Farbwahrnehmung

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Farbspektrum Der Mensch kann ca 7x106 Farbtöne wahrnehmen. Das vom Menschen wahrgenommene Farbspektrum umfaßt ca. 390 bis knapp über 700 nm, von violett bis dunkelrot. Einige Tiere haben ein erweitertes Spektrum.

Wellenlängen unterhalb 315 nm werden von der Cornea absorbiert und verursachen dort Verletzungen. Die Farbe eines Objektes wird durch dessen Eigenschaften, die Zusammensetzung der Wellenlängen des beleuchtenden Lichts und die Zusammensetzung des Hintergrundes bestimmt. Farbe ist eine Empfindungsgröße, nicht Licht ist farbig, die Verarbeitung im visuellen System erzeugt den Eindruck Farbe. Unterschiedliche Wellenlängen des Lichts werden in elektrische Impulse umgewandelt und in Form von unterschiedlichen Helligkeitswerten als Farben wahrgenommen. In der Farbenlehre nennt man die Farben des Spektrums Spektralfarben oder Lichtfarben. Demgegenüber sind die Körperfarben gestellt, die auf Absorption und Reflexion bestimmter Wellenlängen (Farben) beruhen. So entstehen Mischfarben. Weiß und schwarz sind keine Farben, da sie (weiß) z. B. durch gemeinsame Bestrahlung des Auges mit allen Spektralfarben enstehen oder durch Fehlen aller Wellenlängen als schwarz wahrgenommen werden. Wir erinnern uns, daß im menschlichen Auge 3 Zapfentypen existieren, die in unterschiedlichen Spektralbereichen absorbieren. Bei Tieren sind teilweise nur 2 Zapfentypen gefunden worden.

Farbspektrum Die menschliche Retina enthält Zapfentypen, die man

L-Typ (lange Wellenlänge)

M-Typ (mittlere Wellenlänge) und

S-Typ (kurze (short) Wellenlänge)

genannt hat.

In einer den vorigen Lektionen haben wir bemerkt, daß die 3 Zapfentypen Iodopsin enthalten, das bei unterschiedlichen Wellenlängen Licht absorbiert.

Zapfenabsorption Der S-Zapfentyp absorbiert im blauen Bereich (420 nm max.), der M-Typ im grünen Spektralbereich (534 nm max.) und der L-Typ im gelben und roten Bereich (564 nm max.). Man nennt das Sehen mit 3 Zapfentypen trichromatisches Sehen. Circa 2% aller Männer weisen eine Erbkrankheit auf: sie sind rot-grün-blind. Bei ihnen ist der rote oder grüne Zapfentyp defekt. Die Gene für die Rot- und Grünpigmente befinden sich auf dem X-Chromosom. Daher ist Rot-Grün-Blindheit bei Männern, die ja nur ein X-Chromosom besitzen, sehr viel häufiger als bei Frauen.

Zapfenanordnung Die Zapfen sind auf der Netzhaut zu einem unregelmäßigen Mosaik angeordnet (siehe 2 Lektionen zuvor). Die Dichte ist in der Fovea am höchsten und nimmt zur Peripherie hin ab. In der Foveola (den zentralen 30') befinden sich nur Rot- und Grünzapfen auf. Blauzapfen gibt es nur in der peripheren Retina, aber auch dort treten sie mit einer geringeren Dichte auf. Sie machen insgesamt nur 9% aller Zapfen aus (siehe links), Rotzapfen ca. 60% und Grünzapfen ca. 31%) Ein reines Licht von 400 nm Wellenlänge erregt nur den Blaurezeptor unter den Zapfen. Ein Licht der Wellenlänge 420 nm erregt den Blaurezeptor stark und den Grünrezeptor sehr schwach. Licht von 500 nm Wellenlänge spricht alle drei Zapfensorten an. Die einzelnen Farbeindrücke werden also durch unterschiedliche Erregungsstärken der einzelnen Zapfensorten ausgelöst. Gleiche Erregung aller Zapfen führt zum Eindruck weiß. Erinnern wir uns weiter, daß die Zapfen (wie die Stäbchen) in rezeptiven Feldern angeordnet sind und es dadurch und die Querverschaltung durch die Horizontalzellen und amakrinen Zellen den Effekt der lateralen Inhibition gibt. Die Zapfen sind in Blau/Gelb Feldern und Rot/Grün-Felder (Gegenfarben oder Komplementärfarben) organisiert. Die gesamte Verschaltung der Zapfen in der Retina ist so organisiert, daß 2 Kanäle gebildet werden: einen Helligkeitskanal und einen Farbkanal, bestehend aus 2 Teilkanälen.

Verschaltung Retina Im Helligkeitskanal wird die Summe aus Rot und Grün gebildet, im Rot-Grün-Kanal die Differenz der beiden. Im Blau-Gelb-Kanal schließlich wird die Differenz aus dem Signal der Blauzapfen und der Summe der Rot- und Grünzapfen gebildet. Die Verrechnung der Farbinformation ist in der Ebene der Zapfen additiv, in der Ebene der Schaltneurone (Detektoren) subtraktiv. Man spricht auch von additiver und subtraktiver Farbmischung.

Gegenfarbkanäe Gegenfarbkanäe Gegenfarbkanäe

In der Abbildung unten sehen Sie die Verarbeitung in den Gegenfarbkanälen. Links das Original, in der Mitte das Bild, wie es vom Rot-Grün-Kanal gesehen wird. Rechts das Bild, wie es vom Blau-Gelb-Kanal gesehen wird. Soweit die Tatsachen nach heutiger Erkenntnis. Trotzdem sind noch nicht alle Farbeffekte verstanden. In den letzten 2 Jahrhunderten sind mehrere Farbtheorien entstanden, um das Farbensehen zu erklären.

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