Farbenvision ist die Kapazität eines Organismus oder Maschine, um Gegenstände zu unterscheiden, die auf den Wellenlängen (oder Frequenzen) vom Licht gestützt sind, das sie widerspiegeln, ausstrahlen oder übersenden. Farben können gemessen und auf verschiedene Weisen gemessen werden; tatsächlich ist eine Wahrnehmung eines Menschen von Farben ein subjektiver Prozess, wodurch das Gehirn auf die Stimuli antwortet, die erzeugt werden, wenn eingehendes Licht mit den mehreren Typen von Kegel-Photoempfängern im Auge reagiert.

Wellenlänge und Farbton-Entdeckung

Isaac Newton hat entdeckt, dass weißes Licht in seine Teilfarben, wenn durchgeführt, ein Prisma spaltet, aber dass, wenn jene Bänder des farbigen Lichtes einen anderen durchführen und sich wieder vereinigen, sie einen weißen Balken machen. Die charakteristischen Farben, sind von niedrig bis hohe Frequenz: rot, orange, gelb, grün, zyan, blau, violett. Genügend Unterschiede in der Frequenz verursachen einen Unterschied im wahrgenommenen Farbton; der gerade erkennbare Unterschied in der Wellenlänge ändert sich von ungefähr 1 nm in den blau-grünen und gelben Wellenlängen, zu 10 nm und mehr im Rot und Blau. Obwohl das Auge bis zu einige hundert Farbtöne unterscheiden kann, wenn jene reinen geisterhaften Farben zusammen gemischt oder mit dem weißen Licht verdünnt werden, kann die Zahl von unterscheidbarem chromaticities ziemlich hoch sein.

In sehr niedrigen leichten Niveaus ist Vision scotopic: Licht wird durch Stange-Zellen der Netzhaut entdeckt. Stangen sind zu Wellenlängen in der Nähe von 500 nm maximal empfindlich, und spielen wenig, falls etwa, Rolle in der Farbenvision. Im helleren Licht, wie Tageslicht, ist Vision photopic: Licht wird durch Kegel-Zellen entdeckt, die für die Farbenvision verantwortlich sind. Kegel sind zu einer Reihe von Wellenlängen empfindlich, aber sind zu Wellenlängen in der Nähe von 555 nm am empfindlichsten. Zwischen diesen Gebieten, mesopic Vision tritt in Spiel ein, und sowohl Stangen als auch Kegel stellen Signale zu den Retinal-Nervenknoten-Zellen zur Verfügung. Die Verschiebung in der Farbenwahrnehmung vom gedämpften Licht bis Tageslicht verursacht als die Wirkung von Purkinje bekannte Unterschiede.

Die Wahrnehmung "des Weißes" wird durch das komplette Spektrum des sichtbaren Lichtes, oder durch das Mischen von Farben von gerade einigen Wellenlängen, solcher als rot, grün, und blau, oder durch das Mischen gerade eines Paares von Ergänzungsfarben solcher als blau und gelb gebildet.

Physiologie der Farbenwahrnehmung

Die Wahrnehmung der Farbe beginnt mit Spezialretinal-Zellen, die Pigmente mit verschiedenen geisterhaften Empfindlichkeiten enthalten, die als Kegel-Zellen bekannt sind. In Menschen gibt es drei Typen von zu drei verschiedenen Spektren empfindlichen Kegeln, trichromatic auf Farbenvision hinauslaufend.

Jeder individuelle Kegel enthält Pigmente, die aus opsin apoprotein zusammengesetzt sind, der covalently ist, der entweder mit 11-cis-hydroretinal oder mit seltener 11-cis-dehydroretinal verbunden ist.

Die Kegel werden gemäß der Einrichtung der Wellenlängen der Spitzen ihrer geisterhaften Empfindlichkeiten herkömmlich etikettiert: kurz (S), Medium (M), und lange (L) Kegel-Typen. Diese drei Typen entsprechen gut zu besonderen Farben nicht, weil wir sie wissen. Eher wird die Wahrnehmung der Farbe durch einen komplizierten Prozess erreicht, der mit der Differenzialproduktion dieser Zellen in der Netzhaut anfängt und es im Sehkortex und den assoziativen Gebieten des Gehirns beendet wird.

Zum Beispiel, während auf die L Kegel einfach verwiesen worden ist, weil rote Empfänger, microspectrophotometry gezeigt hat, dass ihre Maximalempfindlichkeit im grünlich-gelben Gebiet des Spektrums ist. Ähnlich entsprechen der S- und die M Kegel blau und grün nicht direkt, obwohl sie häufig als solcher gezeichnet werden. Es ist wichtig zu bemerken, dass das RGB-Farbenmodell bloß ein günstiges Mittel ist, um Farbe zu vertreten, und nicht direkt auf den Typen von Kegeln im menschlichen Auge basiert.

Die Maximalantwort von menschlichen Kegel-Zellen ändert sich sogar unter Personen mit 'der normalen' Farbenvision;

in einigen nichtmenschlichen Arten ist diese polymorphe Schwankung noch größer, und es kann gut anpassungsfähig sein.

Theorien der Farbenvision

Zwei Ergänzungstheorien der Farbenvision sind die trichromatic Theorie und die Gegner-Prozess-Theorie. Die trichromatic Theorie oder Theorie von Young-Helmholtz, vorgeschlagen im 19. Jahrhundert von Thomas Young und Hermann von Helmholtz stellt wie oben erwähnt fest, dass die drei Typen der Netzhaut von Kegeln zum Blau, Grün, und rot bevorzugt empfindlich sind. Ewald Hering hat die Gegner-Prozess-Theorie 1872 vorgeschlagen. Es stellt fest, dass das Sehsystem Farbe auf eine gegnerische Weise interpretiert: rot gegen grün, blau gegen gelb, schwarz gegen weiß. Wir wissen jetzt beide Theorien, richtig zu sein, verschiedene Stufen in der Sehphysiologie beschreibend.

Kegel-Zellen im menschlichen Auge

Eine Reihe von Wellenlängen des Lichtes stimuliert jeden dieser Empfänger-Typen zu unterschiedlichen Graden. Gelblich-grünes Licht stimuliert zum Beispiel sowohl L als auch M Kegel ebenso stark, aber stimuliert nur Biskuitkuchen schwach. Roter Licht stimuliert andererseits L Kegel viel mehr als M Kegel und S Kegel kaum überhaupt; blau-grünes Licht stimuliert M Kegel mehr als L Kegel und S Kegel ein bisschen stärker, und ist auch der Maximalanreiz für Stange-Zellen; und blaues Licht stimuliert S Kegel stärker als rotes oder grünes Licht, aber L und M Kegel schwächer. Das Gehirn verbindet die Information von jedem Typ des Empfängers, um verschiedene Wahrnehmungen von verschiedenen Wellenlängen des Lichtes zu verursachen.

Die opsins (Photopigmente) Gegenwart im L und der M Kegel werden auf dem X Chromosom verschlüsselt; die fehlerhafte Verschlüsselung von diesen führt zwei die meisten Standardformen der Farbenblindheit. Das OPN1LW Gen, das für die Opsin-Gegenwart in den L Kegeln codiert, ist hoch polymorph (eine neue Studie durch Verrelli, und Tishkoff hat 85 Varianten in einer Probe von 236 Männern gefunden). Ein sehr kleiner Prozentsatz von Frauen kann einen Extratyp des Farbenempfängers haben, weil sie verschiedene Allele für das Gen für den L opsin auf jedem X Chromosom haben. X Chromosom inactivation bedeutet, dass nur ein opsin in jeder Kegel-Zelle ausgedrückt wird, und einige Frauen deshalb einen Grad der Tetrachromatic-Farbenvision zeigen können. Schwankungen in OPN1MW, der den in der M Kegel ausgedrückten opsin codiert, scheinen, selten zu sein, und die beobachteten Varianten haben keine Wirkung auf die geisterhafte Empfindlichkeit.

Farbe im menschlichen Gehirn

Farbenverarbeitung beginnt an einem sehr frühen Niveau im Sehsystem (sogar innerhalb der Netzhaut) durch anfängliche Farbengegner-Mechanismen. Sowohl die trichromatic Theorie von Helmholtz als auch die Gegner-Prozess-Theorie von Hering sind deshalb richtig, aber trichromacy entsteht am Niveau der Empfänger, und Gegner-Prozesse entstehen am Niveau von Retinal-Nervenknoten-Zellen und darüber hinaus. In der Theorie von Hering beziehen sich Gegner-Mechanismen zur gegenüberliegenden Farbenwirkung von rot-grün, blau-gelb, und leicht-dunkel. Jedoch, im Sehsystem, ist es die Tätigkeit der verschiedenen Empfänger-Typen, denen entgegengesetzt wird. Einige Miniaturretinal-Nervenknoten-Zellen setzen L und M Kegel-Tätigkeit entgegen, die lose zu rot-grünem opponency entspricht, aber wirklich entlang einer Achse von blau-grün bis Purpurrot läuft. Kleine bistratified Retinal-Nervenknoten-Zellen setzen Eingang von den S Kegeln entgegen, um vom L und der M Kegel einzugeben. Wie man häufig denkt, entspricht das blau-gelbem opponency, aber läuft wirklich entlang einer Farbenachse von lindgrün bis violett.

