Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta."— Előadás másolata:

1 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta Imre Látás

2 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 2 Bevezető Fotó: Steve McCurry, National Geographic Society - National Geographic.com

3 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 3 Tárgy tematika Szín- és formalátás Térlátás, képi ábrázolás Színmértan Mintavétel elmélete RGB rendszerek (video) CYM rendszerek (nyomtatás) Pixelgrafika (2 ea.) CAD Látványkészítés (3 ea.)

4 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 4 Tartalom Tárgy: az emberi látórendszer működése. Bevezető Fény fizikai paraméterei és az vizuális érzet összefüggései Szem optikai jellemzői Felbontás, diffrakció, kromatikus aberráció Szem evolúciója Szem felépítése, retina sejtjei Éjszakai és nappali látás Fényérzékelés Fényérzékelés biokémiája (opsin & retinal) Színérzékenységi görbék Univariancia elv Színérzékelés két csappal Szín pszichofizikai jellemzői Színérzékenység 2 és 3 csappal Jelfeldolgozás Receptorok eloszlása a retinán Érzékelő mező Világosság opponencia Szín opponencia Színlátás Összefoglalás Két elmélet: Helmholtz & Hering

5 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 5 Látható EMS hullámhossza nm Az elektromágneses sugárzás széles spektrumából a 100 nm-től (1nm = m) 1 mm- ig terjedő hullámhossztartomány elnevezése optikai sugárzás. Azon belül a 360– 380 nm-től a 780 – 830 nm közötti sávot a szemünkkel képesek vagyunk érzékelni. Ezt a látható EM sugárzást köznapi szóhasználattal nevezzük fénynek. A rövidebb hullámhosszúságú, 100 nm – 380 nm-es tartományt ultraibolya (UV), a 780 nm-től 1 mm-ig terjedőt pedig infravörös (IR) sugárzásnak nevezik. Az emberi szemben található fényérzékelő idegsejtek (receptorok) érzékenységi tartományaira tekintettel, a neurobiológia a látható spektrumot rövid, közép és hosszú hullámhossz sávra osztja tovább. A rövid hullámhosszú sugárzást kék, a középsőt sárgászöld, a hosszút vörös színűnek érzékeljük. Gamma λ hullámhossz (m) RöntgenMikróRadarRádió 0.36x x10 -6 rövidhosszú Fény közép UltraibolyaInfravörös

6 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 6 Spektrális energia-eloszlási görbe Egy nevezetes spektrális energia-eloszlási görbe: CIE D65 szabványos fehér fény (napfény), korrelált színhőmérséklet 6504 K. A napfény és a természetes tárgyakról visszatükröződő fény hullámhossz- összetétele és különböző hullámhosszakon sugárzott energiája változó. Az összetételt a spektrális energia-eloszlás jellemzi, amely a sugárzásban az egységnyi hullámhosszak EM energia mennyiségeit mutatja. A különféle eloszlások különféle színingert keltenek. Két különböző eloszlás eredményezhet azonos színingert is. Ezek az un. metamer színek: színérzetük azonos, spektrális eloszlásuk azonban különböző. Az eloszlás lehet monokromatikus (pl. lézerfény), vonalas (pl. higanygőz lámpa), és folytonos (pl. napfény) λ Relatív teljesítmény Hullámhossz Tórium Wolfram Szén

7 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 7 Spektrális energia-eloszlási görbe 0 RW(λ)RW(λ) RC(λ)RC(λ) RM(λ)RM(λ) RY(λ)RY(λ) R CMY (λ) R MY (λ) R CY (λ) R CM (λ) Tintasugaras nyomtatóval készített színminták mért SEE görbéi. Forrás: Baqai, Agar, Allebach: Digital Color Halftoning. Signal Processing Magazine, FehérCiánMagentaSárga Fekete (Cián + Mag. + Sárga) Vörös (Mag. + Sárga) Zöld (Cián + Sárga) Kék (Cián + Mag) Nyomtatótinták SEE görbéi

