Farbsehen

Da wir den Sinn für Farbe durch die Augen bekommen, werfen wir einen kurzen Blick auf die Struktur des Auges:

  1. - Linse;
  2. - Glaskörper;
  3. - Proteinhülle;
  4. - Hornhaut;
  5. - vordere Kamera;
  6. - Iris;
  7. - Schüler;
  8. - Retina;
  9. - der zentrale Teil des Auges ist ein gelber Fleck mit farbunterscheidenden Elementen - Zapfen;
  10. - blinder Fleck - Austritt von Nervenfasern aus der Netzhaut.

Die Netzhaut des Auges besteht aus Nervenenden in Form von Stäbchen und Zapfen. Die Zapfen erzeugen Empfindungen mit unterschiedlichen Farbtönen, weisen jedoch eine geringe Lichtempfindlichkeit auf. Die Sticks sind lichtempfindlicher, aber wenn sie Strahlung ausgesetzt werden, erzeugen sie nur ein Gefühl von Schwarz- und Weißtönen. Die Zapfen und Stäbchen befinden sich ungleichmäßig entlang der Netzhaut. In einigen Teilen der Netzhaut überwiegen Stäbchen, in anderen - Zapfen. In der Mitte der Netzhaut befindet sich ein sogenannter gelber Fleck, der nur mit einem Kegel dicht bedeckt ist. Je weiter von der Mitte entfernt, desto weniger Zapfen, aber Stäbchen erscheinen. Außerhalb der Makula fehlen fast Zapfen, und die Anzahl der Stäbchen nimmt an den Rändern der Netzhaut ab.
Wenn wir uns ein Objekt genau ansehen, dreht sich das Auge selbst so, dass das Bild dieses Objekts auf den gelben Fleck fällt. Das Auge bewegt sich kontinuierlich. Diese Schwankungen sind sehr schnell, klein und daher nicht wahrnehmbar. Sie spielen jedoch eine sehr wichtige Rolle bei der visuellen Wahrnehmung. Aufgrund dieser Vibrationen fallen Bilder benachbarter kleiner Details auf die gleichen Stellen der Netzhaut. Wir sehen Farben, weil sich die Strahlung ändert. Das Auge fasst diese kurzfristigen Veränderungen der Strahlung zusammen, die auf dieselben Bereiche der Netzhaut fällt. Daher unterscheiden wir beispielsweise bei der Farbwiedergabe nicht die Farben kleiner Rasterelemente unterschiedlicher Farben, sondern sehen eine einzige "Gesamtfarbe"..
Von den vielen Theorien des Farbsehens ist die dreifarbige Theorie die häufigste, nach der die gesamte Vielfalt der Farben, die wir sehen, auf das Auftreten von drei Arten von Nervenanregungen in der Netzhaut zurückzuführen ist (unterschiedliche Anregungen für rote, grüne und blaue Strahlung). Die dreifarbige Visionstheorie erklärt das Auftreten von Empfindungen mit unterschiedlichem Farbton, unterschiedlicher Helligkeit und Sättigung.
Gleichzeitig hängt die visuelle Wahrnehmung von Farbe nicht nur von der Struktur des Auges selbst als Empfänger von Strahlungsenergie ab. In hohem Maße hängt es auch von unserem Bewusstsein ab, der gesammelten Erfahrung, die Farbe vertrauter Objekte in verschiedenen Umgebungen und unter verschiedenen Lichtverhältnissen wahrzunehmen..

Farbsehen bietet

Optisches System des Auges. Das menschliche Auge besteht aus einem optischen Teil und einer lichtempfindlichen Schicht - der Netzhaut.

Der optische Teil umfasst diejenigen Elemente, die ein optisches Bild auf der Netzhaut erzeugen, die optische Achse in Richtung des Aufmerksamkeitszentrums bewegen, die Optik des Auges auf das betrachtete Detail des Objekts fokussieren und die relative Apertur, das Zwerchfell des Auges, ändern.

Das optische Hauptelement des Auges, das als Linse fungiert - die Linse - hat die Form einer Linse. Unter der Einwirkung von Muskeln ändert sich die Krümmung der Linsenoberfläche, wodurch sich die Brennweite des optischen Systems des Auges ändert. Die Fokussierung erfolgt also durch abwechselndes Untersuchen von nahen und entfernten Objekten. Wenn die Augenmuskeln geschwächt sind, wie dies bei älteren Menschen der Fall ist, ist die Fokussierung - die Anpassung des Auges - nicht vollständig implementiert. Die Krümmung der Linsenoberfläche nimmt nicht genug zu und wirkt wie eine Linse mit langem Fokus. Um den Text lesen zu können, müssen Sie eine Brille tragen. Die Tatsache, dass wir Objekte durch Ändern der Brennweite des optischen Systems des Auges betrachten, ist für die künstlerische Fotografie von grundlegender Bedeutung, da wir damit ausdrucksstarke Bilder mit Mehrfokallinsen erhalten können..

Während wir abwechselnd verschiedene Objekte untersuchen, bewegen sich unsere Augen abrupt von einem Aufmerksamkeitszentrum zum anderen. Darüber hinaus macht jedes Auge unabhängig vom anderen unwillkürliche, sehr schnelle Bewegungen, die als Zittern bezeichnet werden..

Der Zweck des Tremors besteht darin, das optische Bild auf der Netzhaut kontinuierlich zu verändern, da das visuelle Bild genau aufgrund der Änderung der in die Netzhautbereiche eintretenden Strahlungsflüsse erzeugt wird. Aufgrund der Registrierung mehrfacher Veränderungen durch die Netzhaut kann das Auge trotz der Unvollkommenheit der Linse als Linse alle kleinen Details sehr gut unterscheiden. Die schnelle Bewegung des Auges bestimmt auch das Phänomen des gleichzeitigen und grenzwertigen Kontrasts, das in Zukunft diskutiert wird..

Die Pupille ist schwarz, weil das Licht, das durch sie in das Auge gelangt, nicht zurückkommt, da es von der lichtempfindlichen Schicht der Netzhaut absorbiert wird. Die Pupille wird je nach Helligkeit der Beleuchtung von 8 auf 1,5 mm reduziert, was einer etwa 25-fachen Abnahme des in das Auge eintretenden Strahlungsflusses entspricht. Das Ändern des Pupillendurchmessers ist eines der Mittel, mit denen sich das Auge an die Lichtverhältnisse anpasst. Der Pupillendurchmesser ändert sich sehr schnell, wenn ein direkter Lichtstrahl von einer hellen Lichtquelle in das Auge eintritt. Der Pupillenreflex schützt die Netzhaut vor hellem Sonnenlicht. Die Anpassung des Auges an die Lichtverhältnisse - die Anpassung des Auges - erfolgt hauptsächlich aufgrund einer Abnahme der Lichtempfindlichkeit der Netzhaut.

Wenn wir Analogien mit einer Kamera und einem Film zeichnen, können wir sagen, dass sich bei der visuellen Wahrnehmung die Empfindlichkeit der Schicht hauptsächlich unter dem Einfluss der Beleuchtung ändert, während die Blende verwendet wird, wenn sich die Helligkeit der Beleuchtung schnell ändert. Natürlich ist bei geringer Beleuchtungshelligkeit die relative Blende des Auges vollständig geöffnet, wie bei Objektiven bei Aufnahmen mit wenig Licht.

Die lichtempfindliche Schicht des Auges - die Netzhaut - besteht aus Lichtend-Photorezeptoren, die gegenüber Licht, dh gegenüber elektromagnetischen Schwingungen mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm, empfindlich sind. Photorezeptoren befinden sich auf der inneren Augenschleimhaut. Ein optisches Bild wird wie bei einer Kamera auf Film auf sie projiziert. Der Unterschied besteht darin, dass die lichtempfindliche Schicht des Auges nicht wie ein fotografischer Film flach ist, sondern die Form einer Kugel hat, die zur Erzeugung eines scharfen Bildes erforderlich ist.

