A SZÍNTÉVESZTÉS JAVÍTÁSÁRÓL – KÖZÉRTHETŐEN
DR ÁBRAHÁM GYÖRGY
E cikkben most tényleg próbálom ismertetni a korrekció elvét és gyakorlatát. Akiket a téma mélyebben érdekel, olvassa el a mellékletet is, a még érdeklődőbbeknek pedig az irodalom jegyzékben szereplő tudományos publikációkat ajánlom..
Az első felismerés: mi a színtévesztés igazi oka?
Sokáig az volt az uralkodó nézet – még orvosegyetemi könyvekben is – hogy a színtévesztés oka a három színérzékelő csap (kissé egyszerűsítve: a vörös, a zöld és a kék receptor) valamelyike érzékenységének a lecsökkenése. Amikor – 15 éve – kolléganőmmel Dr.Wenzel Klárával a színtévesztés optikai korrekciójának kutatásához hozzáláttunk, 2 évünk ment veszendőbe amiatt, hogy elhittük ezt a magyarázatot. (Arra gondoltunk, hogy ha az ép másik két receptor érzékenységét is lecsökkentjük, akkor újra egyformák lévén rendbe jöhet a színtévesztés. Dr.Rózsa Sándor, a MOM kiváló optikai mérnöke segített olyan színszűrőket készíteni, amelyekkel létre kellett volna jönnie a javulásnak – de a siker többszöri próbálkozás ellenére is elmaradt.) Végül félretettük a könyveket és elgondolkodtunk azon, hogy mi lehet még az ok, ha nem a receptorok érzékenységének csökkenése.
Felállítottunk egy hipotézist (amiről később kiderült, hogy maga volt a valóságos ok): feltételeztük, hogy a színtévesztés oka nem valamelyik receptor érzékenység-csökkentése, hanem az, hogy kissé más színre érzékeny az adott receptor, mint a normális megfelelője. Ezt úgy kell elképzelni, hogy például a piros receptorunk ahelyett, hogy a piros színre lenne érzékeny, a narancssárga fényre mutat maximális ingerületet.
E feltételezés alkalmazásával készített színszűrők azonnal jelentős javulást eredményeztek a megfelelő színtévesztőkön.
A korrekció elve
A feladat elvileg egyszerű volt: mivel más színre érzékeny a hibás receptor, olyan színszűrőt kell alkalmazni, ami eltolja a receptor érzékenységét a helyes irányba. A dolog matematikailag ráadásul precízen végre is hajtható (lásd a keretes részt). A dologban az igazi trükk az, hogy nem avatkozunk be a szervezetbe, mégis olyan dolgot csinálunk, mintha eltolnánk a rossz receptor érzékenységét! Felismertük ugyanis, hogy a szembe érkező fény spektrumát lehet úgy torzítani, (szűrőzni), hogy az hatásában egyenértékű legyen a receptor érzékenységének kívánatos eltolásával.
Van még egy fontos pillére az eljárásunknak: A színszűrő hullámhosszról, hullámhosszra különböző mértékben elvesz a fényből, így mellékhatásként óhatatlanul elrontaná az egyes receptorok közötti érzékenység-arányt amellett, hogy helyre tólja a rossz receptor érzékenységi maximumát. Szerencsére azonban ezt a mellékhatást az emberi szem adaptációval kompenzálni képes.
Itt nem egyszerűen a pupilla kitágulására kell gondolni, vagyis nem a kissé lecsökkent fénymennyiséget kell kompenzálni, hanem az egyes receptorok érzékenységének kell helyreállni – amit színi adaptációnak nevezünk. Ez a képességünk szerencsére megvan és a korrekciós szemüveg nélkül is rendszeresen használjuk: amikor nappali világításról bemegyünk egy izzólámpával világított helyiségbe, akkor sárgásnak kellene látnunk a fehér felületeket, ha nem volna színi adaptációnk. Ez a videokamerában a „white-balance” állításával van megoldva, a szemünkben viszont automatikus. Ez az adaptáció a korrekciós szemüveg feltételét követő néhány perc alatt nagyrészt létrejön, bár teljessé válásához kb. ½ óra szükséges és függ a látott fény erősségétől, valamint gyorsítható ismert fehér tárgyakra nézéssel.
A korrekció elve tehát két lépésből áll: egyrészt színszűrővel visszatoljuk a rossz receptor érzékenységi maximumát a helyére, másrészt a színi adaptációval helyreállítjuk a receptorok közötti arányokat.
A korrekció gyakorlata
Az elv tiszta és érthető. A gyakorlat azért bonyolultabb, mert nemcsak egyetlen receptorunk van, tehát a hibás receptort úgy kell visszatólni, hogy közben a másik két receptort ne „bántsuk”. Ez pedig azért nehéz, mert különösen a zöld és a vörös receptorunk eléggé közel van egymáshoz hullámhosszilag és elég széles hullámhossztartományban átfedik egymást. Precíz mérnöki optimalizálásra volt szükség, hogy minél kevésbé sértsük a szomszédos receptort, miközben korrigáljuk a hibásat. Nem véletlenül tartott a kutatás-fejlesztési munka olyan sokáig. Ma már kifejlesztésre kerültek a megfelelő szűrők. (8-10 féle típusban kaphatók, amelyeket a megfelelő diagnózis alapján választanak ki.)
Ezek a szűrők – kivitelüket tekintve – gőzölt szemüveglencsék, vékonyréteg-technológiával készülnek és emiatt egy kicsit csillognak. Ez azért van, mert színszűrők így a spektrumnak bizonyos részét kevésbé eresztik át, tehát visszaverik. Kissé tehát „foncsoros” a hatásuk, de azért jól lehet látni rajtuk keresztül viselőjének a szemét. Antireflexiós bevonattal a fentiek miatt nem lehet csillogásmentessé tenni őket, de a látvány elfogadható, különösen akkor, ha ez az ára annak, hogy valakinek rendbe jöjjön öröklött fogyatékossága.
Hatásosság, viselési tapasztalatok
Mivel a világpiacon több, nem éppen korrekt termék is található és ezek Magyarországon is meg-megjelennek, óvatosnak kell lenni a vásárlásnál. Mint más terméknél, itt is a márka és a kereskedő cégekkel szembeni bizalom és a tájékozódás nagyon fontos.
A színtévesztés típusától és súlyosságától függően azonnali és későbbi javító hatásokkal kell számolni. A színdiszkriminációs javító hatást minden esetben már az üzletben tapasztalni lehet, tehát pl. Ishihara teszten kimutatható a javulás. A színek helyes megnevezése az enyhe és közepes színtévesztőknél szintén már a vásárláskor érzékelhető és mérhető (pl. D15 Farnsworth-Munsell teszt) viszont súlyosabb esetekben csak később, bizonyos szín-újratanulási tréning után várható.
Enyhe és közepes esetekben nem fontos, viszont súlyosabb anomáliáknál kifejezetten ajánlható a rendszeres szemüvegviselés ahhoz, hogy a hatásosság maximális lehessen, különösen a színidentifikáció szempontjából.
Rosszul világított helyiségekben, vagy éjszakai vezetésnél – mivel a színszűrő még le is vesz a beérkező fényből – nem ajánlható a viselése, előnyös viszont a TV nézéstől, a számítógép használaton keresztül mindazon tevékenységeknél, ahol a színlátás fontos.
A színtévesztés korrekció matematikája
Az 1. ábrán látható a normál színlátó három receptorának spektrális érzékenységi függvénye. Ezek közül kiemelve láthatunk egy anomális receptor függvényt a 2. ábrán a megfelelő normális érzékenységi függvénnyel együtt.
1. ábra
2. ábra
Ha a korrekciós szűrők spektrális transzmissziós függvényét a
vagyis a normális és az anomális receptor függvények hányadosaként állítanánk elő, akkor a nevezővel beszorozva
egyenletként azt találhatnánk, hogy a korrekciós szűrő alkalmazva a anomális receptorra, eredményül a normális receptort állítja elő.
További érdekesség a létrejövő ingerület (P) számításának kétféle matematikai interpretációja:
ahol: a szem felé érkező fény spektruma
Az integráljel mögötti részt kétféle képpen lehet felírni matematikailag, mivel a szorzási művelet sorrendje felcserélhető:
A bal oldalon az szerepel, ami valóságban is történik: a bejövő fény spektrumát először megváltoztatja a színszűrő, majd ezt a megváltoztatott spektrumot látja a rossz receptor.
A jobb oldalon viszont a színszűrő (virtuálisan) megjavítja a rossz receptort (lesz belőle jó receptor) és ez a jó receptor látja az eredeti fényspektrumot.
A két interpretáció jól mutatja a találmány szerinti elvet: úgy változtatjuk meg a beérkező fény spektrumát, hogy az egyenértékű a rossz receptor megjavításával.
Irodalom:
L.T. Sharpe: I used to be color blind, Color Research and Application 2001.
Kovács G., Kucsera I., Ábrahám Gy., Wenzel K.: Enhancing Color Representation for Anomalous Trichromats on CRT Monitors. Color Research and Application, Volume 26. 2001. pp. S273-S276.
György Ábrahám: Principles of correction of colour deficiency by filter glasses. Periodica polytechnika Ser. Mech. Eng. vol. 45, No.1. pp. 3-10 (2001)
Gy.,Ábrahám, G., Kovács, I., Kucsera, K.,Wenzel: Instrument for diagnosis of colour deficiency. Conference on Mechanical engineering. Springer. Budapest 25.05.2000 p.706-710. ISBN 963 699 117 0
Ábrahám, Wenzel, Kucsera, Kovács, Soterius: Modification of Color Sensitivity Functions by Applying Correction Filters = XVth symp. of ICVS Göttingen, July 23-27.1999.
Gy.Ábrahám, K.Wenzel: Correction of Colour deficiency. XI. Congress of the European Society of Ophtalmology Budapest June 1-5. 1997.
K.Wenzel, Gy. Ábrahám: A new theory of defective color vision. XI. Congress of the European Society of Ophtalmology Budapest June 1-5. 1997.
Dr.Csobay Ildikó: “Mostan színes tintákról álmodom” Optikai Magazin 4 évf. 4, 5 évf. 1,2,3 szám 2000 november- 2001. december
Dr.Ábrahám György
egyetemi tanár
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem