Сколько видит человеческий глаз: Каковы пределы человеческого зрения? — BBC News Русская служба

Содержание

Каковы пределы человеческого зрения? - BBC News Русская служба

  • Адам Хадхази
  • BBC Future

Автор фото, SPL

Корреспондент BBC Future рассказывает об удивительных свойствах нашего зрения - от способности видеть далекие галактики до возможности улавливать невидимые, казалось бы, световые волны.

Окиньте взглядом комнату, в которой находитесь – что вы видите? Стены, окна, разноцветные предметы – все это кажется таким привычным и само собой разумеющимся. Легко забыть о том, что мы видим окружающий нас мир лишь благодаря фотонам - световым частицам, отражающимся от объектов и попадающим на сетчатку глаза.

В сетчатке каждого из наших глаз расположено примерно 126 млн светочувствительных клеток. Мозг расшифровывает получаемую от этих клеток информацию о направлении и энергии попадающих на них фотонов и превращает ее в разнообразие форм, цветов и интенсивности освещения окружающих предметов.

У человеческого зрения есть свои пределы. Так, мы не способны ни увидеть радиоволны, излучаемые электронными устройствами, ни разглядеть невооруженным глазом мельчайшие бактерии.

Благодаря прогрессу в области физики и биологии можно определить границы естественного зрения. "У любых видимых нами объектов есть определенный "порог", ниже которого мы перестаем их различать", - говорит Майкл Лэнди, профессор психологии и нейробиологии в Нью-Йоркском университете.

Сперва рассмотрим этот порог с точки зрения нашей способности различать цвета — пожалуй, самой первой способности, которая приходит на ум применительно к зрению.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Колбочки отвечают за цветовосприятие, а палочки помогают нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении

Наша способность отличать, например, фиолетовый цвет от пурпурного связана с длиной волны фотонов, попадающих на сетчатку глаза. В сетчатке имеются два типа светочувствительных клеток - палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие (так называемое дневное зрение), а палочки позволяют нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении - например, ночью (ночное зрение).

Содержащиеся в светочувствительных клетках рецепторы - опсины - поглощают электромагнитную энергию фотонов и производят электрические импульсы. Эти сигналы по оптическому нерву попадают в мозг, который и создает цветную картину происходящего вокруг нас.

В человеческом глазе есть три вида колбочек и соответствующее им число типов опсинов, каждый из которых отличается особой чувствительностью к фотонам с определенным диапазоном длин световых волн.

Колбочки S-типа чувствительны к фиолетово-синей, коротковолновой части видимого спектра; колбочки M-типа отвечают за зелено-желтую (средневолновую), а колбочки L-типа — за желто-красную (длинноволновую).

Все эти волны, а также их комбинации, позволяют нам видеть полный диапазон цветов радуги. "Все источники видимого человеком света, за исключением ряда искусственных (таких, как преломляющая призма или лазер), излучают смесь волн различной длины", - говорит Лэнди.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Не весь спектр полезен для наших глаз...

Из всех существующих в природе фотонов наши колбочки способны фиксировать лишь те, которые характеризуются длиной волн в весьма узком диапазоне (как правило, от 380 до 720 нанометров) – это и называется спектром видимого излучения. Ниже этого диапазона находятся инфракрасный и радиоспектры – длина волн низкоэнергетических фотонов последнего варьируется от миллиметров до нескольких километров.

По другую сторону видимого диапазона волн расположен ультрафиолетовый спектр, за которым следует рентгеновский, а затем - спектр гамма-излучения с фотонами, длина волн которых не превышает триллионные доли метра.

Хотя зрение большинства из нас ограничено видимым спектром, люди с афакией — отсутствием в глазу хрусталика (в результате хирургической операции при катаракте или, реже, вследствие врожденного дефекта) - способны видеть ультрафиолетовые волны.

В здоровом глазе хрусталик блокирует волны ультрафиолетового диапазона, но при его отсутствии человек способен воспринимать волны длиной примерно до 300 нанометров как бело-голубой цвет.

В исследовании 2014 г. отмечается, что в каком-то смысле мы все можем видеть и инфракрасные фотоны. Если два таких фотона практически одновременно попадут на одну и ту же клетку сетчатки, их энергия может суммироваться, превратив невидимые волны длиной, скажем, в 1000 нанометров в видимую волну длиной в 500 нанометров (большинство из нас воспринимает волны этой длины как холодный зеленый цвет).

Сколько цветов мы видим?

В глазе здорового человека три типа колбочек, каждый из которых способен различать около 100 различных цветовых оттенков. По этой причине большинство исследователей оценивает количество различаемых нами цветов примерно в миллион. Однако восприятие цвета очень субъективно и индивидуально.

"Точно подсчитать, сколько мы видим цветов, не представляется возможным, - говорит Кимберли Джемесон, научный сотрудник Калифорнийского университета в Ирвайне. – Некоторые видят больше, некоторые - меньше".

Джемесон знает, о чем говорит. Она изучает зрение тетрахроматов – людей, обладающих поистине сверхчеловеческими способностями к различению цветов. Тетрахроматия встречается редко, в большинстве случаев у женщин. В результате генетической мутации у них имеется дополнительный, четвертый вид колбочек, что позволяет им, по грубым подсчетам, видеть до 100 млн цветов. (У людей, страдающих цветовой слепотой, или дихроматов, всего два типа колбочек - они различают не более 10 000 цветов.)

Сколько нам нужно фотонов, чтобы увидеть источник света?

Как правило, колбочкам для оптимального функционирования требуется гораздо больше света, чем палочкам. По этой причине при низком освещении наша способность различать цвета падает, а за работу принимаются палочки, обеспечивающие черно-белое зрение.

В идеальных лабораторных условиях на тех участках сетчатки, где палочки по большей части отсутствуют, колбочки могут активироваться при попадании на них всего нескольких фотонов. Однако палочки справляются с задачей регистрации даже самого тусклого света еще лучше.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

После операции на глазе некоторые люди приобретают способность видеть ультрафиолетовое излучение

Как показывают эксперименты, впервые проведенные в 1940-х гг., одного кванта света достаточно для того, чтобы наш глаз его увидел. "Человек способен увидеть один-единственный фотон, - говорит Брайан Уонделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфордском университете. – В большей чувствительности сетчатки просто нет смысла".

В 1941 г. исследователи из Колумбийского университета провели эксперимент – испытуемых заводили в темную комнату и давали их глазам определенное время на адаптацию. Для достижения полной чувствительности палочкам требуется несколько минут; именно поэтому, когда мы выключаем в помещении свет, то на какое-то время теряем способность что-либо видеть.

Затем в лицо испытуемым направляли мигающий сине-зеленый свет. С вероятностью выше обычной случайности участники эксперимента регистрировали вспышку света при попадании на сетчатку всего 54 фотонов.

Не все фотоны, достигающие сетчатки, регистрируются светочувствительными клетками. Учитывая это обстоятельство, ученые пришли к выводу, что всего пяти фотонов, активирующих пять разных палочек в сетчатке, достаточно, чтобы человек увидел вспышку.

Самый маленький и самый удаленный видимые объекты

Следующий факт может вас удивить: наша способность увидеть объект зависит вовсе не от его физических размеров или удаления, а от того, попадут ли хотя бы несколько излучаемых им фотонов на нашу сетчатку.

"Единственное, что нужно глазу, чтобы что-то увидеть, - это определенное количество света, излученного или отраженного на него объектом, - говорит Лэнди. – Все сводится к числу достигших сетчатки фотонов. Каким бы миниатюрным ни был источник света, пусть даже он просуществует доли секунды, мы все равно способны его увидеть, если он излучает достаточное количество фотонов".

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Глазу достаточно небольшого количества фотонов, чтобы увидеть свет

В учебниках по психологии часто встречается утверждение о том, что в безоблачную темную ночь пламя свечи можно заметить с расстояния до 48 км. В реальности же наша сетчатка постоянно бомбардируется фотонами, так что один-единственный квант света, излученный с большого расстояния, просто затеряется на их фоне.

Чтобы представить себе, насколько далеко мы способны видеть, взглянем на ночное небо, усеянное звездами. Размеры звезд огромны; многие из тех, что мы наблюдаем невооруженным взглядом, достигают миллионов км в диаметре.

Однако даже самые близкие к нам звезды расположены на расстоянии свыше 38 триллионов километров от Земли, поэтому их видимые размеры настолько малы, что наш глаз не способен их различить.

С другой стороны, мы все равно наблюдаем звезды в виде ярких точечных источников света, поскольку испускаемые ими фотоны преодолевают разделяющие нас гигантские расстояния и попадают на нашу сетчатку.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Острота зрения снижается по мере увеличения расстояния до объекта

Все отдельные видимые звезды на ночном небосклоне находятся в нашей галактике – Млечном Пути. Самый удаленный от нас объект, который человек в состоянии разглядеть невооруженным глазом, расположен за пределами Млечного Пути и сам представляет собой звездное скопление – это Туманность Андромеды, находящаяся на расстоянии в 2,5 млн световых лет, или 37 квинтильонов км, от Солнца. (Некоторые люди утверждают, что особо темными ночами острое зрение позволяет им увидеть Галактику Треугольника, расположенную на удалении около 3 млн световых лет, но пусть это утверждение останется на их совести.)

Туманность Андромеды насчитывает один триллион звезд. Из-за большой удаленности все эти светила сливаются для нас в едва различимое пятнышко света. При этом размеры Туманности Андромеды колоссальны. Даже на таком гигантском расстоянии ее угловой размер в шесть раз превышает диаметр полной Луны. Однако до нас долетает настолько мало фотонов из этой галактики, что она едва различима на ночном небе.

Предел остроты зрения

Почему же мы не способны разглядеть отдельные звезды в Туманности Андромеды? Дело в том, что у разрешающей способности, или остроты, зрения есть свои ограничения. (Под остротой зрения подразумевается способность различать такие элементы, как точка или линия, как отдельные объекты, не сливающиеся с соседними объектами или с фоном.)

Фактически остроту зрения можно описывать так же, как и разрешение компьютерного монитора — в минимальном размере пикселей, которые мы еще способны различать как отдельные точки.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Достаточно яркие объекты можно разглядеть на расстоянии в несколько световых лет

Ограничения остроты зрения зависят от нескольких факторов - таких как расстояние между отдельными колбочками и палочками сетчатки глаза. Не менее важную роль играют и оптические характеристики самого глазного яблока, из-за которых далеко не каждый фотон попадает на светочувствительную клетку.

В теории, как показывают исследования, острота нашего зрения ограничивается способностью различать около 120 пикселей на угловой градус (единицу углового измерения).

Практической иллюстрацией пределов остроты человеческого зрения может являться расположенный на расстоянии вытянутой руки объект площадью с ноготь, с нанесенными на нем 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями попеременно белого и черного цветов, образующими подобие шахматной доски. "По всей видимости, это самый мелкий рисунок, который еще в состоянии различить человеческий глаз", - говорит Лэнди.

На этом принципе основаны таблицы, используемые окулистами для проверки остроты зрения. Наиболее известная в России таблица Сивцева представляет собой ряды черных заглавных букв на белом фоне, размер шрифта которых с каждым рядом становится все меньше.

Острота зрения человека определяется по тому, на каком размере шрифта он перестает четко видеть контуры букв и начинает их путать.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

В таблицах для проверки остроты зрения используются черные буквы на белом фоне

Именно пределом остроты зрения объясняется тот факт, что мы не способны разглядеть невооруженным глазом биологическую клетку, размеры которой составляют всего несколько микрометров.

Но не стоит горевать по этому поводу. Способность различать миллион цветов, улавливать одиночные фотоны и видеть галактики на удалении в несколько квинтильонов километров – весьма неплохой результат, если учесть, что наше зрение обеспечивается парой желеобразных шариков в глазницах, соединенных с полуторакилограммовой пористой массой в черепной коробке.

Сколько кадров в секунду видит человеческий глаз — Александр Навагин — Хайп

Сколько кадров в секунду может видеть человек © All About Vision

Миф про 25-й кадр хоть раз слышал каждый. До сих пор многие уверены, что человеческий глаз способен воспринимать максимум 24 кадра в секунду. Однако это огромное заблуждение. И, что интереснее всего, в байку про 24 кадра люди верили даже лет 15-20 назад, когда повсеместно встречались ЭЛТ-мониторы, наглядно опровергающие это утверждение своим мерцанием.

Откуда взялся миф про 24 кадра

Стандартная кинопленка 35 мм после проявки © Center for Teaching Quality

Миф о том, что человеческий глаз видит максимум 24 кадра в секунду, имеет вековую историю. Он уходит корнями в эпоху зарождения кинематографа. Первые фильмы, снятые в конце XIX века братьями Люмьер, имели 16 кадров в секунду. Эту цифру выбрали потому, что расход стандартной пленки 35 мм при такой частоте составлял ровно 1 фут в секунду. Таким образом упрощались расчеты необходимого количества пленки для съемок.

Потребность в увеличении частоты возникла с переходом от немого кино к звуковому. Дорожка в те времена писалась на пленку рядом с картинкой в виде полосок, каждая из которых соответствовала определенной частоте. Малая длина пленки, прокручиваемой за секунду (всего 30 см), не позволяла записать звук достаточно четко, поэтому длину нужно было увеличивать.

Волнообразные линии вверху - звуковая дорожка © Википедия - Wiki

Увеличить показатели FPS именно до 24 решили тоже не просто так. Секундный расход пленки теперь составлял 1,5 фута, минутный – 90 футов или 30 ярдов. Эти цифры тоже оказались удобными для расчетов при планировании бюджета съемок. Частоту пытались увеличить и больше, до 30, 48 и даже 60 кадров за секунду, но возникли проблемы.