Photorezeptoren werden nach Typ, Ort und Zweck in zwei Gruppen eingeteilt..

Birnenförmige Photorezeptoren werden Zapfen genannt. Sie reagieren auf farbige Strahlung wie ein dreischichtiger Farbfilm, dh sie erzeugen gleichzeitig drei farblich getrennte Signale - blau, grün und rot. Dank der Zapfen unterscheiden wir Farben durch Helligkeit, Farbton und Sättigung. Sie bieten eine scharfe Farbwahrnehmung der Details des Objekts, auf das das Auge gerichtet ist..

Es ist wichtig, dass die Zapfen den zentralen Bereich der Netzhaut - die Fovea -, der gelb erscheint, sehr dicht ausfüllen. Es nimmt einen kleinen Bereich ein, so dass die Winkelgröße der klaren, scharfen (farbigen) Sicht des Auges in seinem bewegungslosen Zustand nur 2 ° beträgt. Jenseits der Zentralregion sinkt die Anzahl der Zapfen stark.

Photorezeptoren mit einer länglichen Form werden Stäbe genannt. Sie reagieren wie Silberhalogenide in Schwarzweißfilmen hauptsächlich auf blaugrüne Strahlung und erzeugen ein achromatisches Schwarzweißbild des Objekts. Die Stäbchen fehlen im zentralen Teil der Netzhaut, und über ihre Grenzen hinaus nimmt ihre Dichte zunächst schnell zu und nimmt zur Peripherie hin allmählich ab. Somit ist das von den Stabrezeptoren erzeugte Schwarzweißbild nicht scharf. Aufgrund der Tatsache, dass Stabrezeptoren die Peripherie der Netzhaut füllen, können Sie die Bewegung aller großen Objekte in einem weiten Blickwinkel wahrnehmen.

Der Prozess der visuellen Wahrnehmung kann mit einer Fernsehkamera mit zwei Empfängern verglichen werden: einer ist dreifarbig mit einer Winkelgröße von 2 ° und der andere ist schwarzweiß mit einer großen Winkelsicht. Der Betrachtungsprozess reduziert sich darauf, den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit von einem für die Handlung wichtigen Detail auf ein anderes zu verlagern, wobei dieser Pfad wiederholt wiederholt wird. Der Unterschied zum Fernsehsystem besteht darin, dass die Bewegung nicht wie auf dem Fernsehbildschirm entlang der Linien stattfindet, sondern von einem Teil zum anderen, häufiger entlang der Konturen der betreffenden Objekte.

Stabrezeptoren, die ein Schwarzweißbild eines Objekts erzeugen, sind etwa zehnmal empfindlicher als Kegelrezeptoren. Daher wirkt bei hellem Licht hauptsächlich der visuelle Kegelapparat, und wir sehen das betrachtete Objekt in Farbe. Wenn die Beleuchtung abgesenkt wird, beginnt der Kegelapparat mit "Unterbelichtung" zu arbeiten, und daher unterscheiden wir keine Farben in den Schatten des Objekts. Purpurrot verblassen zuerst, dann orange-gelbe Farbunterschiede.

Bei einer weiteren Verringerung der Beleuchtung sehen wir das gesamte Objekt in Schwarzweiß, wenn die Lichtempfindlichkeit der Kegel nicht ausreicht, um ein farbiges visuelles Bild zu erzeugen. Daher wird Stabsehen Dämmerung genannt. Bei Dämmerungssicht sehen wir alle Farben als achromatisch. Kein Wunder, dass sie sagen: "Nachts sind alle Katzen grau." Beim Fotografieren und insbesondere bei der Auswahl der Beleuchtung muss die Dualität des visuellen Bildes berücksichtigt werden, nämlich: Die wichtigen Details der Handlung, auf die die Aufmerksamkeit des Betrachters gerichtet werden soll, sollten schärfer und mit einem größeren Farbkontrast dargestellt werden..

Der Effekt der Verbesserung der Achromatizität des Bildes bei gleichzeitiger Verringerung der Detailhelligkeit und der Beleuchtung des Objekts ist für die Farbkonstruktion eines Fotos von großer Bedeutung. Um den Blick auf wichtige Details der Handlung zu richten, sollten diese heller und die Farbkontraste stärker ausgeprägt sein..

Wenn Sie das Gefühl einer hellen Beleuchtung erzeugen möchten, sollten alle Details sowohl in den Lichtern als auch in den Schatten des Objekts gleichermaßen kontrastiert werden. Wenn Sie auf dem Foto ein Gefühl von schwachem Licht erzeugen möchten, sollte der Kontrast des Bildes in den Schatten des Objekts und in Glanzlichtern verringert werden..

Theorie des Farbsehens. Die von Lomonosov begründete dreifarbige Theorie des Farbsehens wurde später von Jung, Helmholtz und anderen Wissenschaftlern entwickelt. Nach dieser Theorie gibt es in der Netzhaut des Auges oder vielmehr in seinem zentralen Bereich drei Arten von Rezeptoren, von denen einige empfindlich gegenüber blauer Strahlung, andere gegenüber grün und andere gegenüber rot sind. Infolge der Belichtung dieser Elemente mit Licht werden drei Signale erzeugt, ähnlich denen, die beim Fotografieren durch Blau-, Grün- und Rotfilter erhalten werden. Aufgrund der unterschiedlichen Erregung der drei Nervenenden sehen wir die Vielfalt der Farben: Wir nehmen einige als blau, andere als blaugrün usw. wahr. Dieses Modell des Farbsehens ist auf den zentralen Teil der Netzhaut anwendbar, wo es nur Zapfenrezeptoren gibt. Durch Experimente konnten die spektralen Empfindlichkeiten von drei Kegelrezeptoren bestimmt werden. Es wurde auch gefunden, dass infolge der Transformation der von den Kegelrezeptoren kommenden Primärsignale Signale in der Netzhaut erzeugt werden, die drei Farbseparationsbildern entsprechen, ähnlich denen, die beim Aufnehmen mit drei Lichtfiltern erhalten wurden..

Somit basieren alle Dreifarbenmethoden der Farbfotografie auf der Dreifarbentheorie des Sehens. Gleichzeitig können einige Effekte der visuellen Wahrnehmung nicht durch die dreifarbige Visionstheorie erklärt werden und erfordern die Berücksichtigung des Stabsehens. Daher wird die Entwicklung neuer Theorien des Farbsehens sowie die Modernisierung bestehender Theorien fortgesetzt, da unterschiedliche Modelle für unterschiedliche Methoden bequemer sind. Beispielsweise ist es bei vier farbenfrohen Druckverfahren in einigen Fällen sinnvoll, das Zusammenspiel von Stab- und Kegelsicht zu berücksichtigen..

Das Vierfarbenmodell, das den Einfluss von Stabrezeptoren berücksichtigt, ermöglicht es, die Akzeptanz einer direkt proportionalen Abnahme der Sättigung der gesamten Farbvielfalt zu erklären. Sie erklärt auch die Zulässigkeit von Schwarzweißbildern, da wir bei schwacher Dämmerung alle Objekte aufgrund der Kegelsicht in Schwarzweiß sehen..

Neben der dreifarbigen Visionstheorie gibt es auch die Theorie der dominanten Farben, die einige Fakten erklärt, die für die künstlerische Reproduktion sehr wichtig sind. Zum Beispiel die größte Unterscheidbarkeit von Grün und Rot und die geringere Unterscheidbarkeit von Blau und Gelb.

Es ist zu beachten, dass blau-lila und blaugrüne Farben unter den umgebenden Objekten sehr selten sind, weshalb uns grün-rote Kontraste vertrauter sind als Kontraste von Komplementärfarben mit lila-blauen und blaugrünen Farben.

