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vis:farbsehen

Farbsehen

Die Farbe eines Gegenstands ist dadurch festgelegt, wie dieser Gegenstand Licht unterschiedlicher Wellenlängen reflektiert. Ein grüner Gegenstand reflektiert in der Regeln Licht mit einer Wellenlänge von 490 - 575 nm sehr gut und die übrigen Wellenlängen schlecht.

Wie Farbe von einem Lebewesen wahrgenommen wird hängt dagegen davon ab, welche Rezeptoren es im Auge besitzt und wie diese auf unterschiedliche Wellenlängen reagieren. Werden unterschiedliche Farbrezeptoren gleichmäßig angeregt entspricht das einem hell-dunkel-Signal bzw. der „Farben“ Schwarz und Weiß. Für eine Farbwahrnehmung ist dagegen nötig, dass unterschiedliche Farbrezeptoren unterschiedlich stark gereizt werden.

Der Reiz auf jeden einzelnen Farbrezeptor durch farbiges Licht kann man mathematisch ohne große Mühe ausrechnen. Farbe enthält somit neben der psychologischen eine stark mathematische Komponente. Das ermöglicht es uns, auch das Farbsehen von Lebewesen zu verstehen, deren Farbsehen sich stark von unserem menschlichen Farbsehen unterscheidet.

Die Grundlagen für das menschliche Farbsehen habe ich im Punkt Farbe detaillierter dargestellt.

Farbsehen: Farbraum

Aus dem Spektrum des farbigen Lichts, das von einem farbigen Gegenstand ins Auge gelangt und den Empfindlichkeitsspektren der Farbrezeptoren kann für jede Farbe ein Punkt im Raum berechnet werden. Im Farbraum werden diese Punkte dargestellt. Da jede Farbe nur durch Mischung von elementaren Spektraltarfarben gebildet werden kann, bildet die Spektralkurve die Begrenzng des Farbraums. [45]

Dichromaten

Die meisten Säugetiere sind Dichromaten. Sie besitzen einen Zapfen mit Empfindlichkeit kurzwelligen Bereich „S“ mit maximaler Empfindlichkeit knapp über 400 nm und einem im langwelligen Bereich „L“ und maximaler Empfindlichkeit bei etwa 550 nm.

Für jedes Licht kann man das Signal auf den L und das Signal auf den S Zapfen berechnen. Daraus berechnet man die eindimensionale Farbkoordinaten x = L / (S+L). x kann theoretisch Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Bei weißem Licht sind S und L gleich groß und x = 0.5.

Berechnet man die Farborte für alle Wellenlängen zwischen 400nm und 700nm stellt man fest, dass Licht der Wellenlänge 488nm (für den Menschen blaugrün) in diesem Farbraum weiß erscheint. Alle Wellenlängen über 540nm (für den Menschen grün-gelb-orange-rot) können nicht unterschieden werden und haben die selbe Farbe.

Trichromaten 1

Der Mensch ist evolutionär gesehen eigentlich ein Dichromat, bei dem sich der langwellige Zapfen verdoppelt hat. Die drei Zapfen haben folgende Empfindlichkeiten, wobei M und L Zapfen nur 25nm von einander getrennt sind.

Der Farbraum ist zweidimensional, der Weißpunkt befindet sich im inneren der Spektralkurve, es gibt keine Wellenlänge die als farblos wahrgenommen wird.

Trichromaten 2

Häufiger sind echte Tetrochmaten, die einen UV, einen kurzwelligen und einen langwelligen Zapfen besitzen.

Der Farbraum bei diesen Lebewesen ist deutlich größer als der Farbraum des Menschen. Verschiedene Farben im UVA-Bereich können sehr gut unterschieden werden wogegen Wellenlängen größer als grün nicht unterschieden werden können (grün=gelb=rot).

Tetrachromaten

Tetrachromaten besitzen vier Zapfen, beispielsweise sind folgende Zapfen denkbar:

Was bei Dichromaten eine Farbgerade war und bei Trichromaten ein Farbdreieck wird hier eine Farbpyramide:

Hier gibt es wieder eine Erweiterung der Mischfarben. So ist es nicht mehr möglich aus zwei Wellenlängen weißes Licht zu mischen, es gibt unter den Wellenlängen keine Komplementärfarben mehr. Die Mischung von Blau und Rot unterscheidet sich von Violett.

Literatur

[45] Kelber, A., Vorobyev, M. & Osorio, D. (2003) Animal colour vision - behavioural tests and physiological concepts. Biological Reviews, 78 81–118 URL http://dx.doi.org/10.1017/S1464793102005985.

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vis/farbsehen.txt · Zuletzt geändert: 2015/11/22 15:44 von sarina

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