Látás – észlelet

• Az informatikus feladata– információ bevitel a számítógépbe– információ megjelenítése– információ vesztés elkerülése

• információs technológiák:– fizikai eszközök használata– élettani hatások figyelembevétele

• látószervünk működésének alapjai

Látószervünk működése

• bemenő optikai rendszer• fiziológiai - biológiai jelfeldolgozás• agyi mechanizmusok: pszichológiai

jelfeldolgozás• környezetből származó fény-inger, vagy

-stimulus• idegi gerjesztések: fény-érzet• feldolgozott információ: fény- észlelet

Látószervünk működése, 2

• a szem leképező mechanizmusa • retina: csapok és pálcikák: a fényinger ideg

ingerületté való alakítása• az agy felé továbbítandó ingerületek kialakulása a

retinában• idegpályák mechanizmusa• agyi feldolgozás: észlelet kialakulása

– a mentális kép összetevői:forma, mozgás, szín információk

– asszociációk kialakulása: tárgy (pl. betűkép) azonosítása

Méréstechnikai alapok

• „látható” optikai sugárzás: 380 nm – 780 nm közti opt. sug.

• radiometria: az opt. sug. méréstechnikája• fotometria: a látásérzet színképi (spektrális)

érzékenységével súlyozott inger- metrikája• színmérés: a színkép-függés olyan

figyelembevétele, mely az emberi színlátásnak megfelel

A szem szerkezete• szaruhártya v. cornea

• sárgafolt v. fovea

• ideghártya v. retina

• pupilla: 2 ... 8 mm

• szivárvány- hártya v. írisz

Képalkotás a szemben

• a corena és szemlencse képezi le a külvilágot a retinára

• dioptria: d = 1/ff: fókusztávolság m-ben mérve

• leképezési hibák a szemben– határvonal élessége– kromatikus aberráció

Határvonal leképzése a szemben

0

0.5

1

-2 -1 0 1 2

szögtávolság határvonaltól, szögperc

rel.

meg

vilá

gítá

s

Kromatikus aberráció

-0,5

0

0,5

1

1,5

400 500 600 700

hullámhossz, nm

Kro

mat

ikus

abe

ráci

ó, d

iopt

ria

Egyszerű lencse szín-hibája

Kromatikus aberráció hatása látásunkra

• rövidhullámhosszú sugarak (kék fény) erősebben törik meg, mint a hosszúhullámhosszú sugarak (vörös fény)

• ha a kék fényre fókuszálunk (A), vörös gyűrű jelenik meg

• ha a zöld fényre fókuszálunk (B), magenta (bíbor) gyűrűt látunk

• ha a vörös fényre fókuszálunk (C), kék gyűrűt látunk

• sose használjunk egyszerre vörös és kék színt információ megjelenítésre!

A pupilla szerepe

• adaptáció: a környezeti fénysűrűséghez való igazodás, pupilla átmérő csökken a növekvő fénysűrűséggel: 8 ... 2 mm

• látóélesség nő növekvő fénysűrűséggel, csökkenő pupilla átmérővel

• a pupilla átmérő változási sebessége fénysűrűség irány változás függvénye

A pupilla területének változása az adaptációs fénysűrűség (L)

függvényében

Pupilla átmérő változás: sötét – 300 cd/m2

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5

T, s

pu

pil

la á

tm.,

mm

Pupilla átmérő változás: 300 cd/m2– sötét

2

3

4

5

6

7

8

0,1 1 10 100 1000

T , s

pu

pil

la á

tm.,

mm

Látóélesség fénysűrűség függése

• 4 szögperc látószögű, 1/5 s-re felvillantott jel láthatósági határértéke a háttér fénysűrűsé-gének függ-vényében

0,1

1

10

100

1000

0,001 0,01 0,1 1 10 100

L háttér, cd/m2

Lje

l, cd

/m2

Látóélesség fénysűrűség függése

• Weber-Fechner törvény (L = 1 ... 100 cd/m2)

L/L = Konst • Észlelhetőség határa L/L = 1,05 : 1,

ebből származik a „szürke árnyalat – shade of grey”: éppen észlelhető lépcső:1,057

• Villogó fények: 1,005:1

– leghatékonyabb figyelemfelkeltésre:

1/3°, 1 ... 5 felvillanás/s– optikailag keltett epilepszia !