Die visuelle Wahrnehmung wird nicht nur durch die spektrale Empfindlichkeit der Rezeptoren bestimmt, sondern auch durch die Gradationstransformationen der von diesen Rezeptoren erzeugten Signale. Die Gradationstransformationen von Signalen in der Netzhaut ähneln denen, die beim fotografischen Prozess auftreten - während der Belichtung und Entwicklung eines latenten Bildes - und hängen wesentlich von der Beleuchtung des Objekts ab.

Farbsehen bietet

Professor E. Rabkin

Seit vielen Jahren entwickelt das Labor für Farbsehen Probleme im Zusammenhang mit den Besonderheiten der Farbunterscheidungsfunktion des menschlichen visuellen Systems..

In unserem Land, dem einzigen Labor für Farbsehen des All-Union Scientific Research Institute für Eisenbahnhygiene, unter der Leitung von Doktor der medizinischen Wissenschaften, Professor E. B. Rabkin, wurden seit vielen Jahren Probleme im Zusammenhang mit den Besonderheiten der Farbunterscheidungsfunktion des menschlichen visuellen Systems entwickelt..

Unser Korrespondent A. Bykov bat Professor E. B. Rabkin, die Leser der Zeitschrift mit der Geschichte der Farbwissenschaft vertraut zu machen und über die Ursachen von Farbsehstörungen beim Menschen zu berichten.

Frage. Der große Dichter Goethe schrieb: „Die Menschen sind im Allgemeinen sehr glücklich mit Blumen. Das Auge hat das Bedürfnis, sie zu sehen. Erinnern wir uns an die angenehme Wiederbelebung, die wir erleben, wenn an einem wolkigen Tag die Sonnenstrahlen auf einen Teil der sichtbaren Landschaft fallen und die Farben der beleuchteten Objekte für uns deutlich sichtbar werden. ".

Wo und wann entstand die Wissenschaft der Farbe??

Antworten. Die Farblehre stammt aus Hellas. Sogar Empedokles, ein Philosoph und Prediger des 5. Jahrhunderts v. Chr., Äußerte Vorstellungen über die Existenz von Primärfarben. Seiner Meinung nach gab es vier davon: rot und gelb, weiß, schwarz, was den von ihm festgelegten "vier Grundelementen" entsprach: Feuer, Erde, Luft, Wasser. Empedokles erklärte die Vision wie folgt. Er glaubte, dass Ströme kleiner Partikel aus dem Auge "austreten". Wenn sie sich treffen, gibt es ein visuelles Gefühl, einschließlich Farbe..

Im 1. Jahrhundert v. Chr. Versuchte Demokrit, die Natur einzelner Blumen anhand seiner Atomtheorie zu erklären. Er erkannte auch vier Grundfarben.

Sowohl Platon als auch sein Schüler Aristoteles legten großen Wert auf die Lehre von der Farbe. Eine kleine Abhandlung "Über Blumen", deren Urheberschaft nicht genau festgelegt ist (sie wird Aristoteles oder seinem Schüler Theophrastus zugeschrieben), obwohl sie in der Theorie der Farbwahrnehmung keine große Rolle spielte, enthält immer noch eine Reihe interessanter und bedeutender Gedanken.

Der geniale italienische Künstler und Wissenschaftler der Renaissance Leonardo da Vinci, der das Auge als den wichtigsten aller Sinne betrachtete, schrieb: "Das Auge ist das Fenster des menschlichen Körpers, durch das er seinen Weg betrachtet und die Schönheit der Welt genießt.".

Die heute am meisten akzeptierte Dreikomponententheorie der Forscher ist, dass es in unserem visuellen System drei Farberfassungsgeräte gibt, die auf verschiedene Farben reagieren und es uns ermöglichen, sie zu sehen.

Zum ersten Mal wurden die Hauptideen der Dreikomponententheorie des Farbsehens von MV Lomonosov in seinem berühmten Aufsatz „Ein Wort über den Ursprung des Lichts, eine neue Theorie der Farben, die Folgendes darstellt: In einer öffentlichen Sitzung der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften am 1. Juli 1756 etwas anderes zum Ausdruck gebracht. ". Der große russische Wissenschaftler glaubte, dass die Ursache des Lichts die Bewegung des Äthers ist, der aus drei Arten von Teilchen unterschiedlicher Größe besteht. Ätherpartikel können mit Materieteilchen kombiniert werden, die den "Boden" des Auges bilden, und sie in "Rotations" -Bewegung bringen. In diesem Fall „kommt von der ersten Ätherart die Farbe Rot, vom zweiten Gelb vom dritten Blau. Andere Farben entstehen durch das Mischen der ersten ".

Thomas Jung kam auch zur Dreikomponententheorie des Farbsehens. 1801 schrieb er: „In der heutigen Zeit, in der es fast unmöglich ist, sich vorzustellen, dass jeder empfindliche Punkt der Netzhaut eine unendliche Anzahl von Teilchen enthält, die im Einklang mit jeder möglichen Lichtschwingung schwingen können, gehen wir von der Existenz einer begrenzten Anzahl von Netzhautrezeptoren aus B. Grundfarben wie Rot, Gelb und Blau wahrnehmen. ". In seinen späteren Arbeiten entschied er sich für drei "Grundfarben": Rot, Grün und Lila. Jung entdeckte empirisch, dass jede im Spektrum sichtbare Farbe durch Mischen von mindestens drei Lichtstrahlen erhalten werden kann (siehe Abbildung). Die Dreikomponententheorie des Farbsehens wurde in den Arbeiten des größten deutschen Naturforschers G. Helmholtz weiterentwickelt.

Nach der Lomonosov-Young-Helmholtz-Theorie gibt es drei Arten von farbempfindlichen Elementen, die auf rote, grüne und blaue (violette) Farben reagieren. Jeder Typ dieser Rezeptoren wird hauptsächlich durch eine der Primärfarben angeregt, die teilweise auf andere reagieren. Das Gefühl von "kleinen" Farben tritt auf, wenn die Signale der drei Rezeptorsysteme gemischt werden, und das Gefühl von weißer Farbe tritt auf, wenn diese Signale gleichmäßig stimuliert werden.

Frage. Im Jahr 1666 beobachtete Newton, der einen Sonnenstrahl durch ein dreiflächiges Glasprisma führte, erstmals die Bildung eines Spektralbandes, das aus einer Reihe spezifischer Farben bestand. Es wurde festgestellt, dass die weiße Farbe nicht einheitlich ist, sondern eine Mischung aus mehreren Farben. Gibt es eine klare Klassifizierung der Farben?

Antworten. Alle vielen Farben sind in zwei Gruppen unterteilt: achromatisch und chromatisch.

Zu den achromatischen Farben gehören Weiß, Schwarz und Grau mit all ihren vielen Schattierungen (es gibt mehr als dreihundert davon). Alle anderen Farben sind chromatisch.

Achromatische Farben können sich als auf einer geraden Linie befindlich vorstellen, deren Farbe sich allmählich von Weiß nach Schwarz ändert. Sie unterscheiden sich nur in einem Zeichen voneinander - Helligkeit oder Helligkeit..

Chromatische Farben haben mehr als eine Eigenschaft. Sie haben neben Helligkeit auch Farbton und Sättigung. Die grundlegenden Lichttöne sind die sieben Farben des Sonnenspektrums. Der Farbton wird durch die Wellenlänge des Lichts bestimmt. Rot ist also langwellig, Grün ist mittelwellig und lila ist kurzwellig. Die Sättigung der chromatischen Farbe hängt vom Grad der "Verdünnung" mit Weiß ab. (Diese Eigenschaft lässt sich am Beispiel einer in der Sonne ungleichmäßig ausgebrannten Materie nachvollziehen.) Die Verschiebung der drei Primärfarben in unterschiedlichen Verhältnissen bestimmt die gesamte Farbvielfalt.

Durch Angabe von Farbton, Sättigung und Helligkeit können Sie jede der vielen Farben um uns herum mathematisch genau bestimmen..

Frage. Es ist bekannt, dass Farbe im menschlichen Leben eine wichtige Rolle spielt. Die Bewegung von Fahrzeugen wird durch Signale unterschiedlicher Farbe reguliert; Die Art der Farbe von Mikroorganismen spielt eine wichtige Rolle bei der Diagnose einer bestimmten Krankheit. Die richtige Farbauswahl ist in der Färbe-, Web- und Druckindustrie von größter Bedeutung. Kurz gesagt, die Kenntnis der Farbeigenschaften ist für viele Bereiche der Wissenschaft und Technologie erforderlich. Was sind die Methoden, um sie zu bestimmen?

Antworten. Die Farbeigenschaften werden durch hochentwickelte Instrumente bestimmt: Farbmessgeräte und Spektrophotometer. Die gebräuchlichere Methode zur Farbmessung mit speziellen Atlanten.

Es gibt viele Farbatlanten, aber der bekannteste ist der in unserem Labor entwickelte Atlas mit kolorimetrischen Farbmustern. Um die Farbart zu messen, wird im Atlas ein identischer Farbton ausgewählt, und dann werden die Hauptmerkmale der Farbe anhand spezieller Tabellen ermittelt.

Mit dem Atlas muss die Farbmessung auf einem achromatischen Hintergrund (Grau, Schwarz, Weiß und alle ihre Schattierungen) durchgeführt werden. Dies vermeidet scharfe Kontraste, die die korrekte Farbwahrnehmung beeinträchtigen. Dies kann beobachtet werden, indem Proben von beispielsweise gelbem Papier auf Hintergründe mit verschiedenen chromatischen Farben gelegt werden. Auf einem roten Hintergrund erscheint das gelbe Feld grünlich, auf einem grünen Hintergrund orange.

Frage. Nach Angaben von Forschern aus verschiedenen Ländern leiden heute weltweit mehr als hundert Millionen Menschen an Farbsehstörungen. Als erstmals festgestellt wurde, dass das Farbsehen beeinträchtigt sein kann?

Antworten. Der englische Physiker und Chemiker John Dalton war der erste auf der Welt, der die seltsamen Phänomene seiner Vision beschrieb. Wenn er sowohl achromatische als auch blaue Farben leicht und genau unterscheiden konnte, machte es ihm die Wahrnehmung von roten und in geringerem Maße von grünen Farben sehr schwer. 1794 berichtete Dalton in Manchester über seinen eigenen Mangel an Farbsehen - Farbenblindheit. 1798 wurde der Bericht veröffentlicht und wurde zu einem der Hauptwerke zur Untersuchung angeborener Farbstörungen, die 1827 als Farbenblindheit bezeichnet wurden..

Eine Beeinträchtigung des Farbsehens kann schwerwiegende Folgen haben. So stürzte 1875 in Lagerlund (Schweden) ein Zug ab, der viele Opfer forderte. Die Ursache der Katastrophe schien unerklärlich. Wie könnte der Fahrer den Zug zum roten Signal des Semaphors führen? Der Physiologe, der berühmte schwedische Wissenschaftler Holmgren, beantwortete diese Frage. Als er dem überlebenden Maschinisten einen Strang aus farbiger Wolle zeigte, stellte er fest, dass er an einer Farbsehstörung litt und seine Augen den Unterschied zwischen Rot und Grün nicht wahrnahmen. Dieses Unglück war der Grund für die Einführung obligatorischer Farbsichttests für Arbeitnehmer aller Transportarten..

Frage. Wie können Farbsehschwächen untersucht werden??

Antworten. Bereits 1837 verwendete August Seebeck 300 verschiedene Objekte, die sich in Farbton und Sättigung unterschieden, um die Besonderheiten der Farbwahrnehmung zu untersuchen. Das zuvor erwähnte Holmgren-Set bestand nur aus einheitlichen Objekten - 133 Stränge aus farbiger Wolle.

Ferner wurden zur Bestimmung der Farbenblindheit Testkarten verwendet, auf denen Flecken einer anderen Farbe zwischen den Flecken einer Farbe platziert wurden, um eine Figur oder Figur für die normalerweise sehende zu bilden. Menschen mit Farbbehinderungen können die Farbe von Zahlen oder Zahlen nicht von der Hintergrundfarbe unterscheiden. (Solche Tabellen wurden erstmals 1876 vom deutschen Wissenschaftler Stilling vorgeschlagen.)

In unserem Land und im Ausland sind von uns entwickelte "Polychromatische Tabellen zur Untersuchung der Farbwahrnehmung" weit verbreitet. Sie haben bereits 9 Ausgaben durchlaufen. Die Besonderheit dieser Tabellen ist, dass man mit ihrer Hilfe nicht nur das Vorhandensein einer Farbstörung feststellen kann, sondern auch ein vollständiges Bild ihrer Form und ihres Grades erhält, was von großer theoretischer und praktischer Bedeutung ist. Diese Tabellen sind übrigens allen bekannt, die sich einer ärztlichen Untersuchung unterzogen haben, um einen Führerschein zu erhalten..

Neben Tabellen gibt es spezielle Instrumente zur Untersuchung des Farbsehens - spektrale Anomaloskope. Das erste Anomaloskop wurde bereits 1907 vom deutschen Wissenschaftler Nagel hergestellt.

Unser Labor hat ein Spektralanomaloskop entwickelt - ACP, das die absoluten Schwellenwerte der Farbempfindlichkeit bestimmt, den Grad der Funktionsstabilität des Farbsehens festlegt, die Kontrastempfindlichkeit und die Fähigkeit zur Farbunterscheidung des menschlichen Auges untersucht.

Frage. Was sind die aktuellen Vorstellungen über die Arten der Farbsehstörung und wer ist am anfälligsten für sie??

Antworten. Farbsehstörungen können angeboren und erworben sein. Die angeborene Störung ist relativ stabil, wird von Generation zu Generation vererbt (vom Großvater bis zum Enkel) und betrifft fast ausschließlich rote und grüne Farben. Die erworbene Störung entsteht durch Erkrankungen des Sehnervenapparates des Zentralnervensystems und kann alle Primärfarben betreffen. Im Falle einer Netzhautablösung bietet die blaue Farbe "Überraschungen". Erworbene Farbsehstörungen können durch Trauma, Augen- und Hirntumoren verursacht werden.

Die seltensten Fälle von vollständiger Farbenblindheit oder Monochromatizität. Monochromatische Individuen nehmen die Welt als Schwarzweißfotografie wahr.

Die Formen der anomalen Trichromasie und Dichromasie sind weit verbreitet. Bei abnormaler Trichromasie nimmt die Wahrnehmung von überwiegend rot (Protanomalie) oder grün (Deuteranomalie) ab. Bei Dichromasie - partieller Farbenblindheit (abhängig von der Wahrnehmung der als Protanopie und Deuteranopie bezeichneten Farbe) - sind Farbsehstörungen viel ausgeprägter.

Gemäß unserer vorgeschlagenen Klassifizierung der Grad der Störungen werden Protanomalie und Deuteranomalie in Typen unterteilt: A - hoch, B - mittel, C - niedrig Grad der Anomalie.

Angeborene Farbsehstörungen treten bei etwa 8-10% der Männer auf, während sie bei Frauen viel seltener beobachtet werden - nur bei etwa 0,5%.

1931 machte der deutsche Wissenschaftler Engelking auf dem Internationalen Kongress der Augenärzte einen sensationellen Bericht. Er fand heraus, dass bei 42 Prozent der Menschen in einem Zustand der Müdigkeit Phänomene ähnlich der Farbenblindheit beobachtet werden. Engelkings Hypothese wurde von anderen Wissenschaftlern bestätigt. In der Tat hört das Subjekt bei der Untersuchung von zwei Proben unterschiedlicher Farben auf einem Spektralanomaloskop nach einer bestimmten Zeitspanne auf, zwischen diesen Farben zu unterscheiden, mit anderen Worten, sie verschmelzen.

Wir konnten nachweisen, dass Engelking den Zeitfaktor in seiner Forschung nicht berücksichtigt hat. Tatsache ist, dass bei längerer Beobachtung das visuelle System müde wird und die Phase der vorübergehenden Nichtdiskriminierung von Farben beginnt. Dieser Effekt wird als Adisparopie bezeichnet, was "Nichtdiskriminierung von Ungleichheit" bedeutet. Adisparopie manifestiert sich auf unterschiedliche Weise. Bei Menschen mit normalem Sehvermögen tritt es also langsamer auf als bei Menschen mit Myopie. Ganz genau kann der Zeitpunkt des Auftretens einer Adisparopie unter Verwendung eines Anomaloskops bestimmt werden. Dieses Phänomen ist aufgrund der kolossalen Kompensationsfähigkeiten unseres visuellen Systems vorübergehend..

Frage. Das 20. Jahrhundert wird gewöhnlich als Jahrhundert der Geschwindigkeiten bezeichnet. Eine Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit erhöht die Menge an visuellen Informationen erheblich und erfordert eine Verbesserung der Farbsignalisierung. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, wie die Farbunterscheidungsfunktion des visuellen Analysators erhöht werden kann?

Antworten. In unserem Labor durchgeführte Langzeitstudien haben gezeigt, dass bestimmte biologische Substanzen pflanzlichen Ursprungs die Farbunterscheidungsfunktion am besten stimulieren. Dies sind Ginseng, chinesische Magnolienrebe und Eleutherococcus. Diese Medikamente erhöhen die Spektral- und Kontrastempfindlichkeit des Auges signifikant und verbessern dementsprechend die Wahrnehmungsstabilität der roten und grünen Farben um das 2,5- bis 5,5-fache, was besonders für Personen wichtig ist, deren Aktivität mit dem Unterschied in den Farbsignalen verbunden ist.

Eleutherococcus ist besonders wirksam. Das Medikament wirkt 29-33 Stunden. (Diese Zeit reicht zum Beispiel für den längsten Flug aus.)

Biologisch aktive Substanzen haben eine ähnlich wirksame Wirkung auf Menschen mit angeborenen Farbsehstörungen..

Laut verschiedenen Wissenschaftlern erhält eine Person mit Hilfe des optisch-nervösen Apparats etwa 90 Prozent der Informationen. Es wurde auch festgestellt, dass etwa 80 Prozent aller Arbeitsvorgänge weitgehend mit der visuellen Kontrolle verbunden sind. Die Farbumgebung hat auch einen signifikanten Einfluss auf den psychophysiologischen Zustand einer Person, ihre Leistung. In der DDR durchgeführte Experimente haben gezeigt, dass nur durch die optimale Farbgebung der Arbeitsplätze die Arbeitsproduktivität um mehr als 25 Prozent gesteigert werden kann..

Es wurde nachgewiesen, dass die Farben der Zone mittlerer Wellenlänge des Spektrums (Grün, Gelb und ihre Schattierungen) sowie Weiß vor allem die Funktionsfähigkeit des visuellen Analysators stimulieren, die Ermüdung verringern und die Sehstabilität erhöhen. Umgekehrt ermüdet ein hoher Grad an Farbreinheit, dh seine hohe Sättigung, insbesondere für die extremen Teile des Spektrums, den menschlichen visuell-nervösen Apparat.

Die Ergebnisse umfangreicher Studien zu den Auswirkungen verschiedener Farbmerkmale auf den Menschen, die in den letzten Jahren in unserem Labor durchgeführt wurden, bildeten die Grundlage für den Entwurf des staatlichen Standards der UdSSR "Gamma von Farben für die Farbgestaltung von Objekten der Volkswirtschaft", der derzeit zur Veröffentlichung vorbereitet wird. Ziel dieser Norm ist es, eine optimale Farbumgebung in der Produktion und im Alltag zu schaffen..

In GOST werden auf der Grundlage wissenschaftlich fundierter physiologischer und hygienischer Prinzipien zwei Hauptgruppen von Farben unterschieden: optimal und suboptimal sowie die dritte Gruppe, die eine Reihe von Warnfarben enthält.

Optimale Farben sind primär. Dazu gehören die Farben des mittelwelligen Teils des Spektrums und die Gruppe der nahe gelegenen Schattierungen. Alles, was ein Farbschema benötigt, wird mit optimalen Farben bemalt..

Die suboptimalen Farben sind die Farbtöne derselben Zone mittlerer Wellenlänge des Spektrums, die sich außerhalb davon befinden. Dies sind Warnfarben. Sie werden hauptsächlich verwendet, um das Erkennen von Objekten zu erleichtern, deren Handhabung zu Verletzungen führen kann..

Die Einführung des neuen GOST wird die Schaffung einer optimalen Farbumgebung sicherstellen und die Arbeitsbedingungen erheblich verbessern.

Physiologie der Farbwahrnehmung

Farbwahrnehmung (Farbempfindlichkeit, Farbwahrnehmung) - die Fähigkeit des Sehens, Lichtstrahlung einer bestimmten spektralen Zusammensetzung wahrzunehmen und in eine Wahrnehmung verschiedener Farbtöne und -töne umzuwandeln, die ein integrales subjektives Gefühl bilden ("Chromatizität", "Chromatizität", Farbe).

Farbe zeichnet sich durch drei Eigenschaften aus:

  • Farbton, der das Hauptmerkmal der Farbe ist und von der Wellenlänge des Lichts abhängt;
  • Sättigung, bestimmt durch den Anteil des Haupttons an Verunreinigungen einer anderen Farbe;
  • Helligkeit oder Helligkeit, die sich durch den Grad der Nähe zu Weiß (der Grad der Verdünnung in Weiß) manifestiert..

Das menschliche Auge bemerkt Farbänderungen nur, wenn die sogenannte Farbschwelle überschritten wird (die für das Auge sichtbare minimale Farbänderung)..

Die physische Essenz von Licht und Farbe

Sichtbare elektromagnetische Wellen werden Licht oder Lichtstrahlung genannt..

Lichtemissionen werden in komplexe und einfache unterteilt.

Weißes Sonnenlicht ist eine komplexe Strahlung, die aus einfachen farbigen Komponenten besteht - monochromatischer (monochromer) Strahlung. Die Farben der monochromatischen Strahlung werden als spektral bezeichnet.

Wenn ein weißer Strahl mit einem Prisma zu einem Spektrum erweitert wird, sehen Sie eine Reihe sich ständig ändernder Farben: Dunkelblau, Blau, Blau, Blaugrün, Gelbgrün, Gelb, Orange, Rot.

Die Farbe der Strahlung wird durch die Wellenlänge bestimmt. Das gesamte sichtbare Strahlungsspektrum befindet sich im Wellenlängenbereich von 380 bis 720 nm (1 nm = 10 -9 m, d. H. Ein Milliardstel Meter)..

Der gesamte sichtbare Teil des Spektrums kann in drei Zonen unterteilt werden

  • Strahlung mit einer Wellenlänge von 380 bis 490 nm wird als blauer Bereich des Spektrums bezeichnet;
  • von 490 bis 570 nm - grün;
  • von 580 bis 720 nm - rot.

Eine Person sieht verschiedene Objekte, die in verschiedenen Farben gemalt sind, weil monochromatische Strahlung auf unterschiedliche Weise und in unterschiedlichen Verhältnissen von ihnen reflektiert wird.

Alle Farben sind in achromatisch und chromatisch unterteilt.

  • Achromatisch (farblos) sind graue Farben unterschiedlicher Helligkeit, weiß und schwarz. Achromatische Farben zeichnen sich durch Leichtigkeit aus.
  • Alle anderen Farben sind chromatisch (farbig): blau, grün, rot, gelb usw. Chromatische Farben zeichnen sich durch Farbton, Helligkeit und Sättigung aus.

Der Farbton ist ein subjektives Merkmal der Farbe, das nicht nur von der spektralen Zusammensetzung der Strahlung abhängt, die in das Auge des Betrachters gelangt, sondern auch von den psychologischen Merkmalen der individuellen Wahrnehmung..

Helligkeit charakterisiert subjektiv die Helligkeit einer Farbe..

Die Helligkeit definiert die Intensität des von einer Oberflächeneinheit in senkrechter Richtung emittierten oder reflektierten Lichts (die Helligkeitseinheit ist Candela pro Meter, cd / m)..

Die Sättigung ist ein subjektives Maß für die Intensität des wahrgenommenen Farbtons..
Da nicht nur die Strahlungsquelle und das farbige Objekt, sondern auch das Auge und das Gehirn des Betrachters am Auftreten der visuellen Farbempfindung beteiligt sind, sollten einige grundlegende Informationen über die physikalische Essenz des Prozesses des Farbsehens berücksichtigt werden.

Farbwahrnehmung durch das Auge

Es ist bekannt, dass das Auge laut Gerät wie eine Kamera ist, bei der die Netzhaut die Rolle einer lichtempfindlichen Schicht spielt. Die Strahlung verschiedener spektraler Zusammensetzungen wird von Netzhautnervenzellen (Rezeptoren) aufgezeichnet..

Farbsichtrezeptoren werden in drei Typen eingeteilt. Jeder Rezeptortyp absorbiert auf unterschiedliche Weise die Strahlung der drei Hauptbereiche des Spektrums - blau, grün und rot, d.h. hat unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit. Wenn die Strahlung der blauen Zone auf die Netzhaut trifft, wird sie nur von einem Rezeptortyp wahrgenommen, der Informationen über die Leistung dieser Strahlung an das Gehirn des Beobachters überträgt. Das Ergebnis ist eine blaue Sensation. Der Vorgang läuft auf ähnliche Weise ab, wenn die grünen und roten Bänder des Spektrums auf die Netzhaut abgestrahlt werden. Bei gleichzeitiger Anregung von Rezeptoren zweier oder dreier Typen entsteht je nach Verhältnis der Strahlungsleistungen verschiedener Zonen des Spektrums ein Farbempfinden.

Bei gleichzeitiger Anregung von Rezeptoren, die Strahlung registrieren, beispielsweise die blauen und grünen Bereiche des Spektrums, kann ein Lichtgefühl von dunkelblau bis gelbgrün auftreten. Bei einer höheren Strahlungsleistung der blauen Zone und bei grünen Farbtönen - bei einer höheren Strahlungsleistung in der grünen Zone des Spektrums - tritt ein Gefühl von mehr Blautönen auf. Die gleiche Emissionskraft von blauen und grünen Zonen verursacht ein Gefühl von Cyan, Grün und Rot - ein Gefühl von gelben, roten und blauen Zonen - ein Gefühl von Magenta. Cyan, Magenta und Gelb werden aus diesem Grund als Zweizonen bezeichnet. Die gleiche Strahlungsleistung aller drei Spektralzonen führt zu einem Gefühl von grauer Farbe unterschiedlicher Helligkeit, die sich bei ausreichender Strahlungsleistung in weiße Farbe verwandelt.

Additive Lichtsynthese

Dies ist der Prozess, bei dem verschiedene Farben durch Mischen (Hinzufügen) von Emissionen aus den drei Hauptbereichen des Spektrums - Blau, Grün und Rot - erhalten werden.

Diese Farben werden als Haupt- oder Primärstrahlung der adaptiven Synthese bezeichnet..

Auf diese Weise können verschiedene Farben erzeugt werden, beispielsweise auf einem weißen Bildschirm mit drei Projektoren mit Blau-, Grün- und Rotfiltern. In Bereichen des Bildschirms, die gleichzeitig von verschiedenen Projektoren beleuchtet werden, kann jede Farbe erhalten werden. Die Farbänderung wird durch Ändern des Leistungsverhältnisses der Hauptstrahlung erreicht. Die Zugabe von Strahlung erfolgt außerhalb des Auges des Betrachters. Dies ist eine der Varianten der additiven Synthese..

Eine andere Art der additiven Synthese ist die räumliche Verschiebung. Die räumliche Verschiebung basiert auf der Tatsache, dass das Auge keine separat angeordneten kleinen mehrfarbigen Bildelemente unterscheidet. Wie zum Beispiel Rasterpunkte. Gleichzeitig bewegen sich kleine Elemente des Bildes entlang der Netzhaut des Auges, weshalb dieselben Rezeptoren durchgehend von unterschiedlicher Strahlung benachbarter Rasterpunkte unterschiedlicher Farben beeinflusst werden. Aufgrund der Tatsache, dass das Auge nicht zwischen schnellen Änderungen der Strahlung unterscheidet, nimmt es diese als Farbe der Mischung wahr.

Subtraktive Farbsynthese

Dies ist der Prozess des Erhaltens von Farben durch Absorbieren (Subtrahieren) von Strahlung von Weiß..

Bei der subtraktiven Synthese wird eine neue Farbe unter Verwendung von Farbschichten erhalten: Cyan, Magenta und Gelb. Dies sind die Primär- oder Primärfarben der subtraktiven Synthese. Cyan-Tinte absorbiert (subtrahiert von Weiß) rote Strahlung, Magenta-Grün und Gelb-Blau.

Um beispielsweise subtraktiv eine rote Farbe zu erhalten, müssen gelbe und magentafarbene Filter auf dem Weg der weißen Strahlung platziert werden. Sie absorbieren (subtrahieren) blaue bzw. grüne Strahlung. Das gleiche Ergebnis wird durch Auftragen von gelben und magentafarbenen Farben auf weißes Papier erzielt. Dann erreicht nur rote Strahlung das weiße Papier, das von ihm reflektiert wird und in das Auge des Betrachters fällt..

  • Die Primärfarben der additiven Synthese sind blau, grün und rot und
  • Primärfarben der subtraktiven Synthese - Gelb, Magenta und Cyan bilden Paare von Komplementärfarben.

Zusätzliche Farben werden als Farben von zwei Strahlungen oder zwei Farben bezeichnet, die in der Mischung eine achromatische Farbe ergeben: Zh + S, P + Z, G + K..

Bei der additiven Synthese ergeben zusätzliche Farben graue und weiße Farben, da sie insgesamt die Strahlung des gesamten sichtbaren Teils des Spektrums darstellen, und bei der subtraktiven Synthese ergibt eine Mischung dieser Farben graue und schwarze Farben in der Form, dass die Schichten dieser Farben Strahlung aus allen Bereichen des Spektrums absorbieren.

Die betrachteten Prinzipien der Farbbildung liegen auch der Erzeugung von Farbbildern im Druck zugrunde. Um gedruckte Farbbilder zu erhalten, werden die sogenannten Prozessdruckfarben verwendet: Cyan, Magenta und Gelb. Diese Farben sind transparent und jede von ihnen subtrahiert, wie bereits erwähnt, Strahlung von einer der Spektralzonen.

Aufgrund der Unvollkommenheit der subaktiven Synthesekomponenten wird jedoch eine vierte zusätzliche schwarze Tinte bei der Herstellung von Druckprodukten verwendet..

Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass, wenn Prozesstinten in verschiedenen Kombinationen auf weißes Papier angewendet werden, alle Hauptfarben (Primärfarben) sowohl für die additive Synthese als auch für die subtraktive Farbe erhalten werden können. Dieser Umstand beweist die Möglichkeit, bei der Herstellung von farbigen Druckprodukten mit Prozesstinten Farben mit den erforderlichen Eigenschaften zu erhalten..

Die Eigenschaften der reproduzierten Farbe ändern sich je nach Druckmethode auf unterschiedliche Weise. Beim Tiefdruck wird der Übergang von hellen zu dunklen Bereichen des Bildes durch Ändern der Dicke der Tintenschicht ausgeführt, wodurch Sie die Haupteigenschaften der wiedergegebenen Farbe anpassen können. Beim Tiefdruck erfolgt die Farbbildung subtraktiv.

