Lightness Perception and Lightness Illusions, E.H. Adelson (2000)
„Every light is a shade, compared to the higher lights, till you come to the
sun; and every shade is a light, compared to the deeper shades, till
you come to the night.“ - John Ruskin, 1879
Lighntess Perception and Lightness Illusions: The simultaneous contrast effect
● Konstanzen spielen eine zentrale Rolle in der Wahrnehmung
● Helligkeitskonstanz: Unterscheidung von weißen Flächen in schwachen Licht und schwarzen Flächen in hellem Licht
Lighntess Perception and Lightness Illusions: The simultaneous contrast effect
Lighntess Perception and Lightness Illusions: The simultaneous contrast effect
● Beispiel für räumliche Interaktion in der Helligkeitswahrnehmung
● Solche „Fehler“ in der Prozessierung helfen uns die Arbeitsweise unseres visuellen Systems zu verstehen, das im Alltag erstaunlich gut funktioniert.
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Terminologie
3 physikalisch messbare Einheiten● Luminance, Leuchtdichte, Leuchtkraft, Menge
des sichtbaren Lichts das von einer Oberfläche ins Auge einfällt
● Illuminance, Beleuchtungsstärke, Menge Licht das auf eine Oberfläche von einer Lichtquelle ausgehend einfällt
● Reflectance, Reflexionsgrad/-quotient, Anteil des von einer Oberfläche reflektierten Lichts
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Terminologie
2 subjektiv empfundene Einheiten● Lightness, Farbhelligkeit, empfundener
Reflexionsgrad einer Oberfläche. Versuch des visuellen System den Reflexionsgrad aus der Leuchtdichte zu ermitteln
● Brightness, Helligkeit, Weißanteil, empfundene Lichtintensität des Stimulus, auch: empfundene Leuchtdichte
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Terminologie
CheckerBox
● P und q selber Reflexionsgrad (reflectance), aber unterschiedliche Leuchtdichte (luminance)● Q und r verschiedener Reflexionsgrad und verschiedene Leuchtdichte, aber selbe Beleuchtungsstärke (illuminance)
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Terminologie
CheckerBox
● P und r haben zufällig selbe Leuchtdichte, weil Unterschied im Reflexionsgrad durch Unterschied der Beleuchtungsstärke ausgeglichen wird
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Terminologie
CheckerBox
● P und q scheinen mit der selben Farbe bemalt zu sein, d.h. Sie haben die selbe Helligkeit bzw. Farbhelligkeit (lightness)● P hat jedoch mehr Leuchtdichte als q und deswegen unterscheiden sie sich im Weißanteil (brightness)
Lightness Perception and Lightness Illusions: Funktionsmechanismen
● Mach-Bänder → Vasarely Illusionen
a) Flächen mit einheitlichen Graustufenb) Mit center-surround Filter
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Ebenen der Funktionsmechanismen
● Low Level, unterste Stufe– Ewald Hering– Helligkeitsadaptation– On-center/off-surround rezeptive Felder
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Ebenen der Funktionsmechanismen
● Mid Level, Mittlere Stufe:– Gestalt – Psychologen (Koffka)– Gruppierung (Nachbarschaft, Ähnlichkeit, „good
continuation“ etc.)
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Ebenen der Funktionsmechanismen
● High Level, Höchste Stufe:– Hemholtz– Intrinsische Bilder– Kognition– Wissen und Erfahrung
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Low Level Mechanismen
● Center-surround rezeptive Felder
a)Schematisch b) Querschnitt
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Low Level Mechanismen
● Craik-O'Brian-Cornsweet Effekt (COCE)
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Low Level Mechanismen
Das Retinex-Modell (Land und McCann 1971)● In natürlicher Umgebung Reflexionsgrad
konstant bis auf die Übergänge zwischen Objekten und Farbpigmenten
Änderung im Reflexionsgrad → Stufenkante
Änderung der Beleuchtungsstärke → Verlauf
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Low Level Mechanismen
Was nehmen wir mit?● Visuelle Wahrnehmung ist nur möglich, weil
bestimmte Beschränkungen und Gesetzmäßigkeiten in unserer Umwelt existieren, d.h. Visuelle Eindrücke entstehen nicht durch beliebige Zufallsberechnungen
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Grenzen der Low Level Mechanismen
Knill und Kersten (1991)
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Grenzen der Low Level Mechanismen
