blelb Das Labor für Gestaltung zwischen Kunst und Technik

Tanz der Phantomfarben

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Phänomene
  1. Die in Wirklichkeit aus schneeweissen Streifen bestehenden Buchstaben bedecken einen rollenden Streifenteppich und verfärben sich am laufenden Band.
  2. Die fünf Buchstaben scheinen bei genügend 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 verändern.
  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 Sättigung reduzieren, leuchten die Phantomfarben sogar stärker als ihre Farbspender, falls Ihre Distanz zum Bildschirm genügend gross ist.
  7. Drehen Sie am Farbtonregler, um die Farben der Teppichstreifen samt ihrer Farbinduktion zu verändern.

Ursachen
Das erste Phänomen 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 fünfte ist eine Konsequenz der begrenzten zeitlichen Auflösung unseres Sehsystems und das sechste ist eine Folge des verbesserten Sehvermögens bei genügend Helligkeit.

Der Assimilationseffekt
standbild von spot30 Dieser elementare und allgegenwärtige Farbeffekt (vgl. auch Spot09) ist eine Folge des beschränkten 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 zusätzliche 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 genügend klein ist, so dass die perzeptiven Felder der Netzhaut auch Teile des Hintergrundes bedecken. Durch Vergrössern des Betrachterabstandes verstärkt sich deshalb dieser Effekt [2].

Zwei weitere Beispiele aus dem Buch Blau.Gelb.Rot. [3]:
Das Bild links zeigt den linienförmigen, das Bild rechts den flächenförmigen 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 benützen 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 überstrahlt und verfärben 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, welcher in Spot01, Spot07, Spot08, Spot09 gezeigt und kommentiert wird. Über die Ursachen dieses makroskopischen Effektes wird bis heute spekuliert.

Farbiger Simultankontrast
Wenn die Farbelemente jedoch in einen homogenen Hintergrund eingebettet sind, bildet sich der zum Bezold-Effekt gegenläufige farbige Simultankontrast aus, welcher in Spot20, Attacke 3 gezeigt und auch in Spot07 erwähnt wird.
Die Begrenzung des zeitlichen Auflösungsvermögens
Wenn Sie die Bildfrequenz erhöhen, verblassen die Phantomfarben und verschwinden schlussendlich ganz. Die Bildfrequenz darf nämlich 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 genügend Zeit (mehr als 50 Millisekunden), bis sie in der Grosshirnrinde angelangt sind, wo die Wahrnehmung stattfinden kann. Die Bildfrequenz muss deshalb unter 20 Hertz gewählt werden, wenn sich der Farbenzauber entfalten soll. Beachten Sie, dass die Farben der benachbarten Streifen, welche den Farbstoff für die scheinbare Verfärbung liefern, sich mit der Verschiebung des Hintergrundes ändern. Durch eine halbadditive Farbmischung der in einem bestimmten Standbild angrenzenden Farben lässt sich der über die weissen Streifen versprühte Farbton berechnen und somit auch voraussagen. Für den unabhängigen Aufbau der Einzelbilder steht bei hohen Bildfrequenzen nicht mehr genügend Zeit zur Verfügung. Die Netzhaut liefert am laufenden Band neue Daten. Unter diesem Zeitdruck werden die über die Zeit gemittelten Farbparameter für den Bildaufbau verwendet. Die Phantomfarben der Buchstabenstreifen entsprechen dann diesen Mittelwerten. Die Farben des Hintergrundes bilden im Farbkreis ein reguläres Fünfeck, so dass ihre Mittelwerte ungefähr der Farbe Weiss entsprechen.

Zur pulsierenden Helligkeit der Buchstaben
Die Farben der fünf Buchstaben verlieren der Reihe nach während 1/f Sekunden (f ist die Bildfrequenz) ihre Helligkeit und leuchten anschliessend wieder hell auf. Dieses Pulsieren ist eine Folge des simultanen Helligkeitskontrastes (vgl. auch Spot20, Attacke 3).

Über das scheinbare Hüpfen 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 unablässig für uns die Figuren aus dem momentanen Blickfeld ausschneiden und vom Hintergrund trennen (Separation von Figur und Grund, vgl. auch Spot21). Ohne diesen Service könnten wir die Figuren übrigens nicht deutlich und rechtzeitig erkennen. Dieses Bildwerkzeug zeichnet die Trennlinien im Schnellverfahren an Stellen mit möglichst grossen Helligkeitssprüngen sowie an Stellen mit markanten Farbänderungen und ergänzt fehlende Stücke. 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 für die Belichtungszeit des betreffenden Standbildes. Unsere Bewegungsdetektoren melden dann eine entsprechende Vertikal- oder Hüpfbewegung. Die Position der fünf Buchstaben im Streifenteppich und ihre Abmessungen wurden so gewählt, 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.

Ein Phantomfarbenrätsel von blelb
Erforschen und vergleichen Sie dieses modifizierte Buchstabenexperiment und begründen Sie, weshalb hier die Phantomfarben bei maximaler Bildfrequenz nicht verschwinden.
Welche Ursachen hat dieses achte Phänomen? Wenn Sie Ihre Antwort an jürg@blelb.ch einsenden, werden Sie informiert, ob Ihre Vermutung richtig ist. Viel Spass bei Ihrer Detektivarbeit.

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., Nänni, J. (1991) Blau.Gelb.Rot.
Verlag Lars Müller, Ennetbaden.
8.11.2005