Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Спектральная чувствительность глаза

Максимальная средняя спектральная чувствительность глаза находится в точке 555 нм желто-зеленого цвета. На линейном графике видно, что зона спектральной чувствительности располагается от 400 до 700 нм. Однако между реакцией глаза и возбуждением существует логарифмическая зависимость (см. § 3.8). На логариф­мической шкале спектральная чувствительность глаза составляет приблизительно от 350 до 800 нм.

 

Таблица 3.2

Lоg (Е в люксах) Область Пример
Ослепление, гипероптическая зона (опасность повреждения сетчатки)  
Дневное зрение Поверхность при солнце в зените
Поверхность при пасмурном небе
В хорошо освещенном помещении
В плохо освещенном помещении
Ночные дороги
Сумеречное зрение
-1 На улице при полной луне
-2 Безлунная ночь
-3 Ночное зрение
-4
-5

 

Эти графики спектральной чувствительности даны для среднего освещения при Дневном зрении. В области слабой освещенности при ночном зрении спектральная чувствительность глаза резко смещается в сторону синего. Это явление называют феноменом Пуркинье. Спектральная чувствительность глаза была мало изучена в области мезопического (сумеречного) зрения и практически не изучена в области ослепления, так как опыты требуют довольно много времени и существует опас­ность повреждения сетчатки у подопытного человека. Есть предположения, что в этой области спектральная чувствительность глаза смещается в сторону желтого, что мы находим в палитре такого художника, как Вильям Тернер.

 

Чувствительность глаза к яркости

Долгое время приближенно считалось, что восприятие пропорционально логариф­му возбуждения. МКО составила уравнение восприятия яркости цвета средним наблюдателем:

В этом уравнении Yизмеряемая яркость, а Yп — эталонная яркость белого (n - нейтральный). Восприятие яркости считается пропорциональным кубическому корню относительной яркости, величина Y/Yn варьируется от 0 до 100%. На этой кривой относительная яркость 18% соответствует светлоте 50%.

Адаптация чувствительности глаза

Глаз имеет несколько механизмов адаптации к яркости и к цвету. Первый тип – это пространственная адаптация, второй тип — адаптация во времени.

 

Пространственная адаптация

Этот тип адаптации основан на синхронном контрасте цветов. Один и тот же цвет кажется темнее на светлом фоне и светлее на темном фоне. Также серый на желтом или на синем фоне будет «оттеняться» цветом фона.

 

Адаптация во времени

Что касается порога восприятия, у колбочек быстрая, но ограниченная адаптация, а у палочек — более медленная, но высокая. Через 10 минут палочки принимают эстафету от колбочек и достигают минимального порога восприятия. По проше­ствии 40 минут адаптация в темноте максимальна.

Что касается предела дифференциации, глаз адаптируется к цветовым доминан­там, что ему позволяет в какой-то мере постоянно производить баланс белого.

При появлении сильной цветовой доминанты глаз воспринимает последо­вательный контраст цветов и видит дополнительную доминанту, после того как предыдущая исчезает.

К тому же предел дифференциации различается в зависимости от восприни­маемого цвета.

 

Аномалии восприятия цветов

У 8% мужчин и только у 0,4% женщин встречаются более или менее серьезные аномалии восприятия цветов, или дисхроматопсия. Гены, содержащие информа­цию о пигментах, чувствительных к красному и зеленому, располагаются один за другим в хромосоме X. Так как у женщин две хромосомы X, слабость одного гена компенсируется наличием этого гена в другой хромосоме. Чтобы у женщины встре­тилось отклонение в восприятии цветов, нужно, чтобы у обоих ее родителей был этот слабый ген. Тот факт, что хромосомы работают в парах, позволяет устранить большое количество генетических дефектов, за исключением генов в хромосоме X у мужчин.

Ген, кодирующий информацию о пигменте, чувствительном к синему, находит­ся в хромосоме 7. Поэтому аномалии, связанные с этим геном, встречаются довольно редко. Аномалии видения цветов — это генетические отклонения, встречающиеся в основном у мужчин, но передающиеся женщинами. Самая известная аномалия - дальтонизм, обязана своим названием английскому химику и физику Джону Дальтону, отцу атомной теории, который страдал тяжелой формой дисхроматопсии, которая ему мешала, например, различать цвет фруктов. Его друг, медик и физик Томас Юнг, пытаясь понять это явление, разработал основы теории трихромии.

Опыты Ишихара, проведенные в 1917 году, позволяют выявлять подобные аномалии. Тест Фарнсворта-Манселла основан на противопоставлении, он состоит в том, что необходимо сортировать жетоны очень близких цветов. Похожий тест представлен на компакт-диске.

 

Анормальные трихроматы

У анормальных трихроматов есть все три вида колбочек, но один из видов работает только частично. Поэтому некоторые цвета кажутся им бледными и ненасыщен­ными. Этот дефект встречается чаще всего у мужчин (см. таблицу 3.3).

 

Таблица 3.3

Пигмент Кол­бочка Хромосома Аномалия Частота Отсутствие Частота
Эритролаб L X Протаномалия 1 % мужчин Протанопия 1 % мужчин
Хрололаб M X Дейтераномалия 5% мужчин Дейтеранопия 2% мужчин
Цианолаб S Тританомалия Очень редко Тританопия Очень редко

 

Дихроматы, или дальтоники

У дальтоников L-, М-, S-колбочки не функционируют или отсутствуют. Этот дефект встречается опять же чаще всего у мужчин.

 

Монохроматы

У монохроматов функционирует только один вид колбочек. Эта генетически переда­ющаяся болезнь, к счастью, очень редкая, вызывает тяжелые нарушения частотного восприятия (цветовое зрение) и пространственного зрения (видение деталей).

 

Ахроматы

Ахроматы страдают врожденной полной цветовой слепотой. Индивиды, поражен­ные этим дефектом, обладают повышенной чувствительностью к яркому свету. У них сильно нарушено восприятие деталей. Эта болезнь встречается очень редко, около одного случая на 30000. Случайным образом, через кровное родство, она передается на некоторых островах Микронезии. В 1775 году на острова Пингелап и Понапе пришел циклон, который вызвал страшный голод, в результате которого выжили менее 20 человек. Сейчас 30% населения являются носителями дефектного гена и 60 человек из 700 страдают цветовой слепотой.

 

Орган зрения и его эволюция

Для Чарльза Дарвина человеческий глаз - это совершенный орган. Однако в нем есть и многочисленные недостатки. Глаз дневных хищников с пятью видами колбочек, например, намного более развит и имеет гораздо большие частотные и пространственные способности.

Прежде всего, глаза позвоночных основаны на перевернутой сетчатке. То есть свет должен пройти сначала через несколько нервных слоев и только потом попадает на рецепторы, состоящие из колбочек и палочек. Глаз осьминога обладает прямой сетчаткой и поэтому более чувствителен и лучше приспособлен к своей среде обитания. Помимо слабой чувствительности, из-за перевернутой сетчатки у позвоночных присутствует опасность ее отслаивания. К тому же необходимость расположения на сетчатке нервных волокон на уровне зрительного нерва вызывает неизбежность присутствия слепого пятна для каждого глаза.

С другой стороны, как мы уже отмечали выше, поле эффективного действия глаза совсем небольшое – от 2 до 10° максимум. Это можно рассматривать как недостаток, но, возможно, это также способ уменьшить количество информации, которая поступает на обработку в мозг. Периферические зоны зрения очень чувс­твительны к движению, следовательно, к обнаружению возможных хищников.

У хищников, плодоядных приматов и травоядных чаще всего совершенно другое устройство бинокулярного зрения. У хищников и плодоядных приматов биноку­лярное зрение ориентировано на добычу плодов и жертвы, а у травоядных и птиц поле зрения достигает 360 градусов, что обеспечивает большую возможность обна­ружения преследования.

Тот факт, что за 8-колбочки и L- и М-колбочки отвечают гены разных хромосом, и то, что их опсины отличаются примерно на 60%, наводит на мысль, что расхож­дение между S-колбочками и М-колбочками произошло очень давно. Предпола­гают, что оно произошло от 300 до 500 миллионов лет назад. Расхождение же М- и L-колбочек, которые идентичны по своему составу на 96%, напротив, произошло значительно позднее, от 30 до 40 миллионов лет назад. Поэтому только некоторые типы млекопитающих обладают трихромным зрением. Речь идет в основном об узконосых человекоподобных — группе, которая включает обезьян древнего про­исхождения — макак, шимпанзе и человека. Имеются также и редкие исключения среди широконосых человекообразных, например, у обезьян-ревунов. Трехцветное зрение представляет собой, несомненно, результат эволюции, имеющий больше значение для плодоядных и всеядных животных, способных таким образом находить себе пищу в любое время года. К тому же высокая спектральная чувствительность глаза к красному цвету позволяет лучше воспринимать рельеф, что является допол­нительным преимуществом при хватании.

Зрительная аккомодация также достигает максимума у приматов: у травоядных она практически равна нулю, у собак и у кошек она достигает 2-3 диоптрий и пре­вышает 14 диоптрий у ребенка.

Но самую важную роль эволюция сыграла в области обработки информации. Нервная функция перешла на высшие уровни мозга и объединяет более 90% синаптических связей у млекопитающих. У высших приматов зрительная функция стала играть важную роль и активизировала большую часть ресурсов коры головного моз­га. Так, зрительный нерв кошки или собаки состоит менее чем из 200 000 волокон, а зрительный нерв человека — более чем из миллиона волокон. Несмотря на то, что некоторые животные, например орел, обладают большей, чем человек, остротой зрения, человек превосходит всех животных в области распознавания форм. Это свойство требует долгого развития в детстве. В процессе взросления человеку тре­буется много времени, чтобы научиться узнавать эти значки, с помощью которых вы сейчас читаете. Этот процесс распознавания форм очень сложный, за каждый тип предмета отвечают разные зоны коры головного мозга: некоторые зоны чувс­твительны только к движениям, некоторые — только к цвету, некоторые — только к формам. Поэтому некоторые индивиды с поражениями коры головного мозга неспособны различать лица, но при этом могут читать и писать.

С другой стороны, восприятие цветов, скорее всего, занимает важнейшее место в познавательном процессе у человека. Достижения фотографии, кинема­тографа, телевидения, компьютерной графики и мультимедиа навязывают мир, не существующий без цвета. Старые школьные черно-белые учебники кажутся нам скучными. Нам кажется, что цветную схему легче разобрать, и это действительно так. Поэтому цвет используется в сложном техническом оборудовании, иногда опасном, для различения систем, для предупреждения и сигналов.

Но было бы ошибочно утверждать, что естественный отбор приведет к совер­шенному окончательному результату. В реальности отбором необходимо постоянно управлять для поддержания максимальных способностей того или иного органа. В доказательство этого можно привести исчезновение органа зрения у некоторых пещерных видов. Вся ненужная информация удаляется.

Что касается человека, если взять в качестве примера передачу гена, отвечаю­щего за наследственную близорукость, то в среде, где охота является источником жизни, этот ген будет встречаться очень редко. В этой же среде дальнозоркость тоже будет очень редко встречаться, так как долгота жизни не будет превышать 50 лет. Фильм Куросавы «Дерсу Узала» является блестящим подтверждением. В среде же, где охота уже не является средством выживания и где на каждом углу можно встретить оптика, где близорукость лечится сложным хирургическим путем, на­следственная близорукость не более чем небольшая помеха.

Такова и ситуация с аномалиями восприятия цветов. Было бы интересно провести тесты на зрение у народов, отличающихся не только по своему происхождению, но особенно по среде обитания. Частотность появления дефектных генов, отвечающих за орган зрения, увеличивается с уменьшением контроля за отбором. Так же как и мускулы, глаза городских жителей имеют лишь отдаленное сходство с глазами наших предков. Распределение дальтонизма на планете очень неравномерно. 8% мужчин-Дальтоников - часто встречающаяся цифра - живут в Европе и Северной Америке. В Африке это соотношение менее 4%, а в Океании и полярных областях менее 2%. И, наконец, у макак и шимпанзе дальтонизм встречается крайне редко. В обществе эти аномалии, безусловно, создают неудобства, что касается системы сигнализации, но не мешают нормальному выживанию. Такая аномалия не помешала самому Дальтону создать атомную теорию.

 

Практический подход

Задание 5.ИЗУЧИТЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ КРИВЫЕ

 

Данный опыт состоит из пяти частей, каждую из которых можно открыть нажатием на соответствующую закладку: Линейная спектральная чувствительность (Sensibilité spectrale linéaire), Логарифмическая спектральная чувствительность (Sensibilité spectrale log), Линейный график LMS (Courbes LMS linéaires), Логарифмический график LMS (Courbes LMS log), Кривая зависимости чувствительности глаза от освещения (Réponse en luminance).

В закладках Линейная спектральная чувствительность (Sensibilité spectrale linéaire), Логарифмическая спектральная чувствительность (Sensibilité spectrale log) вы можете включить/отключить опцию цветного графика (Trace en couleurs). Когда эта опция отключена, график становится желтого цвета.

В закладке Линейный график LMS (Courbes LMS linéaires) вы можете также вклю­чить/отключить опцию отображения «Относительной чувствительности к RGB» (Sens, relative R,V et В).

В каждой закладке вы можете выбрать отображение графиков по данным разных лет и разных исследователей, в третьей закладке - отображение графиков по раз­ному углу зрения.

 

СОВЕТЫ

1. Чтобы иметь изображение большого формата, вы можете перейти в полноэк­ранный режим.

2. Вы можете выбрать белый, черный или нейтральный серый цвет фона.

3. Вы можете идеально настроить монитор с помощью тестовых инструментов, доступных в меню «Настройки изображения» («Affichage»).

4. При нажатии правой клавиши мыши открываются локальные меню. Во многих случаях это необходимая помощь во времени.

5. Указания, относящиеся к положению курсора мыши, отображаются в строке состояния.

6. Вы можете скопировать изображение каждой кривой в буфер обмена либо со­хранить в формате bitmap.

7. Вы можете скопировать изображение всего экрана в буфер обмена, а также рас­печатать его или сохранить в формате файла bitmap.

 

 

МЕНЮ

Файл -Fichier

Сохранить экран как -Enregistrer écran sous (Maj+Ctrl+S)

Сохранить изображение экрана в виде файла bitmap. BMP

Сохранить изображение - Enregistrer image (Ctrl+S)

Сохранить активное изображение в виде файла bitmap. BMP

Печать - Imprimer (Ctrl+P)

Напечатать изображение экрана

Вернуться к главному меню -Retour

Вернуться к главному меню приложения, не закрывая текущего модуля

Закрыть  Quitter (Ctrl+Q) Закрыть текущий модуль

Правка -Edition

Копировать экран - Copier écran (Ctrl+AIt+C)

Копировать изображение экрана в буфер обмена

Копировать изображение - Copier image (Ctrl+C)

Копировать активное изображение в буфер обмена

Опции -Options

Звуки - Sons

Активировать/дезактивировать звуки

Отображать информационные окна -Afficher infobulles

Активировать/дезактивировать информационные окна

Панель инструментов справа -Barre d'outils à droite

Поместить панель инструментов справа

Панель инструментов слева - Barre d'outils à gauche

Поместить панель инструментов слева

Настройки изображения -Affichage

Полный экран - Plein écran (F12)

Перейти в полноэкранный режим без меню и панели инструментов. Этот режим позволяет отображать изображения большого формата. Чтобы вернуться к режиму обычного экрана, нажмите F12 или F11. Чтобы перейти к режиму окна, нажмите F10.

Обычный экран - Ecran normal (F11)

Полный экран с панелью инструментов и главным меню. Чтобы перейти к полноэкранному режиму, нажмите F12. Чтобы перейти к ре­жиму окна, нажмите F10.

Режим окна - Mode fenêtré (F10)

Перейти в режим окна (позволяет переносить изображение на второй экран). Чтобы перейти к полноэкранному режиму, нажмите F12. Чтобы перейти к режиму обычного экрана, нажмите F11.

Фон - Fond

Выбрать цвет фона: Черный -Noir - В, Белый - Blanc - W, Серый -Gris - G. Позволяет выбрать фон, наиболее удобный для восприятия цветов

Опции - Options

Длина волны — Longueurs d'onde

Активировать/дезактивировать отображение длины волны

Оси — Axes

Активировать/дезактивировать отображение осей

Координаты — Repères

Активировать/дезактивировать отображение координатной сетки

Палитра RGB - Palette RVB

Проверить - Tester

Выбрать инструменты настройки изображения и системы

Цвета -Couleurs

Контрастность -Contrastes

Сочетаемость - Convergences

Состояние памяти - Mémoire

Помощь -Aide

Помощь -Aide (Fl)

Открыть файл помощи

Инструкции - Instructions

Отображать инструкции к модулю

Советы - Conseils

Отображать советы к модулю

Опрограмме - A propos de...

Отображать информацию о версии и авторах модуля

 

 

ИКОНКИ ПАНЕЛИ ИНСТРУМЕНТОВ

Сохранить изображение активной кривой в виде файла bitmap (Ctrl+S)

Копировать изображение активной кривой в буфер обмена (Ctrl+C)

Перейти в полноэкранный режим (F12)

Напечатать изображение экрана (Ctrl + Р)

Открыть файл помощи (F1)

Вернуться к главному меню приложения, не закрывая текущего модуля Закрыть текущий модуль (Ctrl + Q)

Порядок выполнения работы

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...