Существует ли чистый желтый цвет в вариациях, которые мы не можем различить? [дубликат]

Если добавить красный свет (~440 ТГц) и зеленый свет (~560 ТГц), получится то, что мы воспринимаем как желтый свет (~520 ТГц). Но я предполагаю, что вы действительно получаете смешанную форму волны, которую мы воспринимаем как желтую? Предположим, что красный цвет является идеальной синусоидой, как и зеленый, смесь обоих будет не идеальной синусоидой, а шаткой составной вещью, верно? Что отличается от идеальной синусоиды ~ 520 ТГц. Но мы называем обе вещи «чистым» желтым. Это правильно?

Если да, то существуют ли животные, способные отличить составной чистый желтый цвет от единственного чистого желтого, как мы можем различить смесь нескольких звуковых синусоидальных волн как аккорд? Или есть машины, которые могут это сделать?

См. также: Почему и желтый, и пурпурный свет можно получить из смеси красного, зеленого и синего?

Я истолковал вопросы «смешать» и «добавить» как означающие создание света средней частоты. То есть желтый свет может быть либо смесью длин волн, которые «в сумме» дают желтый при интерпретации фоторецепторами, либо он может быть монохроматическим желтым светом (который в сумме интерпретируется как желтый).
@piojo По этой логике, если мы смешаем равное количество красного света (~ 450 ТГц) и синего света (~ 640 ТГц), мы получим ~ 545 ТГц, что будет зеленым светом. Но, как мы все знаем, смешивание красного и синего света дает пурпурный цвет , который не является спектральным цветом . Следовательно, эта теория, очевидно, в корне ошибочна.
@jkej Я не уверен, что это вообще обесценивает этот момент. Красный и синий — это противоположные концы спектра, и все находится между ними. Мы видим три измерения цвета, поэтому, конечно, вы не можете втиснуть все в линейный спектр. Но если вы примените мою точку зрения к линейным областям восприятия цвета (областям между пиками восприятия фоторецепторов), будет ли это неправильно? Я не понимаю, как это могло быть, учитывая то, как фоторецепторы улавливают частоты, которые они излучают.
@piojo Да, это примерно работает для красно-зеленого спектра и зелено-фиолетового спектра отдельно, но, как вы намекаете, это особенность нашего восприятия цвета, а не потому, что световые частоты каким-то образом физически «усредняются». . Даже если в некоторых случаях это как бы «работает», я думаю, что объяснение смешанных цветов в терминах усредненных частот по-прежнему вводит в заблуждение с педагогической точки зрения, и я решил проиллюстрировать это на примере, для которого это не работает.
@jkej Дальняя точка. Хотя я подозреваю, что эта связь сохраняется для любого вида, который воспринимает цветность как непрерывное пространство. Тем не менее, вы правы, указав, что частота — это одномерный континуум, а наше восприятие — нет, поэтому слишком далекое увлечение этой моделью приведет к путанице.
Обязательное напоминание: комментарии предназначены для улучшения и уточнения вопроса , а не для предоставления ответов на него. Я удалил кучу комментариев, которые сделали последнее.

Ответы (6)

Наша способность отделять разные цвета друг от друга в решающей степени зависит от того, сколько у нас различных рецепторов для цветного света.

У людей есть три разных рецептора света, а это значит, что мы можем охарактеризовать цвета тремя числами, точно так же, как RGB-коды цветов на вашем экране.

В конце концов, то, что определяет воспринимаемые нами цвета, — это то, как форма волны проецируется на эти три числа. Поскольку существует бесконечное множество волновых форм, существует бесконечная смесь цветов, которые мы будем воспринимать как идентичные (для каждого воспринимаемого цвета).

Некоторые животные имеют более трех типов цветовых рецепторов и поэтому могут различать большее количество световых волн. Вы можете сказать, что их цветовосприятие более многомерно (4D, 5D и т. д.), чем наше трехмерное цветовосприятие.

У некоторых людей на самом деле есть рецептор 4-го цвета (если я правильно понимаю): en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy#Humans
Креветка-богомол имеет 16 различных типов светочувствительных колбочек. По сравнению с ними мы дальтоники.
В качестве промежуточного шага может помочь отметить, что цветовые рецепторы в человеческом глазу не являются монохроматическими, и улавливать спектр частот приблизительно в форме колокола. См. изображение по адресу: en.wikipedia.org/wiki/Cone_cell . Это основано на ответе WillO. Также однородные цвета, образованные из разных комбинаций монохроматического света, называются «метамерами», чтобы обозначить, что они принципиально разные, но одинаково воспринимаются трихроматическими людьми. См.: en.wikipedia.org/wiki/Metamerism_(color)
Описывать восприятие цвета как «пространственное» на самом деле не очень полезно и скорее вводит в заблуждение. Т.е. что для вас "измерение"? Есть разница между тремя точками на одномерной прямой и тремя точками на двумерной плоскости...
@can-ned_food Наоборот, я думаю, что имеет смысл говорить с точки зрения размерности (особенно для людей, собак и птиц). Чтобы ответить на вопрос: размерность — это количество единиц информации, необходимых для описания воспринимаемого цвета. Для людей вам нужно три числа, тогда как для собак вам нужно только два. См ., например, en.wikipedia.org/wiki/Color_vision#/media/… . Цвета радуги на самом деле представляют собой особый путь в этом трехмерном цветовом ландшафте.
Хм. Я предпочитаю использовать более строгое определение понятия «измерение» — но вы правы. Даже в математике есть более свободные наречия, которые не добавляют к этому слову геометрических и фундаментальных евклидовых условий.
@canned_food Я не могу не согласиться с тобой. Осознание того, что световой спектр является бесконечномерным вектором и что наше цветовосприятие проецирует этот вектор на трехмерное пространство, стало для меня настоящим моментом озарения (это случилось много лет назад). До этого всегда было несколько вопросов о свете и цвете (например, вопрос ОП), которые я не мог полностью уложить в голове. Я поражен, что мне никогда не говорили об этом, когда я изучал физику в бакалавриате.
@jkej: Я думаю, что отчасти это не объясняется физикой, потому что восприятие цвета на самом деле не входит в сферу физики, это то, что происходит только в глазах и мозге. При наблюдении за объектами реального мира (в отличие от чистых цветных пятен, как этот вопрос и ответ) все становится еще сложнее.
Головоногие могут использовать хроматические искажения, чтобы воспринимать цветовую частоту как более континуум (подобно тому, как мы воспринимаем звук), а не как 3-х, 4-х или 16-ти мерную точку - phys.org/news/…
@can-ned_food, «размерность» — это понятие в линейной алгебре. Это характерное свойство векторного пространства. В частности, это максимальный размер любого набора линейно независимых векторов из этого пространства. Эта концепция применима как к человеческому восприятию цвета, когда цвета, которые мы воспринимаем, могут быть осмысленно представлены в виде трехмерных векторов, так и к физическим цветам, где каждый возможный спектр мощности может быть осмысленно представлен как член функционального пространства (своего рода бесконечное пространство). -мерное векторное пространство).
Существует ли планковский предел частоты сигнала?

Ответ Микаэля Фремлинга превосходен, но вот еще немного деталей:

Свет, попадающий в ваши глаза, представляет собой смесь множества чистых волн разной длины с разной интенсивностью.

Красный датчик в вашем глазу вычисляет средневзвешенное значение этих интенсивностей с весами, сконцентрированными около 440 тец. Зеленый датчик вычисляет другое средневзвешенное значение, с весами, сосредоточенными вокруг 560 тец и т. д. (это стилизованный пример; они, конечно, сконцентрированы вблизи некоторых других длин волн, а не точно 440 и 560).

Каждый тип датчика вычисляет одно число. Ваш мозг интерпретирует эти три числа как цвет.

Существует множество различных комбинаций интенсивности, которые дают одни и те же три средневзвешенных значения и, следовательно, выглядят одинаково для вашего мозга.

В вашем глазу нет желтого сенсора. Сенсоры в человеческом глазном яблоке называются колбочками и бывают трех видов; «Красный», «зеленый» и «синий». Вот почему нашим цветным экранам компьютеров и телевизоров нужны только красные, зеленые и синие излучатели.
@jameslarge: Как я уже сказал, это стилизованный пример. Он предназначен для объяснения механизма, а не для уточнения деталей. Но я сменю желтый на зеленый.
@jameslarge выходит из пика отклика, он больше похож на желтовато-зеленый, зеленый и сине-фиолетовый. Названия собственные: S- (короткие), M- и L-колбочки.
@jameslarge Мы больше не называем их красными, зелеными и синими - главным образом потому, что то, что раньше называлось «красными» колбочками, на самом деле сильнее всего реагирует на желтовато-зеленый цвет. Назовите их длинноволновыми, средне- и коротковолновыми колбочками или р , γ а также β . И ваше утверждение об экранах компьютеров и телевизоров является чрезмерным упрощением - гамма цветов, которые может отображать экран телевизора, намного меньше той гаммы цветов, которую вы можете получить, отфильтровав разные части видимого спектра.
@jameslarge: Жезлов , конечно, не существует. Пик чувствительности около 500 нм (около 600 ТГц) и спад около 640 нм (470 ТГц) не имеют отношения к Вопросу.
@EricTowers, Да, я согласен, и статья, на которую вы ссылаетесь, тоже согласна; палочки не имеют отношения к этому вопросу. Вопрос был конкретно о том, как мы воспринимаем цвета.
@jameslarge: Мой опыт работы с розовыми лазерами (высокоинтенсивные NIR-лазеры, которые возбуждают длинноволновые толстые хвосты палочек и едва возбуждают L-колбочки) говорит мне об обратном.
@jameslarge: Ваше утверждение было «Датчики в человеческом глазном яблоке называются колбочками», а не «Датчики, относящиеся к вашему вопросу, называются ...». Они приходят в изобилии видов. Здесь сообщается о 85 вариантах L-конусов у мужчин, имеющих сдвиг пика поглощения примерно до 15 нм. Некоторые женщины являются тетрахроматами, у них в обоих глазах выражены две разные L-колбочки. Другой набор светочувствительных клеток синхронизирует циркадные ритмы.

Ответы здесь правильные, но не ответили на ваш вопрос о том, могут ли другие животные обнаруживать такой «чистый» цвет.

Первая сложность заключается в том, что невозможно наблюдать «чистую синусоиду» как единую частоту. Если вы хотите знать математику, вы можете исследовать преобразования Фурье, но в основном сам факт того, что вы не можете наблюдать за сигналом в течение неопределенного периода времени, на самом деле вызывает малейшее размытие частот. Этот эффект намного меньше, чем другие факторы, такие как шум, но я указываю на него, потому что он показывает, что математически невозможно наблюдать одну частоту света. Вы всегда должны наблюдать за полосой. И действительно, эта полоса должна иметь некоторую чувствительность на всех частотах. Это просто математика. Мы можем говорить о разумномчистая синусоида, но существуют математические ограничения, которые мешают нам наблюдать что-либо в совершенстве.

Имея это в виду, мы можем говорить о том, существует ли существо, способное наблюдать полосу «желтых». 510-540ТГц — это типичный диапазон частот, которому мы можем присвоить «желтый» цвет (фактические диапазоны зависят от личных ощущений, которые выходят далеко за рамки этого вопроса). Поэтому вы можете спросить, есть ли животное, которое может распознавать синусоидальные волны 510–540 ТГц и отличать их от смеси красного и зеленого, которую мы с вами могли бы интерпретировать как желтую, потому что мы трихроматы.

Оказывается, есть такое существо! Это креветка-богомол . У креветки-богомола есть датчики, которые чувствительны к 16 различным диапазонам, а не к нашим жалким трем. Однако связанный комикс «Овсянка» упускает интересное ограничение креветки-богомола. Исследования показали, что креветка-богомол на самом деле не обладает таким хорошим цветовосприятием. В отличие от нас, он не обрабатывает цвета вместе. Он не берет красный и зеленый цвета и не определяет, насколько желтоватый объект. Вместо этого каждая цветовая полоса обрабатывается независимо.

