Wykad 10

Fotometria i kolorymetria

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak, prof. uczelni

10. Mechanizmy widzenia barwnego oka (rodzaje receptorów;

teoria Younga-Helmholtza i Heringa; kontrast chromatyczny i

achromatyczny; dwu- i trzywariantowy system widzenia ssaków;

kontrast równoczesny)

http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/

Miejsce konsultacji: pokój 27 bud. A-1;

terminy: patrz strona www

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Rodzaj zmysłu

Liczba receptorów

Wzrok

250 000 000

Węch

40 000 000

Dotyk

2 500 000

Smak

1 000 000

Słuch

25 000

Równowaga

?

Zmysły

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

kształt – zbliżony do podstawowych kształtów np. koło, prostokąt;

kontury – ostre bądź łagodne;

umieszczenie w przestrzeni – dwuwymiarowy bądź trójwymiarowy;

barwa – kolor, jasność, nasycenie np. czerwony, jasny;

materiał – z jakich substancji składa się dany przedmiot np. drewno, szkło,

metal;

ilość – zasoby danego przedmiotu w otoczeniu, orientacyjnie lub liczbowo np.

mało, dużo, pięć;

ruch – zbliża się ku nam, bądź oddala;

odległość – pozycja w przestrzeni np. blisko, daleko; u góry, na dole;

niebezpieczeństwo – dany obiekt jest bezpieczny lub nie dla nas;

systemy znaków – cyfry, litery, konkretne informacje (znaki drogowe);

estetyka – piękne, ohydne;

obiekty – znane z wcześniejszych doświadczeń zaliczamy do nich ludzkie

twarze, przedmioty codziennego użytku, które rozpoznajemy automatycznie.

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Oko –

no i co z tego, że było?

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Oko –

było, ale warto przypomnieć…

- odpowiedzialne za widzenie nocne (skotopowe; przy poziomie oświetlenia poniżej 0,01 lx);

- jest ich około 120 mln na siatkówce oka, mają długość około 60 µm i szerokość 2 µm.

- znajdują się na obrzeżach siatkówki (widzenie peryferyjne – w odległości ok 5 mm/18º od dołka środkowego: jest ich ok. 160 000 /mm2_);

- nie rozróżniają barw.

Pręciki

Czopki

- odpowiedzialne za widzenie dzienne (fotopowe; przy poziomie oświetlenia powyżej 30 lx);

- liczba czopków na siatkówce jednego oka to około 6 mln, ich szerokość wynosi 4 µm, a długość 40 µm;

- znajdują się głównie wewnątrz dołka środkowego (plamki żółtej), gdzie ich zagęszczenie wynosi około 200 000/mm2_{, poza dołkiem jest ich mniej;}

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Oko –

tych wykresów nie pokazywałem…

Krzywe czułości względnej czopków i

pręcików

Przybliżone krzywe czułości względnej

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Dobra, to już na poważnie…

Efekt Purkyniego

1) Na czym polega 2) Z czego wynika 3) I co wynika z niego…

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Czopki

Rozróżnia się trzy rodzaje czopków reagujących na różne długości

promieniowania widzialnego:

- typu X – 64 % czopków;

(Red, Long, Protos)

- typu Y - 32 % czopków;

(Green, Medium, Deutos)

- typu Z - 4% czopków;

(Blue, Short, Tritos).

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Czopki X

Czułość czopka X (Red, Long, Protos)

Zakres: 410 to 690 nanometrów

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Czopki Y

Czułość czopka Y (Green, Medium, Deutos)

Zakres: 440 to 670 nanometrów

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Czopki Z

Czułość czopka Z (Blue, Short, Tritos)

Zakres: 400 to 540 nanometrów

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Metameryzm

Oko ludzkie w przeciwieństwie do ucha, nie odróżnia widma drgań. Oznacza

to, że wrażenia widzenia barwnego mogą być takie same przy różnych

składnikach spektralnych promieniowania, które je wywołuje.

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Teoria Younga-Helmholtza

• Substancje światłoczułe absorbują światło docierające do siatkówki

oka,

przechodząc

zmiany

o

charakterze

fotochemicznym,

prowadzące to pojawienia się potencjału elektrochemicznego w

czopkach.

• Potencjał ten w postaci impulsów elektrycznych przesyłany jest

systemem nerwowym do mózgu.

• Mózg rozróżnia sygnały pochodzące od każdej z substancji, a ich

wzajemny stosunek r : g : b odpowiada za wrażenie barwy.

• Odczucie jasności (luminancji) bodźca świetlnego zależy od sumy

tych sygnałów ( r + g + b). Im większa suma tym wrażenie bodźca jest

większe. Jednakowe pobudzenie receptorów r : g : b = 1:1:1

odpowiada wrażeniu bieli (przy dużej sumie sygnałów) lub szarości

(przy małej sumie).

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Teoria Heringa (antagonistyczna)

•

W

oku

istnieją

komórki

wrażliwe

na

promieniowanie trzech par przeciwstawnych

barw: czerwonej-zielonej, żółtej-niebieskiej i

białej-czarnej.

• W każdej z nich zachodzi mieszanie impulsów

powodujących powstawanie barw, na które są

wrażliwe.

• Założenie o czterech podstawowych barwach:

czerwonej,

żółtej,

zielonej

i

niebieskiej

odpowiada intuicyjnemu odróżnianiu tych barw w

widmie

jako

barw

samodzielnych,

niestanowiących wrażenia mieszaniny jak np.

fioletowa czy pomarańczowa.

Leipzig, Germany

Fotometria i kolorymetria

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Rozpoznawanie

ruchu

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Fotometria i kolorymetria

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Mechanizmy widzenia barwnego oka

Fotometria i kolorymetria

Fotometria i kolorymetria