Sehinformation wird dann an das Gehirn von Retinal-Nervenknoten-Zellen über den Sehnerv zum Sehchiasma gesandt: Ein Punkt, wo sich die zwei Sehnerven treffen und Information von den zeitlichen (contralateral) Gesichtsfeld-Kreuzen auf die andere Seite des Gehirns. Nach dem Sehchiasma werden die Sehflächen die Sehflächen genannt, die in den thalamus zur Synapse am seitlichen geniculate Kern (LGN) eingehen.

Der LGN wird in laminae (Zonen), von der dort drei Typen geteilt: die M laminae, in erster Linie aus der M Zellen, der P-laminae bestehend, in erster Linie aus P-Zellen und dem koniocellular laminae bestehend. M- und P-Zellen haben relativ erwogenen Eingang sowohl von L-als auch von M Kegel überall im grössten Teil der Netzhaut erhalten, obwohl das scheint, am fovea, mit Miniaturzellen synapsing im P-laminae nicht der Fall zu sein. Die koniocellular laminae erhalten axons von den kleinen bistratified Nervenknoten-Zellen.

Danach synapsing am LGN setzt die Sehfläche zurück zum primären Sehkortex (V1) fort, der an der Rückseite vom Gehirn innerhalb des Hinterhauptslappens gelegen ist. Innerhalb von V1 gibt es ein verschiedenes Band (Streifenbildung). Das wird auch "gestreiften Kortex" mit anderen cortical Sehgebieten genannt, die auf insgesamt als "extrastriate Kortex" verwiesen sind. Es ist in dieser Bühne, die sich färben, wird Verarbeitung viel mehr kompliziert.

In V1 beginnt die einfache dreifarbige Abtrennung zusammenzubrechen. Viele Zellen in V1 antworten auf einige Teile des Spektrums besser als andere, aber diese "Farbeneinstimmung" ist häufig abhängig vom Anpassungsstaat des Sehsystems verschieden. Eine gegebene Zelle, die am besten auf das lange Wellenlänge-Licht antworten könnte, wenn das Licht relativ hell ist, könnte dann antwortend auf alle Wellenlängen werden, wenn der Stimulus relativ dunkel ist. Weil die Farbeneinstimmung dieser Zellen nicht stabil ist, glauben einige, dass ein verschiedener, relativ kleines, die Bevölkerung von Neuronen in V1 für die Farbenvision verantwortlich ist. Diese "Spezialfarbenzellen" haben häufig empfängliche Felder, die lokale Kegel-Verhältnisse schätzen können. Solche Zellen "des doppelten Gegners" wurden in der Goldfisch-Netzhaut von Nigel Daw am Anfang beschrieben; ihre Existenz in Primaten wurde von David H. Hubel und Torsten Wiesel angedeutet und nachher von Bevil Conway bewiesen. Da sich Margaret Livingstone und David Hubel gezeigt haben, werden doppelte Gegner-Zellen innerhalb von lokalisierten Gebieten von V1 genannt Tropfen gebündelt und werden gedacht, in zwei Geschmäcken, rot-grün und blau-gelb zu kommen. Rot-grüne Zellen vergleichen die Verhältnisbeträge von rot-grün in einem Teil einer Szene mit dem Betrag von rot-grün in einem angrenzenden Teil der Szene, am besten auf die lokale Farbenunähnlichkeit (rot neben grün) antwortend. Modellieren-Studien haben gezeigt, dass Zellen des doppelten Gegners ideale Kandidaten für die Nervenmaschinerie der Farbenbeständigkeit sind, die von Edwin H. Land in seiner retinex Theorie erklärt ist.