Для такой скорости требовалось более точное и выносливое оборудование (как для съемки, так и воспроизведения в кинотеатрах), а расход пленки существенно увеличивался. Помимо затрат на саму пленку, увеличивались также стоимость монтажа, время на его произведение. В итоге все так и остановились на 24 кадрах, эта частота стала отраслевым стандартом на много десятилетий.

Окончательно утвердили частоту около 25 кадров в секунду тотальная электрификация Европы и появление телевидения. При частоте переменного тока 50 Гц (смен направления в секунду) 24-25 кадров удобно привязывать к параметрам тока. При таком подходе смена кадра происходит один раз на период синусоиды. А вот в США, где вместо привычных нам 220-230 вольт 50 Гц используется 110-120 вольт 60 Гц, телевизионный стандарт NTSC работает с частотой 30 (29,97) кадров в секунду.

Частоту кадров на ТВ привязали к синусоиде тока в сети © SparkFun Electronics

Сколько кадров в секунду в действительности видит глаз

Человеческое зрение – это не дискретная система, возможности которой можно описать простыми цифрами. Это про камеру можно сказать: пишет видео в разрешении 3240х2160 точек, с частотой 60 кадров в секунду. А человеческий глаз видит именно кадры только в том случае, если смотрит на проявленную пленку или раскадровку цифрового видео в редакторе.

Зрительная система воспринимает картинку целостно, замечая только ее изменения. Поэтому никакой конкретной цифры, указывающей на пределы возможностей глаза, нет. Если картинка не меняется – разницы нет, будет за секунду меняться 5 кадров, 25, или 250. Пределы восприятия сильно зависят от особенностей наблюдаемого объекта. Чем быстрее он движется, чем резче эти движения – тем выше предельная частота.

Сравнение 5, 10, 15 и 30 кадров в секунду на медленной картинке

Наблюдая видео, на котором человек медленно идет по прямой, глаз не заметит существенной разницы между 24 и 60 кадров в секунду, так как движения плавные. Если этот человек быстро бежит – разница уже будет, ролик в 60 FPS покажется намного плавнее и приятнее, чем в 24 FPS. А если этот человек не просто бежит, а бежит зигзагом, попутно прыгая через препятствия – то даже разница между 60 и 120 FPS будет заметна, в пользу большей частоты.

Сравнение 12, 18, 25 и 60 кадров в секунду на динамичном видео

Чтобы проверить это, не нужно далеко ходить. Достаточно запустить на компьютере тяжелую игрушку сначала на низких настройках, чтобы FPS был высоким, а потом – на высоких или максимальных, чтобы получить меньше 30 FPS. Вы сразу заметите разницу: в первом случае объекты хоть и будут менее детальными, но движения – гораздо более плавными.

Увидев разницу между 30, 60 и 100 FPS, можно наглядно убедиться, что человеческий глаз видит гораздо больше 24 кадров в секунду. Предел, после которого разница становится не видна, зависит от индивидуальных особенностей зрения, и в случае с видео или игрой составляет 80-150 кадров в секунду, а иногда и больше.

Пределы восприятия зрительной системы

Помимо кадровой частоты, имеют значение и амплитуда смены кадра, резкость цветовых переходов, время показа каждого кадра. Если просто набрать разноцветных картинок, склеить их в видеоролик и менять со скоростью 120 кадров в секунду, человек хоть и не заметит все цвета, но будет испытывать дискомфорт.

Причина дискомфорта – напряжение глаз, которые пытаются зафиксировать каждую смену, и зрительного центра в мозге. Если долго смотреть на такое, могут заболеть глаза и голова, а у человека с эпилепсией может случиться приступ.

При коротком времени показа кадра (1 миллисекунду показывает – 10 мс не показывает) чувствительность глаз становится еще выше. Даже если человек не видит (не воспринимает сознательно) смены кадра, и картинка плавная, резкие цветные вспышки (когда кадр показывается), чередующиеся с черным фоном (кадр не показывается), зрительная система улавливает.

Именно этим обусловлен дискомфорт, который испытывают некоторые люди при наблюдении AMOLED-экранов Samsung на сниженной яркости. Ведь в режиме снижения яркости включается ШИМ-регулятор подсветки, который быстро включает и гасит пиксели. Циклов включения-гашения за секунду происходит 240, то есть их частота – 240 Гц или 240 кадров в секунду.

Полосы на экране - эффект от мерцания, которое замечает камера

Человек вроде и не видит смену кадров с такой частоты, картинка кажется плавной, но чувствительная зрительная система все же фиксирует этот процесс. То есть, сознание хоть и видит за секунду меньше кадров, но глаза способны уловить и больше. Просто из-за очень высокой частоты мозг напрягается, но не обрабатывает эту информацию до конца.


Незаметными для людей с высокочувствительным зрением становятся только частоты смены кадра и мерцания порядка 1000 Гц. Именно от 1 кГц (1000 кадров в секунду) – предел восприятия, преодолеть который большинство человеческих глаз не может. Таким образом, при наблюдении движущегося изображения, в большинстве случаев, человеческий глаз видит максимум около 100-150 кадров в секунду, но воспринимать способен на порядок больше.

Сколько кадров в секунду видит человек

Как наш мозг обрабатывает реальность

Во-первых, важно понимать, как вы вообще можете видеть изображения.

  1. Свет проходит через роговицу в передней части глаза, пока не попадает в хрусталик.
  2. Затем хрусталик фокусирует свет на точку в задней части глаза в месте, которое называется сетчаткой.
  3. Затем фоторецепторные клетки в задней части глаза превращают свет в электрические сигналы, а клетки, известные как палочки и колбочки, улавливают движение.
  4. Зрительный нерв передает электрические сигналы в мозг, который затем преобразует их в изображения.

Реальность и экраны

Когда вы смотрите футбольный матч с трибун или наблюдаете за ребенком, который едет на велосипеде по тротуару, ваши глаза — и ваш мозг — обрабатывают визуальные данные как один непрерывный поток информации.

Но если вы смотрите фильм по телевизору, смотрите видео на YouTube на своем компьютере или даже играете в видеоигру, все немного по-другому.

Мы привыкли смотреть видео или шоу, которые воспроизводятся с частотой от 24 до 30 кадров в секунду. Фильмы, снятые на пленку, снимаются с частотой 24 кадра в секунду. Это означает, что каждую секунду перед вашими глазами мелькают 24 изображения.

Но не все, что вы видите, будет иметь такую ​​же частоту кадров в секунду.

Телевизоры и компьютеры в вашем доме, вероятно, имеют более высокую «частоту обновления», что влияет на то, что вы видите и как вы это видите. Частота обновления — это столько раз ваш монитор обновляет новые изображения каждую секунду.

Если частота обновления вашего настольного монитора составляет 60 Гц, что является стандартным, это означает, что он обновляется 60 раз в секунду. Один кадр в секунду примерно соответствует 1 Гц.

Когда вы используете компьютерный монитор с частотой обновления 60 Гц, ваш мозг обрабатывает свет от монитора как один непрерывный поток, а не как серию постоянных мерцающих огней. Более высокая частота обычно означает меньшее мерцание.

В прошлом эксперты утверждали, что максимальная способность большинства людей обнаруживать мерцание находится в диапазоне от 50 до 90 Гц или что максимальное количество кадров в секунду, которое может видеть человек, не превышает 60.

Почему вам нужно знать о частоте мерцания? Она может отвлекать, если будете воспринимать частоту мерцания, а не единый непрерывный поток света и изображений.

Правда ли, что 24 кадров в секунду это предел

Практически 100 лет назад братья Люмьер придумали первый кинофильм. В это время подбирали количество кадров, необходимое на пленке. Число 16 выбрали, потому что так было бюджетно, удобнее для воспроизведения кадров. На самом деле человеческий глаз может увидеть в десятки раз больше последовательных кадров. От их числа и скорости воспроизведения зависит четкость картинки.

После развития кинофильма к немому кино добавился звук. Это означало то, что количество кадров в секунду необходимо увеличить. Это связано с тем, что малая длина пленки не могла позволить записать чистый звук.

В это время выбрали расход кадров в количестве 24, так как это позволяло сократить расход пленки, осуществлялся удобный расчет для планирования бюджета фильма.

Позже количество кадров пытались увеличить до 60, но это вызвало проблему, поэтому кинорежиссеры решили остановиться только на 24. При увеличении их числа возрастала стоимость на 1 кинофильм, пленку, монтаж. Поэтому 24 кадра являются стандартным для производства кинофильмов.

Миф о 25 кадрах появился после того, как данное число вошло в стандарт Европы для телевидения. На данный момент в США принято снимать фильмы, в которых частота кадров составляет 30.

Об исследованиях


Учеными проводилось множество исследований на тему распознания разного количества кадров, которое воспринимает человеческий мозг и органы зрения. Наиболее часто опыты ставили рекламщики, так как считали, что скрытый кадр приведет к подсознательному восприятию, что заставит человека покупать определенный продукт:
  • Разные группы людей садили перед телевизором. Им предоставляли видеоматериал, который содержал дефектные кадры с изображением предмета, являющийся лишним для данного кинофильма. После его просмотра большинство людей рассказывали, что видели какое-то непонятное мелькание на телевизоре. Это достаточно интересно, так как FPS находился за пределами числа 220. То есть означает, что человек может распознавать число кадров намного более 24.
  • Учеными было исследовано периферийное зрение. Обнаружилось, что оно имеет отличие от прямого зрения по частоте изображения. Поэтому при создании шлемов используют значения не 30-60 Герц, как для телевизора, а выше – 90 Герц.
  • В пятидесятых годах прошлого века выпустили американский фильм, в котором во многих кадрах были вставлены надписи «Ешь попкорн, пей Кока-колу». Так встраивали кадры, которые распознавались только на бессознательном уровне. Маркетинговая компания, которая занималась этим исследованием, рассказала, что продажа попкорна и кока-колы после этого выросла во много раз.
  • В американском телевидении было исследование на тему содержания 25 кадра. В одном популярном американском телешоу вставляли 350 раз на высокой скорости слова «Звони прямо сейчас». Но никто так и не позвонил. В конце телешоу ведущий рассказал, что в шоу содержалось послание, и попросил прислать правильный ответ про содержание. Было прислано множество писем, но ни одно из них не содержало правильного ответа.

Американскими торговыми компаниями было разработано множество исследований на тему 25 кадра и внедрения информации в подсознательную область человеческого мозга. Но ни одно из исследований не подтвердило правдивости данной теории. Тем не менее, во многих странах была запрещена реклама на уровне подсознательной деятельности человека. В США применение такого метода может привести к потере лицензии для телевещания.

Как проводят исследования?

Эксперименты в области выявления возможностей органов зрения человека проводятся постоянно, и ученые не собираются останавливаться на достигнутом. Например, проводят такое тестирование: контрольная группа людей просматривает предложенные видеозаписи с различной частотой кадров. В определенные фрагменты в разных промежутках времени вставлены кадры с каким–либо дефектом. Они изображают какой-то лишний, не вписывающийся в общую канву предмет. Это может быть быстро движущийся летящий объект. Во всех группах более 50% испытуемых замечают летящий объект. Это обстоятельство не вызывало бы такого удивления, если бы не знать, что это видео демонстрировали с частотой 220 кадров в секунду. Конечно, рассмотреть подробно изображение никто не смог, но даже тот факт, что люди просто смогли заметить мелькание на экране при такой кадровой частоте, говорит сам за себя.

Что такое частота кадров?


В сущности, частота кадров – это количество изображений, которые видеокарта способна вывести в единицу времени. Как правило, она измеряется в кадрах в секунду и часто обозначается аббревиатурой FPS, расшифровка которой (frames-per-second) так и переводится.

Например, если игра выдает один кадр в секунду, то каждую секунду вы будете видеть всего одно изображение. Это больше похоже на слайд-шоу, чем на процесс в реальном времени, и совершенно неиграбельно. Поэтому в целом, чем больше кадров отображается каждую секунду, тем плавнее выглядит результат.

Диапазоны частоты кадров


Человеческий глаз – очень тонкий орган, но он практически не способен различить разницу на пару кадров в секунду. Поэтому, а также в связи с обусловленными железом стандартами, частота кадров обычно округляется до следующих значений:
  • 30 FPS – целевая производительность актуальных консолей и слабых ПК. Имейте в виду, что лаги становятся заметны только при частоте ниже 24 кадров в секунду, поэтому любое значение выше 24 можно считать играбельным.
  • 60 FPS – целевое значение большинства игровых ПК. На консолях со стабильной частотой кадров в 60 FPS могут работать только менее требовательные или лучше оптимизированные игры.
  • 120 FPS – частота кадров, доступная только на мониторах с частотой обновления 120-165 Гц, а достичь ее в требовательных играх без снижения настроек способны лишь самые мощные игровые ПК. На консолях пока недостижима.
  • 240 FPS – столько осилят лишь самые быстрые мониторы с частотой обновления 240 Гц. Максимально возможное значение для современных дисплеев.

Имейте в виду, что чем выше частота кадров, тем тяжелее человеческому глазу заметить разницу. Например, большую плавность при 60 кадрах в секунду по сравнению с 30 кадрами в секунду сможет заметить почти каждый, а вот различие между 120 и 240 FPS часто тяжело увидеть, даже если мониторы поставить рядом.

Какая частота кадров оптимальна для игр?


И вот мы, наконец, добрались до заглавного вопроса. Однако, ответить на него однозначно попросту невозможно. Почему?

