LÁTÁS FIZIOLÓGIA A szem; a színes látás
Dr Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2013
Mi a szín? (MSz 9620) • Fizika: a szín meghatározott hullámhosszúságú (380 nm-től 780 nm-ig terjedő) fény.(„Inger”) • Fiziológia: a szín a látás érzékszervében (a szemben) egy vagy több fénysugár által kiváltott ingerület.(„Érzet”) • Pszichológia: a szín a látószerv idegpályáin továbbított ingerületek által az agykérgi látóközpontban létrejött észlelet. („Észlelet”)
A látás 3 fázisa:
1. Inger (a fizikai környezet fényei, hangjai, illatai) 2. Érzet (az élő szervezetből kiváltott reakció) 3. Észlelet (az ingerület idegrendszeri feldolgozása után létrejött tudatos eredmény)
A színek: szín ingerek, szín érzetek, szín észleletek A szín ingerek: A fizikai világban, tőlünk függetlenül léteznek. Spektrális mennyiségek - (l) A szín érzetek: Szemünkben, a retinán alakulnak ki. Az érzékelő receptorok válaszai a beérkező ingerre. Numerikus mennyiségek: L,M,S vagy P, D, T A szín észleletek: Az agyunkban, a látás-központban alakulnak ki. Pszichofizikai mennyiségek (világosság, színezet, színezetdússág)
A színinger kialakulása • A színinger a fizikai világban alakul ki. • Elemei: – A fényforrás (spektrális emisszió) – A színes felületek (spektrális reflexió) – Színszűrő közegek (spektrális transzmisszió)
A színinger függvény kialakulása
A f(l) színinger függvény A f(l) színinger függvényt • a fényforrás színe (Fe(l) spektrális teljesítmény eloszlása), • a fényforrás által megvilágított színes felületek színe (r(l) spektrális reflexiója) és • a fény útjába kerülő színszűrők színe (t(l) spektrális transzmissziója) együttesen alakítja ki. A f (l) színinger váltja ki a szemben a szín ingerületet és végül agyunkban a szín észleletet:
f(l) = Fe(l) * r(l) * t(l)
A színérzet kialakulása • A színérzet szemünkben, a retina érzékelő elemeiben (a receptorokban) alakul ki. • A receptorok: – A csapok (nappali, fotopikus látás) kb 6.8 millió • Vörös érzékeny (protos P, long wave sensitive L) • Zöld érzékeny (deuteros D, middle wave sensitive M) • Kék érzékeny (tritos T, short wave sensitive S)
– A pálcikák (esti, scotopikus látás) kb 106 millió – Alkonyatkor szürkületi (mezopikus) látás
A csapok spektrális érzékenysége
• Protos (L) • Deuteros (M) • Tritos (S)
• Marks, Dobelle és MacNicol mikrospektrofotometriai mérési eredményei
A szín érzékelő receptorok A retina centrális részének, a foveolának struktúrája (Walraven után)
A látótér
A szín érzetek: P, D és T a szín érzet, azaz a pálcikák (nappali receptorok) válasza a szín ingerre
(λ) a szín inger függvény p (λ) , d (λ) és t (λ) a pálcikák spektrális érzékenysége Λ a fény hullámhossza nm-ben
A 3 színérzetet az idegpályák 3 ellentét-párrá alakítják át (A Walraven-modell: a Joung-Helmholtz elmélet és a Hering-elmélet szintézise.)
Az érzeteket a neurális hálózat dolgozza át. Az átdolgozás már a retinán elkezdődik. Az idegi jelek „matematikai” feldolgozása: – Serkentés – pozitív előjelű jel továbbítás ( „on” ganglion és bipolár sejtek) – Gátlás – negatív előjelű jel továbbítás („off” ganglion és bipolár sejtek) – Összegzés – a horizontális és az amacrine sejtek által)
Neumann János: A számítógép és az agy A neurális hálózatok elmélete
A színérzékelés második szintje Az opponencia elmélet: 0,2
CRG = L – M
CYB
0,15
V(l) 0,1
0,05
CBY = S - (L + M)
CRG
0 400 -0,05
450
500
550
600
650
l(nm)700
-0,1
-0,15
V(l) = 1,7*L + M
Relatív jelerősség a hullámhossz függvényében
Az additív színkeverés Az additív színkeverés pszichofizikai jelenség, a szemünkben jön létre. Az additív színkeverés alapszínei: • Vörös: R • Zöld: G • Kék: B Az additív színkeverés törvényei (Grassmann törvényei): 1. Az additív színkeverék csak az alapszínek színétől (színösszetevőitől) függ, azok spektrális jellemzőitől nem. 2. Egy szín additív kikeveréséhez 3 független alapszín szükséges és elegendő. 3. Az additív színkeverés folytonos.
