Kontrast (vizyon) - Contrast (vision)

Görüntünün sol yarısındaki kontrast, sağ yarındakinden daha düşük.
Bir kayalık sahil fotoğrafının altı versiyonundaki kontrast miktarı saat yönünde artar.

Kontrast , bir nesneyi (veya bir görüntü veya ekrandaki temsilini) ayırt edilebilir kılan parlaklık veya renk farkıdır . Gelen görsel algı gerçek dünyanın, kontrast farkı ile belirlenir renk ve parlaklık aynı dahilinde nesne ve diğer nesnelerin görüş alanında . İnsan görsel sistemi, kontrasta mutlak parlaklıktan daha hassastır ; Gün içinde veya bir yerden bir yere ışıklandırmadaki büyük değişikliklerden bağımsız olarak dünyayı benzer şekilde algılayabiliriz. Bir görüntünün maksimum kontrastı , kontrast oranı veya dinamik aralıktır .

Biyolojik kontrast duyarlılığı

Campbell ve Robson'a (1968) göre, insan kontrast duyarlılığı işlevi , tipik bir bant geçiren filtre şekli, derece başına yaklaşık 4 döngüde zirve yapar ve duyarlılık, tepenin her iki tarafından da düşer. Bu bulgu, birçok kişinin insan görsel sisteminin derece başına 4 döngüde meydana gelen kontrast farklılıklarını tespit etmede en hassas olduğunu iddia etmesine yol açtı . Bununla birlikte, frekans duyarlılığı iddiası, örneğin, mesafe değişikliklerinin ilgili algısal kalıpları etkilemediği göz önüne alındığında sorunludur (örneğin, Solomon ve Pelli'nin (1994) şekil başlığında belirtildiği gibi, son yazarlar Özellikle harflere atıfta bulunarak, bunlar ve diğer şekiller arasında nesnel bir ayrım yapmazlar.Kontrast etkilerinin mesafeye (ve dolayısıyla uzamsal frekansa) göreceli duyarsızlığı, burada gözlemlenebileceği gibi, bir paradigma taramalı ızgaranın rastgele incelenmesiyle de gözlemlenebilir

Yüksek frekanslı kesme , görsel sistemin ayrıntıyı çözme yeteneğinin optik sınırlamalarını temsil eder ve tipik olarak derece başına yaklaşık 60 döngüdür. Yüksek frekanslı kesme, retina fotoreseptör hücrelerinin paketleme yoğunluğuyla ilgilidir : daha ince bir matris, daha ince ızgaraları çözebilir.

Düşük frekans düşüşü , retina gangliyon hücreleri içindeki yanal inhibisyondan kaynaklanmaktadır . Tipik bir retina gangliyon hücresi, uyarma veya inhibisyona sahip bir merkez bölge ve zıt işaretli bir çevre bölgesi sunar. Kaba ızgaralar kullanılarak, parlak bantlar ganglion hücresinin inhibitör ve uyarıcı bölgesi üzerine düşer ve bu da lateral inhibisyona neden olur ve insan kontrast duyarlılığı fonksiyonunun düşük frekanslı düşüşünü hesaba katar.

Bir deneysel fenomen, mavi ışığın beyaza karşı gösterilmesi durumunda, etrafındaki mavinin sarı bir çevreye yol açmasıdır. Sarı, merkez tarafından çevredeki mavinin engellenmesinden elde edilir. Beyaz eksi mavi kırmızı ve yeşil olduğu için bu karışım sarıya dönüşür.

Örneğin, grafik bilgisayar ekranları durumunda, kontrast, resim kaynağının veya dosyanın özelliklerine ve değişken ayarları dahil olmak üzere bilgisayar ekranının özelliklerine bağlıdır. Bazı ekranlar için, ekran yüzeyi ile gözlemcinin görüş hattı arasındaki açı da önemlidir.

Formül

Eyfel Kulesi'nden görüldüğü şekliyle Notre Dame katedralinin bir görüntüsü
Eklenen global kontrast ve yerel kontrast ( keskinlik ) ile aynı görüntü, keskin olmayan maskeleme ile arttı .
Çok renkli bir yaprağı tutan bir el
Daha yüksek kontrast ve doygunluk ile aynı görüntü
Birkaç renk içeren bir yaprağın fotoğrafı - alttaki resim% 11'lik bir doygunluk artışına ve kontrastta yaklaşık% 10 artışa sahiptir.

Kontrastın birçok olası tanımı vardır. Bazıları renk içerir; diğerleri yapmaz. Travnikova, "Böylesine bir zıtlık kavramı son derece zahmetli. Uygulanan birçok sorunun çözümünü karmaşıklaştırıyor ve farklı yazarlar tarafından yayınlanan sonuçları karşılaştırmayı zorlaştırıyor."

