Ez a lap egy ellenőrzött változata
_-_2009.jpg)
Aszínlátás segítségével azélőlények (vagy a gépek) képesek megkülönböztetni a tárgyakat, a tárgy felületéről visszaverődőfényhullámhossza (színe) alapján.
Azemberi idegrendszer aretinán található különböző típusúcsapok fényre adott válaszainak együttes eredményeként különíti el a színeket, így okozva a színérzetet az élőlények számára. A csapok a látható fénytartomány bizonyos szeleteire érzékenyek, viszont csak a beérkező fény mennyiségéről adnak információt az idegrendszernek, a beérkező fény hullámhosszáról nem. Az emberek számára a látható színtartományt hozzávetőlegesen a 380 - 740nm hullámhosszúelektromágneses sugárzás jelenti. Ezt aszíntartományt az emberi szem három különböző típusú csappal fedi le, más fajoknál mind a látható színtartomány, mind a csapok száma eltérő.
Példának okáért, egy piros szoknya nem piros színt sugároz ki. Inkább azt mondhatnánk, hogy elnyeli az (ember számára) látható fénytartomány mindenfrekvenciáját, kivéve a piros érzetet keltő frekvenciákat. Egy tárgy színe fajspecifikus szubjektív élmény, nem pedig a tárgy fizikai tulajdonsága. (Helyesen nem is ‘piros szoknyának’ kellene nevezni, hanem egy olyan szoknyának, ami nappali fény mellett az emberek számára a pirosnak nevezett élményt okozza).
Isaac Newton volt az első, aki aprizmán áthaladó, a spektrális színekre (vagyis aszivárvány színeire) bomló napfénynyaláb jelenségével először érdemben foglalkozott.[1] Ő tett először különbséget az összetett és a tiszta fény között. Megmutatta, hogy ha a spektrum színei közül kiválasztunk egyet (például a sárgát), és rávetítjük egy megfelelő színtartományra (sárga esetén ez nagyjából a 450-480 nm-es tartomány (kék)), akkor fehéret látunk. Bármely két spektrális összetevőt, melyekről elmondható, hogy ha összeadjuk őket, fehéret kapunk,komplementernek (kiegészítő) nevezzük.
Egy átlagos emberi szem több százszínárnyalatot képes megkülönböztetni, melyek a spektrális színek különböző arányú összegéből képződnek. Newton hét spektrális alapszínt feltételezett (a tudomány mai álláspontja szerint helytelenül) abból kiindulva, hogy alátás és ahallás szoros kapcsolatban áll (a zeneiskála isoktávonként héthangból áll).[2]
A színek elrendeződésének modelljéülNewton aszínkört alkalmazta. A hét ék alakúkörcikk mindegyike egy-egy spektrális színt ábrázol, ezekreNewton többféle szabályt is kidolgozott.[3] A színkeverés a színkör segítségével a következőképpen írható le: A körön két tetszőlegesszínt kiválasztva az összegük alkotta szín az őket összekötő vonalsúlypontján található, ahol a súlypont a színek színkeverés során alkalmazott arányából számítható.
Newton hét körcikke azt a vélekedését tükrözi, miszerint hét különálló tiszta színnek kell léteznie. Ma már tudjuk, hogy ez nem így van, ezért a Newton féle színkörtJohannes Itten módosította úgy, hogy a komplemeter színpárok egymással szemben legyenek, és a kör közepére pedig afehérszín kerüljön. Ezen a színkörön már látható, hogy a színek nem neveik, hanemhullámhosszuk szerint rendezettek, de nem egyformán oszlanak el a színkörön (mivel vannak olyan hullámhosszok, amelyeknek nincsenek komplementer kiegészítőik).
Newtont követően - és Newton elképzelésével szemben - egyre több olyan elmélet látott napvilágot, mely szerint három megfelelően kiválasztott alapszínből valamennyi szín kikeverhető.Thomas Young angol orvos és fizikus 1802-ben kifejtette, hogy a színlátás háromszín természetének élettani alapjai vannak, és a színérzékelés a szemben elhelyezkedő háromféle receptor ingerlési mintázatainak eredményeként jön létre. A három alapvető színérzéklet, a piros, a zöld és az ibolyaszín az idegrendszer elkülönült elemei.
