Color Constancy Demonstrated by Constructing Recognized Visual Space of Illumination in LED
นักวิจัย จันทร์ประภา พ่วงสุวรรณ และมิทสึโอะ อิเคดะ
ปีที่พิมพ์ 2558
บทคัดย่อ (Abstract)
หลอดไฟแอลอีดีได้มามีบทบาทในชีวิตประจําวันของเรามากขึ้นไม่ว่าจะเป็นในบ้านเรือน ห้างสรรพสินค้า แม้แต่ในสํานักงานสถานที่ราชการ เป็นต้น แสงจากหลอดไฟแอลอีดีมีสมบัติเด่นในเรื่องสีของแสงจะมีความอิ่มตัวค่อนข้างสูง ซึ่งหลอดฟลูออเรสเซนต์ไม่สามารถผลิตแสงที่มีความอิ่มตัวของสีสูงได้ สีที่ปรากฏของวัตถุที่อยู่ภายใต้แสงจากหลอดแอลอีดีจะมีความแตกต่างจากแสงจาก หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ และความแตกต่างของสีที่ปรากฏจึงเป็นเรื่องเร่งด่วนที่จะต้องทําการศึกษา ผลการปรากฏสีภายใต้แสงจากหลอดแอลอีดีว่าส่งผลต่อการมองเห็นสีของมนุษย์เราอย่างไร มีปรากฏการณ์หนึ่งที่เป็นพื้นฐานของการมองเห็นสีของวัตถุนั่นก็คือ การเห็นสีคงที่ (Color constancy) ที่อธิบายการกลไกการมองเห็นสีของวัตถุว่าเราจะสามารถมองเห็นวัตถุที่เป็นสีขาวนั้นเป็นสีขาวไม่ว่า สิ่งนั้นจะถูกส่องสว่างด้วยแสงสีใดก็ตาม ซึ่งกลไกการมองเห็นสีคงที่นี้มีความสําคัญอย่างยิ่งในการ ดํารงชิีวิตของมนุษย์ เราจะไม่รับรู้สีของวัตถุนั้นผิดพลาดเพราะสีของแสงที่ใช้ส่องสว่าง ถ้าเราไม่มีกลไกการเห็นสีคงที่อาจทําให้เราดํารงชีวิตอยู่อย่างไม่ปลอดภัย ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเราแพ้ไข่เป็ดแต่ แสงไฟที่ใช้ส่องสว่างในตู้เย็นมีสีเหลืองอมส้ม ฉะนั้นเมื่อเราวัดค่าสีของไข่เป็ดค่าที่ได้จะเป็นสีเหลืองอม ส้มตามค่าสีของแสง และถ้าเราไม่มีการเห็นสีคงที่เราอาจจะเข้าใจผิดได้ว่าไข่เป็นนั้นเป็นไข่ไก่ได้ ซึ่งถ้าอุตสาหกรรมเปลี่ยนการผลิตหลอดไฟส่องสว่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดไปแอลอีดีนั้น เราจะต้องทําการศึกษาว่าส่งผลกระทบอย่างไรต่อกลไกการมองเห็นสีคงที่หรือไม่ภายใต้แสงจากหลอด แอลอีดี
ในการศึกษาวิจัยนี้ได้ทําการศึกษาการเห็นสีคงที่ภายใต้แสงจากหลอดไฟแอลอีดี เพื่อนําข้อมูลมาเปรียบเทียบกับการเห็นสีคงที่ภายใต้แสงจากหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ที่เรามีความคุ้นเคย การวิจัยได้ใช้เทคนิคห้องทดลอง 2 ห้อง (Two room technique) มาใช้เป็นอุปกรณ์การทดลอง ทางด้านการมองเห็น โดยห้องทดลองจะแบ่งออกเป็น 2 ห้อง ได้แก่ ห้องที่ผู้ทดลองนั่ง (Subject room) และห้องที่วางสิ่งเร้า หรือวัตถุ (Test room) โดยทั้งสองห้องนี้จะมีการแยกแสงที่ใช้ส่องสว่าง คนละชุด ทําให้สามารถควบคุมความสว่าง และสีของแสงได้เป็นอิสระจากกัน ผู้ทดลองจะถูกเรียกให้ เข้าไปนั่งในห้องผู้ทดลอง และทําการประเมินค่าสีของกระดาษสีขาวที่วางอยู่ในห้องวางสิ่งเร้า ผ่าน ช่องหน้าต่างขนาด 4 x 4 เซนติเมตร โดยที่ห้องผู้ทดลองจะถูกส่องสว่างด้วยแสงไปจากหลอดแอลอีดี ทั้งหมด 19 สี และประเมินค่าสีของแผ่นกระดาษสีขาวผ่านช่องหน้าต่างที่อยู่บนกําแพงกั้นระหว่างห้องผู้ทดลองและห้องวางสิ่งเร้า ในการทดลองได้เก็บผลการทดลองจากผู้ทดลอง 