perceptual interpretation of a profoundly ambiguous stimulus in the color domain: “The dress”. Journal of Vision, 17, 1–14. 10.1167/17.4.5 Источник
  55. Weigold, M. (2017). Interindividuelle Variabilität bei chromatischer Induktion unter besonderer Berücksichtigung des Phänomens #thedress (Interindividual variability of chromatic induction with particular consideration of the phenomenon #thedress). Bachelor thesis, Eberhard-Karls Universitity of Tübingen.
  56. Werner A. (2014). Spatial and temporal aspects of chromatic adaptation and their functional significance for colour constancy. Vision Research, 104, 80–89. Источник
  57. Werner A. (2015). Does colour constancy exist? Yes and No. Perception, 44, 3T2B004 10.1177/0301006615598674 Источник
  58. Werner A., Schmidt A. (2016). The #Dress phenomenon: An empirical investigation into the role of the background. Journal of Vision, 16, 742 10.1167/16.12.742 Источник
  59. Winkler A. D., Spillmann L., Werner J. S., Webster M. A. (2015). Asymmetries in blue–yellow color perception and in the color of ‘the dress’. Current Biology, 25, R547–R548. 10.1016/j.cub.2015.05.004 Источник
  60. Witzel, C., Poggemann, S., Jakob, A., et al Gegenfurtner, K. R., & Toscani, M. (2017). Which image characteristics yield striking individual differences in perceived colour? In 40th European Conference on Visual Perception (ECVP), Berlin, Germany.
  61. Witzel C., Racey C., O’Regan J. K. (2017). The most reasonable explanation of “the dress”: Implicit assumptions about illumination. Journal of Vision, 17, 1. Источник
  62. Witzel C., Toscani M. (2020). How to make a #theDress. Journal of Optical Society of America A, 37, A202–211. 10.1364/JOSAA.381311 Источник
  63. Xiao B. (2020). Color constancy In Shamey R. (Ed.), Encyclopedia of color science and technology. Springer; 10.1007/978-3-642-27851-8_266-2 Источник
  64. Xiao B., Bi W., Jia X., Wei H., Adelson E. H. (2016). Can you see what you feel? Color and folding properties affect visual-tactile material discrimination of fabrics. Journal of Vision, 16, 34. Источник
  65. Yuille A., Kersten D. (2006). Vision as Bayesian inference: Analysis by synthesis? Trends in Cognitive Sciences, 10, 301–308. 10.1016/j.tics.2006.05.002 Источник
  66. Zhao S., Jakob W., Marschner S., Bala K. (2011). Building volumetric appearance models of fabric using micro CT imaging. ACM Transactions on Graphics (TOG), 30, 1–10.
  67. Zhao S., Jakob W., Marschner S., Bala K. (2012). Structure-aware synthesis for predictive woven fabric appearance. ACM Transactions on Graphics (TOG), 31, 75.
Другие исследования

Обсудим ваш заказ?

Оставьте номер. Поможем выбрать изделие, нанесение или услугу.

Политика обработки данных. Контакт и подборку получит менеджер через Telegram.

Передадим номер и подборку менеджеру. Он свяжется с вами, чтобы обсудить детали.

БрендЦех в MAX

Найдите нас по номеру телефона через раздел «Контакты» в MAX.

+7 980 184-40-10

Открыть MAX

Изделие для вашего мерча

Футболка

Подборка для расчёта

Пока ничего не добавлено. Выберите изделие на стеллаже и добавьте его в подборку.

Выбрать изделия
Обсудить подборку

С вами свяжутся с секунды на секунду