色度學的基礎:心理物理學

2021-01-09 悅文天下

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無論是傳統色度學還是現代色度學,都是建立在視覺心理物理學實驗得到的數據基礎上的。這裡了解下心理物理學。

心理物理學(ps chophysics)實驗心理學分支學科。

主要解決感覺閾[yù]限和最小可覺差的測量兩大問題,主要有韋伯–費希納定律。

它所要解決的問題是:多強的刺激才能引起感覺,即絕對感覺閾限的測量;物理刺激有多大變化才能被覺察到,即差別感覺閾限的測量;感覺怎樣隨物理刺激的大小而變化,即閾上感覺的測量,或者說心理量表的製作。

1860年 G.T.費希納出版《心理物理學綱要》,開創了心理物理學的研究。一般把以費希納為代表的研究稱為古典心理物理學,而把以S.S.斯蒂文斯為代表的研究稱為新心理物理學。

古斯塔夫·費希納是德國萊比錫大學的物理學家,他提出三種測量方法:最小可覺差法、正誤法和均差法。通常把這些方法稱為心理物理法,而把關於刺激量的變化和感覺量的變化之間的關係的研究稱為心理物理學。

韋伯-費希納定律

是表明心理量和物理量之間關係的定律。費希納定律是一個表達簡單的定律,其公式為S=K*lg(R),其中S是感覺強度,R是刺激強度,K是常數。

簡單來說,這個定律說明了人的一切感覺,包括視覺、聽覺、膚覺(含痛、癢、觸、溫度)、味覺、嗅覺、電擊覺等等,都遵從感覺不是與對應物理量的強度成正比,而是與對應物理量的的強度的常用對數成正比的。

心理量表

由於物理刺激的等量增加或減少並不一定引起感覺上等量的變化,因而為了度量感覺量,就需要根據刺激變化和感覺變化之間的關係建立心理量表。心理量表大體上可以分為順序量表、等距量表和比例量表3類。

①順序量表。

既沒有相等單位也沒有絕對零點。根據順序量表只能知道某事物按照規定的標誌在一定順序中所處的位置。

②等距量表。

只有相等單位而沒有絕對零點。根據等距離量表不僅可以知道兩事物之間在某種特點上有無差別,還可以知道它們相差多少。比如,當以攝氏度為溫標單位時,就屬於等距量表。我們能說10攝氏度比20攝氏度低10攝氏度,但不能說20攝氏度是10攝氏度的兩倍或者10攝氏度是20攝氏度的一半。換句話說等距量表上的數值只能加減,不能乘除。

③比例量表。

既有相等單位又有絕對零點。它不僅可以表明就其一特點來說兩事物相差多少,而且還可以表明它們之間的比例關係。比如,500克和1000克的兩個東西,我們不僅能說500克的東西比1000克的東西輕500克,也能說前者是後者的一半。

應用實例:

光學物理學中對光譜輻射和視覺的相對可見度的測量(光能量——可見度)照明工程中,採光標準的制定(照度——情緒)電聲學研究中聽覺刺激強度單位的標定(強度——響度)色度學中色度標度,即色度最小可覺梯度的建立(顏色刺激——色覺)食品工業中品嘗師的培養(食品——味覺)航空領域不同信號的閃光頻率可覺差的測量(閃光頻率差異——心理可覺差)

所以顏色數據的測量不像重量測量那麼容易,它的結果受到6大因素影響。這些因素中任一因素不同,同樣是CIELab,數值也可以是不同的。後面會專門介紹這6個要素。

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