Gözünüzü kandıran renkler

Kısa cevap

Görsel sistemimiz rengi ve açıklığı mutlak olarak değil, zamanda ve uzayda karşılaştırarak ölçer. Bir renge uzun süre bakınca o rengin kanalı yorulur ve ardından tamamlayıcı renkte bir ardıl görüntü görürüz; bu zamandaki karşılaştırmadır. Aynı gri iki kare farklı çevrelerde ya da farklı göründükleri gölge ve ışık koşullarında farklı görünür, çünkü beyin her kareyi komşularıyla karşılaştırır ve gölge ile ışık koşullarını hesaba katar; bu da uzaydaki karşılaştırmadır.

Üç yanılma, tek ilke

Bu derste üç ünlü görsel yanılmaya bakacağız: bakıştan sonra ters renklerle beliren bir bayrak, Adelson'ın gölgeli dama tahtası ve renkli gölgeler. Üçü de ilk bakışta "gözün hatası" gibi görünür. Aslında hepsi, işini çoğu zaman çok iyi yapan bir sistemin, olağan dışı koşullarda ortaya çıkan yan ürünleridir.

Ortak ilke şudur: görsel sistem mutlak değerleri değil farkları kodlar. Bir yüzeyin açıklığına ve rengine, ona gelen ışığın tek başına miktarına bakarak değil, o ışığı hem az önce gelen ışıkla hem de yanındaki yüzeylerden gelen ışıkla karşılaştırarak karar verir. BI-13'te bu karşılaştırmanın renk sabitliğini nasıl sağladığını gördük; burada aynı mekanizmanın nerede yanıldığını görüyoruz.

Zamanda karşılaştırma: ardıl görüntü

Bir deney yapalım. Türk bayrağının ters renklisini düşünün: kırmızı zeminin yerinde camgöbeği, beyaz ay ve yıldızın yerinde siyah. Bu görüntünün ortasındaki bir noktaya yaklaşık yarım dakika hiç kıpırdamadan bakın, sonra gözünüzü düz beyaz bir yüzeye çevirin. Birkaç saniye boyunca soluk bir kırmızı zemin üzerinde beyaz bir ay yıldız görürsünüz.

Bunun nedeni adaptasyondur. Camgöbeği zemine bakarken, o bölgedeki görsel sinyal yolları sürekli aynı uyarıyı alır ve bu uyarıya karşı duyarlılıklarını azaltır. Beyaz yüzeye bakınca, beyaz ışık bütün dalga boylarını taşıdığı hâlde, camgöbeğine duyarlılığı azalmış yollar daha zayıf, öbürleri görece daha güçlü yanıt verir. Denge kırmızıya doğru kayar. Siyaha bakılan bölgede ise yollar hiç uyarılmadığı için duyarlıdır; beyaz yüzeye geçince orası çevresinden daha parlak görünür.

Bu adaptasyonun nerede gerçekleştiği uzun süre tartışıldı. Kimi araştırmacılar ardıl görüntünün beyin kabuğunda oluştuğunu savundu. 2012'de Qasim Zaidi ve arkadaşları, maymun retinasında yaptıkları kayıtlarla, retinadan beyne sinyal taşıyan gangliyon hücrelerinin üç sınıfının da uzun süreli uyarılara yavaş bir adaptasyon gösterdiğini ve uyarı kesildiğinde geri tepme yanıtları ürettiğini buldu. Yazarlara göre ardıl görüntü sinyalleri retinada üretilir, ama öbür retina sinyalleri gibi beyin kabuğunda da biçimlenebilir.

Ardıl görüntünün tamamlayıcı renklerde çıkması, beynin rengi karşıt renk çiftleri üzerinden işlemesiyle uyumludur; karşıt süreç kuramının kendisi BI-11'in konusudur.

Uzayda karşılaştırma: aynı gri iki kare

Kartın sorusu burada başlar: aynı gri iki kare neden farklı görünür?

En basit hâliyle: siyah bir zeminin ortasındaki orta gri kare, beyaz bir zeminin ortasındaki aynı gri kareden daha açık görünür. Renkte de aynısı olur: yeşil bir zemindeki gri kare hafifçe pembemsi, pembe bir zemindeki aynı gri hafifçe yeşilimsi görünür. Her yüzey, komşusunun tersine doğru itilir. Bu etkiye eşzamanlı kontrast denir; DT-08, bu etkinin zıt renkleri birbirine nasıl daha parlak gösterdiğini tasarım açısından anlatmıştı. Burada mekanizmasına bakıyoruz.

