Montag, 24.02.2020
Salzkammergut-Rundblick - Nachrichten für das Salzkammergut

Tanz der Phantomfarben

Beobachten Sie die scheinbaren VerfÀrbungen der weissen Buchstaben und vergrössern Sie Ihre Distanz zum Bildschirm, bis die Buchstaben zu tanzen beginnen.

Sie können kein Applet sehen?
Unterstützt Ihr Browser Java?
Ist Java im Browser aktiviert?


PhÀnomene

1. Die in Wirklichkeit aus schneeweissen Streifen bestehenden Buchstaben bedecken einen rollenden Streifenteppich und verfÀrben sich am laufenden Band.

2. Die fĂŒnf Buchstaben scheinen bei genĂŒgend grossem Betrachterabstand im Rhythmus der Periode des Hintergrundes zu tanzen, obwohl sie im Bild fixiert sind.

3. Die Helligkeit der einzelnen Buchstaben scheint sich mit derselben Periode zu verÀndern.

4. Stellen Sie den Helligkeitsregler auf das Minimum, um die weissen Streifen zu isolieren und die Farbinduktion zu verhindern.

5. Erhöhen Sie die Bildfrequenz, um den Hintergrund schneller rollen zu lassen und beobachten Sie das Verblassen der Phantomfarben bei zunehmender Geschwindigkeit.

6. Wenn Sie bei geringer Bildfrequenz die SĂ€ttigung reduzieren, leuchten die Phantomfarben sogar stĂ€rker als ihre Farbspender, falls Ihre Distanz zum Bildschirm genĂŒgend gross ist.

7. Drehen Sie am Farbtonregler, um die Farben der Teppichstreifen samt ihrer Farbinduktion zu verÀndern.

Ursachen
Das erste PhĂ€nomen ist eine Folge des Assimilationseffektes, das zweite hat mit der Separation zwischen Figur und Grund zu tun und das dritte wird durch den simultanen Helligkeitskontrast ausgelöst. Das fĂŒnfte ist eine Konsequenz der begrenzten zeitlichen Auflösung unseres Sehsystems und das sechste ist eine Folge des verbesserten Sehvermögens bei genĂŒgend Helligkeit.

Der Assimilationseffekt
Dieser elementare und allgegenwÀrtige Farbeffekt ist eine Folge des beschrÀnkten Auflösungsvermögens unserer Netzhaut und ihrer rezeptiven und perzeptiven Feldorganisation [1].
Das Auflösungsvermögen ist im Bereich der Fovea, dem Ort des deutlichen Sehens, durch die Dichte und Grösse der Farbrezeptoren bestimmt. Im Randbe-reich der in Wirklichkeit weissen Buchstabenstreifen erhalten die entscheidenden Nervenzellen des Seh-systems nicht nur das Farbsignal Weiss, sondern zusÀtzliche Signale des farbigen Hintergrundes und melden der Grosshirnrinde eine sehr helle Mischfarbe anstatt Weiss.
Der Assimilationseffekt kann sich nur dann entfalten, wenn die Querabmessung der weissen Streifen genĂŒgend klein ist, so dass die perzeptiven Felder der Netzhaut auch Teile des Hintergrundes bedecken. Durch Vergrössern des Betrachterabstandes verstĂ€rkt sich deshalb dieser Effekt [2].

Zwei weitere Beispiele aus dem Buch Blau.Gelb.Rot. [3]:
Text
Das Bild links zeigt den linienförmigen, das Bild rechts den flĂ€chenförmigen Assimilationseffekt. Es existiert in Wirklichkeit nur ein Rot, obwohl der in gelbe Farbelemente eingebettete Ring orange und der von blauen Elementen umgebene Ring violett wahrgenommen wird. Beachten Sie speziell die Schnittstellen der beiden Ringe oder benĂŒtzen Sie eine Lupe. Auch im Bild rechts existiert nur ein einziges Weiss. Die Beeinflussung benachbarter Farben ist stets gegenseitig; die gelben und blauen Farbelemente der beiden Quadrate werden somit auch von Weiss ĂŒberstrahlt und verfĂ€rben sich entsprechend.

Verwechseln Sie den Assimilationseffekt nicht mit dem Bezold-Effekt oder dem farbigen Simultankontrast.

Bezold-Effekt
Sobald die Farbelemente grössere Abmessungen haben, dominiert der so genannte Bezold-Effekt. Über die Ursachen dieses makroskopischen Effektes wird bis heute spekuliert.
Text
Farbiger Simultankontrast
Wenn die Farbelemente jedoch in einen homogenen Hintergrund eingebettet sind, bildet sich der zum Bezold-Effekt gegenlÀufige farbige Simultankontrast aus.
Text
Die Begrenzung des zeitlichen Auflösungsvermögens
Wenn Sie die Bildfrequenz erhöhen, verblassen die Phantomfarben und verschwinden schlussendlich ganz. Die Bildfrequenz darf nĂ€mlich nicht zu gross sein, wenn jedes einzelne Bild samt den in ihm vorhandenen Farbeffekten registriert und in die Wahrnehmung des Filmes einfliessen soll. Die Bilddaten benötigen genĂŒgend Zeit (mehr als 50 Millisekunden), bis sie in der Grosshirnrinde angelangt sind, wo die Wahrnehmung stattfinden kann. Die Bildfrequenz muss deshalb unter 20 Hertz gewĂ€hlt werden, wenn sich der Farbenzauber entfalten soll. Beachten Sie, dass die Farben der benachbarten Streifen, welche den Farbstoff fĂŒr die scheinbare VerfĂ€rbung liefern, sich mit der Verschiebung des Hintergrundes Ă€ndern. Durch eine halbadditive Farbmischung der in einem bestimmten Standbild angrenzenden Farben lĂ€sst sich der ĂŒber die weissen Streifen versprĂŒhte Farbton berechnen und somit auch voraussagen. FĂŒr den unabhĂ€ngigen Aufbau der Einzelbilder steht bei hohen Bildfrequenzen nicht mehr genĂŒgend Zeit zur VerfĂŒgung. Die Netzhaut liefert am laufenden Band neue Daten. Unter diesem Zeitdruck werden die ĂŒber die Zeit gemittelten Farbparameter fĂŒr den Bildaufbau verwendet. Die Phantomfarben der Buchstabenstreifen entsprechen dann diesen Mittelwerten. Die Farben des Hintergrundes bilden im Farbkreis ein regulĂ€res FĂŒnfeck, so dass ihre Mittelwerte ungefĂ€hr der Farbe Weiss entsprechen.

Zur pulsierenden Helligkeit der Buchstaben
Die Farben der fĂŒnf Buchstaben verlieren der Reihe nach wĂ€hrend 1/f Sekunden (f ist die Bildfrequenz) ihre Helligkeit und leuchten anschliessend wieder hell auf. Dieses Pulsieren ist eine Folge des simultanen Helligkeitskontrastes.

Über das scheinbare HĂŒpfen der im Bild fixierten Buchstaben
Die einzelnen Buchstaben scheinen im Rhythmus des Hintergrundrapportes phasenverschoben auf und ab zu tanzen. Wir besitzen Neuronen im Grosshirn, welche unablĂ€ssig fĂŒr uns die Figuren aus dem momentanen Blickfeld ausschneiden und vom Hintergrund trennen (Separation von Figur und Grund). Ohne diesen Service könnten wir die Figuren ĂŒbrigens nicht deutlich und rechtzeitig erkennen. Dieses Bildwerkzeug zeichnet die Trennlinien im Schnellverfahren an Stellen mit möglichst grossen HelligkeitssprĂŒngen sowie an Stellen mit markanten FarbĂ€nderungen und ergĂ€nzt fehlende StĂŒcke. Das Resultat ist nicht immer richtig. Wenn die oben oder unten an die Buchstaben angrenzenden Streifen des Hintergrundes sehr hell sind, verschiebt sich die Kontur der Figur in diese Richtung und zwar fĂŒr die Belichtungszeit des betreffenden Standbildes. Unsere Bewegungsdetektoren melden dann eine entsprechende Vertikal- oder HĂŒpfbewegung. Die Position der fĂŒnf Buchstaben im Streifenteppich und ihre Abmessungen wurden so gewĂ€hlt, dass solche Voraussetzungen periodisch bei allen Buchstaben auftreten. Die in Wirklichkeit fixierten und starren Buchstaben scheinen deshalb zu tanzen. Vergrössern Sie Ihre Distanz zum Bildschirm, wenn sich dieser Effekt bei Ihnen nicht einstellen sollte.

Literatur:
[1] Hubel, D.H. (1989) Auge und Gehirn.
Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg.
[2] Helson, H. (1963) Studies of anomalous contrast and assimilation.
Journal of the Optical Society of America 53-1, 179-184
[3] Knuchel, H., NĂ€nni, J. (1991) Blau.Gelb.Rot.
Verlag Lars MĂŒller, Ennetbaden.



Die optischen TĂ€uschungen wurden uns freundlicher Weise zur VerfĂŒgung gestellt von: www.blelb.ch
Dort finden Sie auch viele weitere interessante Experimente und tolle BĂŒcher.