Beim Buchdruck und Offsetdruck werden die Farben verschiedener Bereiche des Bildes von Rasterelementen verschiedener Bereiche übertragen. Hier werden die Eigenschaften der reproduzierten Farbe durch die Größe von Rasterelementen unterschiedlicher Farben gesteuert. Es wurde bereits früher bemerkt, dass Farben in diesem Fall durch additive Synthese gebildet werden - räumliche Vermischung der Farben kleiner Elemente. Wenn jedoch Rasterpunkte unterschiedlicher Farben zusammenfallen und Farben einander überlagern, wird durch subtraktive Synthese eine neue Punktfarbe gebildet..

Farbbewertung

Zum Messen, Übertragen und Speichern von Farbinformationen wird ein Standardmesssystem benötigt. Das menschliche Sehen kann als eines der genauesten Messinstrumente angesehen werden, aber es ist nicht in der Lage, Farben bestimmte numerische Werte zuzuweisen oder sich genau an sie zu erinnern. Die meisten Menschen wissen nicht, wie wichtig der Einfluss von Farbe auf ihr tägliches Leben ist. Wenn es um die Wiedergabe geht, ist eine Farbe, die für eine Person "rot" erscheint, für andere "rot-orange"..

Die Methoden, mit denen eine objektive quantitative Charakterisierung von Farbe und Farbunterschieden durchgeführt wird, werden als kolorimetrische Methoden bezeichnet..

Die dreifarbige Visionstheorie erklärt das Auftreten von Empfindungen mit unterschiedlichem Farbton, unterschiedlicher Helligkeit und Sättigung.

Farbräume

1931 schlug die Internationale Kommission für Beleuchtung - CIE (Commission Internationale de L'Eclairage) einen mathematisch berechneten XYZ-Farbraum vor, in dem das gesamte für das menschliche Auge sichtbare Spektrum liegt. Als Basis wurde das System der Realfarben (Rot, Grün und Blau) gewählt, und die freie Neuberechnung einiger Koordinaten in andere ermöglichte die Durchführung verschiedener Arten von Messungen.

Der Nachteil des neuen Raumes war sein ungleicher Kontrast. Als die Wissenschaftler dies erkannten, führten sie weitere Forschungen durch, und 1960 nahm McAdam einige Ergänzungen und Änderungen am vorhandenen Farbraum vor und nannte ihn UVW (oder CIE-60)..

Dann wurde 1964 auf Vorschlag von G. Vyshetsky der Raum U * V * W * (CIE-64) eingeführt.
Entgegen den Erwartungen der Spezialisten war das vorgeschlagene System nicht perfekt genug. In einigen Fällen ergaben die zur Berechnung der Farbkoordinaten verwendeten Formeln zufriedenstellende Ergebnisse (hauptsächlich bei der additiven Synthese), in anderen (bei der subtraktiven Synthese) erwiesen sich die Fehler als übermäßig..

Dies veranlasste die CIE, ein neues System mit gleichem Kontrast einzuführen. 1976 wurden alle Meinungsverschiedenheiten beseitigt und die Räume Luv und Lab wurden basierend auf demselben XYZ geboren.

Diese Farbräume basieren auf den unabhängigen kolorimetrischen Systemen CIELuv und CIELab. Es wird angenommen, dass das erste System in größerem Maße die Bedingungen der additiven Synthese erfüllt und das zweite - subtraktiv.

Der CIELab-Farbraum (CIE-76) ist derzeit der internationale Standard für die Arbeit mit Farben. Der Hauptvorteil des Raums ist die Unabhängigkeit sowohl von Farbwiedergabegeräten auf Monitoren als auch von Eingabe- und Ausgabegeräten für Informationen. CIE-Standards können alle Farben beschreiben, die das menschliche Auge wahrnimmt.

Die Menge der gemessenen Farbe ist durch drei Zahlen gekennzeichnet, die die relativen Mengen der gemischten Emissionen angeben. Diese Zahlen werden Farbkoordinaten genannt. Alle kolorimetrischen Verfahren basieren auf 3D, d.h. auf eine Art volumetrische Farbe.

Diese Methoden bieten eine ebenso zuverlässige quantitative Charakterisierung der Farbe wie die Messung von Temperatur oder Luftfeuchtigkeit. Der einzige Unterschied besteht in der Anzahl der charakterisierenden Werte und ihrer Beziehung. Diese Beziehung der drei Grundfarbkoordinaten führt zu einer konsistenten Änderung, wenn sich die helle Farbe ändert. Daher werden "Dreifarben" -Messungen unter streng definierten Bedingungen unter standardisiertem Weißlicht durchgeführt.

Somit wird die Farbe im kolorimetrischen Sinne eindeutig durch die spektrale Zusammensetzung der gemessenen Strahlung bestimmt, während das Farbempfinden nicht eindeutig durch die spektrale Zusammensetzung der Strahlung bestimmt wird, sondern von den Beobachtungsbedingungen und insbesondere von der Farbe der Beleuchtung abhängt..

Physiologie des Netzhautrezeptors

Die Farbwahrnehmung hängt mit der Funktion der Netzhautkegelzellen zusammen. Die in den Zapfen enthaltenen Pigmente absorbieren einen Teil des einfallenden Lichts und reflektieren den Rest. Wenn einige Spektralkomponenten des sichtbaren Lichts besser absorbiert werden als andere, nehmen wir dieses Objekt als farbig wahr.

Primäre Farbunterscheidung tritt in der Netzhaut auf - in Stäbchen und Zapfen bewirkt Licht eine primäre Stimulation, die sich in elektrische Impulse für die endgültige Bildung des wahrgenommenen Farbtons in der Großhirnrinde umwandelt.

Im Gegensatz zu Rhodopsin enthaltenden Stäbchen enthalten Zapfen das Protein Iodopsin. Iodopsin ist der allgemeine Name für die visuellen Pigmente der Zapfen. Es gibt drei Arten von Jodopsin:

  • Chlorolab ("grün", GCP),
  • Erythrolab ("rot", RCP) und
  • Cyanolab ("blau", BCP).

Es ist jetzt bekannt, dass das lichtempfindliche Pigment Iodopsin, das in allen Zapfen des Auges vorkommt, Pigmente wie Chlorolab und Erythrolab enthält. Diese beiden Pigmente sind für den gesamten Bereich des sichtbaren Spektrums empfindlich, aber das erste von ihnen hat ein Absorptionsmaximum, das dem gelbgrünen (Absorptionsmaximum ungefähr 540 nm) entspricht, und das zweite gelb-rote (orange) (Absorptionsmaximum ungefähr 570 nm) Teile des Spektrums. Es wird darauf hingewiesen, dass sich ihre Absorptionsmaxima in der Nähe befinden. Dies entspricht nicht den akzeptierten "Primärfarben" und stimmt nicht mit den Grundprinzipien des Dreikomponentenmodells überein.

Das dritte hypothetische Pigment, das für den violettblauen Bereich des Spektrums empfindlich ist und zuvor Cyanolab genannt wurde, wurde noch nicht gefunden..

Darüber hinaus war es weder möglich, einen Unterschied zwischen den Zapfen in der Netzhaut festzustellen, noch konnte das Vorhandensein nur eines Pigmenttyps in jedem Zapfen nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde erkannt, dass der Kegel sowohl Chlorolab- als auch Erythrolab-Pigmente enthält..

Die nicht allelischen Gene für Chlorolab (kodiert durch die Gene OPN1MW und OPN1MW2) und Erythrolab (kodiert durch das Gen OPN1LW) befinden sich auf den X-Chromosomen. Diese Gene sind seit langem gut isoliert und untersucht. Daher sind die häufigsten Formen der Farbenblindheit Deuteronopie (Verletzung der Bildung von Chlorolab) (6% der Männer leiden an dieser Krankheit) und Protanopie (Verletzung der Bildung von Erytholab) (2% der Männer). Gleichzeitig nehmen einige Menschen mit eingeschränkter Wahrnehmung von Rot- und Grüntönen Schattierungen anderer Farben, beispielsweise Khaki, besser wahr als Menschen mit normaler Farbwahrnehmung..

