ปรากฏการณ์ Abneyหรือปรากฏการณ์ความบริสุทธิ์ของสีคือ การเปลี่ยนแปลง สีที่รับรู้ได้ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเพิ่มแสงสีขาวเข้าไปในแหล่งกำเนิดแสงสีเดียว^{[ 1 ] [ 2 ]}

การเพิ่มแสงสีขาวจะทำให้สีของแหล่งกำเนิดแสงขาวดำลดลงเมื่อมองด้วยตาเปล่า อย่างไรก็ตาม ผลกระทบที่สังเกตได้ยากกว่าของการ เพิ่ม แสงสีขาวคือการเปลี่ยนแปลงของเฉดสี ที่ปรากฏ การเปลี่ยนแปลงเฉดสีนี้เป็นผลทางสรีรวิทยามากกว่าทางกายภาพ

การเปลี่ยนแปลงของเฉดสีอันเป็นผลมาจากการเพิ่มแสงสีขาวนี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยนักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เซอร์วิลเลียม เดอ ไวเวเลสลี แอ็บนีย์ในปี 1909 แม้ว่าโดยทั่วไปจะรายงานวันที่เป็นปี 1910 ก็ตาม แหล่งกำเนิดแสงสีขาวสามารถสร้างขึ้นได้โดยการรวมกันของแสงสีแดง สีน้ำเงิน และสีเขียว แอ็บนีย์แสดงให้เห็นว่าสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงเฉดสีที่เห็นได้ชัดคือแสงสีแดงและสีเขียวที่ประกอบเป็นแหล่งกำเนิดแสงนี้ และส่วนประกอบของแสงสีน้ำเงินไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์แอ็บนีย์^{[ 3 ]}

แผนภาพความอิ่มตัวของสีเป็นแผนภาพสองมิติที่แสดงการฉายภาพของปริภูมิสี XYZ ของ คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการส่องสว่าง (CIE) ลงบนระนาบ (x, y) ค่า X, Y, Z (หรือค่าไตรสติมูลัส ) ถูกใช้เป็นน้ำหนักเพื่อสร้างสีใหม่จากสีหลัก ในลักษณะเดียวกับที่ RGB ใช้ในการสร้างสีจากสีหลักในโทรทัศน์หรือภาพถ่าย ค่า x และ y ที่ใช้ในการสร้างแผนภาพความอิ่มตัวของสีนั้นสร้างขึ้นจากค่า XYZ โดยการหาร X และ Y ด้วยผลรวมของ X, Y, Z ค่าความอิ่มตัวของสีที่สามารถพล็อตได้นั้นขึ้นอยู่กับสองค่า ได้แก่ความยาวคลื่นเด่นและความอิ่มตัว เนื่องจาก ไม่ได้รวม พลังงานการส่องสว่างไว้ด้วย สีที่แตกต่างกันเฉพาะความสว่างจึงไม่สามารถแยกแยะได้ในแผนภาพ ตัวอย่างเช่น สีน้ำตาล ซึ่งเป็นเพียงสีส้มที่มีความสว่างต่ำ (และมักจะไม่อิ่มตัว) จะไม่ปรากฏเช่นนั้น^{[ 4 ]}

ปรากฏการณ์แอ็บเนย์สามารถแสดงให้เห็นได้บนแผนภาพความสว่างสีเช่นกัน หากเราเพิ่มแสงสีขาวเข้าไปในแสงโมโนโครมาติก เราจะได้เส้นตรงบนแผนภาพความสว่างสี เราอาจจินตนาการว่าสีต่างๆ บนเส้นตรงนั้นถูกรับรู้ว่ามีเฉดสีเดียวกัน แต่ในความเป็นจริงแล้วไม่ใช่เช่นนั้น และจะรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงของเฉดสี ในทำนองเดียวกัน หากเราพล็อตสีที่ถูกรับรู้ว่ามีเฉดสีเดียวกัน (และแตกต่างกันเฉพาะความบริสุทธิ์) เราจะได้เส้นโค้ง