Young elméletét ötven évvel későbbHermann Ludwig von Helmholtz fejlesztette tovább, és Young-Helmholtz-elméletként, illetve háromszín-elméletként vált ismertté. Helmholtz szerint a szemben háromféle, ma már csapokként ismert színreceptor van, melyek a látható fény hosszú (piros), közepes (zöld) vagy rövid (kék) hullámhosszúságú tartományába eső fényre érzékenyek. A három receptor együtt határozza meg a színérzékelést.
Ewald Hering 1874-ben terjesztette elő ellenszínelméletét, mely szerint négy alapszín létezik:kék,vörös,zöld és asárga. A vörös és a zöld, a sárga és a kék ellentétes színek, ugyanis nem észlelhetők egyszerre. Sohasem látunk vöröseszöldet vagy sárgáskéket, hiszen a vörös és zöld keverékét sárgának, a kék és a sárga keverékét pedig fehérnek látjuk.
Hering szerint látórendszerünk kétféle színérzékeny egységet tartalmaz, az egyik a zöldre vagy a vörösre, a másik a kékre vagy a sárgára válaszol. A két egység másképp kezeli a színeket: a vörös-zöld rendszer például növeli aktivitását vörös szín hatására, zöld színnél pedig csökkenti. A sárga-kék egység növeli válaszgyakoriságát, ha kék inger stimulálja, és csökkenti, ha sárga.Hering elmélete a negatív utókép jelenségére is magyarázatot ad. Ha vörös képet nézünk és kifárasztjuk a rendszer vörös válaszát, akkor a vörös-zöld egység zöld összetevője nagyobb aktivitást fog mutatni, ha fehér felületre nézünk (zöld képet látunk). Tehát az ellenszínt észleljük, ha egy ideig egy bizonyos színárnyalatú ingernek vagyunk kitéve. Ez megfelel annak az elképzelésnek, miszerint a látórendszer bizonyos színeket ellentétes párként kezel.
A háromszín-elmélet és az ellenszínelmélet sok éven keresztül versengett egymással, míg fel nem vetették, hogy egyesíthetők egy olyan kétszintű elméletben, melyben a háromszín-elmélet a receptorok szintjén, az ellenszínelmélet pedig magasabb szinteken érvényes.
Az észlelt színeket általában három dimenzió mentén jellemezzük.
Newton megmutatta, hogy a fény és aszín összetett kapcsolatban vannak egymással, és hogy különböző színek, hullámhosszak összetétele ugyanahhoz a színélményhez vezet. Ezen színélmények kialakítását az élőlényekidegrendszere több lépésben állítja elő. Első lépésben acsap típusú vizuális receptorok fényérzékenypigmentjei végzik a feldolgozást, majd ezek információit aretinális ganglionok továbbítják az oldalsó genikulátus maghoz (corpus geniculatum laterale), a végső színélményt pedig még magasabb szintű vizuális központok adják.
Az egyes fázisokban megfigyelhető észlelési állapotokra egy-egy, egymást kiegészítő elmélet létezik. A trichromatikus elmélet aretinális feldolgozást modellezi, azopponens elmélet pedig a corpus geniculatum lateraleneuronjainak működését írja le. Az emberi látás során a fényhullámhosszát először három, spektrálisan széles és egymást nagymértékben átfedő csapfotopigment elemzi. Ezek eredményei azután akromatikus és azakromatikus csatornákat táplálja.
A fotopigmentek különbséget tesznek egyeshullámhosszok között úgy, hogy bizonyos hullámhosszú fényeket hatékonyabban nyelnek el, de bármilyen hullámhosszú is az elnyelt fény, ugyanazt az eseményt idézi elő a vizuális receptorban. Vagyis areceptor válaszát csupán az elnyelt fény mennyisége határozza meg, nem szolgál információval az elnyelt fény hullámhosszáról. Ez az univariancia elve.[4](Naka és Rushon, 1966) Ez alapján a csupán egy fotopigment-típust tartalmazószem nem lenne képes színlátásra, hiszen képtelen lenne az egyes hullámhosszok megkülönböztetésére, minden aszürke árnyalatait öltené. Az ilyen szemetmonokromátnak nevezzük. Félhomályban minden ember monokromátlátású, mert a csap típusú receptorai nem reagálnak a gyenge fényre, csak a pálcikái segítségével építi felidegrendszere a látott képet, ami ennek következtében szürkeárnyalatos lesz.