Farklı durumlarda çeşitli kontrast tanımları kullanılır. Burada örnek olarak parlaklık kontrastı kullanılır, ancak formüller başka fiziksel büyüklüklere de uygulanabilir. Çoğu durumda, kontrast tanımları türünün bir oranını temsil eder

Bunun arkasındaki mantık, ortalama parlaklık yüksekse küçük bir farkın ihmal edilebilir olmasıdır, oysa ortalama parlaklık düşükse aynı küçük fark önemlidir (bkz. Weber-Fechner yasası ). Aşağıda bazı ortak tanımlar verilmiştir.

Weber kontrastı

Weber kontrastı şu şekilde tanımlanır:

ile ve sırasıyla, özellikleri ve arka plan parlaklığı temsil eder. Ölçü aynı zamanda Weber fraksiyonu olarak da anılır , çünkü Weber'in Yasasında sabit olan terimdir . Weber kontrastı, küçük özelliklerin büyük tek tip bir arka planda mevcut olduğu durumlarda, yani ortalama parlaklığın yaklaşık olarak arka plan parlaklığına eşit olduğu durumlarda kullanılır.

Michelson kontrastı

Michelson kontrastı (aynı zamanda görünürlük olarak da bilinir ), hem parlak hem de karanlık özelliklerin eşdeğer olduğu ve alanın benzer kısımlarını (örneğin sinüs dalgası ızgaraları ) kapladığı desenler için yaygın olarak kullanılır . Michelson kontrastı şu şekilde tanımlanır:

ile ve en yüksek ve en düşük parlaklığı temsil eder. Payda, maksimum ve minimum parlaklığın ortalamasının iki katını temsil eder.

Bu kontrast biçimi, periyodik fonksiyonlar f ( x ) için kontrastı ölçmenin etkili bir yoludur ve ayrıca periyodik bir sinyal f'nin modülasyonu m f olarak da bilinir . Modülasyon (amplitüd (veya fark) olan göreceli miktarını göstermektedir f maks - f dakika / 2) f (ortalama değer (ya da arka plan) dışarı çıkmaktadır f maks + f dakika / 2). Genel olarak m f , periyodik sinyalin f ortalama değerine göre kontrastını belirtir . Eğer m f = 0 olduğunda, m kontrastı. İki periyodik fonksiyon f ve g aynı ortalama değere sahipse, m f > m g ise f , g'den daha fazla kontrasta sahiptir .

RMS kontrastı

Kök ortalama kare (RMS) kontrastı, görüntüdeki açısal frekans içeriğine veya kontrastın uzamsal dağılımına bağlı değildir. RMS kontrastı, piksel yoğunluklarının standart sapması olarak tanımlanır :

yoğunlukları burada olan inci büyüklükte iki boyutlu görüntü inci elemanı ile . görüntüdeki tüm piksel değerlerinin ortalama yoğunluğudur. Görüntünün piksel yoğunluklarının aralık içinde normalleştirildiği varsayılır .

Kontrast duyarlılığı

Kontrast duyarlılığı , statik bir görüntüdeki farklı seviyelerdeki parlaklıkları ayırt etme yeteneğinin bir ölçüsüdür . Kontrast duyarlılığı bireyler arasında değişir, yaklaşık 20 yaşında maksimuma ulaşır ve derece başına yaklaşık 2-5 döngü gibi açısal frekanslarda olur . Ayrıca yaşla birlikte katarakt ve diyabetik retinopati gibi diğer faktörlere bağlı olarak azalabilir.

Bu görüntüde, kontrast genliği yalnızca dikey koordinata bağlıdır ve uzamsal frekans yalnızca yatay koordinata bağlıdır. Orta frekans için, sinüzoidal dalgalanmayı tespit etmek için yüksek veya düşük frekanstan daha az kontrast gerekir.

Kontrast duyarlılığı ve görme keskinliği

Parlaklık ve kromatik kontrast için uzamsal kontrast duyarlılık fonksiyonlarının log-log grafiği

Görme keskinliği , genel görmeyi değerlendirmek için sıklıkla kullanılan bir parametredir. Bununla birlikte, azalmış kontrast duyarlılığı, normal görme keskinliğine rağmen görme fonksiyonunun azalmasına neden olabilir. Örneğin, glokomu olan bazı kişiler , keskinlik muayenelerinde 20/20 görme elde edebilir, ancak gece araba kullanmak gibi günlük yaşam aktiviteleriyle mücadele edebilir .