Как минимум потому, что не существует идеальной частоты кадров для каждой игры. Если отбросить личные предпочтения, то можно сказать примерно следующее:

  • 30 FPS – вполне подойдет для одиночных и более кинематографичных игр.
  • 60 FPS – идеальная для большинства людей частота кадров – благодаря большей плавности игры становятся более отзывчивыми, что может предоставить преимущество в мультиплеере. Также хороша для игр, где важна реакция на анимации.
  • 120 FPS – гораздо плавнее и отзывчивее, чем 60 FPS. Может предоставить значительное преимущество в соревновательных играх, хотя некоторые и в одиночных ценят большую отзывчивость, даже ценой ухудшения графики.
  • 240 FPS – как и в случае со 120 FPS, значение в 240 FPS может потребоваться разве что киберспортсменам, готовым вложиться в монитор с частотой обновления 240 Гц. Очевидно, что это значение вдвое выше, но реально заметить разницу между 120 и 240 FPS гораздо сложнее, чем между 30 и 60 или между 60 и 120 FPS.

Кроме того, при выборе целевого значения частоты кадров стоит учитывать также следующие факторы:

  • Тип монитора – как уже было сказано, отобразить частоту кадров выше стандартных 60 в секунду способны лишь определенные мониторы с высокой частотой обновления. А выбор такого монитора может повлечь за собой отказ от других возможностей. Например, в мониторах с частотой обновления 144 и 240 Гц чаще всего используются TN-матрицы, у которых по сравнению с IPS и VA хуже цветопередача и углы обзора. Если вы хотите получше разобраться с различными типами матриц, посмотрите эту статью. Кроме того, стоит учитывать разрешение.
  • Железо – если вы приобретаете монитор с высокой частотой обновления, вам также потребуется видеокарта, которая сможет обеспечить работу игр с высокой частотой кадров. Для AAA-игр с высокими настройками графики она может быть очень дорогой.
  • Игры – достичь 120 FPS в последних AAA-играх непросто, но про киберспортивные игры типа CS: GO, Overwatch, Dota 2 и т.д. этого не скажешь. Если вы играете в основном в них или другие хорошо оптимизированные игры, которым для трехзначной частоты кадров сверхмощное железо не требуется, то дорогая видеокарта для монитора с частотой обновления 144 или 240 Гц вам не потребуется.

Больше 24 кадров – человеческий глаз не видит

Давайте разберёмся с мифом о том, что это не правда. Человеческий глаз спокойно может заметить разницу между 24, 60, 120 и т.д. количеством кадров. В видео, которое располагается по ссылке ниже, есть пример, где наглядно демонстрируется разница на примере 30 и 60 кадров в секунду.

Откуда взялся стандарт в 24 кадра?

Всё пошло с тех самых пор, когда начали появляться первые фильмы со звуком, например, “Певец Джаза”, снятый в 1927 году. Именно при частоте съемки в 24 кадра в секунду звук никуда не смещался, не убегал – не происходило рассинхрона.

Причины, по которым режиссёры не используют повышенную частоту кадров:

Причина №1:

Раньше это способствовало экономить огромное количество плёнки. Времена меняются, поэтому стали экономить на носителях.

Причина №2:

Съемка с пониженной частотой кадров уменьшает затраты на вычислительных машинах при монтаже, а также уменьшает время рендера всего видео.

Причина №3:

Современные режиссёры зачастую не видят смысла в том, чтобы тратить лишние силы на то, что по итогу никакой зрительской отдачи не принесёт. В пример можно привести 2012 год, когда всемирно известный режиссёр Питер Джексон решил снимать свою новую трилогию в мире Средиземья – “Хоббит” с частотой кадров равной 48.

“Хоббит” – 2012, Режиссёр – Питер Джексон

Тем самым режиссёр выразил протест против сложившегося в индустрии формата и призвал других режиссёров использовать новые технологии.

Однако данный подход оценили далеко не все зрители: многие просто не понимали, в чём смысл данной технологии, им казалось, что картинка как будто ускорена в 2 раза. Поэтому при просмотре им было не комфортно.

Только небольшая часть аудитории Хоббита – люди, которые увлекаются компьютерными играми, смогли по достоинству оценить новаторский подход Джексона, потому что привыкли видеть на экранах своих мониторов частоту больше 30, а порой и даже больше 60 кадров в секунду.

Даже такой именитый режиссер как Джеймс Кэмерон говорил, что устоявшийся формат страдает от дёрганости картинки и чрезмерной размытости, но при этом считает, что более высокая частота кадров не всегда смотрится уместно:

Мне кажется, что эффект повышенной частоты кадров выглядит хуже, когда на экране что-то обыденное. Например, два человека, которые разговаривают на кухне, будут смотреться как два актёра в гриме и в декорациях кухни. Но если вы в живую сняли что-то необыкновенное, то такой гиперреализм будет смотреться в вашу пользу.

Джеймс Кэмерон
Режиссёр

Неожиданные факты

Не все знают о таком интересном факте: эксперименты с показом видеоизображения с разной частотой начались более ста лет назад в эпоху немого кино. Для демонстрации первых фильмов кинопроекторы снабжались ручным регулятором скорости. То есть фильм показывали с той скоростью, с которой крутил ручку механик, а он, в свою очередь, ориентировался на реакцию зала. Изначальная скорость показа немого фильма составляла 16 кадров в секунду.

Но при просмотре комедии, когда публика проявляла высокую активность, скорость увеличивали до 30 кадров в секунду. Но такая возможность самовольно регулировать скорость показа могла иметь и отрицательные последствия. Когда владелец кинотеатра хотел заработать больше, он, соответственно, сокращал время показа одного сеанса, но увеличивал количество самих сеансов. Это приводило к тому, что кинопродукция не воспринималась человеческим глазом, а зритель оставался недовольным. В результате во многих странах на законодательном уровне запретили демонстрацию фильмов с ускоренной частотой и определили норму, в соответствии с которой работали киномеханики. Вообще, для чего изучаются fps и человеческий глаз? Поговорим об этом.

Заключение


Подводя итог, можно сказать, что задаваясь целевым значением частоты кадров, нужно учитывать возможности вашего компьютера, игры, в которые вы обычно играете, а также понимать, что вам важнее – быстродействие или графика.

Даже 30 кадров в секунду – вполне играбельное значение, и на самом деле может обеспечить более кинематографичный вид (особенно если в игре не такие сложные анимации), но большинство согласится с тем, что идеальный компромисс между отзывчивостью и затратами – 60 кадров в секунду.

При этом трехзначная частота кадров хороша главным образом для соревновательного мультиплеера и для тех, кому требуется дополнительная отзывчивость даже в одиночных играх, пусть ценой снижения некоторых графических настроек. Однако, имейте в виду, что монитор с частотой обновления 144 или 240 Гц – довольно специфическая покупка. Он не обязательно будет дорогим, но возможно, придется пожертвовать какими-то преимуществами 60 Гц мониторов в аналогичном ценовом диапазоне. Как правило, это лучшее качество изображения.

И в заключение, если вы собираетесь покупать новый монитор, мы бы хотели посоветовать вам взглянуть на нашу подборку лучших игровых мониторов

Источники

  • https://impulsa.ru/health/fps-glaza-cheloveka/
  • https://proglazki.ru/interesnoe/skolko-fps-vidit-chelovecheskij-glaz/
  • https://FB.ru/article/343306/skolko-kadrov-v-sekundu-vidit-chelovek-stroenie-glaza-i-interesnyie-faktyi
  • https://cubiq.ru/optimalnaya-chastota-kadrov-v-igrah/
  • https://dtf.ru/avi/230994-vy-kogda-nibud-zadumyvalis-pochemu-kino-snimaetsya-pri-chastote-kadrov-ravnoy-24

[свернуть]

Сколько всё же кадров в секунду способен воспринимать человеческий глаз?

Исследования, эксперименты и научные обоснования и комментарии о том, сколько же Гц видит глаз обычного человека, и отличаются ли геймеры от нас.

30 кадров в секунду? 60 кадров в секунду? Если вы когда-либо спорили о частоте кадров, у когнитивных исследователей, с которыми мы говорили, есть для вас несколько сложных ответов.

Какова максимальная частота кадров, которую видит человеческий глаз? Насколько ощутима разница между 30 Гц и 60 Гц? Между 60 Гц и 144 Гц? После какого момента бессмысленно выводить игру быстрее?

Ответы сложные. Вы можете не согласиться с некоторыми из них; некоторые из них могут даже разозлить вас. Эксперты по глазам и визуальному познанию, даже те, кто сами играют в игры, вполне могут иметь совершенно иную точку зрения, чем вы, о том, что важно в потоке изображений, отображаемых компьютерами и мониторами. Но человеческое зрение и восприятие — это странная и сложная вещь, и работает она не совсем так, как кажется.

Аспекты зрения

Первое, что нужно понять, — это то, что мы воспринимаем различные аспекты зрения по-разному. Обнаружение движения — это не то же самое, что обнаружение света. Другое дело, что разные части глаза работают по-разному. Центр вашего зрения хорош в одних вещах, периферия в других. И еще одно: существуют естественные физические ограничения тому, что мы можем воспринимать. Свету, проходящему через роговицу, требуется время, чтобы стать информацией, на основании которой мозг может действовать, а наш мозг может обрабатывать эту информацию только с определенной скоростью.

«У игроков в компьютерные игры одни из лучших глаз. «Если вы работаете с геймерами, вы работаете с действительно странной популяцией людей, которые, вероятно, работают на максимальном уровне», — говорит Джордан Делонг. Делонг-ассистент профессора психологии в Колледже Святого Иосифа в Ренсселере, и большинство его исследований посвящено зрительным системам.

Это потому, что зрительное восприятие можно тренировать, а экшн — игры особенно хороши для тренировки зрения.

«[Игры] уникальны, это один из немногих способов значительно улучшить почти все аспекты вашего зрения, такие как контрастная чувствительность, способность к вниманию и отслеживание нескольких объектов», — говорит Адриен Шопен, исследователь в области когнитивных наук. Настолько хорошо, что игры используются в зрительной терапии.

Поэтому, прежде чем вы рассердитесь на исследователей, которые говорят о том, какую частоту кадров вы можете и не можете воспринимать, похлопайте себя по плечу: если вы играете в экшн-игры, вы, вероятно, более восприимчивы к частоте кадров, чем средний человек.

Восприятие движения

А теперь перейдем к некоторым числам. Первое, о чем следует подумать, — это частота мерцания. Большинство людей воспринимают мерцающий источник света как постоянное свечение со скоростью от 50 до 60 раз в секунду, или герц. Некоторые люди могут обнаружить легкое мерцание в люминесцентной лампе с частотой 60 Гц, и большинство людей увидят мерцающие пятна по всему зрению, если они сделают быстрое движение глаз, глядя на модулированные светодиодные задние фонари, которые есть во многих современных автомобилях.

Но когда речь заходит о восприятии плавных игровых кадров это только часть головоломки. И если вы слышали об исследованиях летчиков-истребителей, в которых они демонстрировали способность воспринимать изображение, мелькающее на экране в течение 1/250 секунды, это тоже не совсем то, о чем идет речь в восприятии плавных образов компьютерных игр. Это потому, что игры выводят движущиеся изображения, и, следовательно, вызывают различные визуальные системы по сравнению с теми, которые просто обрабатывают свет.

Например, есть такая штука, как закон Блоха. «По сути, это один из немногих законов восприятия», — говорит профессор Томас Бьюзи, доцент кафедры психологии и наук о мозге университета Индианы. Он говорит, что существует компромисс между интенсивностью и длительностью вспышки света, длящейся менее 100 мс. У вас может быть наносекунда невероятно яркого света, и она будет такой же, как десятая часть секунды тусклого света. «Как правило, люди не могут отличить короткие, яркие и длинные, тусклые стимулы в течение одной десятой доли секунды», — говорит он. Это немного похоже на взаимосвязь между выдержкой и диафрагмой в камере: если впустить много света с широкой диафрагмой и установить короткую выдержку, ваша фотография будет также хорошо экспонирована, как и фотография, сделанная при небольшом количестве света.

Но, хотя нам трудно различать интенсивность вспышек света менее 10 мс, мы можем воспринимать артефакты невероятно быстрого движения. «Они должны быть очень конкретными и особенными, но если бы вы захотели, вы могли бы увидеть артефакт на скорости 500 кадров в секунду», — говорит Делонг.

Специфика связана с тем, как мы воспринимаем различные типы движения. Если вы сидите неподвижно и наблюдаете за тем, как что-то движется перед вами, это совсем другой сигнал, чем то, что вы получаете, когда идете. «Они сосредоточены в разных местах», — говорит Делонг. «Средняя часть вашего зрения, фовеальная область, которая является наиболее детализированной, на самом деле представляет собой мусор, когда дело доходит до обнаружения движения, поэтому, если вы наблюдаете за движущимися объектами в центре экрана, это не так уж важно, какова частота обновления; вы не можете видеть этого этой частью вашего глаза». Но периферией наших глаз мы невероятно хорошо обнаруживаем движение. Когда периферийное зрение заполняет экран с частотой обновления 60 Гц или более, многие люди сообщают, что у них есть сильное ощущение, что они физически движутся. Отчасти именно поэтому VR-гарнитуры, которые могут работать с периферийным зрением, обновляются так быстро (90 Гц).