Eşzamanlı kontrastın temelinde, retinadaki ve beyindeki pek çok hücrenin çevre–merkez yapısı vardır: hücre, alıcı alanının merkezine düşen ışıkla uyarılır, çevresine düşen ışıkla baskılanır ya da tersi. Parlak bir çevre, merkezdeki gri karenin sinyalini bastırır ve kare daha koyu görünür; karanlık bir çevre bastırmaz ve kare daha açık görünür. Sistem mutlak ışığı değil, merkez ile çevre arasındaki farkı iletir.

Ama bu açıklama her şeyi anlatmaz. MIT'den Edward Adelson'ın 1995'te yayımladığı gölgedeki satranç tahtası görseli, yerel kontrastın ötesine geçer. Açık ve koyu karelerden oluşan bir satranç tahtasının üzerine silindir biçiminde bir cismin gölgesi düşer. Işıkta duran A harfli bir koyu kare ile gölgede duran B harfli bir açık kare, ekranda birebir aynı sayısal değeri taşır. Buna rağmen A koyu, B açık görünür ve bu fark, iki kareyi birleştiren bir şerit çizilene kadar neredeyse inanılmaz derecede güçlüdür.

Adelson'ın açıklamasına göre burada iki şey birlikte çalışır. Birincisi yerel kontrasttır: B çevresindeki koyu karelerden, A çevresindeki açık karelerden etkilenir. İkincisi daha güçlüdür: beyin gölgenin kenarlarını, yumuşak geçişlerini ve silindirin varlığını fark eder ve B'nin gölgede olduğuna karar verir. Gölgedeki bir yüzey olduğundan daha az ışık yansıtır; beyin bunu hesaba katar ve B'nin gerçekte açık bir kare olduğu sonucuna varır. Görsel sistemin amacı pikselleri ölçmek değil, yüzeylerin gerçek özelliklerini bulmaktır ve bu amaç, satranç tahtası gibi bir sahnede doğru cevaba ulaştırır. Yanılsama, yalnız "piksel değeri nedir?" diye sorduğumuzda yanılsamadır.

Renkli gölgeler

Üçüncü yanılma aslında yarı yarıya gerçektir. Johann Wolfgang von Goethe, 1810'da yayımladığı renk kitabında şu gözlemi anlatır: alacakaranlıkta beyaz bir kâğıdın üzerine yanan bir mum koyun ve mum ile sönmekte olan gün ışığı arasına dik bir kalem yerleştirin. Kalemin mum ışığıyla düşen gölgesi, gün ışığının aydınlattığı yerde çok güzel bir mavi görünür.

İşin fiziği basittir. Gölgenin içine mumun ışığı ulaşmaz, yalnız gökyüzünden gelen soluk ve mavimsi gün ışığı ulaşır. Yani gölge gerçekten biraz mavidir. Ama gördüğümüz mavi, fiziksel olarak ölçülen maviden çok daha güçlüdür. Nedeni algıdır: mum ışığı sahnenin baskın ışığıdır ve beyin onu beyaz sayar, yani onun turuncusunu hesaptan çıkarır. Gölgenin hafif mavisi bu sıcak çevrenin yanında, eşzamanlı kontrastın da etkisiyle belirgin bir maviye dönüşür.

Aynı etki gündelik hayatta sık görülür: kar üzerinde güneşli bir öğleden sonra gölgeler mavidir, çünkü gölgeye yalnız mavi gökyüzü ışığı ulaşır; akşam sokak lambalarının altında ise gölgeler beklenmedik renklere bürünebilir.

Örnek — arka planın tene etkisi

Bir fotoğrafçı, farklı ten tonlarından üç kişiyle portre çekiyor ve aynı kişiyi önce koyu gri, sonra açık gri bir fonun önünde çekiyor. İki fotoğrafta da kişinin yüzüne düşen ışık ve kamera ayarları aynı. Buna rağmen izleyiciler koyu fonun önündeki yüzü daha açık, açık fonun önündeki yüzü daha koyu bulur. Etki her tende görülür, çünkü yüzün açıklığı fona göre okunur.

Renkli bir fonda etki tona da yansır. Yoğun yeşil bir fon, eşzamanlı kontrastla teni tamamlayıcısına, yani daha kırmızımsı ve pembemsi bir yöne iter; yoğun turuncu bir fon ise teni daha soğuk ve solgun gösterebilir. Portre ve ürün fotoğrafçılarının nötr gri fonları sevmesinin bir nedeni budur: fon, tene kendi rengini ödünç vermez. Fon seçimi, ten tonunu olduğu gibi göstermek isteyen herkes için bir renk kararıdır.