Különböző megvalósítási lehetőségek: • Időosztásos módszer, pl.: Maxwell-tárcsa • Felületosztásos módszer, pl.: Színes TV; színes fénykép • Egymásra vetítés, pl: Színházi reflektorok
A szubtraktív színkeverés Fizikai jelenség, a fény és az anyag kölcsönhatásai révén jön létre
Alapszínek: 1. Sárga: Y 2. Lila: M 3. Türkiz: C
A szín adaptáció Az adaptációs mechanizmus receptoronként is működik – amelyik receptor több fényt nyel el, annak az érzékenysége jobban lecsökken. Von Kries törvénye: l(λ)* = kl l(λ)
m(λ)* = km m(λ) S(λ)* = ks s(λ) Ahol l(λ), m(λ) és s(λ) a receptorok spektrális érzékenysége kl, km és ks a receptorokat megvilágító fény intenzitása l*(λ), m*(λ) és s*(λ) a receptoroknak a fény hatására megváltozott érzékenysége
A színadaptáció-képesség határai • Felső határ: vakítás – A protos és a deuteros telítésbe megy: sárga színérzet (Bezold-Brücke jelenség: kék-sárga látás) – Mindhárom receptor telítésbe megy: fehér színérzet
• Alsó határ: a protos-deuteros összegzés nem működik – Nincs sárga színérzet, csak vörös és zöld (Bezold-Brücke jelenség: vörös-zöld látás) – A tritos nem működik: nincs kék színérzet
Tovább csökkenő megvilágítás: mezopikus látás – Purkinje-jelenség: „a kék óra”
A Purkinje – jelenség: A „kék óra” Csók István: Árvák
Az adaptáció-képesség határai Barcsay Jenő: Alkonyat
•
Alsó határ: a protos-deuteros összegzés nem működik – Nincs sárga színészlelet, csak vörös és zöld • (Bezold-Abney jelenség: vörös-zöld látás) – A tritos nem működik: nincs kék színészlelet
A Purkinje – jelenség: A „kék óra” Csók István: Árvák
Tovább csökkenő megvilágítás: mezopikus látás
A kontraszt fajtái A színek élénkségét a kontraszt fokozza.
A • Világosság kontraszt • Szín kontraszt – Szinezet kontraszt – Világosság kontraszt – Szinezet dússág kontraszt Helyileg: – Él kontraszt – Felület kontraszt Időben: • Szukcesszív és szimultán kontraszt
Az él-kontraszt
A világosság kontraszt (Él-kontraszt)
Szín kontraszt
Példa a felület-kontrasztra (Nemcsics után)
Példa a világosság kontrasztra (Nemcsics után)
Példa a színezet kontrasztra (Nemcsics után)
Példa a színezetdússág kontrasztra (Nemcsics után)
Két kisérlet
a szukcessziv kontraszt jelenség bemutatására
A Benham-effektus A Benham-tárcsa másodpercenként 8 – 12 fordulata esetén virtuális színek jelennek meg a szemünk előtt.
A Benham - effektus
A Benham-effektust szukcesszív és szimultán kontraszt jelenségek váltják ki.
További szép tárcsák (Kucsera Itala tervei)
A szimultán kontraszt megváltoztatja a színérzetet (Nemcsics után)
Példa szimultán kontraszt jelenségre (Nemcsics után)
A színek pszichológiai hatásai
•A színpreferencia (aktív viszonyunk a színekhez) •A színasszociáció (tapasztalataink) •A színszimbolika (hagyományaink) •Pszichoszomatikus hatások (fiziológiai hatás) •Emocionális hatások (pszichológiai hatás)
Példa emocionális hatásra Munch: A sikoly 1893
Példa emocionális hatásra Monet: Nő napernyővel 1875
Példa pszichoszomatikus hatásra Depresszió ellen:színek és fények! (Renoir: Csónakázók 1879)
Példa asszociációs hatásra Constable: Park Essexben 1816
Példa pszichofizikai hatásra Turner: Italia 1843
A színek pszichofizikai jellemzői Szín ingerek (fizikai jellemzők): színjellemzők: R, G, B világosság: Lightness
Szín érzet (receptor-szinten): L, M, S Szín észlelet (pszichofizikai jellemzők): –Világosság (brightness) –Színezet (Hue) –Színezetdússág (Saturation, telítettség)
VÉGE