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Von den V1 Tropfen wird Farbeninformation an Zellen im zweiten Sehgebiet, V2 gesandt. Die Zellen in V2, die abgestimmt am stärksten Farben-sind, werden in den "dünnen Streifen" gebündelt, dass, wie die Tropfen in V1, Fleck für das Enzym cytochrome oxidase (das Trennen der dünnen Streifen sind Zwischenstreifen und dicke Streifen, die scheinen, mit anderer Sehinformation wie Bewegung und hochauflösende Form beschäftigt zu sein). Neurone in V2 dann Synapse auf Zellen im verlängerten V4. Dieses Gebiet schließt nicht nur V4, aber zwei andere Gebiete im späteren untergeordneten zeitlichen Kortex ein, der dem Gebiet V3, der dorsale spätere untergeordnete zeitliche Kortex und späterer TEO vorder ist. (Gebiet V4 wurde von der Farbe exklusiv zu widmendem Semir Zeki identifiziert, aber, wie man seitdem gezeigt hat, ist das nicht der Fall gewesen. Farbe, die im verlängerten V4 in einer Prozession geht, kommt in millimeter-großen Farbenmodulen genannt Klackse vor. Das ist der erste Teil des Gehirns, in dem Farbe in Bezug auf die volle Reihe von im Farbenraum gefundenen Farbtönen bearbeitet wird.

Anatomische Studien haben gezeigt, dass Neurone in verlängertem V4 Eingang dem untergeordneten Schläfenlappen zur Verfügung stellen. "ES", wie man denkt, integriert Kortex Farbeninformation mit der Gestalt und Form, obwohl es schwierig gewesen ist, die passenden Kriterien für diesen Anspruch zu definieren. Trotz dieser Dunkkeit ist es nützlich gewesen, diesen Pfad (V1> V2> V4> ES) als der ventrale Strom oder zu charakterisieren, "welcher Pfad", bemerkenswert vom dorsalen Strom ("wo Pfad"), der, wie man denkt, Bewegung unter vielen anderen Eigenschaften analysiert.

Subjektivität der Farbenwahrnehmung

Die Subjektivität der Farbe kommt vor, wenn es keine Brechungen oder Grenzen zwischen Farben gibt, die durch das Auge, solcher als in einem Regenbogen gesehen sind. Eine Schwarzweißfotographie eines Regenbogens zeigt kein Band stucture überhaupt, demonstrierend, dass die Zahl von Bändern und den Bändern selbst, Phänomene ist, die zur Natur durch das Auge und das Gehirn hinzugefügt sind.

Wie man

gefunden hat, haben die Himba Leute Farben verschieden von den meisten Euroamerikanern wahrgenommen und sind im Stande, nahe Schatten des Grüns, kaum erkennbaren für die meisten Menschen leicht zu unterscheiden. Die Himba haben ein sehr verschiedenes Farbenschema geschaffen, das das Spektrum zu dunklen Schatten (Zuzu in Himba), sehr leicht (Vapa), Lebhaftes Blau und Grün (Buru) und trockene Farben als eine Anpassung an ihre spezifische Lebensweise teilt.

Die Wahrnehmung der Farbe hängt schwer vom Zusammenhang ab, in dem der wahrgenommene Gegenstand präsentiert wird. Zum Beispiel wird eine weiße Seite unter dem blauen, rosa oder purpurroten Licht größtenteils blaues, rosa oder purpurrotes Licht zum Auge beziehungsweise widerspiegeln; das Gehirn ersetzt jedoch die Wirkung, sich (gestützt auf der Farbenverschiebung zu entzünden, Gegenstände zu umgeben), und wird mit größerer Wahrscheinlichkeit die Seite als weiß unter allen drei Bedingungen, ein als Farbenbeständigkeit bekanntes Phänomen interpretieren.

In anderen Tierarten

Die sichtbare Reihe und Zahl von Kegel-Typen unterscheiden sich zwischen Arten. Säugetiere haben im Allgemeinen Farbenvision eines beschränkten Typs, und sind gewöhnlich farbenblind mit nur zwei Typen von Kegeln rot-grün. Menschen, einige Primate und ein marsupials sehen eine verlängerte Reihe von Farben, aber nur vergleichsweise mit anderen Säugetieren. Die meisten Nichtsäugetierwirbelarten unterscheiden verschiedene Farben mindestens sowie Menschen und viele Arten von Vögeln, Fisch, Reptilien und Amphibien, sowie einigen wirbellosen Tieren, haben mehr als drei Kegel-Typen und wahrscheinlich höhere Farbenvision Menschen.

Im grössten Teil von Catarrhini (Affen von alter Welt und Menschenaffen — Primate, die nah mit Menschen verbunden sind), gibt es drei Typen von Farbenempfängern (bekannt als Kegel-Zellen), trichromatic auf Farbenvision hinauslaufend. Diese Primate, wie Menschen, sind als trichromats bekannt. Viele andere Primate und andere Säugetiere sind dichromats, der der allgemeine Farbenvisionsstaat für Säugetiere ist, die während des Tages (d. h., Katzen, Eckzähne, Huftiere) energisch sind. Nächtliche Säugetiere können wenig oder keine Farbenvision haben. Nichtprimat von Trichromat Säugetiere ist selten.