Хотя это означает, что креветка-богомол не может видеть цвета так же хорошо, как мы, это означает, что ее стиль зрения точно соответствует тому, что вам нужно: чувствительность к диапазону частот.

«Не можем видеть цвет так же хорошо, как мы» — это субъективное утверждение. Креветки-богомолы могут «видеть цвет» достаточно хорошо, чтобы делать то, что креветки делают с информацией о цвете, иначе они либо эволюционировали бы, либо вымерли. Люди точно такие же, в этом смысле. Но большинство людей не «используют» цветовое зрение для тех же целей, что и креветки!
@alephzero Правда, если бы вы позаботились о том, чтобы дать определение хорошо видящего цвета, которое подчеркивало бы скорость обнаружения, а не количество различимых цветов, вы могли бы утверждать, что креветка-богомол лучше. Однако факт остается фактом: мы можем различать разные оттенки цвета, которые ближе друг к другу, чем креветка-богомол.
В ответе можно использовать картинку, подобную этой physicsclassroom.com/Class/light/u12l2b2.gif . Интересно, что человеческий глаз должен уметь отличать «чистый» желтый цвет от смеси красного и зеленого, потому что реакция синих колбочек будет разной. Однако неизвестно, может ли зрительный нерв или мозг различить их.
@JollyJoker Да, β колбочки меньше реагируют на чистый желтый цвет, чем на красный + зеленый; но подумайте о разнице между желтым + небольшим количеством белого и красным + зеленым. Оба будут стимулировать β колбочек, и в зависимости от точных цветов и интенсивности реакции всех трех наборов колбочек на «красный + зеленый» могут быть идентичными реакции на «желтый + немного белого». Мозг имеет тенденцию игнорировать странные блуждающие частицы белого света, когда оценивает, какой цвет он видит.
@DawoodibnKareem Точнее, это зрительная система человека. Начальная работа по объединению сигналов колбочек выполняется в сетчатке еще до того, как сигналы достигнут зрительного нерва.
@HWalters Я знаю, что меня всегда разрывает, когда на Physics.SE возникают вопросы о человеческом восприятии относительно того, где должна быть проведена линия в нашей цепочке обработки сигналов. Слишком близко к сетчатке, и вы получите вводящие в заблуждение ответы. Слишком глубоко в мозг, и вы получите действительно странные ответы .
@CortAmmon Именно поэтому мне нравится фраза «зрительная система человека» ... она стирает линию (особенно когда обе стороны играют главные роли).

В качестве дополнения к существующим (отличным) ответам, чтобы ответить на последний вопрос вашего вопроса,

Или есть машины, которые могут это сделать?

ответ - да : они известны как спектрометры , и они позволяют вам разделить свет на составляющие его цвета с очень высоким разрешением, давая вам результат, который выглядит примерно так:

Источник изображения

Спектрометры могут быть очень сложными машинами, но для простых примеров вы можете просто использовать треугольную стеклянную призму или даже чистый компакт-диск в качестве дифракционной решетки. − и, действительно, в источнике для изображения выше есть хороший учебник о том, как построить спектрометр своими руками в домашних условиях, который покажет очень четкие различия, например, между лампами накаливания, фонариками на основе светодиодов и источниками света накаливания.

призма! :-) В самом деле ? То есть, если я смешаю красный и зеленый свет и пропущу его через призму, действительно ли он вернет красный и зеленый, а не желтый?
Верно. Попробуйте использовать белый солнечный свет в сравнении с «белым» флуоресцентным светом.
@commonpike Да, будет. В источнике изображения также есть хорошее руководство по созданию достаточно хорошего спектрометра с компакт-диском и картонной коробкой. Другими интересными источниками света являются фонарик смартфона (или другие белые светодиоды, как холодные, так и теплые), экраны смартфонов/ноутбуков, а также свечи или другие источники тепла.
@commonpike - Да, конечно. Это человеческий мозг решает, что «красный и зеленый, смешанные вместе» и «желтый» — это одно и то же, а не свойство самого света. И призма недостаточно умна, чтобы принять такое же решение.