ในแผนภาพความสว่างสี เส้นที่มีเฉดสีที่รับรู้ได้คงที่จะต้องโค้งงอ เพื่อให้สอดคล้องกับปรากฏการณ์ Abney ^{[ 5 ]}นอกจากนี้ ปรากฏการณ์ Abney ยังไม่ห้ามเส้นตรงทุกเส้นในแผนภาพความสว่างสี เราอาจผสมแสงโมโนโครมาติกสองชนิดเข้าด้วยกันโดยไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงของเฉดสี ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการพล็อตเส้นตรงสำหรับระดับการผสมที่แตกต่างกันนั้นเหมาะสมในแผนภาพความสว่างสี^{[ 6 ]}

แบบจำลองกระบวนการตรงข้ามของระบบการมองเห็นประกอบด้วยช่องสัญญาณประสาทสี 2 ช่องและช่องสัญญาณประสาทไร้สี 1 ช่อง^{[ 7 ]} ช่องสัญญาณสีประกอบด้วยช่องสีแดง-เขียวและช่องสีเหลือง-น้ำเงินและส่งข้อมูลสี ช่องสัญญาณไร้สีมีหน้าที่รับผิดชอบความสว่าง หรือการแยกแยะสีขาว-ดำ เฉดสีและความอิ่มตัวถูกรับรู้เนื่องจากปริมาณกิจกรรมที่แตกต่างกันในช่องสัญญาณประสาทเหล่านี้ซึ่งประกอบด้วย เส้นทาง แอกซอนจากเซลล์แกงลีออนของเรตินา [ ^{7 ] ช่อง}สัญญาณทั้งสามนี้เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับเวลาตอบสนองต่อสี ช่องสัญญาณประสาทไร้สีมีเวลาตอบสนองเร็วกว่าช่องสัญญาณประสาทสีในสภาวะส่วนใหญ่ หน้าที่ของช่องสัญญาณเหล่านี้ขึ้นอยู่กับงาน กิจกรรมบางอย่างขึ้นอยู่กับช่องสัญญาณใดช่องหนึ่ง ในขณะที่บางอย่างขึ้นอยู่กับทั้งสองช่อง เมื่อสิ่งเร้าสีถูกรวมเข้ากับสิ่งเร้าสีขาว ทั้งช่องสัญญาณสีและไร้สีจะถูกกระตุ้น ช่องสัญญาณไร้สีจะมีเวลาตอบสนองช้าลงเล็กน้อย เนื่องจากต้องปรับให้เข้ากับความสว่างที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการตอบสนองที่ล่าช้า ความเร็วของช่องสัญญาณไร้สีก็ยังคงเร็วกว่าช่องสัญญาณสี^{[ 5 ]}ในสภาวะของการกระตุ้นแบบรวมนี้ ขนาดของสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากช่องสัญญาณไร้สีจะแรงกว่าช่องสัญญาณสี การเชื่อมโยงการตอบสนองที่เร็วขึ้นกับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นจากช่องสัญญาณไร้สีหมายความว่าเวลาในการตอบสนองมีแนวโน้มที่จะขึ้นอยู่กับทั้งระดับความสว่างและความอิ่มตัวของสิ่งเร้า^{[ 5 ]}

คำอธิบายตามปกติเกี่ยวกับการมองเห็นสีอธิบายความแตกต่างในการรับรู้เฉดสีว่าเป็นความรู้สึกพื้นฐานที่อยู่ภายในสรีรวิทยาของผู้สังเกต อย่างไรก็ตาม ไม่มีข้อจำกัดทางสรีรวิทยาหรือทฤษฎีใดที่สามารถอธิบายการตอบสนองต่อเฉดสีที่ไม่ซ้ำกันแต่ละเฉดได้ ด้วยเหตุนี้ความไวต่อสเปกตรัม ของผู้สังเกต และจำนวนชนิดของกรวยที่สัมพันธ์กันจึงพิสูจน์แล้วว่าไม่ได้มีบทบาทสำคัญในการรับรู้เฉดสีที่แตกต่างกัน^{[ 8 ]}บางทีสภาพแวดล้อมอาจมีบทบาทสำคัญมากกว่าคุณลักษณะทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกันในแต่ละบุคคลในการรับรู้ เฉด สีที่ไม่ซ้ำกัน สิ่งนี้ได้รับการสนับสนุนจากข้อเท็จจริงที่ว่าการตัดสินสีอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความแตกต่างของสภาพแวดล้อมสีในช่วงระยะเวลานาน แต่การตัดสินสีและไร้สีเหล่านี้จะคงที่หากสภาพแวดล้อมสีเหมือนกัน แม้ว่าอายุและปัจจัยทางสรีรวิทยาของแต่ละบุคคลอื่นๆ จะส่งผลต่อเรตินา^{[ 9 ]}