Viele wirbellose Tiere haben Farbenvision. Honig - und Hummeln hat Trichromatic-Farbenvision, die gegen rot, aber empfindliches zum ultravioletten unempfindlich ist. Im Hinblick auf die Wichtigkeit von der Farbenvision zu Bienen könnte man annehmen, dass diese Empfänger-Empfindlichkeiten ihre spezifische Sehökologie widerspiegelt haben; zum Beispiel die Typen von Blumen, die sie besuchen. Jedoch haben die Hauptgruppen von hymenopteran Kerbtieren, Ameisen (d. h., Bienen, Wespen und sawflies) ausschließend, größtenteils drei Typen des Photoempfängers mit geisterhaften der Honigbiene ähnlichen Empfindlichkeiten. Schmetterlinge von Papilio besitzen sechs Typen von Photoempfängern und können pentachromatic Vision haben. Das kompliziertste Farbenvisionssystem im Tierreich ist in stomatopods (wie die Gottesanbeterin-Garnele) mit bis zu 12 verschiedenen geisterhaften Empfänger-Typen gefunden worden, die vorgehabt sind, als vielfache dichromatic Einheiten zu arbeiten.

Wirbeltiere wie tropischer Fisch und Vögel haben manchmal kompliziertere Farbenvisionssysteme als Menschen; so die vielen feinen Farben stellen sie allgemein Aufschlag als direkte Signale zwischen dem Fisch oder zwischen Vögeln aus und sind nicht beabsichtigt, um Säugetieren Zeichen zu geben. In den Vögeln wird tetrachromacy durch bis zu vier Kegel-Typen abhängig von Arten erreicht. Jeder einzelne Kegel enthält einen der vier Haupttypen des Wirbelkegel-Photopigments (LWS/MWS, RH2, SWS2 und SWS1) und hat ein farbiges Öltröpfchen in seinem inneren Segment. Hell gefärbte Öltröpfchen innerhalb der Kegel wechseln aus oder engen die geisterhafte Empfindlichkeit der Zelle ein. Es ist darauf hingewiesen worden, dass es wahrscheinlich ist, dass Tauben pentachromats sind.

Reptilien und Amphibien haben auch vier Kegel-Typen (gelegentlich fünf), und sehen wahrscheinlich mindestens dieselbe Zahl von Farben, die Menschen, oder vielleicht mehr tun. Außerdem haben einige nächtliche geckos die Fähigkeit dazu, Farbe im gedämpften Licht zu sehen.

In der Evolution von Säugetieren wurden Segmente der Farbenvision dann für einige Arten von Primaten verloren, die durch die Genverdoppelung wiedergewonnen sind. Säugetiere von Eutherian außer Primaten (zum Beispiel, Hunde, Säugetierfarm-Tiere) haben allgemein weniger - wirksam zwei-Empfänger-(dichromatic) Farbenwahrnehmungssysteme, die blau, grün, und gelb unterscheiden — aber Orangen und Rots nicht unterscheiden können. Es gibt einige Beweise, dass einige Säugetiere, wie Katzen, die Fähigkeit neu entwickelt haben, kurze Wellenlänge-Farben auf mindestens eine beschränkte Weise über Aminosäure-Veränderungen in opsin Genen zu unterscheiden. Die Anpassung, um Rots zu sehen, ist für Primat-Säugetiere besonders wichtig, da sie zu Identifizierung von Früchten, und auch kürzlich dem Treiben rötlicher Blätter führt, die besonders nahrhaft sind.

Jedoch, sogar unter Primaten, unterscheidet sich volle Farbenvision zwischen Neuen Welt- und Affen von Alter Welt. Primate von alter Welt, einschließlich Affen und aller Menschenaffen, haben Menschen ähnliche Vision. Neue Weltaffen können oder können Farbenempfindlichkeit an diesem Niveau nicht haben: In den meisten Arten sind Männer dichromats, und ungefähr 60 % von Frauen sind trichromats, aber die Eule-Affen sind Kegel monochromats, und beide Geschlechter von Schnitzer-Affen sind trichromats. Sehempfindlichkeitsunterschiede zwischen Männern und Frauen in einer einzelnen Art sind wegen des Gens für das gelbgrüne empfindliche opsin Protein (der Fähigkeit zuteilt, rot von grün zu differenzieren), das Wohnen auf dem X Sexualchromosom.