8 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 8 Szín - világosság Szín = szín + világosság, két összetartozó vizuális érzet – a fény két tulajdonsága. 1. Szín (színárnyalat & színesség): a fény (visszaverődés vagy kibocsátás) spektrális összetétele. A szín az anyagok állandó tulajdonsága.* 2. Világosság: fény adott összetétel mellett változó teljesítménye. A világosság a környezettől függően változó.** Funkcionális szegregáció: a szín- és világosságértelmezés az agykéreg anatómiailag elkülönült területein történik. (Cerebral Dyschromatopsia) * Az élőlények életterében, szokásos megvilágítási körülmények között. ** Változó megvilágítás, árnyék stb. Azonos világosságú színek

9 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 9 Szín - világosság Funkcionális szegregáció : Positron Emission Tomograph (PET) képekkel követhető, hogy a többszínű állóképet nézve a V4 agyterület vérellátása emelkedik (baloldali kép), mozgó pontokat nézve egy másik terület, a V5 mutat növekvő aktivitást (jobboldali kép). Ha a kettő együtt hat, a V1 és V2 területek aktívak (középső kép). Zeki, 1990.

10 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 10 Szín - világosság A formalátás alapvetően a világosság érzékelésén alapul: A szín vadság, a forma értelem. Megjegyzés: számos állat, pl. az alkonyatkor vadászó emlősök színlátása gyenge.

11 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 11 Szín - világosság XXXXX XXXXX XXXXX XXXXX XYXXX Start XXXXX XXXXX XXXXX XXXXX XXXXX Keresse az eltérő betűt!

12 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 12 I. rész Szem optikai jellemzői

13 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 13 Három optikai követelmény Vizuális felbontás: két önállónak érzékelhető képelem legkisebb távolsága. célszerűen ΔΘ látószöggel kifejezve. Receptortáv: tan(ΔΘ) = t/f = 0.008º f fókusztávolság: ~16.77 mm (Gullstrand), t a foveában: 2.5 μm ( mm). Mértékegysége ν mintavételi frekvencia, a t receptortáv kétszerese: vonalpár/látószög, ciklus per fok, cpf, (cycle per degree, cpd). ν t = 1/ 2ΔΘ = 60 cpf Néhány adat: Látószög 1 fok = kisujjköröm a kinyújtott kézen, 0.3 mm a retinán, 120 x 120 receptor a foveában, 30 cm távolságból nézve 0.5 cm- en 60 feloldott vonalpár. Látószög 1 szögperc = rés a Landolt gyűrűn (C betű) 5 m távolságról. Θ f t

14 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 14 Három optikai követelmény Diffrakció: két egymás melletti eltérített „fénysugár” (tk. hullámfront) úthossz- különbségéből keletkező interferencia (fénykioltás). Airy képlet: Θ radián = 1.22 λ / D Emberi szem határfrekvcencia: (Cut-off Frequency): 77 cpd (D = 2mm pupilla, λ kékes-zöld = 500 nm). D/2 Θ Θ λ/2 pp Ciklus /fok p Receptorok BA Airy korong

15 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 15 Három optika követelmény Kromatikus aberráció: két különböző sűrűségű közeg határán a fénytörés a hullámhossztól függően különböző mértékű. Az emberi szemben a 400 és 700 nm-s hullámhosszú fény töréskülönbsége 2.2 dioptria. A szem ellentétes optikai követelményei: Diffrakció:  tág pupilla  nagy lencse Kromatikus aberráció:  szűk pupilla & gyenge görbület  több lencse  szűk hh-sáv ( nm) Fényérzékenység, látásélesség:  nagy lencse & nagy és sok receptor Test ill. fejméret:  kis szem  rövid fókusztávolság  erős görbület  változó lencse törőindex Newton Optika 2. tétel: „a fénytörés egy bizonyos mértékéhez mindig ugyanaz a szín tartozik és ugyanazon színhez mindig egyazon mértékű törés.”