Также стоит подумать о некоторых вещах, которые мы делаем, когда играем, скажем, в шутер от первого лица. Мы постоянно контролируем взаимосвязь между движением мыши и обзором в перцептивном контуре моторной обратной связи, мы ориентируемся и перемещаемся в трехмерном пространстве, а также ищем и отслеживаем врагов. Поэтому мы постоянно обновляем наше понимание игрового мира с помощью визуальной информации. Бьюзи говорит, что преимущества плавных, быстро обновляющихся изображений заключаются в нашем восприятии крупномасштабного движения, а не мелких деталей.

 

Но как быстро мы можем воспринимать движение? После всего, что вы прочитали выше, вы, вероятно, догадывайтесь, что точного ответа на этот вопрос нет. Но есть несколько окончательных ответов, например: вы определенно можете почувствовать разницу между 30 Гц и 60 Гц.

Какую частоту кадров мы действительно видим?

«Конечно, 60 Гц лучше, чем 30 Гц, явно лучше», — говорит Бьюзи. Итак, одно из заявлений в интернете было отменено. А поскольку мы можем воспринимать движение с большей частотой, чем мерцающий источник света с частотой 60 Гц, уровень должен быть выше, но он не будет стоять рядом с числом. «Будь то плато на 120 Гц или вы получите дополнительное усиление до 180 Гц, я просто не знаю».

Делонг считает, что падение способности людей обнаруживать изменения плавности экрана составляет около 90 Гц. Конечно, поклонники могут отличить крошечные различия, но для всех остальных никакой разницы нет

.

Шопен смотрит на эту тему совсем по-другому. «Из литературы ясно, что вы не можете видеть ничего больше 20 Гц», — говорит он. И хотя я признаю, что сначала фыркнул в свой кофе, его аргумент вскоре стал иметь гораздо больше смысла.

Он объясняет, что когда мы ищем и классифицируем элементы как цели в шутере от первого лица, мы отслеживаем несколько целей и обнаруживаем движение небольших объектов. «Например, если вы возьмете обнаружение движения небольшого объекта, какова оптимальная временная частота объекта, который вы можете обнаружить?»

Исследования показали, что ответ составляет от 7 и 13 Гц. После этого наша чувствительность к движению значительно падает. «Когда вы хотите выполнить визуальный поиск, или многократное визуальное отслеживание, или просто интерпретировать направление движения, ваш мозг будет брать только 13 изображений из секунды непрерывного потока, поэтому вы усредняете другие изображения, которые находятся между ними, в одно изображение».

Обнаруженное исследователем Руфином ван Рулленом в 2010 году, это буквально происходит в нашем мозгу: вы можете видеть устойчивый импульс активности 13 Гц на ЭЭГ, и это дополнительно подтверждается наблюдением, что мы также можем испытать «эффект колеса телеги», который вы получаете, когда фотографируете вращающийся объект со спицами. При воспроизведении кадры могут показывать, что объект вращается в противоположном направлении. «Мозг делает то же самое», — говорит Шопен. — Это можно увидеть и без камеры. Учитывая все исследования, мы не видим никакой разницы между 20 Гц и выше. Давайте перейдем к 24 Гц, что является стандартом в киноиндустрии. Но я не вижу смысла идти дальше этого».

Здесь важно то, что Шопен говорит о том, что мозг получает визуальную информацию, которую он может обрабатывать и на которую может действовать. Он не говорит, что мы не можем заметить разницу между 20 Гц и 60 Гц кадрами. «То, что вы видите разницу, не значит, что вы можете стать лучше в игре», — говорит он. «После 24 Гц вы не станете лучше, но вы можете получить другой феноменологический опыт». Следовательно, есть разница между эффективностью и опытом.

И хотя Бьюзи и Делонг признали эстетическую привлекательность плавной частоты кадров, никто из них не считал, что частота кадров — это самое главное в игровой технологии. Для Шопена гораздо важнее разрешение. «Мы очень ограничены в интерпретации разницы во времени, но у нас почти нет ограничений в интерпретации разницы в пространстве», — говорит он.

Для Делонга разрешение также важно, но только в той небольшой центральной области глаза, которая заботится о нем и составляет всего пару градусов поля зрения. «Некоторые из самых удивительных вещей, которые я видел, были связаны с отслеживанием взглядов. Почему бы нам не сделать полное разрешение только для тех областей глаза, где это действительно нужно?» Но на самом деле его внимание сосредоточено на коэффициентах контрастности. «Когда мы видим действительно настоящие черные и яркие белые, это действительно впечатляет», — говорит он.

Что мы на самом деле знаем

После всего этого, что мы на самом деле знаем? Что мозг сложен, и что на самом деле нет универсального ответа, подходящего для всех.

Некоторые люди могут воспринимать мерцание источника света частотой 50 или 60 Гц. Более высокая частота обновления уменьшает заметное мерцание.

Мы лучше обнаруживаем движение периферией нашего зрения.

То, как мы воспринимаем вспышку изображения, отличается от того, как мы воспринимаем постоянное движение.

Когда дело доходит до восприятия изменений в изображениях, геймеры, скорее всего, обладают одними из самых чувствительных и натренированных глаз.

То, что мы можем воспринимать разницу между частотой кадров, не обязательно означает, что восприятие влияет на время нашей реакции.

Вдобавок ко всему мы должны также учитывать, действительно ли наши мониторы способны выводить изображения с такой высокой частотой кадров. Многие из них не превышают 60 Гц, и Бьюзи задается вопросом, действительно ли мониторы, рекламируемые с частотой 120 Гц, отображают такую скорость (согласно некоторым серьезным углубленным тестам в TFTCentral, они, безусловно, отображают). И как человек, которому также нравились игры с 30 кадрами в секунду (а часто и меньше), отображаемые моими консолями, я могу связать их с предположением, что другие аспекты визуальных дисплеев могут лучше сочетаться с моим визуальным восприятием.

С другой стороны, мне бы хотелось бы услышать от профессиональных команд об их объективном опыте работы с частотой кадров и о том, как это влияет на производительность игроков. Возможно, они подтвердят или опровергнут современное научное мышление в этой области. Если геймеры настолько особенные, когда дело касается зрения, возможно, мы должны быть теми, кто возглавит новое понимание этого.

Источник: Pcgamer.

Если вам интересны новости мира ИТ также сильно, как нам, подписывайтесь на наш Telegram-канал. Там все материалы появляются максимально оперативно. Или, может быть, вам удобнее "Вконтакте" или Twitter? Мы есть также в Facebook.

Автор: Юлия Ляхова
Читайте нас где удобно
Ещё на эту тему было
Для тех, кто долистал

Ай-ти шуточка бонусом. В Android-подразделении компании Samsung всего два дизайнера: один держит iPhone, другой обводит.

Сколько кадров в секунду видит человеческий глаз

Как частота кадров влияет на восприятие, насколько быстро мы способны улавливать самые незначительные изменения и сколько кадров оптимальны для человеческого глаза?

Кадровая частота, так же известная, как FPS (Frames per Second), Frame rate и Frame frequency.

Является общепринятой единицей измерения, показывающей число кадров, сменяющихся за секунду.

Точное значение, которое способен уловить человеческий глаз сложно назвать, так как он не способен видеть происходящие по кадрово. Восприятие напрямую зависит от индивидуальных способностей человека. Примерные границы начинаются от 20 и заканчиваются далеко за 200 к. с.

Каждый кадр представляет собой независимое статичное «неподвижное» изображение, которое сменяется с определенной скоростью и последовательностью, создавая эффект движения.

24 кадра

Большинство фильмов, часть видеоматериалов сняты с частотой 24 к.с. Значение является классическим стандартом в кинематографии, но из этого не следует, что оно используется повсеместно.

Для создания движения будет вполне достаточно 12 кадров, но это значение не использовалось, так оно было минимальным для достижения эффекта. При использовании меньшего числа к.c., изображение переставало восприниматься плавным, что вело к исчезновению эффекта. Было решено остановиться на 16 кадрах, которые предоставляли требуемый результат. В дальнейшем 16 к. с. были признаны стандартом для немого кинопроизводства.

Необходимость в использовании большего кадров, возникла с приходом озвучки. При записи в прежнем формате были несоответствия между аудио и видео дорожками. Из-за недостаточного количества кадров, озвучка становились искаженной и несинхронной, что приводило к исчезновению целостного восприятия. Дополнительные 8 к.с придали больше плавности и помогли решить проблему. Использование большего количества кадров, требовало большего расходов пленки, которая в то время стоило не дешево. 24 кадра являются минимальным значением для плавности и используются по сегодняшний день, являясь общепринятым стандартом киносъемки и проекции. Время идет и вместе с ним прогресс, актуальность стандарта угасает. Последние годы, все чаще говорят о переходе на новые технологии.

29.9 или 30

Телевизионный формат NTSC использует 30 к.с. Является стандартом телевещания для США, Канады, Японии и ряда прочих стран. Положительными чертами является хорошая совместность, как с черно-белыми, так и с цветными телевизорами. Обладает низкий уровень искажений, что положительно сказывается на качестве изображения.

В настоящее время большинство стран прекратили использование формата в сфере телевещания и перешли на стандарты цифрового вещания высокой четкости.

60 кадров

Частота 60 кадров используется ТВЧ – Телевидение Высокой Четкости и системой широкоформатного кино IMAX.

60 и более. Имеет ли смысл?

Как было сказано выше, глаз человека видит изображение, как и все остальное не по кадрово, а это значит, что чем больше кадров будет показано за одну секунду, тем более плавным и четким получится изображение.

Использование большего количества является делом времени, когда-то использовали 16, а сейчас 24, 60. С каждым последующим увеличением видеочастоты, глаз человека все больше привыкает.

Комфортное число FPS для игр и кино В чем отличие между fps в играх и кадрами в кино

В кино, в отличии от видеоигр используется постоянная частота кадров, которая неизменна на протяжении всего фильма. Исключение могут составлять сцены с замедленной, либо ускоренной съемкой, которые, как правило, занимают очень малую часть времени.

Из-за сохраняющейся периодичности зрение и мозг адаптируются, тем самым на время утрачивая способность, воспринимать происходящее в виде отдельных кадров, фрагментов.

В видеоиграх все немного иначе. Постоянная чистота кадров невозможна, потому как все игровые локации «места» и сцены генерируются «создаются» в реальном времени. Помимо этого, различные локации обладают разным количеством объектов, качеством детализации.

Кино снято в 2D, то есть обладает только шириной и высотой, а видеоигры предстают перед нашими глазами, в том виде, в котором мы видим, то есть в 3D. В видеоиграх за обработку изображения отвечают два основных компонента - видеокарта (для обработки графики) и процессор (для расчётов).

Игровой мир, неспособен загрузиться полностью сразу. Он подгружается частями, исходя из действий и передвижений игрока. Следовательно, количество объектов меняется в большую или меньшую сторону, что постоянно изменяет используемую мощность и нагрузку на компоненты. Вследствие чего, постоянно изменяется и частота кадров. Фиксированного значения не существует, возможны только рамки, между которыми происходят изменения. Существует минимальное, максимальное и среднее значение, которое будет отличаться в зависимости от игры и сцены.

По причине постоянно изменяющегося количества кадров, мозг неспособен адаптироваться, что позволяет замечать даже незначительные изменения. В данном случае работает правило, чем больше, тем лучше, так как среднее значение может иметь к примеру пределы от 27к.с до 45к.с. Из чего следует, что 27 будет мало, а 40 и более достаточно для комфортного восприятия.

Вывод

Восприятие не ограничивается 24, или 60 кадрами в секунду. Глаз человека способен видеть гораздо больше, чем мы предполагаем. Восприятие частоты в кино и играх отличается. В кино значение кадров неизменно, а в играх наоборот. Из-за чего в кино достаточно кадров для плавности, а в играх нет.

Понравилась статья? Выдели текст и выбери поделиться.

Сколько кадров в секунду видит человеческий глаз | Hype.tech

Сколько кадров в секунду может видеть человек © All About Vision

Сколько кадров в секунду может видеть человек © All About Vision

Миф про 25-й кадр хоть раз слышал каждый. До сих пор многие уверены, что человеческий глаз способен воспринимать максимум 24 кадра в секунду. Однако это огромное заблуждение. И, что интереснее всего, в байку про 24 кадра люди верили даже лет 15-20 назад, когда повсеместно встречались ЭЛТ-мониторы, наглядно опровергающие это утверждение своим мерцанием.

Читайте также: Мозг и привычные аксиомы

Откуда взялся миф про 24 кадра

Стандартная кинопленка 35 мм после проявки © Center for Teaching Quality

Стандартная кинопленка 35 мм после проявки © Center for Teaching Quality

Миф о том, что человеческий глаз видит максимум 24 кадра в секунду, имеет вековую историю. Он уходит корнями в эпоху зарождения кинематографа. Первые фильмы, снятые в конце XIX века братьями Люмьер, имели 16 кадров в секунду. Эту цифру выбрали потому, что расход стандартной пленки 35 мм при такой частоте составлял ровно 1 фут в секунду. Таким образом упрощались расчеты необходимого количества пленки для съемок.

Потребность в увеличении частоты возникла с переходом от немого кино к звуковому. Дорожка в те времена писалась на пленку рядом с картинкой в виде полосок, каждая из которых соответствовала определенной частоте. Малая длина пленки, прокручиваемой за секунду (всего 30 см), не позволяла записать звук достаточно четко, поэтому длину нужно было увеличивать.

Волнообразные линии вверху - звуковая дорожка © Википедия - Wiki

Волнообразные линии вверху - звуковая дорожка © Википедия - Wiki

Увеличить показатели FPS именно до 24 решили тоже не просто так. Секундный расход пленки теперь составлял 1,5 фута, минутный – 90 футов или 30 ярдов. Эти цифры тоже оказались удобными для расчетов при планировании бюджета съемок. Частоту пытались увеличить и больше, до 30, 48 и даже 60 кадров за секунду, но возникли проблемы.