เช่นเดียวกับปรากฏการณ์ Bezold–Brückeปรากฏการณ์ Abney ชี้ให้เห็นถึงความไม่เป็นเชิงเส้นระหว่างการตอบสนองของกรวย (LMS) ต่อขั้นตอนการรับรู้สี^{[ 10 ]}

ความอิ่มตัวหรือระดับความซีดจางของสีมีความสัมพันธ์กับความบริสุทธิ์ของสีสมการสำหรับความบริสุทธิ์ของสีคือ: P = L / ( L _w + L ) ^{[ 11 ]}ในสมการนี้Lเท่ากับความสว่างของแสงสีL _wคือความสว่างของแสงสีขาวที่จะผสมกับแสงสี สมการข้างต้นเป็นวิธีหนึ่งในการหาปริมาณของแสงสีขาวที่ผสมกับแสงสี ในกรณีของสีสเปกตรัม บริสุทธิ์ โดยไม่มีการเพิ่มแสงสีขาวLจะเท่ากับหนึ่งและL _wจะเท่ากับศูนย์ ซึ่งหมายความว่าความบริสุทธิ์ของสีจะเท่ากับหนึ่ง และในกรณีใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มแสงสีขาว ความบริสุทธิ์ของสีหรือค่าของPจะน้อยกว่าหนึ่ง ความบริสุทธิ์ของสีสเปกตรัมสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเพิ่มแสงสีขาว สีดำ หรือสีเทา อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของ Abney อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงในความบริสุทธิ์ของสีโดยการเพิ่มแสงสีขาว เพื่อที่จะหาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความบริสุทธิ์ที่มีต่อเฉดสีที่รับรู้ได้ จำเป็นอย่างยิ่งที่ความบริสุทธิ์จะต้องเป็นตัวแปรเดียวในการทดลอง ส่วนความสว่างจะต้องคงที่

คำว่าการแยกแยะเฉดสีใช้เพื่ออธิบายการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นที่ต้องได้รับเพื่อให้ดวงตาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของเฉดสีได้ นิพจน์λ + Δλกำหนดการปรับความยาวคลื่นที่จำเป็นต้องเกิดขึ้น^{[ 11 ]} การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่น เล็กน้อย (< 2 นาโนเมตร ) ทำให้สีสเปกตรัมส่วนใหญ่ปรากฏเป็นเฉดสีที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม สำหรับแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดง การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นที่มากขึ้นจะต้องเกิดขึ้นเพื่อให้บุคคลสามารถระบุความแตกต่างของเฉดสีได้

บทความต้นฉบับที่อธิบายปรากฏการณ์ Abney ได้รับการตีพิมพ์โดย Sir William de Wiveleslie Abney ในProceedings of the Royal Society of London, Series A ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2452 ^{[ 3 ]}เขาตัดสินใจทำการวิจัยเชิงปริมาณหลังจากค้นพบว่าการสังเกตสีด้วยสายตาไม่ตรงกับสีเด่นที่ได้จากการถ่ายภาพเมื่อใช้แบบจำลองการเรืองแสง