A két típusú fotopigmenttel rendelkező (dikromát) szem várhatóan jobban disztingvál, mivel a kétpigmentes rendszerben nem egy, hanem kétféleképpen nyilvánul meg az elnyeltenergia. Az egyes fotopigmentek válasza ebben az esetben is attól függ, milyen afényelnyelésikarakterisztikája a pigmentnek az adott hullámhosszú fényre. Így bármelyhullámhossz egy válaszpárt fog kiváltani, ami jelen esetben is függ afényerősségtől, ellenben arányaik függetlenek ettől (hiszen mindkét válasz a fényerősség hatására ugyanolyan mértékben változik, ezérthányadosuk nem függ afényerősség-változástól). Így a bikromát szem néhány hullámhossz információt ki tud vonni a fényből. Ellenben könnyen összezavarható is, hiszen egy adott válaszpár aránya elérhető különféle hullámhosszú fények összetételével.
Három csappigment esetén minden hullámhossz egy válaszhármast generál, a különböző csappigmentek fényelnyelési képességének megfelelően. Ideális karakterisztikával rendelkező fotopigmenthármas esetén ezek válasza csak bizonyoshullámhossz összetételű fénnyel érhető el. Egy ilyen fotopigmenthármast tartalmazó szemettrikromátnak nevezünk, ilyen azemberi szem is. Ezt – vagyis, hogy a színészlelés három eltérő pigment válaszával kezdődik azember esetén is -Young-Heimholtz elméletnek nevezzük, alkotóik után:Hermann von Helmholtznémetpszichológus ésThomas Youngangolorvos egyszerre alkották meg a fenti teóriát.
Azemberi szemben alapvetően három eltérő csaptípus létezik,[5] melyek fényelnyelési tulajdonságátmikro-spektrofotometriával térképezték fel (egy csapot adotthullámhosszú fénysugárral ingerelve meghatározhatjuk, hogy mennyi fényabszorbeálódik a sugárzottból). Minden pigmenttípus egy bizonyos hullámhosszú fényre a legérzékenyebb, az ember három csapja esetén ez megközelítőleg 420, 530 és 560nm-nél van. Az érzékenységi maximumok szerint három csaptípust különítünk el: a rövidhullám-érzékenyeket(S csapok), a középhullám-érzékenyeket(M csapok) és a hosszúhullám-érzékenyeket(L csapok). Egy adott típusú csap a hullámhosszak széles tartományát nyeli el, de ezek a tartományok – különösen az M és az L csapok esetén – erősen átfedik egymást. Ezért a gyakran emlegetett elmélet, miszerint adott csaptípus csak egy adott színre érzékeny (S csapok a kékre, M csapok a zöldre, L csapok a vörösre), helytelen.[6]
A színlátáspszichofizikai vizsgálatai azt is megmutatták, hogy egy-egy szemünk egymilliónál kevesebbS csapot tartalmaz, míg megközelítőleg 1,3 millió és 700 ezerL ésM csapot. Az S csapok kis számban vannak jelen a foveán, majd hirtelen a maximáliskoncentrációjukat érik el, s alátógödörtől (fovea centralis, az éleslátásért felelős terület) távolodva – az M és L csapokhoz hasonlóan – számuk körben csökken a középpontól távolodva. Az L és M csapok a látógödörben vannak nagy számban.[7] Ezért szemünkperifériáján a látásunkakromatikussá válik, a tárgyak alakját felismerjük, de színtelennek hatnak.
A három csaptípustól eredő jeleket (válaszhármasokat) egyakromatikus éskétkromatikus rendszer dolgozza fel. A képen látható nyilak az egyes csatornatípusok fényelnyelése során keletkezőjelet mutatják. Ezeket a jeleket az idegrendszer kétféleképpen kezeli: vagy összeadja őket (‘+’ jel a nyilak között), vagy a különbségüket veszi (‘+’ jel a nyilak között). Az akromatikus csatornában az L és az M csapok összegződnek, vagyis a csatorna aktivitása az L és M csapok összaktivitásától függ, ezzel elvesztve a hullámhossz-információt[8]
A kék-sárga csatorna, az első kromatikus rendszer, a képnek megfelelően az S csapok[9] jelzéseit az L és az M csapok aktivitásának összegéhez hasonlítja.
