5. Színlátás vizsgálat digitális eszközökkel
Egyre gyakrabban találkozhatunk színlátásvizsgáló eszközök között digitális megoldásokkal, amik számos előnnyel bírnak. Annak ellenére, hogy az otthoni felhasználás mellett nehezen biztosítható standardizált vizsgálati körülmény (pl.: színhelyes kalibrált képernyő), így nem biztosítanak 100%-os klinikai pontosságú diagnosztikai eredményeket, de tájékoztató előszűrésként meglepően jó hatékonysággal működhetnek. Milyen eszközök ezek és hogyan működnek? Milyen klinikailag elfogadott digitális színtévesztő tesztek léteznek? A válaszokat ebben a fejezetben megtaláljuk.
A digitális látásvizsgáló eszközök számos előnnyel rendelkezhetnek: A táblás tesztek kontrasztjai (pl.: Kettessy féle visus tábla) az évek során változhatnak, fakulhatnak, a különböző vizsgálati helységek megvilágítása - így a tábláról visszaverődő fény minősége is - eltérhet. Ezzel szemben a digitális eszközök időszakos kalibráció mellett megőrzik standard értékeiket. Egy digitális látásvizsgáló eszköz egyszerre számtalan különböző tesztet tartalmazhat, melyet egyszerűen lehet váltogatni akár egy távirányító segítségével, emiatt hely- és költségtakarékos megoldás. Egyre kifinomultabb 3D térlátás-tesztek jelennek meg digitális kivitelben, a vergencia zavarokon felül akár szemüveges korrekciót vagy adott lencsetípust is lehet szemléltetni, ezek remekül illeszkednek és irányt mutatnak a jelenkor technológiai fejlődéseiben, melyre egyre nagyobb igény van vásárlói oldalról is. A hagyományos, egy térben történő személyes látásvizsgálatok mellett egyre több kísérlet születik az online látásvizsgálatok terén, mely technológiák ugyan még jócskán gyerekcipőben járnak - nem adnak pontos diagnosztikai értéket - de reprezentálják a jövő igényeit és kihívásait. Ezeknek az irányoknak a potenciálját remekül mutatja, hogy nagyobb lencsegyártó cégek is fejlesztenek és dolgoznak hasonló koncepciókon. [25]
5.1 Digitális eszközök képmegjelenítései
Napjainkban számtalan klasszikus és modern képmegjelenítő eszköz ismert, melyeknek fizikai tulajdonsága egymástól sokféle módon eltér. Legismertebb típusok közé tartoznak a pl.: a „laposképernyős” PDP (plazma), LCD, LED, OLED, AMOLED, QLED, IPS, illetve a klasszikus, mára már keveset használt analóg CRT (katódsugárcsöves) készülékek.
A digitális eszközök képmegjelenítése a valóságtól meglehetősen eltérő, hiszen nem egy valódi képről visszaverődő megadott mennyiségű és spektrumú foton, hanem egy adott eszközből egymáshoz nagyon közel álló képpontok által mesterségesen előállított fényforrás érkezik a szemünkbe. Bármilyen kijelzőről van szó, legfőbb tulajdonságai többek között a felbontás, a képarány, a fényerő, a színmegjelenítési képesség, a látószög és a kontrasztteljesítmény. A kiváló optikai teljesítmény biztosítása és a színhelyesség érdekében megbízható és megismételhető módon kell mérni a kijelzők jellemző tulajdonságait. Az egyik ilyen módszer például, a spektroradiométerrel végett kalibráció. Napjainkban elterjedt eszközök tömeggyártása miatt ezt a módszert nem alkalmazzák mindenhol, így a színhelyesség kijelző típusonként eltérhet.
5.1.1. A CIE rendszer
A színek objektív meghatározására a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (Commission Internationale de L’Éclairage ) először 1931-ben fogadta el az első, additív színkeverésen alapuló trikromatikus (RGB) színmérő rendszerét. Később egy XYZ koordináta rendszerrel, majd egy térbeli ábrázolású színtérmodellel (CIE-LAB, CIE-Luv) pontosítottak a színábrázoláson. A CIE-színrendszer alapján minden látható szín azonosítható. A három alapszínhez (R-piros, G-zöld, B-kék) egy-egy szám tartozik, mely megegyezik a szemünk színérzékelő receptorainak átlagos érzékenységével. Az additív színkeverés elve szerint a három alapszínből minden látható szín kikeverhető, grafikonon, vagy térbeli modellen ábrázolható. A számítástechnika is az RGB színrendszeren belül értelmezi a színeket, így a grafikai tervezőrendszerek leginkább a CIE színtérmodelljeit (CIE-LAB, CIE-Luv) veszik alapul (1. ábra). [26]
1. ábra: CIE 1931 színrendszer és a CIE-Lab színtérmodell
5.1.2. Napjainkban elterjedtebb digitális eszközök
Napjaink leginkább elterjedt kijelző típusai: a monitorok, okostelefonok és táblagépek (tabletek). Ezek nagyrészt az LCD, TFT, OLED, AMOLED illetve IPS-LCD technológiákat használják. Minden technológia működési elve, így színalkotásuk is különböző, mindnek megvan a maga előnye és hátránya.