5 คน ที่มีความสามารถในการมองเห็นสีถูกต้อง ในแต่ละสีของแสงไฟผู้ทดลองจะมีการทําซ้ําทั้งหมด 5 ซ้ํา จากการทดลอง พบว่า เราจะทําการปรับสภาพการมองเห็นสีเข้ากับแสงที่ส่องสว่างภายในห้องผู้ทดลอง ซึ่งจะเรียกว่า Adapting Color และหลังจากการปรับภาพเข้ากับแสงภายในห้องที่นั่งอยู่แล้ว ค่าสีที่ได้จากการประเมินแผ่นกระดาษสีขาวนั้นเราจะเรียกว่า Adapted Color ผลค่าการปรากฏสีของ กระดาษสีขาวภายใต้การปรับสภาพเข้ากับแสงไฟแอลอีดี และแสงไฟฟลูออเรสเซนต์ มีความใกล้เคียงกัน สามารถสรุปได้ว่า กลไกการเห็นสีคงที่สามารถทํางานได้อย่างปกติแม้ภายใต้แสงจากหลอด แอลอีดี
คําสําคัญ: การเห็นสีคงที่, การปรากฏสี, การรู้จักปริภูมิแสงสว่างของการมองเห็น, แสงแอลอีดี, ความสว่าง
วัตถุประสงค์ของโครงการวิจัย
- เพื่อศึกษากลไกการมองเห็นสีคงที่ภายใต้แสงจากหลอดแอลอีดีโดยอ้างอิงจากแนวคิด ของทฤษฎีอาร์วีเอสไอ
- เพื่อศึกษาการปรากฏสีของแผ่นทดสอบภายใต้แสงจากหลอดแอลอีดีหลังจากการ ปรับสภาพการมองเห็นสีด้วยเทคนิคสองห้องทดลอง
- เพื่อเปรียบเทียบการปรากฏสีของแผ่นทดสอบหลังจากเกิดการเห็นสีคงที่ภายใต้แสงจากหลอดแอลอีดี และแสงจากหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
- ผลการวิจัยที่ได้จะเป็นข้อมูลพื้นฐานที่จะนําไปสู้การสร้างองค์ความรู้ใหม่ทางด้านการ มองเห็น และการปรากฏสีของวัตถุ
- สามารถนําข้อมูลจากผลการวิจัยมาประยุกต์ใช้ในงานทางด้านสาขาต่างๆ ได้ เช่น การตรวจสอบสีของสิ่งพิมพ์ การกําหนดสภาวะในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ เป็นต้น
ขอบเขตโครงการวิจัย
จําลองสภาวะการมองเห็นด้วยการสร้างห้องทดลองให้มีสภาวะเหมือนห้องที่เราใช้อยู่ในชีวิตประจําวัน และใช้เทคนิคการจําลองเป็นสองห้องเชื่อมต่อกัน โดยจะแบ่งเป็นห้องของผู้สังเกต และห้องของแผ่นทดสอบที่มีระบบการส่องสว่างด้วยหลอดไฟแอลอีดี ที่เป็นอิสระจากกันระหว่าง ห้องผู้สังเกตและห้องแผ่นทดสอบกําแพงของห้องที่กั้นระหว่างสองห้องนี้จะทําการเจาะเป็นหน้าต่าง เพื่อให้ผู้สังเกตมองเห็นแผ่นทดสอบได้ตามขนาดที่กําหนด โดยการทดลองนี้จะเป็นการทดลองทางจิตวิทยาสี โดยอ้างอิงจากทฤษฎีอาร์วีเอสไอ ที่กล่าวไว้ว่า การรับรู้พื้นที่ของแสงนั้นมีความสําคัญทําให้เรารับรู้สีของวัตถุคงที่ ฉะนั้นผู้วิจัยจะทําการศึกษาการรับรู้พื้นที่ของแสงด้วยการกําหนดระยะของการวางวัตถุในระยะต่าง ๆ เพื่อที่จะแสดงให้เห็นถึงกลไกการรับรู้พื้นที่ของแสงอันจะส่งผลไปถึงระดับ การรับรู้สีคงที่ที่แตกต่างกัน
คํานิยามศัพท์เฉพาะ
- Recognized Visual Space of Illumination, RVSI ทฤษฎีอาร์วีเอสไอ, การมองเห็นด้วยการรับรู้พื้นที่ความสว่างของแสง
- Color constancy การเห็นสีของวัตถุคงที่
- Chromatic adaptation การปรับสภาพการมองเห็น
- Illumination, lx ความสว่าง เป็นหน่วยความสว่าง ลูเมนต่อพื้นที่ (ลักซ์)
- Luminance, cd/m2 ความส่องสว่าง เป็นหน่วยความส่อง สว่างของลูเมนต่อมุมตันต่อตาราง เมตร (แคนเดลาต่อตารางเมตร
- LED หลอดไฟแอลอีดี
