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Optik

Brille verleiht übermenschlichen Farbensinn

Praktisch alle Menschen verfügen über nur drei Farbrezeptoren, ein Trick mit Filtern fügt dem noch einen virtuellen vierten hinzu - und erlaubt "unmögliche" Farbunterscheidungen.
Filter verleihen "Superfarbsinn"

Wissenschaftler der University of Wisconsin forschen an einer Brille, die dem Benutzer ein übermenschliches Farbensehen erlaubt. Wer durch die Gläser schaut, soll Farbtöne auseinanderhalten können, die der Mensch normalerweise rein biologisch nicht als unterschiedlich erkennt. Der Trick besteht darin, mit Filtern den drei Rezeptortypen des menschlichen Auges einen virtuellen vierten hinzuzufügen.

Wie das funktionieren könnte, haben Mikhail Kats und Brad Gundlach nun in einer auf dem Preprintserver arXiv hinterlegten Studie vorgestellt. Darin beschreiben sie einen Ausweg aus dem Problem der so genannten Metamerie. Es entsteht, wenn zwei Farben zwar eindeutig unterschiedliche Spektren aufweisen, aber auf Grund der begrenzten spektralen Auflösung unseres Sehsinns trotzdem denselben Wahrnehmungseindruck hervorrufen.

Um die Auflösung unseres Farbensehens, zunächst nur im blauen Bereich, zu verbessern, machen sich Kats und Gundlach die Tatsache zu Nutze, dass normalerweise beide Augen immer dasselbe Bild sehen. Mit Hilfe zweier spezieller Filter – einen für jedes Auge – trennen sie das einfallende Licht im Spektralbereich des Blaurezeptors in zwei Teile auf, so dass nun eine Hälfte der Frequenzen nur noch zum linken und die andere Hälfte nur noch zum rechten durchdringt. Der Farbeindruck links und rechts wird dadurch jeweils leicht unterschiedlich. Hat man beide Augen offen, verrechnet das Gehirn die Signale beider Augen zu einem homogenen, zusammengesetzten Farbeindruck.

Die Frequenzaufspaltung macht es nun möglich, dass zwei metamere Farben, die sich im blauen Bereich des Spektrums unterscheiden, zu jeweils anderen Farbpaarungen rechts und links führen – und dementsprechend auch zu jeweils anderen zusammengesetzten Farbeindrücken. Oder wie es Kats im "New Scientist" ausdrückt: "Beides sieht exakt gleich aus, dann schaut man durch die Brille, und, heilige Scheiße, es sind ja ganz unterschiedliche Dinge!"

Die Filteranordnung erzeuge so etwas wie "Metafarben", schreiben die Forscher, anhand derer sich sonst uneindeutige Farbspektren auseinanderhalten lassen. Prinzipiell sei es auch möglich, jeden der drei Farbrezeptoren auf diese Weise aufzuspalten, was dem Betrachter effektiv sechs Rezeptoren verleihen würde. Ob das Gehirn derart widersprüchliche Informationen von linkem und rechtem Auge immer noch sinnvoll verarbeiten könnte, ist allerdings offen. Ihre Blaufilter wollen Kats und Gundlach so designt haben, dass sich die normale Farbwahrnehmung kaum verändert. Sollte sich das Konzept in eine tragbare Brille übersetzen lassen, könnte ein Spaziergang im Park ganz neue Einblicke eröffnen. Mit den "Metafarben" bekommt vielleicht sogar ein vermeintlich eintöniges Grün einen ganz neuen Reiz.

12/2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 12/2017

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