Видимая яркость мелькающих изображений

Важной характеристикой мелькающих изображений является видимая яркость. Это объясняется тем, что формирование информации о яркости мелькающего изображения связано с весьма сложными преобразованиями в зрительном анализаторе.

Для формы и длительности световых импульсов определены аналитические зависимости, связывающие эти параметры с видимой яркостью мелькающих изображений:

1. Форма световых импульсов В (t) связана с видимой яркостью зависимостью В_вид= 1/Т.

Эта зависимость известна как закон Тальбота.

2. Длительность светового импульса t связана с видимой яркостью Ввид зависимостью, определенной Лазаревым:

В_вид = а + ве^-t

Где t — длительность светового импульса, а и в — постоянные коэффициенты, — коэффициент пропорциональности.

Сканирование глазом объектов наблюдения

Глаз почти никогда не бывает совсем неподвижным: небольшие непроизвольные движения совершаются даже при попытке фиксировать взор на одной точке. На рис. 1.7 показана типичная картина движения глаза при попытке фиксировать взор на одной точке /29/.

Рис. 1.7.

Здесь можно видеть движение трех типов:

• 1. Дрейф — относительно медленное (около 0,2с) практически прямолинейное движение с протяженностью 5 — 15 угловых минут.
• 2. Тремор — (мелкое дрожание) колебательное синусоидальное движение с частотой 48 — 50Гц с размахом, близким к расстоянию между светочувствительными рецепторами.
• 3. Саккада — скачкообразное перемещение взора с размахом несколько угловых минут и угловой скоростью перемещения порядка сотен градусов в секунду с периодичностью 1 — 2 скачка в секунду.

Во время саккады, длящейся около 20мс происходит частичная потеря зрительной функции (минимальная яркость стимула, необходимого для его восприятия, возрастает).

Экспериментально установлен феномен потери зрения при искусственной стабилизации изображения, когда даже во время движения глаза изображение на сетчатке остается в одном и том же месте. В этом случае восприятие формы и цвета объекта блекнет и в течение нескольких секунд видно только расплывчатое однородное поле.

Зрение может быть восстановлено только при перемещении изображения на сетчатке, а также при изменении яркости или цвета раздражителя.

Это говорит о том, что непроизвольные движения глаза составляют важный компонент зрительного процесса и, возможно, играют существенную роль в ограничении утомляемости на определенном этапе.

При движении глаза световой раздражитель последовательно воздействует на соседние рецепторы, при этом каждый рецептор получает световой импульс в течение единиц мс. Реакцией на такое воздействие является электрический импульс с амплитудой около 20мВ и длительностью 1мс.

Экспериментально установлено, что изменение яркости объекта наблюдения сопровождается изменением частоты следования импульсов, при максимальной яркости частота достигает 120 Гц.

Таким образом, в сетчатке глаза происходит преобразование изменений яркости наблюдаемого объекта в изменение частоты следования электрических импульсов, генерируемых светочувствительными рецепторами глаза.

Попеременное световое раздражение соседних рецепторов при наличии тремора обеспечивает получение целостного зрительного образа при выраженной дискретной структуре зрительных анализаторов сетчатки.

Благодаря тремору формируется информация о цветовых и яркостных границах объекта.

Установлено, что явление снижения цветового восприятия объектов при уменьшении их угловых размеров до 10 угловых минут и менее может быть объяснено сочетанием тремора и дискретной структуры зрительного анализатора. Для формирования информации о цветности объекта необходимо получить сигналы от трех рецепторов (триады), имеющих различную спектральную чувствительность. Для определения цветовых границ объекта необходимо сравнение сигналов, формируемых, по крайней мере, двумя соседними триадами рецепторов. Ввиду того, что расстояние между такими триадами в несколько раз больше расстояния между соседними рецепторами, цветовое восприятие объектов становится возможным при их угловых размерах, в несколько раз превышающих расстояние между соседними рецепторами,.

Особую важность непроизвольные движения глаза имеют для анализа утомляемости зрительного анализатора при наблюдении изображений, формируемых при классической (пленочной) и электронной проекции.

Ввиду того, что при пленочной проекции движение формируется как результат быстрой смены неподвижных изображений различных фаз движения, можно предположить, что последовательное перемещение объекта наблюдения по сетчатке в определенной степени аналогично дрейфу в сканирующих движениях глаза.

В пленочной проекции частота появления изображений на экране составляет 48Гц, что практически совпадает с частотой тремора. Таким образом, количественные характеристики технологии формирования экранного изображения не противоречат аналогичным характеристикам непроизвольных движений глаза, что может способствовать снижению утомляемости зрительного анализатора при условии соблюдения требований, рассмотренных в главе 2.

В электронной проекции изображение кадра формируется разверткой светового луча по горизонтали и вертикали. При этом цикл развертки определяется суммой прямого хода (информационной части, в которой формируется фрагмент изображения) и обратным ходом, при котором развертывающий луч быстро перемещается в начало следующего фрагмента изображения. Такая система формирования кадра близка к сочетанию дрейфа и саккады.

Быстрое перемещение развертывающего луча при окончании активной части строки к началу следующей строки (обратный ход развертки) при отсутствии во время обратного хода полезной информации об изображении весьма напоминает саккаду в непроизвольном движении глаза.

Установлено, что формирование изображения зрительным анализатором человека весьма близко по своей структуре к аналогичному параметру при электронной проекции. Такое сходство может обеспечить снижение утомляемости при наблюдении изображений в электронном кинематографе.

Таким образом, в результате исследования зрительного анализатора человека в условиях наблюдения киноизображений установлено следующее:

• 1. Разрешающая способность зрительного анализатора человека в условиях наблюдения кинематографических изображений составляет в среднем около 2 (угловых минут).
• 2. Первичная обработка зрительной информации в сетчатке предполагает формирование из трех сигналов основных цветов ахроматического сигнала, несущего информацию о распределении яркостей по полю сетчатки и двух цветоразностных сигналов, в которых содержится информация только о контурах объектов соответствующего цвета. При этом происходит уплотнение «компрессия» первичной зрительной информации в 1,5 — 2 раза
• 4. В зрительном анализаторе информация об изменении яркости кодируется изменением частоты электрических импульсов, поступающих в кору головного мозга. Длительность импульса составляет около 1 мс при амплитуде около 20 мВ. При увеличении яркости частота следования импульсов увеличивается и достигает 120 Гц при максимальной яркости.