- Elementary color naming method วิธีการประเมินค่าสีทางจิตวิทยาฟิสิกส์สีที่ใช้หลักการพื้นฐานการรับรู้สีของมนุษย์ จากการปรากฏสี ของวัตถุ
- Chromaticness ค่าความเป็นสี
- Whiteness ค่าความสว่าง
- Blackness ค่าความเป็นสีดํา
- N6 แผ่นทดสอบมันเซลล์ที่มีระดับความ สว่างที่ 6
- Ls แหล่งกําเนิดแสงในห้องผู้สังเกต
- Lt แหล่งกําเนิดแสงในห้องแผ่นทดสอบ
- W ช่องหน้าต่างระหว่างห้องผู้สังเกตและห้องแผ่นทดสอบ
- Color appearance การปรากฏสีของวัตถุ
- Two room technique ห้องทดลองที่ประกอบด้วยห้องสอง ห้องที่สามารถควบคุมแหล่งกําเนิดแสงที่เป็นอิสระจากกัน
- Adapting color แสงสีที่ส่องสว่างภายในห้องผู้สังเกต
- Adapted color สีที่ปรากฏบนช่องหน้าต่าง หลังเกิดการปรับสภาพการมองเห็นสีเข้ากับแสงภายในห้องผู้สังเกต
บทสรุป
- แสงจากหลอดไฟแอลอีดีที่ใช้ในการทดลองในครั้งนี้มีความสว่างที่เพียงพอที่จะให้ความสว่างภายในห้องทดลองเพื่อที่จะจําลองสภาวะภายในห้องที่มีอยู่ในชีวิตประจําวัน แสงแอลอีดีจะให้ค่าความสว่างมากกว่าแสงฟลูออเรสเซนต์ที่ครอบด้วยฟิลเตอร์สีที่ซึ่งจํากัดค่าความสว่างของแสงอยู่ ที่ 50 lx
- แสงจากหลอดไฟแอลอีดีแสดงความสม่ำเสมอของความเข้มแสงและสี ค่าความแปรปรวนสูงที่สุดของค่าความสว่างในช่วงเวลาทดลองอยู่ที่ 6.5% ที่ 262 lx แสดงด้วยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน SD โดยเฉพาะค่าสีของแสงแอลอีดีนั้นมีความคงที่และมีค่าความแปรปรวนอยู่ที่ 0.6% หรือน้อยกว่า
- ค่าการเห็นสีคงที่คือผลของการปรับสภาพการมองเห็นเข้ากับสีของแสงที่ส่องสว่าง ถ้า การปรับสภาพการมองเห็นสีภายใต้แสงแอลอีดีและฟลูออเรสเซนต์มีลักษณะที่เหมือนกันเราก็สามารถสรุปได้ว่าไม่มีความแตกต่างในเรื่องของการเห็นสีคงที่ของวัตถุระหว่างแสงทั้งสองประเภทนี้ ระดับการปรับสภาพการมองเห็นสีสามารถพิจารณาได้จากสมบัติ 2 อย่าง คือ ปริมาณของค่าความเป็นสีของ adapted color และความสัมพันธ์ของสีสันระหว่าง adapting และ adapted color
- เราไม่สามารถสรุปได้อย่างชัดเจนในความเหมือนกันของสมบัติของแสงทั้งสองชนิดด้วยค่าความเป็นสี แต่อย่างน้อยเราสามารถบอกได้ว่าการปรากฏสีของวัตถุภายใต้แสงไฟทั้งสองชนิดนี้จะแตกต่างกันไม่มาก
- จากผลการทดลองสามารถสรุปได้ว่าการเห็นสีคงที่ของวัตถุภายใต้แสงจากหลอดแอลอีดี ไม่มีความแตกต่างกับค่าการเห็นสีคงที่ของแสงฟลูออเรสเซนต์ และเราก็สามารถใช้หลอดแอลอีดีมาใช้ในชีวิตประจําวันได้อย่างปกติ
ข้อเสนอแนะ
- การปรากฏสีภายใต้แสงหลอดแอลอีดีเป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะศึกษาในอนาคตเนื่องจากแสงบางสีของแอลอีดีทําให้สีของวัตถุมีความสดขึ้น
- การจํากัดค่าความสดของสีแสงและกําหนดขอบเขตของความสดของแสงที่สามารถทําให้เราเห็นสีของวัตถุคงที่ได้
- กลไกการเห็นสีคงที่เป็นสิ่งที่สําคัญในระบบการมองเห็นสีของมนุษย์ แสงที่อยู่รอบๆ ตัวเรามีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา การศึกษาเรื่องเวลาที่ใช้ในการปรับสภาพการมองเห็นสีจึงเป็นอีกประเด็นหนึ่งที่ควรจะทําการศึกษา