Свет бесконечномерен (вплоть до квантовой нечеткости).

Количество фотонов каждой частоты света не зависит от количества фотонов других частот света, даже тех, которые находятся на самом маленьком расстоянии.

Наша способность воспринимать свет основана (обычно) на системе трех пигментов в наших глазах (у некоторых людей их 4, у некоторых 2, а у некоторых 1 или 0). Эти три пигмента, а также наш мозг преобразуют это бесконечное пространство в трехмерное.

Когда мы видим, что «чистый красный» плюс «чистый зеленый» выглядят как «желтый», это означает, что когда мы возбуждаем пигменты в нашем глазу «красными» и «зелеными» фотонами в равных количествах, результат будет таким же, как если бы мы возбуждал пигменты «желтыми» фотонами.

«Красные» и «зеленые» фотоны никогда не станут желтыми фотонами . Ваша неспособность отличить красный+зеленый от желтого на самом деле является оптической иллюзией, вызванной ограничениями вашего зрения.

Существо с определенными или более разными пигментами не спутает «красный+зеленый» и «желтый»; эти два могут выглядеть совершенно по-разному.

Из-за того, как мы воспринимаем свет, мы можем видеть цвета, которые не соответствуют какой-либо одной частоте света. Не бывает «коричневых» фотонов и нет «белых» фотонов. Они соответствуют определенным смесям фотонов в трехмерной проекции бесконечномерного цветового пространства, которое является реальным светом.

Существуют инструменты, которые позволяют различать «красный+зеленый» и «желтый» свет. Проще всего призма - каждый фотон света будет отклоняться от нее по-разному, поэтому узкий точечный источник "желтых фотонов" будет сгибаться вместе, а "красный+зеленый" разделяться призмой.

Обратите внимание, что это не соответствует цветовой смеси вашего художественного класса. Краски смешиваются методом вычитания (каждый пигмент поглощает определенные цвета и отражает остальные, а при смешивании двух происходит их поглощение в той или иной степени).

Фотоны или световая смесь путем сложения.

Большая разница в том, что если вы смешаете все ваши пигменты вместе, вы получите грязно-коричневый или черный цвет (смешение многих пигментов может нарушить область, где работает аппроксимация «поглощение сочетается», не давая ему быть черным). Если вы смешаете все ваши источники света вместе, вы получите белый цвет (при условии, что они находятся в правильном балансе).

Это отличный ответ, который очень хорошо объясняет феномен цветового зрения.
За исключением того, что добавление желтого и синего света воспринимается как белый (или серый), а не зеленый. Сложение зеленого и красного света воспринимается как желтый.
@commonpike Верно. Моя цветовая смесь на уроке рисования в начальной школе оставила у меня в голове неправильные цветовые смеси. Фотонная смесь заменена на аддитивную, добавлено дополнение о том, как я облажался.
Если вы начнете с достаточно зеленовато-желтого и достаточно зеленовато-синего, вы действительно сможете получить зеленый свет, смешав их. Но для большинства желтых и большинства синих цветов вы получите довольно неопределенный цвет, близкий к серому или белому.

На вопрос «есть ли животные, способные отличить составной чистый желтый цвет от единственного чистого желтого цвета»:

Да. Люди (которые носят очки). Сначала я понял, что могу смотреть через край своих очков (и, следовательно, через специальную призму ) на спектры, содержащие «фиолетовый», и различать фиолетовый (405 нм (около 740 ТГц) от лазерного диода) и красный + синий = фиолетовый. спектры. Лазерный диод имеет спектральную ширину около 1 нм (соответствует примерно 2 ТГц), поэтому является относительно чистым реальным источником света. Красный + синий были различными органическими флуорофорами, поэтому они не были столь же спектрально чистыми.

Ничего особенного в «фиолетовом» в этой истории нет. Это отлично сработает для желтого и красного + зеленый = желтый.

Существует ли чистый желтый цвет в вариациях, которые мы не можем различить? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v