A másik kromatikus csatorna, a vörös-zöld csatorna, az M csapok ingerlésének valamint az L és M csapok ingerlésének különbségét jelzi.
A három csaptípus válaszainak ilyen átalakítása az eredetinél több és használhatóbb információt juttat a magasabb szintűlátási központokhoz.[10] Például, anapból érkező összetett fehér fény esetén a két kromatikus csatorna aktivitása nulla, ellenben az akromatikus csatorna egyértelműen az összesítettfényerősséget közvetíti. Buchsbaum és Gottschal (1983)[10] mutatta meg, - különféle információkódolási sémákat összehasonlítva - hogy azemberi agy a csapok válaszainak a lehetséges legjobb felhasználását valósítja meg.
A külvilág tárgyai által visszavert fény függ a tárgy fényelnyelési tulajdonságaitól és a rávetülő fény spektrális összetételétől. Ha fényforrásnak a nap fényét vesszük, akkor az utóbbi tényező napszakoknak megfelelően állandóan változik, mégis - bár aszemünkbe elérő fény is változik - semmiféle változást nem észlelünk a tárgyak színében: a zöldfű szinte mindig zöldnek látszik, asárga rózsa is sárgának.Színkonstancia(színállandóság) a neve annak a jelenségnek, amikor egy tárgy színe a ráeső fény spektrumának változása ellenére állandó marad.[11] Ez a konstancia - az alakkonstancia és avilágosságkonstanciához hasonlóan - akörnyezetünkészlelésének állandóságát segíti elő (a tárgyak napszaktól függetlenül történő felismerését).
Számos konstancia elmélet szerint avizuális rendszerünk a megvilágítás spektrális tulajdonságából, és a tárgy felületének fényvisszaverő tulajdonságából eredőinformációk különbségét használja fel az állandó színérzet kialakításához. A megvilágítás változásai általában a színhely nagy területeit befolyásolják, míg az adott tárgy spektrális fényvisszaverő tulajdonságának megváltozása csak a látótérnek egy kis részére korlátozódik. Így aretinaképben megjelenő alacsonytérifrekvenciák az általános megvilágítás spektrális jellemzőiről közvetíthetnek információt, míg a magasabb téri frekvenciák az egyedi tárgyak fényvisszaverő tulajdonságairól adnak információt, így reprezentálja a kétféle tulajdonságot idegrendszerünk. Ez a rendszer abban az esetben téved, ha a megvilágítás egy kis területre koncentrálódik (ami természetes környezetben nagyon ritka jelenség), ekkor a tárgy színe - a megvilágító fényforrás spektrumtartalma alapján - megváltozik.
A fizikai színkeverés két fajtája: az additív és a szubtraktív színkeverés.
Pszichológiai színkeverés esetén beszélhetünk tiszta színekről, melyek nem tűnnek számunkra más kromatikus (a színtartalom nagyobb, mint 0) árnyalatok keverékének, ilyen a piros, a zöld, a kék és a sárga, illetve beszélhetünk keverék színekről.
Színélményünk változik annak hatására, hogy színpárokat egymás mellé helyezünk. Ez a jelenség a színkontraszt, melynek leggyakoribb jelensége a szimultán kontraszt. Lényege, hogy egy felület észlelt színe nemcsak az adott felület reflektanciájától függ, hanem a körülötte lévő más felületektől is.
A két legjellegzetesebb kontrasztszín abarna és afekete (Csépe 2007, 145). Előbbit azért nevezzük kontrasztszínnek, mert csak más színek kontextusában látjuk barnának, ha kiemeljük ebből a kontextusból, élénk narancssárgát fogunk látni. A feketét sokan azért tartják kontrasztszínnek, mert csak más színek hátterében észlelhető (atelevízió képernyője például kikapcsolt állapotban szürke, bekapcsolt állapotban viszont már látunk fekete színeket, ennek oka pedig a környezetében lévő sokkal élénkebb színekkel való élesebb kontraszt).
