Color Constancy Demonstrated by Constructing Recognized Visual Space of Illumination
นักวิจัย จันทร์ประภา พ่วงสุวรรณ และ มิทสึโอะ อิเคดะ
ปีที่จัดพิมพ์ 2557
บทคัดย่อ (Abstract)
แนวคิดของ Recognized visual space of illumination หรือที่เรียกว่า ทฤษฎี RVSI ได้กล่าวไว้ว่า การปรากฎสีของวัตถุนั้นจะเป็นการปรับสภาพการมองเห็นจากสมองที่ปรับเข้ากับสีของแสงในพื้นที่ที่เราอยู่ หรือที่ที่วัตถุนั้น ๆ วางอยู่ จากนั้นเราจะมีการเห็นสีคงที่ของวัตถุนั้น ๆ เกิดขึ้น แม้ว่าวัตถุนั้นจะถูกส่องสว่างด้วยแสงสีใด ๆ ก็ตาม แต่ถ้าพื้นที่ที่เราอยู่ไม่มีวัตถุใด ๆ วางอยู่เราก็ไม่น่าจะรับรู้ว่าห้องนั้นถูกส่องสว่างด้วยแสงสีใด วัตถุที่เราพูดถึงกันอยู่นี้จะเรียกว่า ข้อมูลทางการมองเห็น (Initial visual information, IVI) ซึ่งในการทดลองครั้งนี้จะเพิ่มจํานวนของดอกไม้จากน้อย ไปหามาก และวางกระดาษสีขาวไว้ข้างหลังวัตถุที่เตรียมไว้ จากการทดลองพบว่าเพียงแค่วางดอกคาร์เนชั่นเพียงดอกเดียว เราก็สามารถรับรู้ได้ถึงพื้นที่ ๆ เราอยู่ว่ามีแสงสีอะไรส่องสว่างและการ เพิ่มขึ้นของวัตถุที่ใช้เป็นข้อมูลทางการมองเห็นที่ซับซ้อน แผ่นโฟมอัดสีขาวจะขาวมากขึ้นเมื่อมีดอกไม้หลายดอก ที่รอบล้อมด้วยแพงทั้งสองด้านเราจะสามารถรับรู้การเกิดสีที่คงที่ได้เกือบจะ สมบูรณ์ที่สุด
คําสําคัญ: การเห็นสีคงที่, การปรากฏสี, การรู้จักปริภูมิแสงสว่างของการมองเห็น, ข้อมูลทางการ มองเห็น, การส่องสว่าง
วัตถุประสงค์ของโครงการวิจัย
- เพื่อศึกษาการเห็นสีคงที่มีผลต่อลักษณะและจํานวนที่แตกต่างกันของข้อมูลทางการ มองเห็น
- เพื่อศึกษาการเห็นสีคงที่ในระยะทางต่างๆ ของข้อมูลทางการมองเห็นกับแผ่นทดสอบ
- เพื่อศึกษากลไกการมองเห็นสีคงที่โดยอ้างอิงถึงทฤษฎีอาร์วีเอสไอ
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
- ได้ข้อมูลการมองเห็นสีคงที่ ด้วยลักษณะข้อมูลทางการมองเห็นที่แตกต่างกัน
- ได้เรียนรู้กระบวนการทดลองแบบจิตวิทยาสีในการมองเห็นสีของวัตถุ
- สามารถนําไปประยุกต์ในงานด้านต่าง ๆ เช่น การออกแบบ การกําหนดสภาวะที่ เหมาะสมในการตรวจสอบสีของผลิตภัณฑ์ เป็นต้น
ขอบเขตของการศึกษา