Читайте также: Технологии, которые определят 2019 год

Для такой скорости требовалось более точное и выносливое оборудование (как для съемки, так и воспроизведения в кинотеатрах), а расход пленки существенно увеличивался. Помимо затрат на саму пленку, увеличивались также стоимость монтажа, время на его произведение. В итоге все так и остановились на 24 кадрах, эта частота стала отраслевым стандартом на много десятилетий.

Окончательно утвердили частоту около 25 кадров в секунду тотальная электрификация Европы и появление телевидения. При частоте переменного тока 50 Гц (смен направления в секунду) 24-25 кадров удобно привязывать к параметрам тока. При таком подходе смена кадра происходит один раз на период синусоиды. А вот в США, где вместо привычных нам 220-230 вольт 50 Гц используется 110-120 вольт 60 Гц, телевизионный стандарт NTSC работает с частотой 30 (29,97) кадров в секунду.

Частоту кадров на ТВ привязали к синусоиде тока в сети © SparkFun Electronics

Частоту кадров на ТВ привязали к синусоиде тока в сети © SparkFun Electronics

Сколько кадров в секунду в действительности видит глаз

Человеческое зрение – это не дискретная система, возможности которой можно описать простыми цифрами. Это про камеру можно сказать: пишет видео в разрешении 3240х2160 точек, с частотой 60 кадров в секунду. А человеческий глаз видит именно кадры только в том случае, если смотрит на проявленную пленку или раскадровку цифрового видео в редакторе.

Зрительная система воспринимает картинку целостно, замечая только ее изменения. Поэтому никакой конкретной цифры, указывающей на пределы возможностей глаза, нет. Если картинка не меняется – разницы нет, будет за секунду меняться 5 кадров, 25, или 250. Пределы восприятия сильно зависят от особенностей наблюдаемого объекта. Чем быстрее он движется, чем резче эти движения – тем выше предельная частота.

Сравнение 5, 10, 15 и 30 кадров в секунду на медленной картинке

Наблюдая видео, на котором человек медленно идет по прямой, глаз не заметит существенной разницы между 24 и 60 кадров в секунду, так как движения плавные. Если этот человек быстро бежит – разница уже будет, ролик в 60 FPS покажется намного плавнее и приятнее, чем в 24 FPS. А если этот человек не просто бежит, а бежит зигзагом, попутно прыгая через препятствия – то даже разница между 60 и 120 FPS будет заметна, в пользу большей частоты.

Сравнение 12, 18, 25 и 60 кадров в секунду на динамичном видео

Чтобы проверить это, не нужно далеко ходить. Достаточно запустить на компьютере тяжелую игрушку сначала на низких настройках, чтобы FPS был высоким, а потом – на высоких или максимальных, чтобы получить меньше 30 FPS. Вы сразу заметите разницу: в первом случае объекты хоть и будут менее детальными, но движения – гораздо более плавными.

Увидев разницу между 30, 60 и 100 FPS, можно наглядно убедиться, что человеческий глаз видит гораздо больше 24 кадров в секунду. Предел, после которого разница становится не видна, зависит от индивидуальных особенностей зрения, и в случае с видео или игрой составляет 80-150 кадров в секунду, а иногда и больше.

Читайте также: 9 мозгов, 3 сердца: невероятные факты об осьминогах

Пределы восприятия зрительной системы

Помимо кадровой частоты, имеют значение и амплитуда смены кадра, резкость цветовых переходов, время показа каждого кадра. Если просто набрать разноцветных картинок, склеить их в видеоролик и менять со скоростью 120 кадров в секунду, человек хоть и не заметит все цвета, но будет испытывать дискомфорт.

Причина дискомфорта – напряжение глаз, которые пытаются зафиксировать каждую смену, и зрительного центра в мозге. Если долго смотреть на такое, могут заболеть глаза и голова, а у человека с эпилепсией может случиться приступ.

При коротком времени показа кадра (1 миллисекунду показывает – 10 мс не показывает) чувствительность глаз становится еще выше. Даже если человек не видит (не воспринимает сознательно) смены кадра, и картинка плавная, резкие цветные вспышки (когда кадр показывается), чередующиеся с черным фоном (кадр не показывается), зрительная система улавливает.

Именно этим обусловлен дискомфорт, который испытывают некоторые люди при наблюдении AMOLED-экранов Samsung на сниженной яркости. Ведь в режиме снижения яркости включается ШИМ-регулятор подсветки, который быстро включает и гасит пиксели. Циклов включения-гашения за секунду происходит 240, то есть их частота – 240 Гц или 240 кадров в секунду.

Полосы на экране - эффект от мерцания, которое замечает камера

Человек вроде и не видит смену кадров с такой частоты, картинка кажется плавной, но чувствительная зрительная система все же фиксирует этот процесс. То есть, сознание хоть и видит за секунду меньше кадров, но глаза способны уловить и больше. Просто из-за очень высокой частоты мозг напрягается, но не обрабатывает эту информацию до конца.

Незаметными для людей с высокочувствительным зрением становятся только частоты смены кадра и мерцания порядка 1000 Гц. Именно от 1 кГц (1000 кадров в секунду) – предел восприятия, преодолеть который большинство человеческих глаз не может. Таким образом, при наблюдении движущегося изображения, в большинстве случаев, человеческий глаз видит максимум около 100-150 кадров в секунду, но воспринимать способен на порядок больше.

Больше интересных материалов читайте на Hype.ru

Ставьте лайки, подписывайтесь на канал! 👍

«Острее, чем человеческий глаз». Samsung нацелилась на создание 600-мегапиксельной матрицы

Вот и появился ответ на вопрос о технологическом пределе разрешающей способности мобильных камер (вроде как).

В соответствующем пресс-релизе лидер рынка мобильных камер Samsung сделала весьма громкое заявление о намерении выпустить фотоматрицы, которые превзойдут по остроте зрения  возможности человеческого глаза. Для справки, человеческий глаз воспринимает мир с «разрешением», эквивалентным примерно 500 млн пикселей. В то же время Samsung прямо говорит о сенсорах разрешением вплоть до 600 Мп!

Разумеется, пока что никаких конкретных сведений об этих революционных сенсорах нет, как нет  и примерных сроков их выпуска. О предназначении этих самых сенсоров тоже конкретных данных нет. В то же время, как отмечает Samsung, если сейчас смартфоны выступают главной областью применения сенсоров высокого разрешения, то вскоре к ним присоединяться автономные транспортные средства, IoT, дроны и другие категории продуктов.

Говоря о смартфонах, можно вспомнить, что переход с этапа 64 Мп на 108 Мп в камерах Samsung занял всего полгода — именно сенсор такого разрешения (второго поколения) используется в актуальном флагмане Galaxy S20 Ultra. Кроме того, если верить последним слухам, к середине года Samsung перейдет на следующий этап с выпуском дюймового сенсора следующего поколения разрешением 150 Мп.

«Samsung гордится тем, что является лидером в области фотоматриц с высокой разрешающей способностью. Компания готова перейти к следующему этапу эволюционного развития с широким ассортиментом продуктов, отвечающим разнообразным потребностям производителей устройств. Используя инновационный потенциал, мы полны решимости открыть бесконечные возможности в пиксельных технологиях. Мы говорим о сенсорах, которые смогут захватывать больше деталей, чем человеческий глаз».

Йонгин Пак, исполнительный вице-президент и глава направления сенсоров Samsung Electronics

Также Samsung изучает возможность разработки специальных сенсоров, которые будут работать в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах (невидимых для человеческого глаза).

Источник: Samsung

Может ли человеческий глаз видеть в формате 8K?

Технологии, похоже, в наши дни развиваются угрожающими темпами, и это, безусловно, верно, когда речь идет о бытовой электронике. Когда было объявлено, что в этом году Большая игра будет транслироваться в 8K, мы начали задаваться вопросом: могут ли наши глаза видеть даже в 8K?

Итак, вот краткое изложение того, что на самом деле означает 8K, и пришло ли вам время инвестировать в новый телевизор.

Разница между пикселями и разрешением

Важно понимать, что есть разница между пикселями и разрешением.При просмотре телевизоров HD, 4K, а теперь и 8K, чем выше вы поднимаетесь, тем выше разрешение или общее количество пикселей. Пиксели - это отдельные точки света, составляющие цифровое изображение. Например, телевизор 8K имеет 33, 177, 600 пикселей. Отметим, что термин 8K относится к количеству пикселей (около 8000), отображаемых по горизонтали в строке.

Однако в человеческом зрении глаза не содержат пикселей. Самое близкое сравнение - это палочки и колбочки в ваших глазах, которые помогают вам видеть. Более того, разрешает картинку, которую вы можете составить своими глазами и мозгом, а не то, что обязательно существует в реальности.

Какое разрешение человеческого глаза?

Поскольку человеческий глаз вообще не видит в пикселях, довольно сложно сравнить их с цифровым дисплеем.

Но любопытные умы хотят знать, если бы вы, , могли сравнить , сколько пикселей, вероятно, было бы в человеческом глазу? Оказывается, кто-то умный использовал довольно сложную математику и (при условии зрения 20/20) получил 576 мегапикселей. 576 мегапикселей - это примерно 576000000 отдельных пикселей, поэтому на первый взгляд может показаться, что мы видим намного больше, чем может предложить телевизор 8K.Но не все так просто. Например, мы видим разрешение 576 мегапикселей, когда наши глаза движутся, но один взгляд будет иметь только около 5-15 мегапикселей.

Более того, у ваших глаз есть много недостатков, которых нет у фотоаппарата или цифрового экрана. Например, у вас есть встроенное слепое пятно, где зрительный нерв встречается с сетчаткой. У вас также может быть нарушение рефракции, такое как близорукость или дальнозоркость. Вы также могли родиться с (казалось бы) сверхмощными глазами, как у тетрахроматов: люди с четырьмя колбочками в глазах вместо трех.Это означает, что они могут видеть гораздо больше цветовых вариаций и, следовательно, при просмотре телевизора потенциально могут различать гораздо больше, чем средний человек.

Стоит ли покупать новый 8К телевизор или подождать?

Пожалуй, первый вопрос, который нам следовало бы задать: есть ли что смотреть в 8K? Ответ небольшой. Голливудские режиссеры использовали камеры 8K, и даже было выпущено несколько фильмов в формате 8K, которые можно было смотреть в кинотеатрах, например, Guardians of the Galaxy Vol.2 . В Японии сеть NHK TV иногда транслирует в формате 8K, но их можно увидеть только в некоторых кинотеатрах по всей стране.

На выставке Consumer Electronics Show (CES) 2018 бренды с телевизорами 8K должны были отображать статические изображения или очень короткие циклические видеоролики, чтобы продемонстрировать полный эффект 8K, поскольку готового контента для показа было не так много.

Можем ли мы увидеть прошлые 8K?

Итак, если вам интересно, могут ли ваши глаза с потенциально сверхвысокой четкостью 576 мегапикселей видеть больше, чем может предложить телевизор 8K, рассмотрите этот эксперимент: подумайте о том, когда вы находитесь на пляже. Если вы посмотрите на ближайший к вам песок, вы легко сможете сосчитать отдельные песчинки, верно? Но чем дальше смотришь, тем труднее или невозможнее становится.Это потому, что расстояние играет огромную роль в нашем решении.

Поскольку в игру вступает так много переменных, нет однозначного ответа «да» или «нет» на вопрос «можем ли мы видеть в 8K?» Теоретически на некотором расстоянии это возможно, да. Если вы хотите получить общее представление о том, какое это расстояние, вы можете подключить размер экрана вашего телевизора к калькулятору домашнего кинотеатра Карлтона Бейла. Например, для 50-дюймового телевизора 8K вам нужно будет сесть на два фута или меньше от него, чтобы полностью оценить его воздействие.

Хотя то, что технологии продолжают совершенствоваться, впечатляет, есть много вещей, которые следует учитывать, прежде чем разориться на этот новый телевизор, огромная цена (более 15 000 долларов!), Возможно, одна из них!

Если вы в настоящее время носите очки или контактные линзы, вы можете получить встроенную четкость HD всего за 490 долларов за глаз. Узнайте, забронировав у нас бесплатную консультацию без каких-либо обязательств.

Как далеко может видеть человеческий глаз? | Острота зрения человека

Поверхность Земли искривляется из поля зрения на расстоянии 3.1 миля (5 км). Но наша острота зрения простирается далеко за горизонт. Если бы Земля была плоской или если бы вы стояли на вершине горы и обозревали более крупный, чем обычно, участок планеты, вы могли бы видеть яркие огни на расстоянии сотен миль. Темной ночью можно было даже увидеть мерцающее пламя свечи на расстоянии до 48 км.

Как далеко может видеть человеческий глаз, зависит от того, сколько частиц света или фотонов излучает удаленный объект. Самый дальний объект, видимый невооруженным глазом, - это галактика Андромеды, расположенная в удивительной точке 2.6 миллионов световых лет от Земли. 1 триллион звезд галактики в совокупности излучают достаточно света, чтобы несколько тысяч фотонов поражали каждый квадратный сантиметр Земли каждую секунду; темной ночью это достаточно, чтобы возбудить нашу сетчатку.

Связанный: Как наши глаза движутся идеально синхронно?

