Общая трехстадийная модель цветового зрения

Описание

Результаты экспериментального исследования взаимосвязи между нейрональной сетью ахроматического зрения, представленной на рис. 4.3.3, и нейрональной сетью хроматического зрения, представленной на рис. 4.3.5, было проведено в работе Измайлова.

С этой целью методом многомерного шкалирования была построена пространственная модель различения монохроматических и ахроматических цветов разной яркости. В результате анализа оказалось, что множество цветов разной яркости можно расположить только в четырехмерном евклидовом пространстве, если исходить из условия линейных соотношений между цветовыми различиями и межточечными расстояниями.

Как и в случае только ахроматических или только хроматических стимулов, цвета разной яркости заполняют не все четырехмерное пространство, а образуют в нем гиперсферу. Случайные отклонения цветовых точек от гиперсферы, измеряемые как вариативность радиуса гиперсферы, не превышают 14%.

Сферическая модель цветового зрения, основанная на этих данных, позволила установить, что каждый цвет может быть представлен как в системе четырех нейрофизиологических характеристик (красно-зеленый, сине-желтый, световой и темновой каналы зрительной системы), определяемых декартовыми координатами цветовой точки, так и в системе психофизических характеристик (цветовой тон, насыщенность, светлота), определяемых сферическими координатами этой же цветовой точки.

[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]
При этом две хроматические характеристики цвета (красно-зеленая и сине-желтая), будучи представлены как функции двух первых координат спектральных цветов от длины волны, полностью совпадают с аналогичными характеристиками, полученными для равноярких цветов, (рис. 2.5.17), а две другие, ахроматические характеристики (световая и темновая), будучи представлены как функции третьей и, четвертой координат ахроматических цветов от яркости, полностью совпадают с аналогичными характеристиками, полученными ранее только для ахроматических стимулов.

Кроме того, оказалось, что ахроматическая координата хроматического пространства, представленная в уравнении 4.3.10 символом ср, является производной от двух ахроматических координат четырехмерного цветояркостного пространства так, что

Таким образом, удалось выявить, что общая нейрональная сеть, осуществляющая в зрительной системе цветовой анализ спектрального состава и интенсивности излучения, представляет собой трехзвенную структуру, блок-схема которой уже была приведена на рис. 1.5 в историческом обзоре.

Входное рецепторное звено этой сети остается неизменным при анализе как спектрального состава, так и интенсивности излучения. Второе, пострецепторное (или предетекторное) звено представляет собой две однотипные подсистемы (хроматическую и ахроматическую), каждая из которых состоит из двух реципрокно активирующихся каналов (r—g и у—b в хроматической подсистеме и В и О в ахроматической).

Информация из этих четырех каналов передается на множество цветовых детекторов, представляющих третье звено нейрональной сети. Синаптические входы каждого детектора характеризуются сферической структурой так, что

где i — индекс детектора.

При анализе ахроматических сигналов активируются только световой и темновой каналы, которые передают возбуждения на входы ? и ? детекторов.

Хроматические планы не активируются, через входы ? и ? идет нулевая информация, и поэтому общая нейрональная сеть функционирует в редуцированном виде, как это и наблюдается в опытах с ахроматическими сигналами (рис. 2.5.22 и уравнение 4.3.3).

При анализе равноярких цветов активируются все четыре канала пострецепторной сети, но, хотя абсолютные значения возбуждений в каналах B и D меняются при изменении стимулов, от ношение возбуждений остается константным, поэтому общая нейрональная сеть также функционирует в редуцированном виде, хотя и иначе, чем в предыдущем случае (уравнение 4.3.10 и 4.3.12).

И только когда излучение меняется и по спектральному составу, и по интенсивности, можно наблюдать общую работу всех элементов цветового анализатора.

Представленная на рис. 1.5 модель цветового анализатора предусматривает три стадии анализа излучения. На первой, рецепторной стадии излучения классифицируются только по качественному признаку: одинаковые — разные. На второй, предетекторной стадии осуществляется дальнейшая дифференциация излучений на хроматические и ахроматические за счет функционирования двух независимых механизмов для кодирования сенсорного образа.

Один из них служит нейрофизиологической основой такой сенсорной характеристики цвета, как цветовой тон, а другой — основой светлоты цвета. На третьей стадии — детекторной — осуществляется интеграция этих характеристик — хроматической и ахроматической — в целостный сенсорный образ. В процессе этой специфически нейрональной интеграции формируются не только две основные сенсорные характеристики стимула — тон и светлота но дополнительно, за счет сферической структуры синапсов детектора, образуется еще одна цветовая характеристика — насыщенность.

Это означает, что насыщенность, в отличие от цветового тона и светлоты, является исключительно психофизиологической характеристикой и объясняет, почему она не имеет своего физического» коррелята.
В заключение необходимо отметить, что специфика трехстадийной концепции цветового зрения, развиваемой авторами этой книги, заключается в том, что обоснование необходимости третьей стадии анализа светового излучения прямо следует из структуры сферической модели различения цветовых стимулов, в которой набор оппонентных (хроматических) и неоппонентных (ахроматических) характеристик излучения преобразуется в систему тон — насыщенность — светлота за счет специальной сферической структуры взаимоотношения между этими характеристиками. А структура сферической модели в свою очередь следует непосредственно из экспериментальных измерений больших надпороговых различий.

Таким образом, если одностадийная концепция базировалась на опытах по смешению цветов, двухстадийная концепция — на исследованиях цветовой оппонентности и порогового цветоразличения, то трехстадийная концепция базируется на исследованиях надпорогового цветоразличения.