อุปกรณ์วัดสีที่ใช้กันทั่วไปในการทดลองในช่วงทศวรรษ 1900 ถูกนำมาใช้ร่วมกับกระจกเคลือบเงินบางส่วนเพื่อแยกแสงหนึ่งลำออกเป็นสองลำ^{[ 12 ]}ส่งผลให้แสงสองลำขนานกัน มีความเข้มและสีเดียวกัน ลำแสงถูกฉายลงบนพื้นหลังสีขาว ทำให้เกิดแสงเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 1.25 นิ้ว (32 มม.) แสงสีขาวถูกเพิ่มเข้าไปในแสงสีหนึ่ง ซึ่งเป็นแสงสีทางด้านขวา แท่งโลหะถูกสอดเข้าไปในเส้นทางของลำแสงทั้งสอง เพื่อไม่ให้มีช่องว่างระหว่างพื้นผิวสี แท่งโลหะอีกอันถูกใช้เพื่อสร้างเงาในบริเวณที่แสงสีขาวกระจายไปยังแสงสีที่ไม่ต้องการเพิ่มแสงสีขาว (แสงสีทางด้านซ้าย) ปริมาณแสงสีขาวที่เพิ่มเข้าไปถูกกำหนดให้เป็นครึ่งหนึ่งของความสว่างของแสงสี ตัวอย่างเช่น แหล่งกำเนิดแสงสีแดงจะมีแสงสีขาวเพิ่มเข้าไปมากกว่าแหล่งกำเนิดแสงสีเหลือง เขาเริ่มใช้แสงสีแดงสองจุด และในความเป็นจริง การเพิ่มแสงสีขาวลงในจุดแสงทางด้านขวาทำให้แสงมีโทนสีเหลืองมากกว่าแหล่งกำเนิดแสงสีแดงบริสุทธิ์ ผลลัพธ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดแสงในการทดลองเป็นสีส้ม เมื่อแหล่งกำเนิดแสงเป็นสีเขียว การเพิ่มแสงสีขาวทำให้จุดแสงปรากฏเป็นสีเหลืองอมเขียว ต่อมา เมื่อเพิ่มแสงสีขาวลงในแสงสีเหลืองอมเขียว จุดแสงก็ปรากฏเป็นสีเหลืองเป็นหลัก ในส่วนผสมของแสงสีฟ้าอมเขียว (ที่มีเปอร์เซ็นต์สีฟ้าสูงกว่าเล็กน้อย) กับแสงสีขาว สีฟ้าจะปรากฏเป็นสีแดงอมส้ม ในกรณีของแหล่งกำเนิดแสงสีม่วง การเพิ่มแสงสีขาวทำให้แสงสีม่วงมีสีฟ้าอมม่วง^{[ 3 ]}

แอบนีย์ตั้งสมมติฐานว่าการเปลี่ยนแปลงเฉดสีที่เกิดขึ้นนั้นเป็นผลมาจากแสงสีแดงและแสงสีเขียวซึ่งเป็นส่วนประกอบของแสงสีขาวที่ถูกเพิ่มเข้าไป เขายังคิดว่าแสงสีน้ำเงินซึ่งเป็นส่วนประกอบของลำแสงสีขาวนั้นเป็นปัจจัยเล็กน้อยที่ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงเฉดสีที่ปรากฏ แอบนีย์สามารถพิสูจน์สมมติฐานของเขาได้ด้วยการทดลอง โดยจับคู่ค่าเปอร์เซ็นต์องค์ประกอบและความสว่างของความรู้สึกสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินจากการทดลองกับค่าที่คำนวณได้เกือบจะตรงกันทุกประการ เขาตรวจสอบเปอร์เซ็นต์องค์ประกอบและความสว่างที่พบในสีสเปกตรัมต่างๆ รวมถึงแหล่งกำเนิดแสงสีขาวที่เพิ่มเข้าไปด้วย^{[ 3 ]}