Az optikai jel feldolgozása a retinán

• A cornea és szemlencse leképezi a külvilágot a retinára: fény inger kép

• A retinán fényérzékelők: csapok (nappali és színes látás) és pálcikák alakítják az ingert ideg-ingerületté

• további sejtek a retinában előföldolgoznak, majd az agy felé továbbítják a jelet, ahol kialakul a fény észlelet kép

A retina szerkezete

Fényérzékelő sejtek

• csapok koncentrációja nagy a foveában (látógödör, sárga folt)

• pálcika koncentráció nagy a periferiális tartományokban

• fovea központi tartománya a foveola• ~ 120 millió pálcika (ötétben látás) és• ~ 5 millió csap (szín-látás)• ~ 125 millió látóideg

A csapok és pálcikák eloszlása a retinán

Spektrális érzékenységek

• pálcikák színvakok: rhodopszin v. látóbíbor

• csapok: 3 különböző abszorpciójú csap-pigmens: – L (long), hosszú hullámhosszon érzékeny– M (medium), közepes hullámhosszon érzékeny– S (short), rövid hullámhosszon érzékeny

• Mikropipettás vizsgálatok

Pálcika látás színképi érzékenysége

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

350 400 450 500 550 600 650 700

hullámhossz, nm

szín

kép

i é

rzé

ken

ysé

g

Csapok színképi érzékenysége

Az L-, M-, S-csapok eloszlása a

foveábanés annak környezetében

A fovea szerkezete

• ~ 10°-os tartományban még elsősorban csap látás, de van pálcika kölcsönhatás is (lásd majd CIE színmérés); L:M:S = 40:20:1

• ~ 4°-os tartományban sárga pigmentáció: macula lutea, szelektív szűrő

• 2°-on belül jó szín és éleslátás• ~ 1°alatt foveola: nincs S-csap: kék-sárga

színtévesztő (tritanop), saccadok (éleslátás) miatt látunk

Világosban – sötétben látás

• világosban-, fotopos-látás: csap látás; 3 cd/m2 felett

• sötétben-, szkotopos-látás: pálcika látás;10-3 cd/m2 alatt

• alkonyi-, mezopos-látás: a két tartomány között, mind a csapok, mind a pálcikák aktívak

Retinális előfeldolgozás

• bipoláris-, amakrin- és ganglion sejtek előfeldolgozzák a csapok és pálcikák nyújtotta jelet:– centrum-környezet szembe kapcsolódó jel– L, M, S csap jel átkódolása:

• világos - sötét (achromatikus) jelpár• vörös - zöld• sárga - kék antagonisztikus jel

Retinális előfeldolgozás

L, M, S csap jel átkódolása

• világos – sötét (achromatikus) jelpár:A = aL + bM, magnocellurális idegpályák

• vörös – zöld jelpár:T = cL - dM

• sárga – kék jelpár:D = eL + fM – gS

parvocellurális idegpályák, antagonisztikus jelek

A T és D jelek kialakulása az L-, M-, S-csap jelekből

A látásérzet útja a szemtől az agyig

• kereszteződés, vagy chiasma opticum

• ikertestek, corpus geniculatum laterale– befutó idegköteg: tractus opticus – továbbvezetés: látókisugárzás, vagy radiatio

optica

• látó cortex, forma, mozgás, szín stb. feldolgozás, észlelet kialakulása

Az emberi látórendszer felépítésének

sematikus ábrája

Az ikertest metszeti képe