Еще в 1941 году зрительный ученый Селиг Хехт и его коллеги из Колумбийского университета провели то, что до сих пор считается надежным измерением «абсолютного порога» зрения - минимального количества фотонов, которые должны поразить нашу сетчатку, чтобы вызвать осознание визуального восприятия.Эксперимент проверял порог в идеальных условиях: глазам участников исследования давали время адаптироваться к полной темноте, вспышка света, действовавшая в качестве стимула, имела (сине-зеленую) длину волны 510 нанометров, к которой наши глаза наиболее чувствительны, и этот свет был направлен на периферию сетчатки, которая наиболее богата светочувствительными стержневыми клетками.

Ученые обнаружили, что для того, чтобы участники исследования воспринимали такую ​​вспышку света более половины времени, им требовалось от 54 до 148 фотонов, чтобы поразить их глазные яблоки.Основываясь на измерениях поглощения сетчаткой, ученые подсчитали, что на самом деле палочковыми клетками участника было поглощено в 10 раз меньше фотонов. Таким образом, поглощение от 5 до 14 фотонов или, что то же самое, активация всего от 5 до 14 стержневых клеток говорит вашему мозгу, что вы что-то видите.

«Это действительно небольшое количество химических событий», - заключили Хехт и его коллеги в своей основополагающей статье по этому вопросу.

Принимая во внимание абсолютный порог, яркость пламени свечи и то, как светящийся объект тускнеет в соответствии с квадратом расстояния от него, специалисты по зрению приходят к выводу, что можно было различить слабое мерцание пламени свечи до 30 миль отсюда.

Но как далеко мы можем почувствовать, что объект - это нечто большее, чем просто мерцание света? Чтобы что-то выглядело пространственно вытянутым, а не точечным, свет от него должен стимулировать по крайней мере две соседние клетки колбочек - элементы в наших глазах, которые производят цветовое зрение. В идеальных условиях объект должен иметь угол не менее 1 угловой минуты или одной шестидесятой градуса, чтобы возбуждать соседние конусы. (Эта угловая мера остается неизменной независимо от того, находится ли объект рядом или далеко; удаленные объекты должны быть намного больше, чтобы иметь тот же угол, что и близкие объекты).Полная луна составляет 30 угловых минут в поперечнике, тогда как Венеру трудно разрешить как протяженный объект с диаметром около 1 угловой минуты.

Объекты человеческого масштаба можно разрешить как протяженные объекты с расстояния чуть менее 2 миль (3 км). Например, на таком расстоянии мы могли бы различить две разные фары автомобиля.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Как работает человеческий глаз | Слои роговицы / роль

Чтобы понять кератоконус, мы должны сначала понять, как глаз позволяет нам видеть и какую роль в этом процессе играет роговица.

Просмотр видео

Световые лучи попадают в глаз через роговицу, прозрачное переднее «окно» глаза. Благодаря преломляющей способности роговицы световые лучи отклоняются таким образом, что они беспрепятственно проходят через зрачок, отверстие в центре радужной оболочки, через которое свет попадает в глаз.

Диафрагма работает как затвор в фотоаппарате. Он может увеличиваться и уменьшаться в зависимости от того, сколько света попадает в глаз.

Пройдя через радужную оболочку, световые лучи проходят через естественный хрусталик глаза.Эта прозрачная гибкая структура работает как объектив в камере, укорачивая и удлиняя ее ширину, чтобы правильно фокусировать световые лучи.

Световые лучи проходят через плотное прозрачное гелеобразное вещество, называемое стекловидным телом, которое заполняет глазное яблоко и помогает глазу сохранять свою сферическую форму.

В нормальном глазу световые лучи попадают в точку фокусировки на сетчатке. Сетчатка работает так же, как пленка в фотоаппарате. Он отвечает за улавливание всех световых лучей, преобразование их в световые импульсы через миллионы крошечных нервных окончаний, а затем отправку этих световых импульсов через более миллиона нервных волокон к зрительному нерву.

Поскольку кератоконус роговицы имеет неправильную форму и форму конуса, лучи света попадают в глаз под разными углами и фокусируются не на одной точке сетчатки, а на множестве разных точек, вызывая размытое, искаженное изображение.

Таким образом, роговица - это прозрачное переднее покрытие, пропускающее свет и запускающее процесс рефракции. Он также предотвращает попадание посторонних частиц в глаза.

Зрачок - это регулируемое отверстие, которое регулирует интенсивность света, попадающего в линзу.Хрусталик фокусирует свет через стекловидное тело - прозрачное гелеобразное вещество, которое заполняет заднюю часть глаза и поддерживает сетчатку.

Сетчатка получает изображение, которое роговица фокусирует через внутреннюю линзу глаза, и преобразует это изображение в электрические импульсы, которые по зрительному нерву передаются в мозг. Мы можем терпеть очень большие шрамы на теле, не беспокоясь только о своем тщеславии. В роговице дело обстоит иначе. Даже небольшой шрам или неправильная форма могут ухудшить зрение.Независимо от того, насколько хорошо функционирует остальная часть глаза, если роговица поцарапана, помутнена или деформирована, зрение пострадает.

При кератоконусе неправильная форма роговицы не позволяет ей правильно выполнять свою работу, что приводит к искажению изображения, передаваемого на сетчатку и передаваемого в мозг.

CORNEA

Глаз закрыт твердым белым мешком, склерой. Роговица - это прозрачное окно в этом белом мешочке, которое позволяет предметам, на которые вы смотрите, переноситься в виде световых волн внутрь глаза.

Поверхность роговицы - это место, где свет начинает свой путь в глаз. Миссия роговицы - собирать и фокусировать зрительные образы. Поскольку он находится впереди, как лобовое стекло автомобиля, он подвергается серьезным злоупотреблениям со стороны внешнего мира.

Роговица искусно сконструирована таким образом, что только самые дорогие искусственные линзы могут соответствовать ее точности. Гладкость и форма роговицы, а также ее прозрачность жизненно важны для правильного функционирования глаза.Если ухудшается гладкость поверхности или прозрачность роговицы, зрение будет нарушено.

РОЗОВЫЕ СЛОИ

Несмотря на то, что роговица выглядит как одна прозрачная мембрана, она состоит из пяти различных слоев ткани, каждый из которых выполняет свою функцию.

  • Эпителий - тонкий внешний слой быстрорастущих и легко регенерируемых клеток.
  • Слой Боумена состоит из неправильно расположенных коллагеновых волокон и защищает строму роговицы.Его толщина составляет от 8 до 14 микрон.
  • Строма , прозрачный средний и самый толстый слой роговицы, состоит из регулярно расположенных коллагеновых волокон и кератоцитов (специализированных клеток, которые секретируют коллаген и протеогликаны, необходимые для поддержания прозрачности и кривизны роговицы)
  • Десцеметовая мембрана представляет собой тонкий слой, который служит модифицированной базальной мембраной эндотелия роговицы.
  • Эндотелий - это единственный слой клеток, отвечающий за поддержание надлежащего жидкостного баланса между водным и стромальным отделами роговицы, сохраняя прозрачность роговицы.

51 Факты о ваших глазах

Фото Ангелоса Михалопулоса на Unsplash

Ваши глаза невероятно сложны. Они усердно работают с момента вашего пробуждения до момента, когда вы снова засыпаете, постоянно получая информацию об окружающем мире.

Мы собрали 51 факт о ваших глазах, которые помогут вам понять, насколько они замечательны на самом деле:

Фото Павла Скорупскаса на Unsplash

1. Человеческий глаз работает как фотоаппарат. Точно так же, как объектив камеры фокусирует свет на светочувствительную поверхность, ваши глаза фокусируют свет на сетчатке.

2. Глаза впервые появились около 500 миллионов лет назад. По оценкам ученых, глаз впервые развился 500 миллионов лет назад, первоначально в очень простой форме, которая, вероятно, могла отличать только свет от темноты.

Фото Hichem Dahmani на Unsplash

3. Самый распространенный цвет глаз в мире - карие. Поскольку более 55% населения мира имеют карие глаза, он остается наиболее распространенным цветом. Цвет глаз определяется генетикой, потому что они определяют, сколько меланина вырабатывается радужной оболочкой.

4. Некоторые люди рождаются с несовпадающими цветами глаз. Это состояние известно как гетерохромия и обычно является результатом относительного недостатка или избытка пигмента в одном глазу. Чаще всего он передается по наследству, но также может возникнуть в результате болезни или травмы.

5. Роговица - это прозрачное покрытие радужки и зрачка. Защищает глаза от грязи и микробов, а также от некоторых солнечных ультрафиолетовых лучей. Если ваша роговица будет повреждена, вы испытаете искаженное зрение, потому что свет, попадающий в ваш глаз, будет мешать.

Фото Дарио Гартманна на Unsplash

6. Зрение 20/20 означает, что у вас нормальное зрение. Вопреки распространенному мнению, в зрении 20/20 нет ничего примечательного.Скорее, это означает, что вы можете читать карту с расстояния 20 футов в нормальных условиях освещения.

7. Более широкие ученики могут внушать волнение. Любая позитивная мысль может расширить ваши зрачки. Например, когда вы смотрите на кого-то, кто вас привлекает, он расширяется до 45%. Однако расширение зрачков также может означать, что вы напуганы.

8. То, что лжецы меньше смотрят в глаза, - это миф. На самом деле, хорошо обученный лжец будет пытаться компенсировать это чрезмерной попыткой «доказать», что он говорит правду, путем слишком пристального зрительного контакта и пристального взгляда.

9 . Беременность может повлиять на зрение женщины. В то время как гормоны бушуют и происходят физические изменения, у женщины могут возникнуть проблемы со зрением. Обычно это незначительные и временные состояния, такие как помутнение зрения и сухость глаз, которые проходят после рождения ребенка.

10. Ваши глаза устают, когда вы читаете или смотрите в компьютер в течение длительного времени. Это потому, что вы реже моргаете и не расслабляете мышцу глаза.Если это случается с вами часто, убедитесь, что у вас есть актуальный рецепт.

11. Человеческая роговица очень похожа на роговицу акулы. Это сходство означает, что глаза акулы можно использовать в качестве замены при операциях на глазах человека.

12. «Плавающие» в вашем видении постоянны. В основном они состоят из белковых нитей, плавающих внутри стекловидного тела глаза, отбрасывающих тени на сетчатку. Поскольку стекловидное тело полностью застаивается, они останутся там на неопределенный срок, если не будут удалены хирургическим путем.

13. Нельзя чихать с открытыми глазами. Ваши глаза и нос связаны черепными нервами, поэтому стимуляция от чихания проходит по одному нерву к мозгу, а затем по другому нерву к векам, обычно вызывая моргание.

14. У курильщиков почти вдвое больше шансов испытать синдром сухого глаза. Табачный дым, как известно, раздражает глаза - даже вторичное воздействие дыма может усугубить синдром сухости глаз, особенно у тех, кто носит контактные линзы.

15. Солнечные лучи вызывают повреждение глаз. Некоторые заболевания глаз, такие как катаракта и птеригия, были связаны с воздействием УФ-лучей. Чтобы защитить глаза от опасностей, связанных с солнцем, вы должны носить хорошо подогнанные солнцезащитные очки, желательно с закругленными краями.

16. Многие глазные травмы заживают на удивление быстро. Наш организм понимает, что глаза очень важны для нас, и многие травмы глаз можно быстро вылечить.Например, при правильном уходе небольшая царапина на роговице заживает примерно за 2 дня.

17. Отпечаток пальца имеет 40 уникальных характеристик, а радужная оболочка - 256. Вот почему сканирование сетчатки глаза все чаще используется в целях безопасности. Сканер сетчатки глаза использует инфракрасный свет для картирования уникального рисунка кровеносных сосудов на сетчатке глаза человека. Этот узор настолько сложен, что даже однояйцевые близнецы не имеют одинаковой конфигурации.

18. У нас есть два глаза для восприятия глубины. Наши глаза работают вместе, чтобы помочь нам оценить размер и расстояние до объектов, чтобы мы могли безопасно перемещаться вокруг них.

19. Слезы защищают глаза от инфекции. Любая грязь и пыль, прошедшая защиту наших ресниц и бровей, смывается слезами. Они сохраняют наши глаза чистыми и влажными и наполняют их антителами, которые борются с инфекцией.

20. Наши глаза автоматически закрываются, чтобы защитить нас от предполагаемых опасностей. Превосходный рефлекторный контроль наших век позволяет им автоматически закрываться, когда они обнаруживают, что объект находится слишком близко к глазу или внезапно появляется яркий свет.

21. На самом деле мы видим вещи вверх ногами, и наш мозг переворачивает изображение правильно. В результате изогнутой роговицы свет, попадающий в наши глаза, преломляется и создает перевернутое изображение на сетчатке.

22. Есть цвета, которые слишком сложны для восприятия человеческим глазом. Эти цвета известны как «невозможные цвета», которые не могут быть восприняты из-за того, что они находятся за пределами возможностей наших трех типов колбочек в сетчатке.Однако некоторые из этих цветов можно увидеть, смешав цветовые сигналы от двух глаз или посмотрев на специальные «шаблоны усталости».

23. Пересадка глаз в настоящее время невозможна из-за чувствительности зрительного нерва. Хирурги в настоящее время не могут подключить зрительный нерв к мозгу, потому что он содержит более 1 миллиона нервных клеток. Это означает, что трансплантированный глаз не будет передавать сигналы в мозг и, следовательно, не сможет производить зрение.

Фото Михая Стефана на Unsplash

24.Вы должны выбросить макияж глаз через три месяца. Сливочный или жидкий макияж для глаз, например тушь для ресниц, является идеальной средой для размножения бактерий. Это может вызвать глазные инфекции.

25. Никогда не делитесь макияжем глаз с друзьями. Замена макияжа глаз может привести к опасным инфекциям. Это связано с тем, что аппликаторы для макияжа могут легко переносить бактерии, и вы не хотите обмениваться микробами с другими.