● Kann nicht erklärt werden durch Low Level Mechanismen
● Hochberg und Beck (1954), Gilchrist (1977):– 3D Informationen können Helligkeitseindruck
beträchtlich ändern, ohne Änderung des retinalen Eindrucks
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Mid Level Mechanismen
Varianten der Koffka Ringe
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Mid Level Mechanismen
Was nehmen wir mit?● Änderung der räumlichen Anordnung ändert den
Helligkeitseindruck
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Das Problem der Helligkeitskonstanz
L(x,y) = E(x,y) * R(x,y)
L = LeuchtdichteE = BeleuchtungsstärkeR = Reflexionsgrad
Mathematisch unlösbares Problem, doch dem visuellen System gelingt es trotzdem → Annahme: Beleuchtungsstärke und Reflexionsgrad keine willkürlich wählbaren Parameter, sondern beschränkt durch die statistischen Eigenschaften unserer Umwelt (Retinex-Modell, Land und McCann)
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Das Problem der Helligkeitskonstanz
CheckerBox
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Das Problem der Helligkeitskonstanz
● Retinex würde beide Kanten einer Änderung des Reflexionsgrads zuschreiben → FALSCH
● Annahme: Die Verknüpfungspunkte (junctions) der Kanten geben Aufschluß über den visuellen Kontext
● Konfiguration der junctions (X, Y, L, T und psi), sowie die Graustufen geben Infos über Farbverlauf bzw. Reflexionsgrad
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Psi-Junctions
The impossible steps
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Psi-Junctions
Psi-förmige Verknüpfungspunkte:● Tiefeneindruck● Gruppierung in Oberflächeneinheiten
Lighntess Perception and Lightness Illusions: Psi-Junctions
Corrugated Plaid
Lightness Perception and Lightness Illusions: Corrugated Plaid
● Ein 3D Modell kann die Figuren a) und b) erklären, aber nicht Figur c) (Todorovic)
● Das bedeutet: Psi-junctions als 2D Konfigurationen reichen aus um diesen Effekt zu erzeugen
Lightness Perception and Lightness Illusions: Psi-junctions
Was nehmen wir mit?● Junctions grenzen Oberflächeneinheiten für das
visuelle System eindeutig voneinander ab● Psi-junctions erzeugen Tiefeneindruck, dieser ist
aber nicht erforderlich für die Interpretation
Lightness Perception and Lightness Illusions: Artikulation und Insulation
Simultankontrast Effekt Standard und artikuliert
Lightness Perception and Lightness Illusions: Artikulation und Insulation
Artikulation: Bezieht sich auf die Zahl unterschiedlicher Stimuli in einem Bezugssystem
● Bezugssystem (framework): lokale oder globale Rahmenbedingungen
Insulation: Lokales Bezugssystem klar als separate Einheit vom globalen Bezugssystem getrennt
Lightness Perception and Lightness Illusions: Statistische Beurteilung
● Gesetzmäßigkeiten der Interpretation von Helligkeit nicht zufällig erworbene Heuristika, sondern aufgrund von statistischen Beurteilungen unserer Umwelt
a) Zufällige Auswahl an Grauflächenb) Beleuchtungsstärke um die Hälfte gedimmtc) Zusätzlich blendender oder eintrübender Filter (Reflexion in Scheibe bzw. Nebel)
Lightness Perception and Lightness Illusions: Anchoring
In zweigeteilten Ganzfeldern (Li und Gilchrist) hat sich gezeigt:
● Die Fläche mit der höchsten Leuchtkraft wird als weiß empfunden
● Die größte Fläche wird als weiß empfunden● In der Praxis Kompromiss zwischen beiden
Regeln
Lightness Perception and Lightness Illusions: Adaptive Fenster
Eine größere Anzahl Testobjekte verbessert die Berechnungen der Helligkeitszuordnung
Lightness Perception and Lightness Illusions: Statistische Beurteilung
Was nehmen wir mit?● Die Zuordnung von Leuchtdichte und
Reflexionsgrad ist zentrale Aufgabe der Helligkeitswahrnehmung
● Anchoring ist ein Weg einen Teil dieses Prozesses zu beschreiben
Lightness Perception and Lightness Illusions: Adaptive Fenster
Annahme: Visuelles System verwendet adaptive Fenster
● Weniger Stimuli → Fenster wächst (a)● Viele Stimuli → Fenster bleibt klein (b)● Verändert Form (c)● „Weiche“ Kanten
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären
● Atmosphäre: Kombinierte Effekte von multiplikativen Prozessen (z.B. Beleuchtungsstärke) und additiven (→ Filter, z.B. Nebel, blendendes Licht, Sonnenbrille)
● Hier: Atmosphäre nur auf Zuordnung von Leuchtstärke und Reflexionsgrad bezogen, nicht physikalisch