Yukarıda bahsedildiği gibi, kontrast duyarlılığı, görsel sistemin statik bir görüntünün parlak ve loş bileşenlerini ayırt etme yeteneğini tanımlar. Görme keskinliği, görüntü% 100 kontrastla gösterildiğinden ve retinanın foveasına yansıtıldığından iki noktanın ayrı olarak çözümlenebildiği açı olarak tanımlanabilir. Bu nedenle, bir optometrist veya oftalmolog , bir Snellen çizelgesi veya başka bir keskinlik çizelgesi kullanarak bir hastanın görme keskinliğini değerlendirdiğinde , hedef görüntü yüksek kontrastta, örneğin beyaz bir arka planda azalan boyutta siyah harfler ile görüntülenir. Sonraki bir kontrast duyarlılığı muayenesi, azalmış kontrastla zorluk gösterebilir (örneğin, tek tip boyutlu ancak beyaz bir arka plan üzerinde gittikçe soluk gri harflerden oluşan Pelli-Robson çizelgesi kullanılarak).

Bir hastanın kontrast duyarlılığını değerlendirmek için birkaç tanısal muayeneden biri kullanılabilir. Bir göz doktorunun veya optometristin ofisindeki çoğu çizelge, değişen kontrast ve açısal sıklıktaki görüntüleri gösterecektir . Sinüs dalgası ızgaraları olarak bilinen, değişen genişlik ve kontrasttaki paralel çubuklar, hasta tarafından sırayla görüntülenir. Çubukların genişliği ve mesafeleri, derece başına döngü (cpd veya cyc / deg) olarak ölçülen açısal frekansı temsil eder.

Çalışmalar, orta düzey açısal frekansın, derece başına yaklaşık 5-7 döngü, düşük veya yüksek düzeyli açısal frekanslara kıyasla çoğu kişi tarafından en iyi şekilde saptandığını göstermiştir. Kontrast eşiği hasta tarafından çözülebilir en az kontrast olarak tanımlanabilir. Kontrast duyarlılığı 1 / kontrast eşiğine eşittir.

Bir kontrast duyarlılık muayenesinin sonuçlarını kullanarak, yatayda açısal frekans ve dikey eksende kontrast eşiği olacak şekilde bir kontrast duyarlılık eğrisi çizilebilir. Kontrast duyarlılık işlevi (CSF) olarak da bilinen grafik, normal kontrast duyarlılığı aralığını gösterir ve normal eğrinin altına düşen hastalarda azalmış kontrast duyarlılığını gösterir. Bazı grafikler, eğrinin altındaki alana düşen daha düşük keskinlik değerleriyle “kontrast duyarlılık keskinliği eşdeğerleri” içerir. Normal görme keskinliği ve buna eşlik eden azalmış kontrast duyarlılığı olan hastalarda, eğrinin altındaki alan, görsel bozukluğun grafiksel bir temsili görevi görür. Kontrast duyarlılığındaki bu bozulma nedeniyle, hastaların gece araba kullanmada, merdiven çıkmada ve kontrastın azaldığı diğer günlük yaşam aktivitelerinde zorluk çekmesi olabilir.

Grafik, kontrast duyarlılığı ile uzamsal frekans arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Hedef benzeri görüntüler, düşük, orta ve yüksek uzaysal frekanslarda periferik inhibisyon ile nöronların merkez-çevre organizasyonunun temsilcileridir. Brian Wandell, PhD izniyle kullanılmıştır .

Son çalışmalar, orta frekanslı sinüzoidal modellerin, nöronal alıcı alanların merkez-çevre düzenlemesi nedeniyle retina tarafından en iyi şekilde tespit edildiğini göstermiştir. Bir ara açısal frekansta, modelin tepe noktası (daha parlak çubuklar) alıcı alanın merkezi tarafından saptanırken, çukurlar (daha koyu çubuklar) alıcı alanın engelleyici çevresi tarafından saptanır. Bu nedenle, düşük ve yüksek açısal frekanslar, nöronal alıcı alanın merkezinde ve çevresinde üst üste binen frekans zirveleri ve çukurları ile uyarıcı ve inhibe edici dürtüleri ortaya çıkarır . Diğer çevresel, fizyolojik ve anatomik faktörler, adaptasyon dahil olmak üzere sinüzoidal modellerin nöronal iletimini etkiler .

Azalan kontrast duyarlılığı, Yaşa Bağlı Makula Dejenerasyonu (ARMD) gibi retina bozuklukları , ambliyopi , katarakt gibi lens anormallikleri ve inme ve Alzheimer hastalığı dahil olmak üzere yüksek dereceli nöral disfonksiyon gibi birçok etiyolojiden kaynaklanır . Azalmış kontrast duyarlılığına yol açan çok sayıda etiyolojinin ışığında, kontrast duyarlılık testleri disfonksiyonun karakterizasyonunda ve izlenmesinde yararlıdır ve hastalığın saptanmasında daha az yardımcıdır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar