МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Биофизика»

Тема: Последовательный цветовой контраст

Студенты гр. 7501		Попадьина А.О. Исаков А.О.
Преподаватель		Виллевальде А.Ю.

Санкт-Петербург

2019

1. Цель работы

Изучение феномена последовательного цветового контраста (возникновения последовательных образов) – изменения процесса цветоощущения после предварительной адаптации к излучению определенного спектрального состава.

2. Оборудование

• Компьютерная программа для тестирования

• Секундомер

3. Задание к работе

Последовательный цветовой контраст

1. Определить закон возникновения цветового ощущения (последовательного образа).

Цвет фона: белый;

Цвет стимула: 1 – красный, 2 – зеленый, 3 – синий, 4 – желтый; определить цвет послесвечения для каждого цвета стимула.

2. Определить закон изменения времени ощущения послесвечения.

Измерить время послесвечения (при помощи секундомера) в зависимости от времени предъявления стимула на 30, 45, 60 с.

3. Проверить неподвижность последовательного образа относительно сетчатки – закон Эммерта (см. раздел «Отрицательные последовательные образы»).

Одновременный цветовой контраст

1. Определить закон изменения цветовосприятия при одновременном цветовом контрасте ахроматических цветов.

Цвет фона эталона (слева): черный;

Цвет фона сравнения (справа): белый;

Цвет стимула (объекта) эталона: серый (например, [120, 120, 120]).

Подобрать цвет стимула (объекта) сравнения, равный по ощущению эталонному стимулу.

2. Определить закон изменения цветовосприятия при одновременном цветовом контрасте хроматических цветов.

Цвет фона эталона: 1 – красный (например, [180, 0, 0]); 2 – синий (например, [0, 0, 180]); 3 – зеленый (например, [0, 0, 180]).

Цвет фона сравнения: белый;

Цвет стимула эталона: желтый (например, [180, 180, 0]).

Подобрать цвет стимула (объекта) сравнения, равный по ощущению эталонному стимулу.

4. Теория

При восприятии изображения зрительной системой человека излучение собирается хрусталиком глаза и через стекловидное тело проецируется на сетчатку (рис. 1). Там оно возбуждает чувствительные элементы – определенные нервные клетки (рецепторы), физиологическое назначение которых состоит в распознавании световых волн. В процессе функционирования этих рецепторов происходит поглощение ими излучения, и по достижении определенного порога вырабатывается импульс, который по зрительному нерву поступает в зрительный центр мозга, где с помощью пока еще до конца не понятых механизмов и происходит зрительное восприятие изображения.

Рисунок. 1. Горизонтальный разрез правого глаза человека

Различают два типа рецепторов:

Палочки - способны регистрировать только суммарную энергию света, обладают высокой чувствительностью примерно в 1000 раз превышающей чувствительность колбочек. В палочках содержится пигмент родопсин, или зрительный пурпур, максимум спектра поглощения которого находится в области 500 нанометров (нм).

Рисунок. 2. Спектры поглощения зрительных пигментов колбочек

Колбочки, предназначенные для распознавания цветовой информации, объединены в триады, каждый из рецепторов в которых реагирует только на один из трех основных цветов: красный, зеленый или синий. Размер триады колбочек определяет минимальный видимый размер точки, цвет которой человек еще может различить, т.е. цветовую разрешающую способность глаза. В зависимости от степени раздражения каждой из колбочек триады создается ощущение цвета точки. В наружных сегментах трёх типов колбочек (сине-, зелено- и красночувствительных) содержатся три типа зрительных пигментов, максимумы спектров поглощения которых находятся

Периферийные области сетчатки глаза заполнены колбочками и палочками. Кроме того, на сетчатке выделяют две области: желтое пятно и слепое пятно. На слепом пятне нервные пути сетчатки переходят в зрительный нерв. Поскольку в этой области нервных клеток нет, то излучение, попадающее на слепое пятно, не обнаруживается. Желтое пятно расположено по центру зрительной оси и имеет угловые размеры 1–2°. Оно заполнено плотно упакованными колбочками (расстояние между ними составляет около 10 мкм), что обеспечивает человеческому глазу пространственное разрешение вплоть до 60 линий на градус. Тем не менее, на практике этот предел не достигается из-за процесса зрительного усреднения, который становится необходимым в отсутствие достаточного освещения, а также из-за ограничений, налагаемых шумами изображения.

Зрительные процессы, однако, не мгновенны, и прежде чем наблюдатель осознает, что в глаз его попала вспышка света, пройдет около 0,1 с. И наоборот, после того как действие светового раздражителя прекратится, восприятие света в течение короткого времени сохраняется неизменным. Это называют инерцией зрительного ощущения.

Критическая частота слияния мельканий (КЧСМ) — представляет собой минимальную частоту вспышек света, которая сопровождается ощущением непрерывного равномерного свечения. Величина ее линейно изменяется с логарифмом освещенности, к которой адаптирован глаз, и варьирует в пределах от 10 Гц при низкой освещенности до 55 Гц при высокой. Это так называемый закон Ферри-Портера.

Типы последовательных образов:

Инерция зрительного ощущения обусловлена кратковременными эффектами последействия – последовательными образами, которые продолжают существовать лишь долю секунды. Но если глаз адаптирован к темноте, а затем подвергается раздражению одиночной кратковременной вспышкой яркого света (например, от фары автомобиля), то слабое восприятие света в полной темноте сохраняется гораздо дольше и лишь постепенно затухает в течение 1–2 мин. Это называют длительным положительным последовательным образом.

Отрицательный последовательный образ цветного первичного стимула имеет приблизительно дополнительный цвет. Цвета, противостоящие в цветовом круге, являются дополнительными: при смешении они образуют белый цвет. Например, последовательный образ красного стимула будет сине-зеленым, а зеленого – фуксиновым (пурпурным).

Отрицательные последовательные образы можно легко получить, смотря в течение 2 с на нить лампочки с прозрачной колбой после 1–2 мин. темновой адаптации. Положительный последовательный образ можно будет увидеть на неосвещенном проекционном экране.

Методика проведения исследований

Последовательный цветовой контраст

Для проведения исследований необходимо задать цвет фонового изображения и тестового стимула. После адаптации (в течение заданного времени) зрительной системы к сформированному образу, изображение тестового стимула автоматически исчезает с экрана. Задачей испытуемого является описание зрительных ощущений и формирование заключения о свойствах зрительной системы.

Одновременный цветовой контраст

Феномен одновременного цветового контраста заключается в изменении процесса цветоощущения при одновременном наблюдении тестового объекта на фоне разных цветов. Для проведения исследований необходимо задать цвета фоновых изображений и тестового стимула. Задачей испытуемого является сравнение зрительных ощущений, возникающих при одновременном наблюдении обоих тестовых стимулов. С помощью специальных элементов управления рекомендуется произвести изменение цветности правого изображения до выравнивания зрительных ощущений от обеих частей зрительного образа. Проводя исследования на различных цветах фона и тестового стимула необходимо сформулировать вывод о законах изменения цветовосприятия при феномене одновременного цветового контраста.