Medical knowledge | Biophysics » Dr. Wenzel Klára - A szem, a színes látás

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