26. Глазные тесты могут обнаружить шизофрению. Психическое расстройство можно диагностировать с 98.Точность 3% при простом осмотре глаз. Тест проверяет аномалии движения глаз.

27. Роговица - единственная ткань в организме человека, не содержащая кровеносных сосудов. Роговица должна оставаться чистой, чтобы правильно преломлять свет. Если бы кровеносные сосуды были, они бы мешали этому процессу.

28. В космосе космонавт не может плакать. Из-за отсутствия гравитации в пространстве слезы не падают. Вместо этого они собираются в маленькие шарики и вызывают у человека глаза.

29. Астигматизм означает искривление роговицы или хрусталика. Это обычная и обычно не серьезная проблема. Это вызывает искажение зрения, и для улучшения зрения прописаны торические линзы .

30. Прямо за нашим зрачком находится хрусталик - круглый, плоский и более толстый к середине. Он изготовлен из прозрачной гибкой ткани и вместе с роговицей помогает фокусировать свет на сетчатке.

31.Часть сетчатки нечувствительна к свету. В человеческих глазах есть небольшое слепое пятно, известное как Punctum Caecum. Это редко замечают, если вообще когда-либо, потому что наш мозг может использовать информацию от другого глаза, чтобы заполнить пробел в зрении.

32. Диабет поражает кровеносные сосуды глаз. Если эти кровеносные сосуды закупориваются или протекают, сетчатка и, возможно, ваше зрение будут повреждены. Это называется диабетической ретинопатией и поражает 40% людей, страдающих диабетом 1 типа, и 20% людей, страдающих диабетом 2 типа.

33. Диабет обычно впервые выявляется во время проверки зрения. У больных сахарным диабетом 2 типа часто нет заметных симптомов. Если это так, то это состояние часто впервые замечают во время обследования глаз из-за крошечных кровотечений, вытекающих из кровеносных сосудов в задней части глаза.

34. Вы моргаете в среднем 4 200 000 раз в год. Моргание используется для смазывания глаз. Взрослые моргают 15-20 раз в минуту, что, по мнению исследователей, больше, чем требуется для поддержания влажности глаз.

Фотография Jadell Films на Unsplash

35. Младенцы мигают намного реже взрослых. Существует несколько теорий относительно того, почему младенцы моргают только один или два раза в минуту. Некоторые исследователи считают, что это связано с тем, что у ребенка отверстие для глаз намного меньше и поэтому требуется меньше смазки. Другие считают, что это потому, что они проводят много времени во сне, а усталые глаза чаще моргают.

36. Жирная рыба, витамин А и витамин С помогают сохранить хорошее зрение. Исследования показали, что употребление жирной рыбы не реже двух раз в неделю (например, лосося или скумбрии) может помочь снизить риск возрастной дегенерации желтого пятна - частой причины слепоты в пожилом возрасте. Витамин А и витамин С также поддерживают хорошее здоровье глаз.

37. В среднем люди смотрят друг на друга от одной до семи секунд, прежде чем отвести взгляд. Постоянный зрительный контакт может быть пугающим и неприятным для другого человека. Однако, слушая кого-то другого, полезно поддерживать зрительный контакт в 90% случаев.

38. Глаз - самая быстро реагирующая мышца в вашем теле. Он сокращается менее чем за 1/100 секунды. Глазные мышцы совместно выполняют семь соответствующих движений, которые позволяют вам отслеживать движущиеся объекты.

39. Около 99% населения мира в первую очередь будут нуждаться в очках для чтения в возрасте от 43 до 50 лет. С возрастом линзы в наших глазах постепенно теряют способность фокусироваться. Это означает, что подавляющему большинству из нас потребуется некоторая форма коррекции зрения во взрослой жизни.

40. Очистка контактных линз водой принесет больше вреда, чем пользы. Ни в коем случае не пытайтесь мыть контактные линзы водой, как в бутылках, так и из-под крана. Это может привести к серьезным глазным инфекциям.

41. Ваши глаза содержат 7 миллионов колбочек, которые помогают вам видеть цвета и детали, а также 100 миллионов ячеек, называемых стержнями, которые помогают вам лучше видеть в темноте. Для хорошей работы колбочкам нужно больше света, чем стержням. Жезлы не могут воспринимать цвет, только черный, белый и серый.Однако они очень чувствительны и сообщают нам форму чего-то.

42. Человеческий глаз видит только три цвета. Сетчатка имеет три типа колбочек; один чувствителен к красному цвету, один чувствителен к синему цвету, а другой чувствителен к зеленому цвету. Эти три конуса работают вместе, чтобы воспринимать комбинации световых волн, которые помогают нам видеть миллионы других цветов и оттенков.

43. Мигающие глаза предполагают страдание или напряжение. Иногда, когда человек бегает глазами по сторонам, это происходит потому, что он пытается найти решение или ответ в сложной ситуации.

44. Анизокория - это заболевание, при котором зрачки человека не одинакового размера. Он может присутствовать при рождении или развиваться со временем, но очень редко. Иногда люди с этим заболеванием замечают, что разница в размерах носит временный характер, и снова возвращаются к своим нормальным размерам.

45. Красно-зеленая дальтонизм чаще встречается у мужчин. Гены рецепторов красного и зеленого цвета находятся на Х-хромосоме, из которых у мужчин только одна.У женщин же две Х-хромосомы, и более сильная из них лучше. Это означает, что даже если один из них неисправен, женщина все равно сохранит правильное зрение.

46. Глаза начинают развиваться уже через две недели после зачатия. Это одна из причин, почему беременной женщине так важно заботиться о собственном теле, чтобы ее будущий ребенок мог нормально развиваться.

47. При рождении младенцы могут видеть только черный, белый и некоторые оттенки серого. Это связано с тем, что определенные нервные клетки сетчатки и мозга не полностью развиты. Однако способность видеть в цвете у них развивается уже через неделю.

Фото Аманды Дальбьорн на Unsplash

48. У людей с голубыми глазами один и тот же предок. Изначально у всех людей были карие глаза, пока между 6000 и 10000 лет назад не произошла генетическая мутация. У каждого голубоглазого человека есть этот очень дальний родственник.

49. Мужской и женский мозг обрабатывают цвета немного по-разному. Исследования показали, что мужчины и женщины по-разному видят цвета. Вероятно, что мужской гормон, тестостерон, влияет на то, как мужской мозг обрабатывает информацию, воспринимаемую глазом. Однако разница очень мала.

50. Красные глаза на фотографиях возникают из-за того, что свет вспышки отражается от капилляров в глазах людей. Когда вспышка камеры используется ночью или при слабом освещении, она может отражаться от сетчатки глаза объекта и проявляться на изображении в виде красных глаз.Если объект на фотографии не смотрит прямо в камеру, вероятность появления красных глаз меньше.

51. Игра в тетрис может лечить ленивый глаз. канадских врачей обнаружили, что игра-головоломка эффективно тренирует оба глаза работать вместе. Фактически, она работает лучше, чем обычная повязка на глаз.

Сколько кадров в секунду действительно видит человеческий глаз?

Я провожу слишком много из моих первых нежных минут в новой игре с счетчиком частоты кадров, работающим в углу экрана.Я играю, сверхчувствительно к мельчайшим сбоям, погружаюсь в настройки графики и выхожу из них, чтобы оптимизировать, и волнуюсь, и оптимизирую, и снова волнуюсь.

Клянусь, счетчик у меня не работает постоянно. Это было бы нездорово, правда? Но частота кадров для нас важна. Это основной показатель, с помощью которого мы оцениваем как наши установки, так и технические характеристики игры. И почему бы нет? Счетчик частоты кадров не врет. Он сообщает прямое, простое число. В нестабильном мире это то, на что мы способны.

Но можно ли, , увидеть высокую частоту кадров ? Так начинается спор, старый, как компьютерные игры, постоянная и запутанная война, в которой гордость сталкивается с шаткой наукой. Но если не брать в расчет интернет-ярость, это интересный вопрос, особенно с учетом того, что он связан с основным способом, которым мы воспринимаем компьютерные игры. Какая - это максимальная частота кадров, которую видит человеческий глаз? Насколько ощутима разница между 30 Гц и 60 Гц? Между 60 Гц и 144 Гц? После какого момента бессмысленно выводить игру быстрее?

Ответ сложен и довольно неаккуратен.Вы можете не согласиться с частями этого; некоторые могут даже разозлить вас. Эксперты по глазам и зрительному познанию, даже те, кто сами играют в игры, вполне могут иметь совершенно иное мнение о том, что важно в отображаемых компьютерах и мониторах плавных изображениях. Но человеческое зрение и восприятие - штука странная и сложная, и это не совсем так, как кажется.

Аспекты зрения

Первое, что нужно понять, - это то, что мы по-разному воспринимаем разные аспекты зрения.Обнаружение движения - это не то же самое, что обнаружение света. Другое дело, что разные части глаза работают по-разному. Центр вашего зрения хорош в разных вещах, чем периферия. И еще одно - то, что мы можем воспринимать, имеет естественные физические ограничения. Свету, проходящему через роговицу, требуется время, чтобы стать информацией, на которую может действовать ваш мозг, а наш мозг может обрабатывать эту информацию только с определенной скоростью.

Еще одна важная концепция: все, что мы воспринимаем, больше, чем то, что может достичь любой элемент нашей зрительной системы.Этот момент имеет фундаментальное значение для понимания нашего восприятия зрения.

«Невозможно предсказать поведение всей системы на основе одной клетки или одного нейрона», - говорит мне Джордан ДеЛонг. ДеЛонг - доцент кафедры психологии в колледже Святого Иосифа в Ренсселере, и большая часть его исследований посвящена визуальным системам. «Мы действительно можем воспринимать такие вещи, как ширина одной или двух совпадающих линий, меньше, чем то, что может сделать отдельный нейрон, и это потому, что мы усредняем по тысячам и тысячам нейронов.Ваш мозг на самом деле намного точнее, чем его отдельная часть ".

Геймеры ... [являются] действительно странной группой людей, которые, вероятно, работают на максимальном уровне [зрения].

Доцент Джордан Делонг

И, наконец, мы особенные. У игроков в компьютерные игры одни из лучших глаз. «Если вы работаете с геймерами, вы работаете с очень странной группой людей, которые, вероятно, работают на максимальном уровне», - говорит ДеЛонг.Это потому, что зрительное восприятие можно тренировать, а игры-действия особенно хорошо тренируют зрение .

«[Игры] уникальны, это единственный способ значительно улучшить почти все аспекты вашего зрения, такие как контрастная чувствительность, способности внимания и отслеживание множества объектов», - говорит мне Адриан Шопен, исследователь когнитивных наук. . Настолько хорошо, что игры используются в зрительной терапии.

Итак, прежде чем вы рассердитесь на то, что исследователи говорят о том, какую частоту кадров вы можете и не можете воспринимать, похлопайте себя по плечу: если вы играете в динамичные игры, вы, вероятно, более восприимчивы к частоте кадров, чем средний человек.

Восприятие движения

А теперь перейдем к некоторым числам. Первое, о чем следует подумать, - это частота мерцания. Большинство людей воспринимают мерцающий источник света как постоянное свечение со скоростью от 50 до 60 раз в секунду, или герц. Некоторые люди могут обнаружить легкое мерцание в люминесцентной лампе с частотой 60 Гц, и большинство людей увидят мерцающие пятна по всему зрению, если они сделают быстрое движение глаз, глядя на модулированные светодиодные задние фонари, которые есть во многих современных автомобилях.

Но это только часть головоломки, когда дело доходит до восприятия плавных игровых кадров.И если вы слышали об исследованиях пилотов-истребителей, в которых они продемонстрировали способность воспринимать изображение, мигающее на экране в течение 1/250 секунды, это тоже не совсем то, о чем идет речь в восприятии плавных, плавных образов компьютерных игр. . Это потому, что игр выводят движущиеся изображения и, следовательно, вызывают различные визуальные системы по сравнению с теми, которые просто обрабатывают свет.

Классический набор фотографий, используемых при обсуждении устойчивости зрения. Щелкните, чтобы оживить. Через Дэвида ДеФино.

В качестве примера есть такая вещь, которая называется законом Блоха. «По сути, это один из немногих законов восприятия», - говорит мне профессор Томас Бьюзи, доцент кафедры психологии и науки о мозге Университета Индианы. В нем говорится, что существует компромисс между интенсивностью и продолжительностью вспышки света длительностью менее 100 мс. У вас может быть наносекунда невероятно яркого света, и она будет такой же, как десятая часть секунды тусклого света. «В целом люди не могут различить короткие, яркие и длинные, тусклые стимулы в течение десятых долей секунды», - говорит он.Это немного похоже на взаимосвязь между выдержкой и диафрагмой в фотоаппарате: если впустить много света с широкой диафрагмой и установить короткую выдержку, ваша фотография будет так же хорошо экспонирована, как и фотография, сделанная при небольшом количестве света. свет с узкой диафрагмой и большой выдержкой.

Но хотя нам трудно различить интенсивность вспышек света менее 10 мс, мы можем воспринимать артефакты невероятно быстрого движения. «Они должны быть очень специфичными и особенными, но вы могли бы увидеть артефакт на скорости 500 кадров в секунду, если бы захотели», - говорит мне Делонг.