16 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 16 (Szem evolúciója) Evezőlábú rákfajta (Copepoda, Copilia Quadrata) látószerve 0.15 mm átmérőjű külső rögzített lencséből, valamint egy mozgatható belső lencséhez csatlakozó 5-7 receptorból áll. Gödörszem Összetett szem Appoziciós szem Szuperpoziciós szem Kamera szem

17 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 17 (Kameraszem: lábasfejűek) Csigaházas polip (Nautilus pompilius) Polip (Octopus vulgaris)

18 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 18 (Tükörszem: fésűskagyló) Land: Eyes with mirror optics. Journal of Optics A (2000) Fényvisszaverő réteg (tapetum) Retina Lencse Írisz

19 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 19 (Összetett szem: rovarok) FeketelégyDrosophila melanogaster

20 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 20 (Kameraszem: gerincesek) Koboldmaki (Lemuridae, Tarsier) Egérszem Csíkos pókhal (Trachinus radiatus) Sólyom

21 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 21 Szem felépítése Optikai törőerő (dioptria): szaruhártya, 43; lencse, 20; egész szem, 60; Akkomodációs törőerő változás: 8 dioptria. Pupilla átmérő: 2 – 8 mm. Vakfolt Sárgafolt Erek Fovea Érhártya Ínhártya Zonula rostok Pupilla Csarnok Lencse Fovea Vizuális tengelyOptikai tengely Sárgafolt Vakfolt Szaruhártya Üvegtest Retina Látóideg Sugárizom Nodális pont Retina (rete net, lat: idegsejt háló) 0.4 mm vtg. rétegzett ideghártya.

22 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 22 Fovea A retina középpontjában, az optikai tengelytől mintegy 3.4 mm távolságra (11.8°) az idegpályák enyhe bemélyedést formálva szétválnak. Ez a látógödör (Fovea), az éleslátás helye, átmérője alig 1.5 mm. A felbontás növelése érdekében… - nincsenek pálcák, itt a legnagyobb csapsűrűség. - csap / ganglion sejt arány 1 : a gyűjtő- és ganglion sejtek a peremre húzódnak, hogy a csapok közvetlenül érintkezzenek a fénnyel. - a kromatikus aberráció csökkentése érdekében az R csapok a mélyedés közepén hiányoznak, és - sárga pigment-borítás (makula, sárgafolt) szűri a rövid hh-u sugarakat. Kérgi nagyítás: a látókéreg 80 %-a a retina 10º-os központi területével áll kapcsolatban. Pigmenthám Ganglion sejtek Foveola Belső szegmens Külső szegmens Perem

23 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 23 Fovea Különböző átmérőjű receptorok és lencsék az állatvilágban. Felső sor: sáskarák, sarki csér (metszet). Alsó sor: feketelégy, strepsipteran, mysid-rák (vízszintes metszet) Receptorok Lencsék Receptorok

24 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 24 II. rész Fényérzékelés

25 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 25 Retina felépítése Retina fontosabb sejtjei: Ganglion sejt (ingergyűjtő és továbbító idegsejt, axonjai az agyba vezetnek.) Gyűjtősejtek: - Amakrin sejtek - Bipoláris sejtek - Horizontális sejtek Fotoreceptor sejtek: - Pálca (közép hullámhosszakra érzékeny) - R csap (rövid h. hosszakra érzékeny) - K csap (közép h. hosszakra érzékeny) - H csap (hosszú h. hosszakra érzékeny) Pigmenthám Fény iránya Rajz: Helga Kolb

26 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 26 Receptorok sűrűsége a retinán ■ Retina területe: 1100 mm 2 (Cajal. 1990) ■ Pálcák: 120 millió (Osterberg, 1935) ■ Csapok: 6.4 millió (Osterberg, 1935) ● R csapok száma: 5-10 % ● K és H érzékenyek csapok aránya változó (Roorda, Caroll) ■ Ganglion sejtek: 1.2 millió ● Csap / ganglion arány: fovea, 1 : 3−4; egész retina, 125 : 1 (Wassle, 1990) Megjegyzés: a d igitális kamerák felbontása 3 millió pixelnél kezdődik! Szögelfordulás fokban OrrHalántékFoveaVakfolt Receptorsűrűség mm Osterberg (1935) Pálcák Csapok