การศึกษาความสําคัญของข้อมูลทางการมองเห็นที่มีผลต่อการมองเห็นสีคงที่ได้มีการกําหนดขอบเขตการศึกษาทางด้านการเห็นสีคงที่ โดยใช้แนวคิดทฤษฎีอาร์วีเอสไอ (Recognized Visual Space of Illumination) ในการศึกษาและออกแบบการทดลองทางด้านการมองเห็น โดยใช้วิธีการประเมินค่าสีที่เรียกว่า Elementary color naming การทดลองนี้ผู้ทดสอบจะทําการประเมินค่าสีของแผ่นโฟมอัดสีขาว (ประมาณ N9) ที่ถูกส่องสว่างด้วยแสงสีขาวชนิดเดย์ไลท์ (Daylight) ที่ระดับความสว่าง 4 ระดับ ได้แก่ 10, 20, 40 และ 80 ลักซ์ ซึ่งข้อมูลทางการมองเห็น IVI มีจํานวน 7 ลักษณะ I0 ถึง I6 โดยผู้ทดสอบจะนั่งประเมินค่าสีภายใต้แสงสีขาวที่มีความสว่างคงที่ 757 ลักซ์ ในการทดลองนี้จะใช้ผู้ทดสอบทั้งหมด 5 คน โดยแต่ละคนจะต้องผ่านการตรวจสอบความบกพร่องทางการมองเห็นสีด้วยแผ่นทดสอบ Ishihara โดยในการทดลองประเมินค่าสีจะทําซ้ําทั้งหมด 5 ซ้ํา ต่อสภาวะการทดลอง ระดับความสว่าง (4 ระดับ) และ IVI (7 ลักษณะ) ดังนั้นผู้สังเกตหนึ่งคนจะทําการประเมินค่าสีทั้งหมด 140 ครั้ง
คํานิยามศัพท์เฉพาะ
Color constancy การเห็นสีของวัตถุคงที่ไม่ว่าวัตถุนั้นจะถูกส่อง สว่างด้วยแสงสีใด ๆ ก็ตาม
Initial Visual Information, IVI วัตถุที่ใช้เป็นข้อมูลทางการมองเห็น ได้แก่ วัตถุ ต่าง ๆ ลวดลาย พื้นผิว สีของแสง เป็นต้น ในการทดลองครั้งนี้สัญลักษณ์ที่ใช้ได้แก่ I0-I7
Recognized Visual Space of Illumination, RVSI ทฤษฎีอาร์วีเอสไอ (การรับรู้แสงที่ใช้ส่องสว่าง ในพื้นที่การมองเห็น)
Elementary color naming method วิธีการประเมินค่าสีทางจิตวิทยาฟิสิกก์สีที่ใช้หลักการพื้นฐานการรับรู้สีของมนุษย์จากการปรากฏสีของวัตถุ
Chromaticness ค่าความเป็นสี
Whiteness ค่าความเป็นสีขาว
Blackness ค่าความเป็นสีดํา
N6 และ N9 ระดับความสว่างของแผ่นทดสอบที่ไม่มีค่าความเป็นสีใด ๆ ที่ระดับ 6 และ 9 ซึ่งใช้อยู่ในระบบกําหนดสี Munsell
Illuminance ความสว่าง (ความสว่างต่อพื้นที่หน่วยที่ใช้วัด ค่าความสว่าง lx)
Luminance ความส่องสว่าง (หน่วยที่ใช้วัด cd/m2)
Ls แหล่งกําเนิดแสงบริเวณเพดานห้องผู้สังเกต
Lt แหล่งกําเนิดแสงบริเวณกําแพงที่อยู่ภายในห้องแผ่นทดสอบและจะติดอยู่บริเวณกําแพงกั้นระหว่างห้องทดสอบและห้องผู้สังเกต W
W หน้าต่างที่มีขนาด 30×40 เซนติเมตร ในตําแหน่งระดับสายตาของผู้สังเกต จะอยู่บริเวณด้านหน้ากําแพงกั้นระหว่างห้องผู้สังเกตและห้องทดสอบ Chromatic
Chromatic adaptation การปรับสภาพการมองเห็นสี
บทสรุป
การทดลองส่วนที่ 1 สรุปได้ว่า ระยะทางของข้อมูลทางการมองเห็นมีความสําคัญต่อการรับรู้พื้นที่ที่แผ่นทดสอบนั้นวางอยู่ จากผลการทดลองเมื่อไม่มีข้อมูลทางการมองเห็นวางอยู่ I0 ผู้สังเกตก็ประเมินว่าแผ่นทดสอบนั้นมีสีดํา (ค่าความเป็นสีขาวต่ํา) แต่เมื่อวางวัตถุที่เป็นข้อมูลทางการมองเห็นที่ห่างจากแผ่นทดสอบเพียง 5 เซนติเมตร ก็พบว่าผู้สังเกตสามารถเห็นสีของแผ่นทดสอบนั้นค่อนข้างขาว แต่เมื่อวัตถุข้อมูลทางการมองเห็นเริ่มวางห่างจากแผ่นทดสอบ ค่าความเป็นสีขาวที่ผู้สังเกตประเมินก็จะลดลงตามลําดับ ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าการรับรู้พื้นที่ในห้องแผ่นทดสอบนั้นน้อยลงจึงทําให้เราไม่สามารถรับรู้สีของแผ่นทดสอบที่แท้จริงได้