Sık yapılan yanlış

Özet

1. Görsel sistem rengi ve açıklığı mutlak değil göreli kodlar: zamanda önceki uyarıyla, uzayda komşu yüzeylerle karşılaştırır.
2. Uzun bakıştan sonra görülen ardıl görüntü, retinadaki sinyal yollarının adaptasyonundan doğar ve tamamlayıcı renkleri taşır.
3. Aynı gri iki kare, çevrelerinin yerel kontrastı ve beynin gölge ile ışığı hesaba katması yüzünden farklı görünür; renkli gölgelerde ise gerçek bir renk farkı, algının kontrastıyla büyür.

Kendini sına

1. (Kolay) Ters renkli bir bayrağa uzun süre bakıp beyaz bir yüzeye dönünce ne görülür?
2. (Kolay) Adaptasyon nedir?
3. (Orta) Aynı gri iki kare neden farklı görünür?
4. (Orta) Goethe'nin deneyinde kalemin gölgesi neden mavi görünür?
5. (Zor) Gölgedeki satranç tahtası görseli neden yalnız yerel kontrastla açıklanamaz?
6. (Zor) Aynı kişi koyu ve açık gri fonun önünde çekildiğinde yüzü neden farklı görünür ve bu, fon seçimi için ne anlama gelir?

Cevaplar

1. Özgün görüntünün tamamlayıcı renklerini ve ters açıklığını taşıyan geçici bir ardıl görüntü; camgöbeği zemin ve siyah ay yıldızlı bir bayraktan sonra kırmızı zemin üzerinde beyaz bir ay yıldız («Zamanda karşılaştırma: ardıl görüntü»).
2. Bir sinir hücresinin ya da algı kanalının, uzun süre aynı uyarıya maruz kalınca o uyarıya verdiği yanıtı azaltması («Zamanda karşılaştırma: ardıl görüntü»).
3. Görsel sistem her kareyi çevresiyle karşılaştırır: parlak bir çevre kareyi koyu, karanlık bir çevre açık gösterir. Ayrıca beyin bir karenin gölgede olduğuna karar verirse onun gerçekte daha açık bir yüzey olduğunu hesaplar («Uzayda karşılaştırma: aynı gri iki kare»).
4. Gölgeye mumun ışığı ulaşmaz, yalnız mavimsi gün ışığı ulaşır; ayrıca beyin baskın mum ışığını beyaz sayıp turuncusunu hesaptan çıkarır ve gölgenin hafif mavisi kontrastla güçlenir («Renkli gölgeler»).
5. Yerel kontrast etkinin bir kısmını açıklar, ama asıl etki beynin gölgenin kenarlarını ve cismi tanıyıp B karesinin gölgede olduğuna karar vermesinden gelir; beyin gölgedeki yüzeyin yansıtmasını hesaplar («Uzayda karşılaştırma: aynı gri iki kare»).
6. Sistem yüzü fonla karşılaştırır: koyu fon yüzü açık, açık fon koyu gösterir; renkli fonlar da teni tamamlayıcı yönlere iter. Bu yüzden ten tonunu olduğu gibi göstermek için nötr bir fon tercih edilir («Örnek — arka planın tene etkisi»).

Kaynaklar

• Zaidi, Q., Ennis, R., Cao, D. ve Lee, B., «Neural locus of color afterimages», Current Biology 22(3): 220–224, 2012.
• Adelson, E. H., «Checker Shadow Illusion», MIT Perceptual Science Group, 1995.
• Goethe, J. W. von, Zur Farbenlehre, 1810; İngilizce çevirisi Theory of Colours, 1840.

Sonraki adım

BI-19 bu dersin sorusunu ölçüye çeviriyor: iki rengin birbirinden ne kadar farklı göründüğünü sayılarla ifade etmek için kurulan CIELAB uzayını, algısal düzgünlük hedefini, XYZ'den dönüşümü, açıklık, kroma ve ton açısını anlatıyor. DT-16 ise aynı yanılmaları bir tasarım aracına dönüştürüyor: Josef Albers'in bir rengi iki renk gibi, iki rengi tek renk gibi gösteren alıştırmalarını ve onun öğretim yöntemini ele alıyor.