Wie man

gezeigt hat, haben mehrere marsupials wie der dunnart mit dem fetten Schwanz (Sminthopsis crassicaudata) Trichromatic-Farbenvision gehabt.

Seesäugetiere, die an die Vision des niedrigen Lichtes angepasst sind, haben nur einen einzelnen Kegel-Typ und sind so monochromats.

Evolution

Farbenwahrnehmungsmechanismen sind von Entwicklungsfaktoren hoch abhängig, von denen, wie man denkt, das prominenteste befriedigende Anerkennung von Nahrungsmittelquellen ist. In pflanzenfressenden Primaten ist Farbenwahrnehmung notwendig, um richtige (unreife) Blätter zu finden. In Kolibris werden besondere Blumentypen häufig durch die Farbe ebenso anerkannt. Andererseits haben nächtliche Säugetiere weniger entwickelte Farbenvision, da entsprechendes Licht für Kegel erforderlich ist, um richtig zu fungieren. Es gibt Beweise, dass ultraviolettes Licht eine Rolle in der Farbenwahrnehmung in vielen Zweigen des Tierreiches, besonders Kerbtiere spielt. Im Allgemeinen umfasst das optische Spektrum die allgemeinsten elektronischen Übergänge in der Sache und ist deshalb am nützlichsten, um Information über die Umgebung zu sammeln.

Die Evolution der Trichromatic-Farbenvision in Primaten ist als die Vorfahren von modernen Affen, Menschenaffen und Menschen vorgekommen, die zur täglichen (tages)-Tätigkeit geschaltet sind, und hat begonnen, Früchte und Blätter von Blütenwerken zu verbrauchen. Farbenvision, mit dem UV Urteilsvermögen, ist auch in mehreren arthropods - die einzigen Landtiere außer den Wirbeltieren da, um diesen Charakterzug zu besitzen.

Einige Tiere können Farben im ultravioletten Spektrum unterscheiden. Das UV Spektrum fällt außerhalb der menschlichen sichtbaren Reihe abgesehen von einigen Chirurgie-Patienten des grauen Stars. Vögel, Schildkröten, Eidechsen, viele Fische und einige Nagetiere haben UV Empfänger in ihren Netzhäuten. Diese Tiere können die UV Muster sehen, die auf Blumen und anderer Tierwelt gefunden sind, die für das menschliche Auge sonst unsichtbar sind.

UV und mehrdimensionale Vision sind eine besonders wichtige Anpassung in Vögeln. Es erlaubt Vögeln, kleine Beute von weitem zu entdecken, Raubfische und Futter zu befahren, zu vermeiden, während es mit hohen Geschwindigkeiten fliegt. Vögel verwerten auch ihre breite Spektrum-Vision, um andere Vögel, und in der sexuellen Auswahl anzuerkennen.

"Anzunehmen, dass das Auge mit allen seinen unnachahmlichen Vorrichtungen, für den Fokus verschiedenen Entfernungen anzupassen, um verschiedene Beträge des Lichtes, und für die Korrektur der kugelförmigen und chromatischen Aberration zuzulassen, durch die Zuchtwahl gebildet worden sein könnte, scheint, ich gestehe frei, absurd im höchsten Grad. Und doch sagt Grund mir, das, wenn, wie man zeigen kann, zahlreiche schrittweise Übergänge von einem vollkommenen und komplizierten Auge bis einen sehr unvollständigen und einfaches, jeder Rang, der für seinen Besitzer nützlich ist, bestehen; wenn weiter sich das Auge wirklich sehr ein bisschen ändert, und die Schwankungen geerbt werden, der sicher der Fall ist; und wenn eine Schwankung oder Modifizierung im Organ, jemals für ein Tier unter sich ändernden Bedingungen des Lebens, dann die Schwierigkeit nützlich sein, zu glauben, dass ein vollkommenes und kompliziertes Auge durch die Zuchtwahl, obwohl unüberwindlich, durch unsere Einbildungskraft gebildet werden konnte, echt kaum betrachtet werden können." - Charles Darwin, Ursprung der Arten, 1. Eds, p. 186.

