So funktionieren Farbtafeltests – Verwechslungslinien und Helligkeitsrauschen
Warum sehen manche Menschen die Zahl und andere nicht? Das Prinzip pseudoisochromatischer Tafeln und wie Farbsehen-Labor seine Tafeln berechnet.
Punkttafeltests nennt man pseudoisochromatische Tafeln. Zahl und Hintergrund werden mit zwei Farben gefärbt, die bei normalem Farbsehen deutlich verschieden sind, bei einer bestimmten Farbsehschwäche aber gleich aussehen. Am bekanntesten sind die Tafeln, die der Japaner Shinobu Ishihara 1917 veröffentlichte.
Drei Zapfen, zwei Signale
Unser Auge erzeugt Farbe, indem es die Reaktionen der drei Zapfenarten L, M und S vergleicht. Grob gesagt zeigt „die Differenz zwischen L und M“ die Rot-Grün-Richtung an und „die Differenz zwischen S und (L+M)“ die Blau-Gelb-Richtung. Fehlt L oder M oder ähneln sich beide, wird das Rot-Grün-Signal schwächer; fehlt S, wird das Blau-Gelb-Signal schwächer.
Verwechslungslinien
Trägt man alle Farben in eine Farbtafel (eine Karte der Farben ohne Helligkeit) ein, sammeln sich die Farben, die für Protan-Dichromaten gleich aussehen, auf Geraden, die von einem Punkt ausgehen. Diese Geraden sind die Verwechslungslinien, der Punkt, in dem sie zusammenlaufen, ist der Konfusionspunkt. Auch Deutan und Tritan haben jeweils eigene Konfusionspunkte.
Zwei Farben auf derselben Verwechslungslinie sind für Dichromaten dieses Typs vollkommen gleich, sofern ihre Helligkeit übereinstimmt.
Farbsehen-Labor verwendet in der CIE-1976-u'v'-Farbtafel dieselben Konfusionspunkte wie der Cambridge Colour Test – Protan (0,678; 0,501), Deutan (−1,217; 0,782), Tritan (0,257; 0,0). Für jede Tafel wird eine Mittelfarbe festgelegt, von der aus Zahlen- und Hintergrundfarbe in Richtung dieses Konfusionspunkts entgegengesetzt verschoben werden.
Helligkeitsrauschen – damit man nicht über die Helligkeit liest
Selbst zwei Farben auf einer Verwechslungslinie verraten die Zahl, wenn sie unterschiedlich hell sind. Deshalb wird die Helligkeit jedes Punkts zufällig aus sechs Stufen gewählt. Dieses Verfahren ist das Helligkeitsrauschen, das Regan, Reffin und Mollon (1994) im Cambridge Colour Test einsetzten. Um die Zahl zu lesen, muss man auf den Farbunterschied achten, nicht auf die Helligkeit.
Den Farbunterschied schrittweise verkleinern
Der Unterschied zwischen normalem Farbsehen und Farbschwäche liegt weniger darin, „ob man etwas sieht“, als darin, „bis zu welchem kleinen Unterschied man noch etwas sieht“. Farbsehen-Labor verkleinert den u'v'-Abstand zwischen Zahl und Hintergrund auf der Rot- und Grün-Achse von 0,100 → 0,019 und auf der Blau-Gelb-Achse von 0,110 → 0,036 (im 16-Tafel-Modus je 5 Tafeln für Rot und Grün, 4 für Blau-Gelb).
Rechnet man mit dem Machado-Modell (2009), beträgt der Farbunterschied zwischen Zahl und Hintergrund (Buntheitsdifferenz in CIELAB) bei der leichtesten Tafel der Rot-Achse für normales Farbsehen etwa 54, im Modell der Protan-Dichromasie nur etwa 1 – er verschwindet also praktisch –, während im Modell der Deutan-Dichromasie etwa 15 übrig bleiben. Weil auf jeder Achse ein anderer Typ versagt, lässt sich an der Achse mit den meisten Fehlern die Tendenz zu einem Typ ablesen.
| Achse | Betroffener Typ | Stufen des Farbunterschieds (u'v') |
|---|---|---|
| Rot-Achse | Protan (Protanopie, Protanomalie) | 0,100 → 0,019 |
| Grün-Achse | Deutan (Deuteranopie, Deuteranomalie) | 0,100 → 0,019 |
| Blau-Gelb-Achse | Tritan (Tritanopie, Tritanomalie) | 0,110 → 0,036 |
| Kontrolltafel | keiner (für alle lesbar) | über Helligkeitsunterschied dargestellt |
Regeln für die Auswertung
- Pro Achse gilt ein Fehler noch als Normalbereich, weil die schwierigste Tafel je nach Bildschirm auch bei normalem Farbsehen nahe an der Grenze liegt.
- Bei zwei oder mehr Fehlern wird nach Fehlerquote zwischen leichter (höchstens die Hälfte), mittelgradiger und starker (85 % und mehr) Störung unterschieden.
- Unterscheiden sich die Fehlerquoten von Rot- und Grün-Achse um 30 Prozentpunkte oder mehr, wird eine Tendenz zu diesem Typ angezeigt, sonst „nicht unterscheidbar“. Auch in der klinischen Praxis lassen sich Protan und Deutan allein mit Punkttafeln nicht sehr zuverlässig trennen.
- Fehler bei Kontrolltafeln senken die Verlässlichkeit des Ergebnisses; wer wiederholt leichte Tafeln falsch und schwierige richtig beantwortet, erhält einen gesonderten Hinweis.
Grenzen
Echte Testtafeln sind in Beleuchtung und Druck standardisiert, Bildschirme geben Farben dagegen je nach Gerät unterschiedlich wieder. Farbsehen-Labor berechnet seine Farben für einen Standard-sRGB-Monitor; auf Bildschirmen mit großem Farbraum oder ohne Kalibrierung können die Tafelfarben leicht von der Verwechslungslinie abweichen. Nutzen Sie das Ergebnis nur als unverbindliche Schätzung und lassen Sie sich bei Bedenken augenärztlich untersuchen. Grenzen von Onlinetests