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären-Transfer Funktion
L = m*R + e
L = LeuchtdichteR = Reflexionsgardm = z.B. Erhöhung der Beleuchtungsstärkee = additive Lichtquelle, Filter
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären-Transfer Funktion
● Funktion, die die Reflexionsgrade den entsprechenden Leuchtdichten zuordnet
● Es gibt keine „Nicht-Atmosphäre“, die Parameter der ATF haben immer Werte
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären-Transfer Funktion
Lightness Perception and Lightness Illusions: ATF und Helligkeits-Transfer Funktion
Was nehmen wir mit?● Die Atmospärentransferfunktion ATF ordnet
jeden Reflexionsgrad einer Leuchtkaft zu● Unser visuelles System muss diese Funktion
invertieren, um bei gegebener Leuchtdichte den entsprechenden Reflexionsgrad zu ermitteln → Helligkeits-Transfer Funktion LTF
Lightness Perception and Lightness Illusions: Helligkeits-Transfer Funktion
● Subjektiv ● Empirisch
ermittelbar● Muss keine
korrekte Inversion der ATF und nicht zwingend linear sein
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären + X-junctions
a) Standardstimulusb) Hinzufügen einer Atmospäre, z.B. Schattenc) Andere Atmosphäre, Transparenzeffektd) keine atmosphärischen Effekte im visuellen System, z.B. Farbe
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären + X-junctions
Verschiedene Atmosphären bringen verschiedene X-junctions hervor
b) „sign-preserving“ oder „non-reversing“c) „single-reversing“d) „double-reversing“
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären + X-junctions
● „sign-preserving“ X-junctions: Änderung des Reflexionsgrads derselbe auf jeder Seite der Beleuchtungsgrenze
● „single-reversing“: Transparenzeffekt, Eintrübung, klare Tiefenordnung
● „double-reversing“: nur schwer Beleuchtungseffekten zuzuschreiben, erscheint meistens wie Farbe
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären + X-junctions
Was nehmen wir mit?● X-junctions werden erzeugt durch Schattenwurf
oder Transparente Filter (Nebel, schmutzige Scheibe, etc.) oder Farbe („paint“)
● Dementsprechend atmosphärische Grenzen
Lightness Perception and Lightness Illusions: Atmosphären + X-junctions
An illusion of haze. Die beiden markierten Flächen haben identische Graustufen. Eine scheint klar zu sein, die andere trüb.
Lightness Perception and Lightness Illusions: Verschobene Koffka Ringe
„sign-preserving“ X-junctions
Lightness Perception and Lightness Illusions: Verschobene Koffka Ringe
● „Sign-preserving“ X-junctions konsistent mit Transparenz-Effekt
● Form/Umriss → starke atmosphärische Grenze zwischen rechter und linker Seite
● Beide Halbkreise in unterschiedlichen Bezugssystemen
● Verschiedene Statistiken auf beiden Seiten● Zusätzlich: „good continuation“
Lightness Perception and Lightness Illusions: T-junctions
Whites Illusion. Alle Rechtecke gleiche Graustufen.
T-junctions
Lightness Perception and Lightness Illusions: Neue Illusionen
Criss-cross Illusion. Beide Rechtecke gleiche Graustufen.
Lightness Perception and Lightness Illusions: Criss-cross Illusion
● Viele psi-junctions → starke atmosphärische Grenzen
● Verschiedene Leuchtdichten und viele Kanten → Artikulation
● Teststimuli jeweils höchste/niedrigste Leuchtdichte im Streifen → statistische Beurteilung (siehe Simultankontrast Effekt)
Lightness Perception and Lightness Illusions: Neue Illusionen
Snake Illusion. Alle vier Rauten gleiche Graustufen.
Lightness Perception and Lightness Illusions: Snake Illusion
● „Sign-preserving“ X-junctions konsistent mit Transparenzeffekt → starke atmosphärische Grenzen zwischen den Streifen
● Teststimuli höchste/niedrigste Leuchtdichte im Streifen → statistische Beurteilung (siehe Simultankontrast Effekt)
Lightness Perception and Lightness Illusions: Snake Illusion
Warum bei b) kein Effekt?● Beste atmosphärische Grenze geradlinig● Geringe bis keine Insulation durch sinusförmige
atmosphärische Grenzen → adaptives Fenster wächst und verschischt Statistiken aus dunklem und hellem Streifen
Lightness Perception and Lightness Illusions: Klausurfragen
● Zusammenhang zwischen ATF und LTF● Dementsprechend Problem der
Helligkeitskonstanz● Beispiele für low-level, mid-level und high-level
Mechanismen bei der Helligkeitsinterpretation
Top Related