VÍZUÁLIS OPTIKA. A színlátás. Dr Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2018

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "VÍZUÁLIS OPTIKA. A színlátás. Dr Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2018"

Vince Pap
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 VÍZUÁLIS OPTIKA A színlátás Dr Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2018

2 A színlátás

3 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 )

4 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)

5 A színek: szín ingerek, szín érzetek, szín észleletek A szín ingerek: A fizikai világban, tőlünk függetlenül léteznek. Spektrális mennyiségek - ( ) 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)

6 A színinger kialakulása A színinger a fizikai világban alakul ki. Elemei: A fényforrás (spektrális emisszió) A színes felületek (spektrális reflexió) Színszűrő közegek (spektrális transzmisszió)

7 A színinger függvény kialakulása

8 A f( ) színinger függvényt A f( ) színinger függvény a fényforrás színe (F e ( ) spektrális teljesítmény eloszlása), a fényforrás által megvilágított színes felületek színe (r( ) spektrális reflexiója) és a fény útjába kerülő színszűrők színe (t( ) spektrális transzmissziója) együttesen alakítja ki. A f ( ) színinger váltja ki a szemben a szín ingerületet és végül agyunkban a szín észleletet: f( ) = F e ( ) * r( ) * t( )

9 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

10 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

11 A csapok spektrális érzékenysége Protos (P) Deuteros (D) Tritos (T) L M S

12 Marks, Dobelle és MacNicol mikrospektrofotometriai mérési eredménye i

13 Ekvienergikus környezetre adaptált csap érzékenységi görbék A görbék alatti terület azonos.

14 A fényhatásfok függvény, V( ) (relatív világossági vagy luminozitási függvény) Relative luminosity 1,0 V'( ) V( ) 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Wavelength, nm V( ) a nappali (fotopikus) fényhatásfok függvény V ( ) az esti (szkotopikus) fényhatásfok függvény

15 A szín érzékelő receptorok A retina centrális részének, a foveolának struktúrája (Walraven után)

16 A látótér

17 A 3 színérzetet az idegpályák 3 ellentét-párrá alakítják át (A Walraven-modell: a Joung-Helmholtz elmélet és a Hering-elmélet szintézise.)

18 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

19 A színérzékelés második szintje Az opponencia elmélet: C RG = L M 0,2 0,15 0,1 C YB V( ) C BY = S - (L + M) 0,05 C RG (nm) 700-0,05-0,1 V(l) = 1,7*L + M -0,15 Relatív jelerősség a hullámhossz függvényében

20 A színek pszichofizikai jellemzői Szín ingerek (fizikai jellemzők): színjellemzők: R, G, B világosság: Lightness Szín érzet (receptor-szinten): L, M, S vagy P, D, T Szín észlelet (pszichofizikai jellemzők): Világosság (brightness) Színezet (Hue) Színezetdússág (Saturation, telítettség)

21 A szín keverés

22 Az additív színkeverés pszichofizikai jelenség, a szemünkben jön létre. Csak trikromatikus módon írható le (L, M, S vagy P, D, T) Az additív színkeverés alapszínei: Vörös: R Zöld: G Kék: B Az additív színkeverés Az additív színkeverés törvényei (Grassmann törvények): 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.

23 Az additív színkeverés lehetőségei 1. Időosztásos módszer, pl.: Maxwelltárcsa 2. Felületosztásos módszer, pl.: Színes TV; színes fénykép 3. Egymásra vetítés, pl: Színházi reflektorok

24 A szubtraktív színkeverés Fizikai jelenség, a fény és az anyag kölcsönhatásai révén jön létre Csak spektrális módszerrel írható le A színinger kialakulása: ( ) = F e ( ) * r( ) * t( ) Ahol F e ( ) a fényforrás spektrális emissziója r( ) a színes felületek spektrális reflexiója t( ) a színszűrő közegek spektrális transzmissziója

25 A szubtraktív színkeverés A szubtraktív színkeverés alapszínei: Sárga: Y Lila: M Türkiz: C Szubtraktív színkeverés színszűrőkkel:

26 A szubtraktív színkeverés megvalósulása Φ 1 (λ) = Φ(λ) * τ 1 (λ) Φ 2 (λ) = Φ 1 (λ) * τ 2 (λ) Φ 3 (λ) = Φ 2 (λ) * τ 3 (λ) Φ3(λ) = Φ(λ) * τ1(λ) * τ2(λ) * τ3(λ) Az eredő színszűrő a három színszűrő szubtraktív keveréke:: τ(λ) = τ 1 (λ) * τ 2 (λ) * τ 3 (λ)

27 A szín adaptáció Az adaptáció törvénye Inger * érzékenység = const (adaptációs idő!) Az adaptációs mechanizmus receptoronként is működik amelyik receptor több fényt nyel el, annak az érzékenysége jobban lecsökken. Von Kries törvénye: l(λ) = k l l(λ)* = const m(λ) = k m m(λ)* = const S(λ) = k s s(λ)* = const Ahol l(λ), m(λ) és s(λ) a receptorok spektrális érzékenysége k l, k m és k s a receptorokat megvilágító fény intenzitása (inger) l*(λ), m*(λ) és s*(λ) a receptoroknak a fény hatására érzékenysége megváltozott

28 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

29 Purkinje effektus

30 A Purkinje jelenség: A kék óra Csók István: Árvák

31 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

32 A kontraszt

33 A kontraszt definiciója

34 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

35 Az él-kontraszt

36 A világosság kontraszt (Él-kontraszt)

37 Szín kontraszt

38 Két kisérlet a szukcessziv kontraszt jelenség bemutatására

43 A szimultán kontraszt megváltoztatja a színérzetet (Nemcsics után)

44 Példa szimultán kontraszt jelenségre (Nemcsics után)

45 VÉGE

Hasonló dokumentumok

LÁTÁS FIZIOLÓGIA. A szem; a színes látás. Dr Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

LÁTÁS FIZIOLÓGIA. A szem; a színes látás. Dr Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 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