Silmä on kameramme

Etelä-Tapiolan lukio sai taas kerran mielenkiintoisan vieraan, kun mittaustekniikan tohtori Ville Voipio tuli 6.5. luennoimaan silmän ja kameran toiminnasta. Luennon nimenä oli ”Kamera päässämme”, ja se esitteli aihettaan niin biologian kuin fysiikankin näkökulmasta.

Luennolla käsiteltiin monia mielenkiintoisia ja
askarruttavia kameraan ja ihmisen silmään liittyviä kysymyksiä, kuten miksi miesten
värisokeus on yleisempää kuin naisten. Miksi kuvat ovat usein epätarkkoja pimeässä?
Ja montako megapikseliä on ihmisen silmässä?

Ville Voipio opettaa Tampereen teknillisessä yliopistossa ja
on valmistunut Teknillisestä korkeakoulusta, jossa hän on opiskellut
mittaustekniikkaa. Siellä Voipio teki myös väitöskirjansa. Tällä hetkellä Voipio
pitää Tampereen teknillisessä yliopistossa luentoja ihmisen näköjärjestelmästä.
”Maailma on monimutkaisempi kuin koulu”, sanoo Voipio, joka lupasi luennon
alussa, että jokaiselle selviää ainakin yksi uusi tieto esityksen aikana.

Luento alkoi kamerasta. Siinä on lähes samat peruspalikat
kuin silmässä; ihminenhän poimii keksintöihinsä ideoita luonnosta. Kamera
muodostuu objektiivista, joka on usein tehty kahden linssin yhdistelmästä.
Objektiivilinssi muodostaa kuvan kameraan. Himmennin eli iiris on kamerassa
oleva pieni aukko, joka säätelee valon määrää.

Kameraelementti taas on mikropiiri, joka havaitsee valoa.
Kamerassa on samoja kolmenlaisia pikseleitä kuin ihmisen silmässäkin: vihreitä,
punaisia ja sinisiä. Värisuodin poistaa kamerasta muun värisen valon. Yleensä
on niin, että mitä enemmän on valoa, sitä tarkemman kuvan kamera tuottaa, mutta
pikselien määrääkään ei pidä liioitella, tai kuvan laatu kärsii.

Silmän rakenne on hyvin samanlainen kuin kamerankin.
Sarveiskalvo on silmän uloin osa, ja linssi taivuttaa valoa, ja yhdessä ne muodostavat
kuvan verkkokalvolle. Silmän kameraelementti on verkkokalvo, joka on itse asiassa
yksi osa aivoja. Verkkokalvolla sijaitsevat myös aistinsolut, joita on
ihmisellä kahdenlaisia: tappisoluja, jotka havaitsevat sinisiä, vihreitä ja
punaisia pikseleitä, ja sauvasoluja, jotka näkevät pimeässä.

Voipio kertoi, että tappisoluja on huimat 6‒7 miljoonaa ja
sauvasoluja jopa 125 miljoonaa, jotka kaikki tosin eivät ole käytössä yhtä aikaa.
Verkkokalvo on myös siitä erikoinen, että se on ainoa paikka, missä verisuonet
ovat kokonaan näkyvissä. Iiriksen läpi tulevaa valon määrää säätelee puolestaan
värikalvo, joka voi kasvaa ja pienentyä.

On ihmisen silmässä ja kamerassa kuulemma myös eroja. Ihminen
pystyy sekä pusertamaan että venyttämään silmän linssiä, kun taas kamerassa
linssiä joudutaan siirtämään, eli silmän linssi on hyvin taipuisa verrattuna
kameran linssiin. Silmässä valo kulkee kaarevaa rataa pitkin, toisin kuin
yleensä luullaan.

Voipio selvensi, että värinäkökyky on ihmisen biologian
ominaisuus eikä fysikaalinen suure. Ihmisen tappisolut ovat erikoistuneet
kolmeen eri väriin: vihreää, punaiseen ja siniseen. Vihreätä näemme kaikkein
eniten ja osaamme erottaa vihreiden sävyjä kaikkein parhaiten. Punaista näemme
melkein yhtä hyvin, tai ainakin silmä pyrkii siihen. Sinistä taas näemme
kaikkein vähiten ja olemme huonoja erottelemaan sinisen sävyjä.

Kameran kuva on tasalaatuinen joka paikasta, kun taas
ihminen näkee tarkasti vain pienen alueen keskellä kuvaa. Lisäksi silmässä on
myös sokea piste, josta lähtevät näköhermot aivoihin. Ihminen ei huomaa sokeaa pistettä
eikä osittain sumeaa kuvaa, koska olemme tottuneet niihin. Näkökykyämme
parantaa se, että voimme kääntää sekä silmiä että päätämme tarpeen mukaan.

Voipio kertoi myös, että kyynelillä on puhdistamisen lisäksi
myös toinen, optinen tehtävä: vedellä on yleensä taipumusta tasoittua, joten se
parantaa silmän optiikkaa.

Ihmisellä on 1 mm alueella noin 200 aistinsolua, ja kukin
ihminen taittaa värejä eri tavoin. Noin 5 % populaatiosta on värisokeita.
Yleisin värisokeus on puna-vihervärisokeus, jossa punainen ja vihreä eivät
erotu selkeästi. Suurin osa värisokeista on miehiä, mikä johtuu naisten ja
miesten kromosomien eroista.

Voipio kertoi, että eläimet näkevät värejä hyvin eri tavoin
ja niiden niin silmien kuin pupillienkin muoto ja määrät ovat erittäin erilaisia
kuin ihmisen. Esimerkiksi kissan pupillit ovat pystysuorassa.

Luento oli erittäin mielenkiintoinen ja opetti varmasti
kaikille jotain uutta. Vaikka osa tiedoista olikin tuttuja, on hyvä täydentää
jo opitun päälle lisää tietoa. Niin kuin vanha sanonta kuuluu, ”tietoa ei voi
koskaan olla liikaa”.

Niia Fredriksson 13A