Az LCD (Liquid Crystal Display) kijelzők esetén a háttérvilágítást (mely lehet akár LED is) folyadékkristályos réteggel korlátozzák, mely elektromos gerjesztéssel polarizálható, ezzel szabályozva az átengedett fényt, melyet színszűrővel látnak el. Alacsony költsége miatt rendkívül elterjedt és a háttérvilágításnak köszönhetően közvetlen napfényben is jól használhatóak, ugyanakkor színhelyességük kevésbé pontos. Továbbfejlesztett változatai pl.: a TFT, illetve az IPS. A TFT (Thin Film Transistor- vékonyfilm tranzisztor) aktív mátrixot használ, melynél minden egyes képpont egy saját tranzisztorból áll, így aktív állapotában egyesével állít elő világító pontokat. Előnye a hagyományos LCD-hez képest az alacsonyabb gyártási költség és a magasabb kontrasztminőség, ugyanakkor a nagyobb energiaigény és a rosszabb színhelyesség miatt okostelefonoknál már egyre kevésbé használják. Az IPS (In-Plane Switching) a TFT továbbfejlesztett változata, itt minden pixel két tranzisztort használ erősebb háttérvilágítással kombinálva. Színhelyessége élethűbb, energiaigénye kisebb a TFT-hez képest, így kisebb eszközök esetén gyakori.
AZ OLED kijelzők vákuumporlasztással létrehozott kis molekulasúlyú szerves anyagból épülnek fel, melyek elektromos gerjesztés hatására fénykibocsátásra képesek, erősségük és színük a szerves anyagtól és a hozzáadott színezőanyagoktól függ. Az OLED kijelzők pixelei az LCD-hez képest „kikapcsolt” állapotban vannak mindaddig, amíg energia nem éri őket, így fekete vagy sötétebb színek esetén kevesebb energiát igényelnek, élesebb kontrasztot és színhelyesebb képet adnak. Az AMOLED kijelzők ugyancsak háttérvilágítás nélküli, saját fénykibocsátásra képes szerves anyagokból állnak, a TFT-hez hasonlóan „aktív mátrix” eljárással ötvözve. Az AMOLED képernyők vékonyabbá és rugalmasabbá tehetők, gyors képfrissítéssel bírnak, ugyanakkor közvetlen napfényben kevésbé látszódnak, mint a háttérvilágítással rendelkező LCD panelek. A kutatások napjainkban az egyre jobb tulajdonságokkal rendelkező fehér, illetve a három alapszínt (kék, zöld, piros) emittáló, szerves anyagok irányában folynak, hogy minél élethűbb és színhelyesebb megjelenítést kapjunk. A különböző képernyőtípusok színkibocsátását és színhelyességét emissziós görbék segítségével ábrázolhatjuk és hasonlíthatjuk össze (2.,3.,4. ábra). [27, 28]
2. ábra: LCD képernyő spektrográf analízise (DELL Latitude E6400)
3. ábra: AMOLED (Samsung Galaxy S6) és LCD (LG Nexus 5) kijelzők emissziós görbéje
4. ábra: LCD és OLED kijelző típusok emissziós görbéje
5.2 Digitális színtévesztő tesztek
A képernyőtechnológiák fejlődése miatt az elmúlt évtizedekben egyre több számítógépes színlátásteszt készült, melyeknek diagnosztikai értéke elfogadott, így pontos képet alkotnak a különböző színtévesztésekről és azok mértékeiről. Előnyük, hogy megfelelő kalibráció mellett sokféle kijelző típussal használhatóak, érzékenységük precízen állítható, egyénre szabható és széleskörben elérhető.
5.2.1. Cambridge Colour Test
A Cambridge Colour Test (CCT) egy számítógépes színlátásteszt, melyet a Cambridge Egyetem kutatói fejlesztettek ki, ami megfelelő kalibráció mellett többfajta képernyőn is elvégezhető. A CCT színteszt gyors és pontos módszert nyújt az alanyok veleszületett vagy akár szerzett színlátás zavarainak, illetve a színdiszkriminációs képességük mérésére. A teszt a hagyományos pszeudoizokromatikus ábrák elvét követi, de számok helyett Landolt C ábrák véletlenszerű variációit használja. A háttér és a tesztábra között az egyetlen szisztematikus különbség a színárnyalat. A pontok mérete és a telítettség egyenlő mértékben szabálytalan. A teszt során a C ábrák véletlenszerű irányokban jellennek meg (fel, le, jobbra, balra), melyeket a vizsgált alanynak egy, az eszközhöz kapcsolt konzol vagy billentyűzet segítségével kell meghatároznia. Az eredeti, arab számokat tartalmazó pszeudoizokromatikus teszteket néhány alkalom után a vizsgált alany megjegyezheti, kikövetkeztetheti. A számítógépes teszt ezzel szemben az ábrák véletlenszerű generálása miatt gyakorlatilag bármennyiszer megismételhető, ezen kívül az ábrák nehézségi szintjei finoman állíthatók (5. ábra). A Cambridge Colour Test eredményei a CIE (1971) színdiagramon ábrázolhatók. A teszt alap változata (Trivector) pontos képet ad a különböző színérzékelő receptorok tévesztéséről, defektusairól, hosszabb változatával (Discrimination Ellipse – Megkülönböztető Ellipszis) a színérzékelés későbbi elváltozásait is lehet mérni (6. ábra). [29]
5. ábra: Cambridge Colour Test Landolt C ábrái különböző irányokban és nehézségi szinten
6. ábra: A "Megkülönböztető Ellipszis" a; deuteranóp b; protanóp diagnózisábrái
5.2.2. Lantern
A már létező Lantern tesztet elkészítették digitális kivitelben is, így könnyen és széles körben elérhetővé vált. Előnye még, hogy kiküszöböli a valódi lámpás tesztek amortizációs problémáit, például a fényforrások megváltozott erősségét és minőségét, illetve a színszűrők kopását, fakulását az évek során. Egy tanulmány folyamán, melyben 921 esetet vizsgáltak, összevetették az eredeti, illetve a digitális tesztek eredményeit. A digitális teszt vizsgálati távolságát 5 méterre állították, az eredeti teszt távolsága 6 méter, a két vetített pont mérete mindkettőnél megegyezett, 0,5 mm volt. A tesztet egy 17” LCD monitoron végezték maximális felbontás mellett (1368X768), maximális kontraszttal és minimális fényerővel. A kutatás során megállapították, hogy a számítógépes teszt következetes és pontos színvetítés-mérést eredményezett, az eredeti és digitális teszt eredményei konzisztensek és összehasonlíthatók voltak. [30]
5.2.3. Color Assessment and Diagnosis (CAD)
A CAD teszt más színtévesztőtesztekhez képest pontosabban különíti el a színtévesztések mértékét, így a munkaalkalmassági korlátozások esetén reálisabban lehet dönteni az egyén teljesítőképességéről. Egyes országokban a légiközlekedésben dolgozók általános kritériumtesztje. A teszt egy átlósan mozgó színes négyzetből áll egy, a természetes napfény színhőmérsékletét idéző szürke-sárga háttéren. A vizsgált alany feladata, hogy egy konzol vagy billentyűzet segítségével beszámoljon a mozgó négyzet irányáról (7. ábra). A teszt a fényerő-kontraszt érzékelésmechanizmusát veszi alapul: a fényingereket dinamikus fényerő-kontraszt zajjal izolálja, elfedve a kontrasztkülönbségeket, mely egyébként a mimikri elvére, tehát az álcázás tudományára épül. A CAD teszt lehetővé teszi a vörös-zöld és sárga-kék színküszöbérzékelés nagyon pontos diagnózisát akár veleszületett, akár szerzett színlátászavar esetén, így eredményei segíthetnek egyéb korai stádiumú szemészeti betegségek felismerésében (pl.: glaukóma, ARMD). Enyhe színlátászavarokat is pontosan érzékel, tanulmányok szerint 100%-os érzékenység/specifikussággal különíti el a normál alanyokat a veleszületett színtévesztőktől. [31]
7. ábra: CAD tesztábrák különböző vizsgált színtípusokkal
5.3. Online színlátás tesztek
A digitális színlátástesztek hatékonysága illetve a korrekciós megoldások egyre szélesebb elterjedése miatt egyre több online teszt érhető el, főleg preventív céllal. Napjaink számtalan különböző digitális eszközeinek eltérő kép- és színalkotási paraméterei bizonytalan eredményeket adhatnak a hétköznapi körülmények között végzett online színlátástesztek esetén. Egyre több könnyen használható képernyőkalibrációs lehetőség létezik, főleg grafikusok, filmesek, tervezők színhelyes munkavégzéséhez, azonban az átlagfelhasználók közötti elterjedése korlátozott a viszonylag magas költségek miatt.
Annak ellenére, hogy az otthoni felhasználás mellett nehezen biztosítható megfelelő vizsgálati körülmény (pl.: megfelelő színhőmérsékletű és mennyiségű háttérfény, kalibrált képernyő), érdemes foglalkozni ezekkel a tesztekkel. Bár nem biztosítanak klinikai pontosságú diagnosztikai eredményeket, de előszűrésként meglepően jó hatékonysággal működhetnek. Megfelelő előzetes felvilágosítást adnak a felhasználó állapotáról, ezzel segíthetve és motiválva a pontosabb diagnózis, illetve esetleges korrekciós lehetőségek további utánajárásában.