Mathematik der Farbenwahrnehmung

Eine "physische Farbe" ist eine Kombination von reinen geisterhaften Farben (in der sichtbaren Reihe). Da es, im Prinzip, ungeheuer viele verschiedene geisterhafte Farben gibt, kann vom Satz aller physischen Farben als ein unendlich-dimensionaler Vektorraum, tatsächlich ein Raum von Hilbert gedacht werden. Wir nennen diesen Raum H. Mehr technisch, wie man betrachten kann, ist der Raum von physischen Farben der (mathematische) Kegel über das Simplex, dessen Scheitelpunkte die geisterhaften Farben mit dem Weiß am centroid des Simplexes sind, das an der Spitze des Kegels und der monochromatischen Farbe schwarz ist, die mit jedem gegebenen Scheitelpunkt irgendwo entlang der Linie von diesem Scheitelpunkt bis die Spitze abhängig von seiner Helligkeit vereinigt ist.

Ein Element C H ist eine Funktion von der Reihe von sichtbaren Wellenlängen — betrachtet als ein Zwischenraum von reellen Zahlen [W, W] — zu den reellen Zahlen, jeder Wellenlänge w in [W, W] seine Intensität C (w) zuteilend.

Eine menschlich wahrgenommene Farbe kann als drei Zahlen modelliert werden: Die Ausmaße, in denen jeder der 3 Typen von Kegeln stimuliert wird. So kann von einer menschlich wahrgenommenen Farbe als ein Punkt im 3-dimensionalen Euklidischen Raum gedacht werden. Wir nennen diesen Raum R.

Seit jeder Wellenlänge stimuliert w jeden der 3 Typen von Kegel-Zellen in einem bekannten Ausmaß, diese Ausmaße können durch 3 Funktionen s (w), M (w), l (w) entsprechend der Antwort des S, der M und der L Kegel-Zellen beziehungsweise vertreten werden.

Schließlich, da ein Lichtstrahl aus vielen verschiedenen Wellenlängen zusammengesetzt werden kann, um das Ausmaß zu bestimmen, in dem eine physische Farbe C in H jede Kegel-Zelle stimuliert, müssen wir das Integral (in Bezug auf w), über den Zwischenraum [W, W], von C (w) berechnen · s (w), von C (w) · M (w), und C (w) · l (w). Die dreifache von resultierenden Zahlen verkehrt zu jeder physischen Farbe C (der ein Element in H ist) zu einer besonderen wahrgenommenen Farbe (der, ist ein einzelner Punkt in R). Wie man leicht sieht, ist diese Vereinigung geradlinig. Es kann auch leicht gesehen werden, dass viele verschiedene Elemente im "physischen" Raum H alle auf dieselbe einzelne wahrgenommene Farbe auf R hinauslaufen können, so ist eine wahrgenommene Farbe zu einer physischer Farbe nicht einzigartig.

So wird menschliche Farbenwahrnehmung dadurch bestimmt, vom unendlich-dimensionalen Raum von Hilbert H zum 3-dimensionalen Euklidischen Raum R spezifisch, nichteinzigartig geradlinig kartografisch darzustellen.

Technisch ist das Image des (mathematischen) Kegels über das Simplex, dessen Scheitelpunkte die geisterhaften Farben, dadurch sind geradlinig kartografisch darzustellen, auch ein (mathematischer) Kegel in R. Das Abrücken direkt vom Scheitelpunkt dieses Kegels vertritt das Aufrechterhalten desselben chromaticity, während es seine Intensität vergrößert. Die Einnahme eines Querschnitts durch diesen Kegel gibt einen 2. chromaticity Raum nach. Sowohl der 3D-Kegel als auch sein Vorsprung oder Querschnitt sind konvexe Sätze; d. h. jede Mischung von geisterhaften Farben ist auch eine Farbe.

In der Praxis würde es ziemlich schwierig sein, drei Kegel-Antworten einer Person auf verschiedene physische Farbenstimuli physiologisch zu messen. Statt dessen wird eine Psychophysical-Annäherung genommen. Drei spezifische Abrisspunkt-Testlichter werden normalerweise verwendet; lassen Sie uns sie S, M und L nennen. Um menschlichen perceptual Raum zu kalibrieren, haben Wissenschaftler menschlichen Themen erlaubt zu versuchen, jede physische Farbe zu vergleichen, indem sie Zifferblätter gedreht haben, um spezifische Kombinationen von Intensitäten (ich, ich, I) für den S, die M und die L Lichter, resp zu schaffen., bis ein Match gefunden wurde. Das musste nur für physische Farben getan werden, die geisterhaft sind (da eine geradlinige Kombination von geisterhaften Farben durch dieselbe geradlinige Kombination von ihrem (ich, ich, I) Matchs verglichen wird. Bemerken Sie, dass in der Praxis häufig mindestens ein von S, M, L mit etwas Intensität zur physischen Testfarbe und dieser durch eine geradlinige Kombination der restlichen 2 Lichter verglichenen Kombination würden hinzugefügt werden müssen. Über verschiedene Personen (ohne Farbenblindheit) hat sich der matchings erwiesen, fast identisch zu sein.