แม้ว่าความไม่เป็นเชิงเส้นของการเข้ารหัสสีประสาท ดังที่เห็นได้จากความเข้าใจแบบคลาสสิกของปรากฏการณ์ Abney และการใช้แสงสีขาวกับความยาวคลื่นแสงเฉพาะ จะได้รับการศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วนในอดีต แต่นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเนวาดาได้ดำเนินการวิธีการใหม่^{[ 9 ]}แทนที่จะเพิ่มแสงสีขาวลงในแสงโมโนโครมาติก ความกว้างของแถบสเปกตรัมถูกปรับเปลี่ยน การเปลี่ยนแปลงความกว้างของแถบสเปกตรัมนี้มุ่งเป้าไปที่ตัวรับรูปกรวยทั้งสามประเภทโดยตรง เพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงของเฉดสีที่รับรู้โดยดวงตาของมนุษย์^{[ 13 ]} เป้าหมายโดยรวมของการวิจัยคือการพิจารณาว่าลักษณะของสีได้รับผลกระทบจากผลการกรองของความไวต่อสเปกตรัมของดวงตาหรือไม่ การทดลองแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนของรูปกรวยที่ส่งสัญญาณเฉดสีได้รับการปรับเพื่อให้ได้เฉดสีคงที่ที่ตรงกับความยาวคลื่นกลางของแหล่งกำเนิดแสง นอกจากนี้ การทดลองที่ดำเนินการยังแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ Abney ไม่ได้เกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงความบริสุทธิ์ของแสงทั้งหมด แต่จำกัดอยู่เฉพาะวิธีการลดความบริสุทธิ์บางอย่างเท่านั้น กล่าวคือ การเพิ่มแสงสีขาว เนื่องจากการทดลองที่ดำเนินการนั้นมีการเปลี่ยนแปลงแบนด์วิดท์ของแสง ซึ่งเป็นวิธีการที่คล้ายคลึงกันแต่แตกต่างกันในการเปลี่ยนแปลงความบริสุทธิ์และเฉดสีของแสงโมโนโครมาติก ดังนั้นผลลัพธ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นจึงแสดงออกมาแตกต่างจากสิ่งที่เคยเห็นมาแต่เดิม ในที่สุด นักวิจัยก็สรุปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงแบนด์วิดท์สเปกตรัมทำให้กลไกหลังตัวรับชดเชยผลกระทบจากการกรองที่เกิดจากความไวของกรวยและการดูดซับก่อนเรตินา และปรากฏการณ์ Abney เกิดขึ้นเนื่องจากดวงตาถูกหลอกให้เห็นสีที่ไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงต้องประมาณสีนั้น การประมาณค่าเพื่อชดเชยปรากฏการณ์ Abney นี้เป็นฟังก์ชันโดยตรงของการกระตุ้นกรวยที่ได้รับจากสเปกตรัมแบบบรอดแบนด์^{[ 9 ]}

สิทธิบัตรสำหรับเครื่องพิมพ์สีที่อ้างว่าสามารถชดเชยผลกระทบของ Abney ได้รับการเผยแพร่ในปี 1995 ^{[ 14 ]}

ต้องคำนึงถึงผลกระทบของ Abney เมื่อออกแบบห้องนักบินสำหรับเครื่องบินรบสมัยใหม่ สีที่มองเห็นบนหน้าจอจะลดความอิ่มตัวลงเมื่อแสงสีขาวตกกระทบหน้าจอ ดังนั้นจึงต้องพิจารณาเป็นพิเศษเพื่อแก้ไขผลกระทบของ Abney ^{[ 5 ]}

มีสีสเปกตรัมหลากหลายชนิดที่สามารถทำให้ตรงกับสีบริสุทธิ์ได้โดยการเพิ่มแสงสีขาวในระดับต่างๆ^{[ 15 ]}

ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าปรากฏการณ์แอ็บนีย์เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญในระหว่างการรับรู้สี หรือว่าปรากฏการณ์นี้มีบทบาทโดยเจตนาในวิธีการที่ดวงตาเข้ารหัสสี

ผลกระทบของ Abney แทบจะไม่ได้รับการอธิบายโดยแบบจำลองลักษณะสีที่เป็นที่รู้จัก จากแบบจำลองจำนวนมากที่ Fairchild ได้ทบทวนในColor Appearance Models (ฉบับที่ 3) มีเพียงแบบจำลอง Hunt และ ATD เท่านั้นที่สามารถทำนายผลกระทบของ Abney ได้^{[ 16 ]}

• แบบจำลองลักษณะสี
• จุดสีขาว
• การเปลี่ยนแปลงเบโซลด์-บรุคเคอ