Das Cyanolab-Gen OPN1SW befindet sich auf dem siebten Chromosom, daher ist Tritanopie (eine autosomale Form der Farbenblindheit, bei der die Cyanolab-Bildung beeinträchtigt ist) eine seltene Krankheit. Eine Person mit Tritanopie sieht alles in grünen und roten Farben und unterscheidet Objekte in der Dämmerung nicht.

Nichtlineare Zweikomponententheorie des Sehens

Nach einem anderen Modell (S. Remenkos nichtlineare Zweikomponententheorie des Sehens) wird das dritte "hypothetische" Pigment, Cyanolab, nicht benötigt, ein Stift dient als Empfänger des blauen Teils des Spektrums. Dies liegt an der Tatsache, dass sich die maximale spektrale Empfindlichkeit des Stabes (aufgrund des Verblassens des darin enthaltenen Rhodopsins) vom grünen Bereich des Spektrums zum blauen verschiebt, wenn die Beleuchtungshelligkeit zur Unterscheidung von Farben ausreicht. Nach dieser Theorie sollte der Kegel nur zwei Pigmente mit benachbarten Empfindlichkeitsmaxima enthalten: Chlorolab (empfindlich gegenüber dem gelbgrünen Bereich des Spektrums) und Erythrolab (empfindlich gegenüber dem gelb-roten Teil des Spektrums). Diese beiden Pigmente wurden lange gefunden und gründlich untersucht. Gleichzeitig ist der Kegel ein nichtlinearer Verhältnissensor, der nicht nur Informationen über das Verhältnis von Rot und Grün liefert, sondern auch den Gelbpegel in dieser Mischung hervorhebt..

Die Tatsache, dass bei einer dritten Art von Farbanomalie (Tritanopie) das menschliche Auge nicht nur den blauen Teil des Spektrums nicht wahrnimmt, sondern auch keine Objekte in der Dämmerung (Nachtblindheit) unterscheidet, kann als Beweis dafür dienen, dass der Empfänger des blauen Teils des Spektrums im Auge ein Stab ist. und dies zeigt genau das Fehlen eines normalen Betriebs der Stöcke an. Befürworter der Dreikomponententheorien erklären, warum der blaue Empfänger, während er aufhört zu arbeiten, immer aufhört zu arbeiten und die Sticks immer noch nicht funktionieren können.

Darüber hinaus ist der bekannte Purkinje-Effekt eine Bestätigung dieses Mechanismus, dessen Kern darin besteht, dass zu Beginn der Dämmerung, wenn die Beleuchtung abfällt, die Rottöne schwarz werden und die Weißtöne bläulich erscheinen. Richard Phillips Feynman bemerkt: "Dies liegt daran, dass Stäbchen das blaue Ende des Spektrums besser sehen als Zapfen, aber Zapfen sehen zum Beispiel eine dunkelrote Farbe, während Stäbchen es überhaupt nicht sehen können.".

Nachts, wenn der Photonenfluss für die normale Funktion des Auges nicht ausreicht, wird das Sehen hauptsächlich durch Stöcke gewährleistet, so dass eine Person nachts keine Farben unterscheiden kann.

Bisher konnte noch kein Konsens über das Prinzip der Farbwahrnehmung des Auges erzielt werden..

Farbsehen bietet

Das Auge selbst oder der Augapfel ist eine gepaarte Formation einer unregelmäßigen Kugelform, die sich in jeder der Augenhöhlen (Bahnen) des menschlichen Schädels befindet.

Das menschliche Auge ist ein komplexes System, dessen Hauptzweck die genaueste Wahrnehmung, anfängliche Verarbeitung und Übertragung von Informationen ist, die in der elektromagnetischen Strahlung des sichtbaren Lichts enthalten sind. Alle einzelnen Teile des Auges sowie die Zellen, aus denen sie bestehen, dienen der größtmöglichen Erfüllung dieses Ziels..

Das Auge ist ein komplexes optisches System. Lichtstrahlen von umgebenden Objekten treten durch die Hornhaut in das Auge ein. Im optischen Sinne ist die Hornhaut eine starke Sammellinse, die Lichtstrahlen fokussiert, die in verschiedene Richtungen divergieren. Darüber hinaus ändert sich die optische Leistung der Hornhaut normalerweise nicht und ergibt immer einen konstanten Brechungsgrad. Die Sklera ist die undurchsichtige äußere Hülle des Auges, daher ist sie nicht an der Lichtleitung in das Auge beteiligt.
Nachdem die Lichtstrahlen an der Vorder- und Rückseite der Hornhaut gebrochen sind, gelangen sie ungehindert durch die transparente Flüssigkeit, die die Vorderkammer bis zur Iris füllt. Die Pupille, die kreisförmige Öffnung in der Iris, ermöglicht es den zentral angeordneten Strahlen, ihre Reise ins Auge fortzusetzen. Die periphereren Strahlen werden von der Pigmentschicht der Iris zurückgehalten. Somit reguliert die Pupille nicht nur den Lichtfluss zur Netzhaut, der für die Anpassung an unterschiedliche Beleuchtungsstärken wichtig ist, sondern eliminiert auch laterale, zufällige, verzerrende Strahlen. Dann wird das Licht von der Linse gebrochen. Die Linse ist auch eine Linse, wie die Hornhaut. Der grundlegende Unterschied besteht darin, dass die Linse bei Menschen unter 40 Jahren ihre optische Leistung ändern kann - ein Phänomen, das als Akkommodation bezeichnet wird. Somit erzeugt das Objektiv eine genauere Vorfokussierung. Hinter der Linse befindet sich der Glaskörper, der sich bis zur Netzhaut erstreckt und ein großes Volumen des Augapfels ausfüllt. Die vom optischen System des Auges fokussierten Lichtstrahlen fallen schließlich auf die Netzhaut.
Die Netzhaut dient als eine Art sphärischer Bildschirm, auf den die umgebende Welt projiziert wird. Aus dem Schulphysikkurs wissen wir, dass eine Sammellinse ein invertiertes Bild eines Objekts liefert. Die Hornhaut und die Linse sind zwei Sammellinsen, und das auf die Netzhaut projizierte Bild wird ebenfalls invertiert. Mit anderen Worten, der Himmel wird auf die untere Hälfte der Netzhaut projiziert, das Meer wird auf die obere Hälfte projiziert und das Schiff, das wir betrachten, wird auf der Macula angezeigt. Die Makula (Macula), der zentrale Teil der Netzhaut, ist für eine hohe Sehschärfe verantwortlich. In anderen Teilen der Netzhaut können wir weder lesen noch gerne an einem Computer arbeiten. Nur in der Makula werden alle Bedingungen für die Wahrnehmung kleiner Details von Objekten geschaffen..

In der Netzhaut werden optische Informationen von lichtempfindlichen Nervenzellen wahrgenommen, in eine Folge elektrischer Impulse kodiert und über den Sehnerv zur endgültigen Verarbeitung und bewussten Wahrnehmung an das Gehirn übertragen. In der Netzhaut befinden sich lichtempfindliche Zellen - Stäbchen und Zapfen, in denen photochemische Prozesse stattfinden, die es einer Person ermöglichen, Farben zu unterscheiden. Der zentrale Teil der Netzhaut heißt Makula. Es bietet Sehschärfe, dh Sie können feine Details eines Objekts sehen. Auf der Rückseite der Netzhaut befindet sich eine winzige Vertiefung namens Fovea. Dies ist der empfindlichste Teil der Netzhaut, der nur Zapfen enthält, und der Teil ohne Zapfen oder Stäbchen wird als blinder Fleck bezeichnet. Der Sehnerv kommt aus dem toten Winkel.

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