27 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 27 Éjszakai és nappali látás Éjszakai (szkotopos) látás Egy fotoreceptor (pálca) éjszakai megvilágításban cd/m 2 fénysűrűség alatt - működik. Nagy érzékenység, kevés lépcső, alacsony felbontás, akromatikus színlátás. Nappali (fotopos) látás Három fotoreceptor (csapok) nappali megvilágításban - 3 cd/m 2 fénysűrűség felett - működnek. Alacsony érzékenység, sok lépcső, magas felbontás, színlátás. Átmeneti (mezopos) látás cd/m cd/m 2 között átmeneti megvilágításban a csapok és pálcák egyidejűleg működnek. Gyenge színlátás. Kép az egér retináról: mint fűben a virágok úgy helyezkednek el a pálcák között a csapok.

28 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 28 (Fényérzékelés - 3/1) Pálcák és csapok a főemlősök retináján. CsapPálca Pálca külső szegmense: 900 korong, korongonként rhodopsin molekula. (Pugh, Lamb, 2000.) A fényérzékelés elindítója a fotoreceptor sejtekben található foto-pigment molekulák, amelyek a fényt elnyelve izomerizálódnak. A fotó-pigmentek a receptorsejtek külső szegmensében található a korong alakú membránokon átfűződve helyezkednek el. (Folyt. következő dián.)

29 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 29 (Fényérzékelés - 3/2) A foto-pigment molekulák két részből állnak: Opszin: hét alfa-hélix szakaszból álló fehérje-molekula. Retinál: fényelnyelésre képes un. krómofór típusú atomcsoport, az A vitamin (retinol) aldehidje, az opszinhoz kovalens kötéssel kapcsolódik. A szárazföldi állatok foto-pigmentjeiben a retinál azonos, az opszinban a retinál kötést környező aminosavak sorrendjétől függ a fényelnyelési maximumhelyek spektrális helye, (az embernél λ ~425, ~500, ~530 és ~560 nm). Az elnyelt fény hatására a retinál 11-cisz formából csupa-transz formába alakul. Az átalakult retinál fényelnyelő képessége visszaesik az UV tartományban, elveszti színét. Ez a jelenség az un. pigment kimosódás. Az elsőként felfedezett foto-pigment a rhodopsin (pálca opszín) molekula volt. Színe bíbor (kék-piros), mert a spektrum középső részét (zöldessárga) nyeli el. (Folyt. következő dián.) Opszin 11-ciszcsupa transz O O fény ➔ Retinál átalakulása. Retinal

30 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 30 (Fényérzékelés - 3/3) Sötétben a sejtfalon ki-és beáramló nátrium- és káliumionok körforgalma a receptort depolarizált állapotban tartja (-40 mV). Ezen a töltésszinten a jelátadó biokémiai anyagok (neuro-transzmitterek) kibocsátása folyamatos. A fény hatására kiegyenesedő retinál − mint kulcs a zárban − szétfeszíti az opszint. Megnövelt felületével katalizátorként aktiválódó opszin többlépcsős láncreakciót indít el, amelynek eredményeképpen a Na+ sejtfalkapuk bezáródnak, és a sejt hiperpolarizálódik (-70 mV). A hiperpolarizáció hatására lassul a transzmitter kibocsátás. A fény a jeladást tehát nem elindítja, hanem felfüggeszti! A láncreakció kimerülése után a sejtfal kapuk megnyílnak, a sejt negatív töltése ismét lecsökken. A láncreakcióval együtt leváló retinált a pigmenthám 11-cisz alakkal újratermeli, és az újra összekapcsolódik az opszinnal. * de- és hiperpolarizáció: csökkenő ill. növekvő negatív töltéstöbblet. - 40mV - 70mV NA+ FénySötétben Retinál Szinapszis Axon Transzmitter kibocsátás Pigmenthám Na+ kapuk

31 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 31 Fényérzékelés A három csap (és a pálca) receptor típusban ~425, ~530, ~560 (és ~500) nm maximumhelyre hangolódott fotopigment fajta található, melyeknek hullámhossz érzékenysége átlapolva átfogja a spektrumot. 700 Hullámhossz (nm) λ 800 Log rel. fénysűrűség (nm) Mikrospektro- fotométerrel mért emberi csap abszorpciók, Sharpe, 1999.

32 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 32 Fényérzékelés A három csap (és a pálca) receptor típusban ~425, ~530, ~560 (és ~500) nm maximumhelyre hangolódott fotopigment fajta található, melyeknek hullámhossz érzékenysége átlapolva átfogja a spektrumot. 700 Hullámhossz (nm) λ 800 Log rel. fénysűrűség (nm) Szívóelektródás módszerrel mért Macaca fascicularis csap abszorpciók, Baylor, Nunn & Schnapf, 1987

33 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 33 III. rész Szín- és világosságérzékelés

34 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 34 Univariancia elv Idő (s) Válasz (pA) 500 nm 659 nm Vörös csap válasza 550 nm-es és 9-szer gyengébb 659 nm- es fényingerre. A két színinger világossága különböző, de a válasz ugyanaz. (Baylor, 1987) Az opszin izomerizációk száma a fotonok energiájától (hullámhossz eloszlás) és a becsapódási gyakoriságától (intenzitás) egyaránt függ. Univariancia elv: a receptorok által kibocsátott biokémiai jelben a hullámhossz eloszlás és az intenzitás összeadódik. Különböző spektrális energia eloszlású fény azonos jelet eredményezhet (metamerizmus). Két eltérő fényelnyelési maximumhellyel rendelkező receptor által adott válasz összevetése eredményezi, hogy a különféle spektrális eloszlások az agyban egyedi (látás)ingereknek érezzük. Megjegyzés: radiometriai sugársűrűség, ill. fotometriai fénysűrűség mennyiségi mértékegysége egyesíti hullámhossz összetételt és a hullámhosszonkénti becsapódási gyakoriságot.

35 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 35 Színérzékelés két csappal A színérzékeléshez legalább két receptor típus szükséges! Felső ábra. Egy receptoros rendszerben keletkező válasz nem különbözteti meg a hullámhossz eloszlást és az intenzitást. A látás akromatikus, szín nélküli. Alsó ábra. Két receptoros rendszerben a két válasz aránya (A/B vagy C/D) hullámhossz függő, az intenzitástól független. A látás dikromatikus, de színtévesztő az érzékenységi görbék metszéspontján. Megjegyzés: Az evolúció a receptorok számát megvilágítási körülményekhez igazodva folyton változtatja. Gyenge fényben nincs elég fotonmennyiség a két válasz arányának megkülönböztetéséhez, ezért egy receptoros, akromatikus látó a mélytengeri állatok, az emlősök kis része, és az ember éjszaka (szkotópikus látás). Dikromatikus látású az éjszakai életmóddal elterjedő emlősök többsége. Trikromatikus látású a főemlősök túlnyomó többsége és az ember. Tetrakromátok (négy receptor) a nappali életmódot folytató halak, hüllők és madarak. Monokromatikus színérzékelés: különböző eloszlás, különböző intenzitás, - azonos válasz. A/B=C/D A B C D Dikromatikus színérzékelés: különböző eloszlás, különböző intenzitás, - két csapnál különböző válasz.

36 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 36 Szín pszichofizikai összetevői A szín(érzet) pszichofizikai összetevői a fény spektrális energia-eloszlásától (röv. SE- eloszlás) függően a következők: Színtelenség* a vizuális érzetnek az a jellemzője, amelyet a válasz különbségek növekedése idéz elő. Ha a SE-eloszlás egyenletes, kicsi a válaszkülönbség, színtelen színérzet keletkezik. Ha az eloszlás egyenlőtlen, erős színérzet keletkezik. Világosság** (Brightness) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amelyet a válaszok összege idéz elő. „B” magasságtól függően az A eloszlás színe világosabb vagy sötétebb. „A” magasság – a szín heterokromatikus világossága. Színezet (Hue) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amely kettő vagy három receptor (ill. érzékelő mező) által adott válasz különbsége keletkeztet. Színezet érzetek szavakkal leírhatók: pl. kék, piros, sárga, stb. *A színtelenség elnevezései a szakirodalomban: színdússág, színesség (Colorfulness), króma (Chroma), telítettség (Saturation). **A világosság fizikai megfelelője fénysűrűség (cd/m2). ***Az ábrákon a pontozott vonallal jelölt görbék példaként D65 szabványos fehér szín spektrális energia eloszlását mutatják. Hullámhossz (nm) λ P(λ) Fénysűrűség Hullámhossz (nm) λ P(λ) Fénysűrűség Hullámhossz (nm) λ P(λ) Fénysűrűség A B A B

37 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 37 Színérzékenység 2 és 3 csappal Nathans, 1999 A-B ábra. Normális színlátás. C-D ábra. Ha a kiosztás egyenletes lenne, a szín-megkülönböztető képesség jelentősen nem javulna, viszont a kromatikus aberráció miatt a látásélesség csökken. E-F ábra. Ha a hosszú hh. érzékenységi görbe közel kerül a középsőhöz (itt 5 nm- re), színtévesztés (protanomália) alakul ki, a szín-megkülönböztető képesség görbéje megszakad. G-H ábra. Ha a hosszú hh. csap hiányzik, az ellaposodó rövid hh. görbe miatt az 550 nm felett nincs lehetőség az összevetésre két eltérő érzékenységű receptor között, vörös színérzékelés megszűnik. Ez a dikromatikus színlátás. Miért 30 nm az eltolódás a közép és hosszú hullámhosszakra érzékeny receptorok között? A szín-megkülönböztető képesség alakulása (jobboldali oszlop) a csapok érzékenységi görbéinek (baloldali oszlop) függvényében: Hullámhossz (nm) Színmegkülönbözetési küszöb (tetszőleges mértékegys.) Normalizált spektrális érzékenység

38 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 38 Érzékelő mező Adaptív optikai oftalmoszkóppal in vivo készített hamisszínes felvételek hibátlan színlátású személyek retinájának azonos területéről. Hofman, 2006.

39 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 39 Érzékelő mező („emberi pixel”) A fényérzékelő alapegység („pixel”), az érzékelő mező (Hartline, 1940) központ-gyűrű alakban szerveződő receptorokból áll, amelyet a receptorok és a ganglion sejtek közé ékelődött gyűjtősejtek (horizontális, bipoláris, amakrin) hálózata szinaptikus kapcsolatokkal működtet. A kémiai jeleket a ganglion sejtek fogadják, és nyúlványaik, az axonok elektromos kisülések sorozatával továbbítják az agyba. A jelek attól függően változnak, hogy a központ, a gyűrű, vagy mindkettő együtt kap megvilágítást. Az érzékelő mezők átmérője (a csapok száma és a csapok átmérője) a foveától kifelé haladva növekszik. Méretváltozás fovea : periféria = 1 : 50.

40 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 40 H P B AII A Érzékelő mező (8/2) Az ÉM a változást, mégpedig a szomszédos látványelemhez mért változást detektálja. A kimenő jel az abszolút fényintenzitás helyett a relatív intenzitást (vagyis a kontrasztot) továbbítja. Központ-gyűrű szerveződés (Kuffler) Oldalirányú gátlás: (++) erős válasz (csak a központ kap fényt), (+) gyenge válasz (mindkettőre esik fény), (…++) halasztott válasz (csak a gyűrű kap fényt). Vagy fordítva: KI és BE típusú érzékelő mezők. Spektrális ellentétesség: a szín- megkülönböztetés lehetséges első lépcsője??? KRH BBB G Jelmagyarázat: P - pálca, K, R, H – csapok; B - bipoláris sejtek; H - horizontális sejt; A, AII - amakrin sejtek; G - ganglion sejt. LGN ++ −−−−

41 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 41 Érzékelő mező (8/3) +−−+−−+−−+−− Érzékelő mező (központ = gyűrű)* Megvilágítási profil Válasz Fényegyenleg + −> + −< + −= + −= ØØ + Ø++ + −< +−− Ø + −= *Az ellentétesség erejét meghatározza (1) a receptorok területi eloszlása, (2) a receptorok távolsága a középponttól, (3) bipoláris és ganglion sejtek közötti jelátadó szinapszisok száma? ++ + −< +− − Irányszelektív ÉM

42 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 42 Érzékelő mező (8/4) Craik-O’Brien-Cornsweet hatás: a szem érzékenyebb a hirtelen változásokra mint lassú átmenetekre. Egyidejű (szimultán) világosságkontraszt

43 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 43 Érzékelő mező (8/5) Craik-O’Brien-Cornsweet hatás : ha nincs változás, a lokális kontraszt eredménye szétterjed. A belső négyzet a széli kontraszt miatt sötétebbnek látszik. Egyidejű (szimultán) világosságkontraszt

44 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 44 Érzékelő mező (8/6) Egyidejű (szimultán) világosságkontraszt Szimultán világosságkontraszt

45 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 45 Érzékelő mező (8/7) Start Shapiro, 2004

46 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 46 Érzékelő mező (8/8) Egyidejű (szimultán) színkontraszt Josef Albers, 1963

47 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 47 Vizuális pályák (3/1) A retina az agy nyúlványa. Az érzékelő mezők sokfélesége arra enged következtetni, hogy a vizuális funkciók (hullámhossz, fénysűrűség, mozgás, minta érzékelés) elkülönülése a retinán, az érzékelő mezőkkel kezdődik. A funkcióknak megfelelően formálódó jelet a ganglion sejtek párhuzamos idegpályákon továbbítják az agyba, s így az érzékelő mezővel kezdődő vizuális pályán (visual pathway) minden idegsejtj részt vesz a jelfeldolgozásban. A látáskutatás aktuális kérdése, hogy a párhuzamos jelek hol és miként egészítik ki egymást, ahogy azt az egységes vizuális élményben tapasztaljuk. Agykéreg 17-es terület Oldalsó térdestest (LGN) Kis kétrétegű ganglion sejt Bipoláris sejtek Rövid hh. bipoláris sejt Ősi alrendszerÚj alrendszer Apró bipoláris Apró ganglion sejt Koniosejtes lemezek Parvosejtes lemezek Magnosejtes lemezek Mollon, 1999

48 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 48 Vizuális pályák (3/2) + (K+H) :: (K+H)K :: HR :: (K+H)Pálcák Szín- és világosság opponencia

49 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 49 Vizuális pályák (3/3) Feltételezések szerint az emlősök retináján - két vizuális pálya alakult ki: 1. a rövid és hosszú hullámhosszakra érzékeny csapok központ gyűrű elrendeződéséből a Rövid::Hosszú pálya, és … 2. a hosszú hh.-akra érzékeny csapokból a világosságkülönbségeket érzékelő Hosszú::Hosszú pálya. A pálcák ehhez kapcsolódnak. A főemlősöknél a hosszú hh.-akra érzékeny csapok a látásélesség (felbontás) növelése érdekében megszaporodtak, majd millió évvel a fotopigment genetikailag megkettőződött, és létrejöttek az új közép és hosszú hh.-akra érzékeny csapok. 3. Így a meglévő szín- és világosság útvonal mellé új színcsatorna, a közép és hosszú hh.-ra érzékeny Közép::Hosszú pálya keletkezett, amely a hosszú hh. tartományban kibővítette a színérzékelés határát. R::HH::H (K+H)::(K+H) K::H Emlősök (ősi rendszer) Főemlősök (új rendszer) R::(K+H)

50 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 50 Két elmélet: Helmholtz & Hering Trikromatikus színlátás elmélete 1802, Thomas Young: a színérzeteket három monokróm alapszínre (vörös, zöld és lila) érzékeny rezonátor kelti. 1860, Helmholtz: a három detektor érzékenysége átlapolva átfogja a spektrumot. Karl Ewald Konstantin Hering Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz Ellentétes színek elmélete Hering: fény hatására ellentétesen viselkedő (asszimiláció−disszimiláció) három optikai anyag három ellentétes színérzetet kelt. (1) kék−sárga; (2) zöld−vörös; (3) fehér−fekete.

51 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 51 © Batta Imre, ,5


Letölteni ppt "BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta."

Hasonló előadás


Google Hirdetések