Durch das Betrachten aller resultierenden Kombinationen von Intensitäten (ich, ich, I) als eine Teilmenge von 3-Räume-, färbt sich ein Modell für menschlichen perceptual Raum wird gebildet. (Bemerken Sie, dass, als einer von S, M, L zur Testfarbe hinzugefügt werden musste, seine Intensität als negativ aufgezählt wurde.) Wieder erweist sich das, ein (mathematischer) Kegel, nicht ein quadric, aber eher alle Strahlen durch den Ursprung im 3-Räume-Übergang durch einen bestimmten konvexen Satz zu sein. Wieder hat dieser Kegel das Eigentum, dass das Abrücken direkt vom Ursprung Erhöhung der Intensität des S, der M, L Lichter proportional entspricht. Wieder ist ein Querschnitt durch diesen Kegel eine planare Gestalt, die (definitionsgemäß) der Raum von "chromaticities" ist (informell: verschiedene Farben); eine Einzelheit solche böse Abteilung, entsprechend unveränderlichem X+Y+Z von CIE 1931 färben Raum, gibt den CIE chromaticity Diagramm.

Es sollte bemerkt werden, dass dieses System andeutet, dass für jeden Farbton oder nichtgeisterhafte Farbe nicht an der Grenze des chromaticity Diagramms es ungeheuer viele verschiedene physische Spektren gibt, die alle als dieser Farbton oder Farbe wahrgenommen werden. Also, im Allgemeinen gibt es kein solches Ding wie die Kombination von geisterhaften Farben, die wir wahrnehmen, wie eine spezifische Version der Lohe (sagen); stattdessen gibt es ungeheuer viele Möglichkeiten, die diese genaue Farbe erzeugen. Die Grenzfarben, die reine geisterhafte Farben sind, können nur als Antwort auf das Licht wahrgenommen werden, das rein an der verbundenen Wellenlänge ist, während die Grenzfarben auf der "Linie von Purpurrots" jeder nur durch ein spezifisches Verhältnis des reinen Violetts und des reinen Rots an den Enden der sichtbaren geisterhaften Farben erzeugt werden können.

Der CIE chromaticity Diagramm, ist mit seinem gekrümmten Rand entsprechend allen geisterhaften Farben (der geisterhafte geometrische Ort) und dem restlichen geraden Rand entsprechend den am meisten durchtränkten Purpurrots, Mischungen von rot und violett in der Form von des Hufeisens.

Chromatische Anpassung

In der Farbenwissenschaft ist chromatische Anpassung die Bewertung der Darstellung eines Gegenstands unter einer verschiedenen leichten Quelle als diejenige, in der es registriert wurde. Eine allgemeine Anwendung soll eine chromatische Anpassung verwandelt sich (CAT) finden, die die Aufnahme eines neutralen Gegenstands neutral (Farbengleichgewicht) wird scheinen lassen, während sie andere Farben behalten wird, die auch realistisch aussehen. Zum Beispiel verwandelt sich chromatische Anpassung werden verwendet, wenn man Images zwischen ICC Profilen mit verschiedenen weißen Punkten umwandelt. Adobe Photoshop verwendet zum Beispiel das computerunterstützte Testen von Bradford.

In der Farbenvision bezieht sich chromatische Anpassung, um Beständigkeit zu färben; die Fähigkeit des Sehsystems, das Äußere eines Gegenstands unter einer breiten Reihe von leichten Quellen zu bewahren.

Siehe auch

• Farbenblindheit
• Farbentheorie
• Umgekehrtes Spektrum
• Primäre Farbe
• Sehwahrnehmung

Außenverbindungen

• Peter Gouras, "Farbenvision", Webvision, Universität der Schule von Utah der Medizin, Mai 2009.
• Kenneth R. Koehler, "Geisterhafte Empfindlichkeit des Auges", Universitätsphysik für Studenten der Biologie und Chemie, Universität der Universität von Cincinnati Raymond Walters, 1996.
• James T. Fulton, "Der Mensch ist ein Blockierter Tetrachromat", Nervenkonzepte, Juli 2009.
• Vurdlak, "Mega Farbenblindheitstest", Mächtige Optische Täuschungen, März 2009.
• Clive Maxfield und Alvin Brown, "Farbenvision: Eines der Wunder der Natur", DIYCalculator.com, 2006.
• Egopont, "Farbenvisionstest".