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 függvényt A f(l) színinger függvény a fényforrás színe (F e (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) = F e (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 C RG = L M 0,15 0,1 C YB V(l) C BY = S - (L + M) 0,05 0-0,05 C RG 400 450 500 550 600 650 700 l(nm) -0,1 V(l) = 1,7*L + M -0,15 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)* = k l l(λ) m(λ)* = k m m(λ) S(λ)* = k s s(λ) Ahol l(λ), m(λ) és s(λ) a receptorok spektrális érzékenysége k l, k m és k s 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