การทดลองส่วนที่ 2 สรุปได้ว่า เมื่อจํานวนของวัตถุที่ใช้เป็นข้อมูลทางการมองเห็นมีมากขึ้น ทําให้ผู้สังเกตสามารถรับรู้สีที่แท้จริงของแผ่นสอบว่าเป็นสีขาว ผลการวิจัยครั้งนี้สอดคล้องกับผลการวิจัยของยามาอูชิและคณะฯ [6] เราสามารถพิจารณาระดับการเห็นสีคงที่ได้จากค่าความเป็น สีขาวในการประเมินของผู้สังเกตมีการเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและค่าความเป็นสีดําลดลง ซึ่งวัตถุ ข้อมูลทางการมองเห็นนั้นมีความสําคัญอย่างมากที่ทําให้เราสามารถรับรู้ถึงว่าห้องนั้นถูกส่องสว่างด้วยแสงที่มีระดับความสว่างเท่าใด จากนั้นก็เกิดการปรับสภาพการมองเห็น (Adaptation) ของวัตถุภายใต้ระดับความสว่างที่แตกต่างกันในห้องแผ่นทดสอบ ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎี RVSI ที่ได้อธิบายถึงกลไกการมองเห็นสีคงที่ของมนุษย์ [2] และผลการทดลองนี้ยังมีความสอดคล้องและมีทิศทางไปในทางเดียวกับงานวิจัยของพรทวี และคณะฯ ที่แสดงให้ว่าผู้สังเกตเห็นวัตถุเพียงเล็กน้อยภายในห้อง ทดสอบ ผู้สังเกตก็สามารถรู้ได้ทันทีว่าสีของแผ่นทดสอบนั้นมีสีที่แท้จริงคือสีอะไร [4] อีกกรณีหนึ่งที่ ผลการทดลองนี้แสดงให้เห็นผลของการที่ผู้สังเกตไม่สามารถรับรู้พื้นที่ภายในห้องทดสอบได้คือ กรณี I0 ที่ไม่มีวัตถุใดๆ ผู้สังเกตประเมินค่าความเป็นสีขาวของแผ่นทดสอบเสมือนเป็นสีดํา แต่พอวาง I1 เพียงแค่ดอกคาร์เนชั่นสีขาว 1 ดอก ผู้สังเกตรับรู้พื้นที่ภายในห้องทดสอบแต่ก็ยังไม่สมบูรณ์ที่ I1 แต่ก็ พบว่าการรับรู้พื้นที่และการเห็นสีคงที่นั้นเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว
ข้อเสนอแนะ
ในการทดลองนี้ได้ใช้หลอดไฟฟลูออเรสเซนซ์ในการทดลอง ซึ่งในปัจจุบันมีการใช้หลอดไฟ LED ในการสร้างสีและความสว่างได้มากยิ่งขึ้น และก็น่าที่จะศึกษากลไกการเห็นสีคงที่ภายใต้แสงสีต่าง ๆ และระดับความสว่างต่าง ๆ จากแสงที่ได้จากหลอง LED
การวิจัยในครั้งนี้ยังไม่สามารถบอกปริมาณของวัตถุข้อมูลทางการมองเห็นได้ชัดเจน ควรมีการวิจัยที่สามารถบอกปริมาณด้านต่าง ๆ ได้ เช่น ความเปรียบต่าง สี และขนาดของข้อมูลทางการมองเห็นก็จะเป็นประโยชน์ต่อไปในการวิจัยในอนาคต