Специфика связана с тем, как мы воспринимаем различные типы движения. Если вы сидите неподвижно и наблюдаете, как что-то перед вами движется, это совсем другой сигнал, чем то, что вы получаете, когда идете. «Они сосредоточены в разных местах», - говорит Делонг. «Средняя часть вашего зрения, фовеальная область, которая является наиболее детализированной, на самом деле представляет собой довольно много мусора, когда дело доходит до обнаружения движения, поэтому, если вы наблюдаете за движущимися объектами в середине экрана, это не так уж и важно. разбирайтесь, какая частота обновления; Вы не можете увидеть это этой частью глаза.

Но на периферии наших глаз мы невероятно хорошо обнаруживаем движение . Когда экран заполняет их периферийное зрение и обновляется с частотой 60 Гц или более, многие люди сообщают, что у них есть сильное ощущение, что они физически двигаются. Отчасти поэтому гарнитуры VR, которые могут работать с периферическим зрением, обновляются так быстро (90 Гц).

Также стоит учесть некоторые вещи, которые мы делаем, когда играем, скажем, в шутер от первого лица. Мы постоянно контролируем взаимосвязь между движением мыши и видом в петле перцепционной моторной обратной связи, мы перемещаемся и перемещаемся в трехмерном пространстве, а также ищем и отслеживаем врагов.Поэтому мы постоянно обновляем наше представление о мире игры с помощью визуальной информации. Бьюзи говорит, что преимущества плавных, быстро обновляющихся изображений заключаются в нашем восприятии крупномасштабного движения, а не мелких деталей.

Но как быстро мы можем воспринимать движение? После всего, что вы прочитали выше, вы, вероятно, можете догадаться, что не существует точных ответов. Но есть некоторые окончательные ответы, например: вы определенно можете почувствовать разницу между 30 Гц и 60 Гц.

Какую частоту кадров мы действительно видим?

«Конечно, 60 Гц лучше, чем 30 Гц, явно лучше», - говорит Бьюзи. Итак, это одно заявление в Интернете было отменено. И поскольку мы можем воспринимать движение с большей частотой, чем мерцающий источник света с частотой 60 Гц, уровень должен быть выше, но он не будет стоять рядом с числом. «Будь то плато на 120 Гц или вы получите дополнительный импульс до 180 Гц, я просто не знаю».

«Обычно я думаю, что когда вы поднимаетесь выше 200 кадров в секунду, это выглядит как обычное, реальное движение», - говорит Делонг.Но в более регулярных терминах он считает, что падение способности людей обнаруживать изменения плавности экрана составляет около 90 Гц. «Конечно, поклонники могут отличить крошечные различия, но для всех остальных это все равно, что красное вино - это красное вино».

Шопен совершенно иначе смотрит на предмет. «Из литературы ясно, что вы не можете видеть ничего больше 20 Гц», - говорит он мне. И хотя я признаю, что сначала фыркнул в свой кофе, его аргумент вскоре стал иметь гораздо больше смысла.

Конечно 60 Гц лучше, чем 30 Гц, заметно лучше.

Профессор Томас Бьюзи

Он объясняет мне, что когда мы ищем и классифицируем элементы как цели в шутере от первого лица, мы отслеживаем несколько целей и обнаруживаем движение небольших объектов. «Например, если вы возьмете обнаружение движения небольшого объекта, какова оптимальная временная частота объекта, который вы можете обнаружить?»

Исследования показали, что ответ находится в диапазоне от 7 до 13 Гц.После этого наша чувствительность к движению значительно падает. «Когда вы хотите выполнить визуальный поиск, или множественное визуальное отслеживание, или просто интерпретировать направление движения, ваш мозг будет брать только 13 изображений из секунды непрерывного потока, поэтому вы усредняете другие изображения, которые находятся между ними, в одно изображение».

Обнаружено исследователем Руфином ван Рулленом в 2010 году, буквально происходит в нашем мозгу : вы можете видеть устойчивый пульс активности 13 Гц на ЭЭГ, и это дополнительно подтверждается наблюдением, что мы также можем испытывать `` эффект колеса телеги ''. 'вы получаете, когда фотографируете кадры вращающегося объекта со спицами.При воспроизведении кадры могут показывать, что объект вращается в противоположном направлении. «Мозг делает то же самое», - говорит Шопен. «Вы можете увидеть это без камеры. Учитывая все исследования, мы не видим разницы между 20 Гц и выше. Давайте перейдем к 24 Гц, что является стандартом киноиндустрии. Но я не вижу смысла идти дальше этого ».

Восприятие и реакция

Эта статья посвящена тому, какую частоту кадров может воспринимать человеческий глаз. Слон в комнате: как быстро мы можем, , отреагировать, , на то, что мы видим? Это важное различие между играми и фильмами, достойное отдельной статьи.

Так почему же игры могут сильно отличаться от при 30 и 60 кадрах в секунду? Происходит нечто большее, чем частота кадров. Задержка ввода - это время, которое проходит между вводом команды, интерпретацией этой команды игрой и передачей на монитор и обработкой и визуализацией изображения на мониторе. Слишком большая задержка ввода сделает любую игру вялой, независимо от частоты обновления ЖК-дисплея.

Но игра, запрограммированная на работу со скоростью 60 кадров в секунду, потенциально может отображать ваши входные данные быстрее, потому что кадры представляют собой более узкие отрезки времени (16.6 мс) по сравнению с 30 кадрами в секунду (33,3 мс). Время реакции человека определенно не такое быстрое, но наша способность учиться и предсказывать могут заставить наши ответы казаться намного более быстрыми.

Здесь важно то, что Шопен говорит о том, что мозг получает визуальную информацию, которую он может обрабатывать и на которую он может действовать. Он не говорит, что мы не можем заметить разницу между кадрами с частотой 20 Гц и 60 Гц. « Если вы видите разницу, это не значит, что вы можете стать лучше в игре », - говорит он.«После 24 Гц вам не станет лучше, но вы можете получить другой феноменологический опыт». Следовательно, есть разница между эффективностью и опытом.

И хотя Бьюзи и ДеЛонг признали эстетическую привлекательность плавной частоты кадров, никто из них не считал, что частота кадров - это самое главное в игровой технологии, чем мы, возможно, и занимаемся. Для Шопена решимость гораздо важнее. «Мы очень ограничены в интерпретации разницы во времени, но у нас почти нет ограничений в интерпретации разницы в пространстве», - говорит он.

Для DeLong разрешение также важно, но только для небольшой центральной области глаза, которая заботится о нем, которая составляет всего пару градусов вашего поля зрения. «Некоторые из самых интересных вещей, которые я видел, связаны с отслеживанием взглядов. Почему бы нам не сделать полное разрешение только для тех областей глаза, где это действительно нужно? » Но его настоящее внимание сосредоточено на коэффициентах контрастности. «Когда мы видим действительно настоящие черные и ярко-белые, это действительно впечатляет», - говорит он.

Что мы действительно знаем

После всего этого, что мы на самом деле знаем? Что мозг сложен и что на самом деле нет универсального ответа, подходящего для всех.

  • Некоторые люди могут воспринимать мерцание источника света с частотой 50 или 60 Гц. Более высокая частота обновления уменьшает заметное мерцание.
  • Мы лучше обнаруживаем движение периферией нашего зрения.
  • То, как мы воспринимаем вспышку изображения, отличается от того, как мы воспринимаем постоянное движение.
  • Геймеры, скорее всего, обладают одними из самых чувствительных, натренированных глаз, когда дело доходит до восприятия изменений в изображениях.
  • Тот факт, что мы можем воспринимать разницу между частотой кадров, не обязательно означает, что восприятие влияет на время нашей реакции.

Так что это не аккуратный предмет, и вдобавок ко всему мы должны также учитывать, действительно ли наши мониторы способны выводить изображения с такой высокой частотой кадров. Многие из них не превышают 60 Гц, и Бьюзи задается вопросом, действительно ли мониторы, рекламируемые с частотой 120 Гц, отображают такую ​​скорость (согласно некоторым серьезно углубленным тестам в TFTCentral, они, безусловно, делают). И как человек, которому также нравились игры с 30 кадрами в секунду (а часто и реже), воспроизводимые моими консолями, я могу связать их с предположением, что другие аспекты визуальных дисплеев могут лучше связываться с моим визуальным восприятием.

С другой стороны, мне бы хотелось услышать от профессиональных команд об их объективном опыте работы с частотой кадров и о том, как она влияет на производительность игроков. Возможно, они подтвердят или опровергнут нынешнее мышление науки в этой области. Если геймеры настолько особенные, когда дело касается видения, возможно, именно мы должны возглавить новое понимание этого.

Человеческий глаз | Безграничная физика

Человеческий глаз

Человеческий глаз - это орган, который реагирует на свет и обеспечивает восприятие света, цветовое зрение и восприятие глубины.

Цели обучения

Определять части человеческого глаза и их функции

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Глаз состоит из нескольких частей, включая радужную оболочку, зрачок, роговицу и сетчатку.
  • Глаз состоит из шести мышц, которые контролируют движение глаз, обеспечивая разное напряжение и вращающий момент.
  • Глаз во многом похож на фотоаппарат: зрачок обеспечивает диафрагму, диафрагма - диафрагму, роговица напоминает линзу.Способ формирования изображения очень похож на способ формирования изображения выпуклой линзой.
Ключевые термины
  • зрачок : отверстие в середине радужной оболочки глаза, через которое проходит свет и фокусируется на сетчатке.
  • апертура : Диаметр апертуры, ограничивающей ширину светового пути через всю систему. Для телескопа это диаметр линзы объектива (например, у телескопа может быть апертура 100 см).

Человеческий глаз - это вход в одно из пяти наших чувств. Человеческий глаз - это орган, реагирующий на свет. Он обеспечивает восприятие света, цветового зрения и восприятия глубины. Нормальный человеческий глаз может видеть около 10 миллионов разных цветов! Человеческий глаз состоит из многих частей, и это то, что мы собираемся рассмотреть в этом атоме.

Недвижимость

Вопреки тому, что вы думаете, человеческий глаз - не идеальная сфера, а состоит из двух частей разной формы: роговицы и склеры.Эти две части соединены кольцом, называемым лимбом. Видимая часть глаза - это радужная оболочка, цветная часть глаза. В середине радужной оболочки находится зрачок, черная точка, которая меняет размер. Роговица покрывает эти элементы, но прозрачна. Глазное дно находится напротив зрачка, но внутри глаза и его нельзя увидеть без специальных инструментов. Зрительный нерв - это то, что передает сигналы глаза в мозг. это схема глаза. Человеческий глаз состоит из трех слоев:

Схема человеческого глаза : Роговица и хрусталик глаза действуют вместе, чтобы сформировать реальное изображение на светочувствительной сетчатке, которая имеет наибольшую концентрацию рецепторов в ямке и слепом пятне над зрительным нервом.Сила хрусталика глаза регулируется, чтобы обеспечить изображение на сетчатке для различных расстояний до объекта. Здесь показаны слои тканей с разными показателями преломления в хрусталике. Однако для ясности они были опущены на других рисунках.

  1. Внешний слой - состоит из роговицы и склеры.
  2. Средний слой - состоит из сосудистой оболочки, цилиарного тела и радужки.
  3. Внутренний слой - сетчатка, которую можно увидеть с помощью инструмента, называемого офтальмоскопом.

Когда вы находитесь внутри этих трех слоев, есть водянистая влага (прозрачная жидкость, которая содержится в передней и задней камерах), стекловидное тело (прозрачное желе, которое намного больше, чем водянистая влага) и гибкая линза. Все это связано учеником.

Динамика

Каждый раз, когда глаз двигается, даже немного, он автоматически корректирует экспозицию, регулируя диафрагму, которая регулирует размер зрачка. Это то, что помогает глазам приспособиться к темным местам или действительно яркому свету.Хрусталик глаза похож на линзу в очках или фотоаппаратах. Человеческий глаз имеет апертуру, как и фотоаппарат. Зрачок выполняет эту функцию, а диафрагма служит диафрагмой. Различные части глаза имеют разные показатели преломления, и это то, что изгибает лучи для формирования изображения. Роговица обеспечивает глаза на две трети. Объектив обеспечивает оставшуюся мощность. Изображение проходит через несколько слоев глаза, но происходит очень похоже на выпуклую линзу.Когда изображение, наконец, достигает ретены, оно инвертируется, но мозг исправляет это. показывает, что происходит.

Диаграмма зрения : Изображение формируется на сетчатке, при этом световые лучи сходятся в большей степени на роговице, а также при входе в хрусталик и выходе из него. Лучи сверху и снизу объекта отслеживаются и создают перевернутое реальное изображение на сетчатке. Расстояние до объекта рисуется меньше масштаба.

Движение глаз

Каждый глаз состоит из шести мышц; латеральная прямая мышца, медиальная прямая мышца, нижняя прямая мышца, верхняя прямая мышца, нижняя косая мышца и верхняя косая мышца.Все эти мышцы обеспечивают различное напряжение и крутящий момент для управления движением глаза. Вот несколько примеров движений глаз:

  • Быстрое движение глаз - часто называемое REM, это происходит во время сна, когда происходят самые яркие сны.
  • Саккада - это быстрые одновременные движения обоих глаз, контролируемые лобной долей мозга.
  • Вестибулоокулярный рефлекс - это движение глаз, противоположное движению головы и удерживающее объект, на который вы смотрите, в центре зрения.
  • Pursuit Movement - это движение слежения, когда вы следуете за движущимся объектом. Он менее точен, чем вестибулоокулярный рефлекс.

Color Vision

Используя колбочек в сетчатке, мы воспринимаем изображения в цвете; каждый тип конуса определенно видит области красного, зеленого или синего цвета.

Цели обучения

Объясните, как человеческий глаз воспринимает цвета

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Колбочки сетчатки отвечают за распознавание цветов.Существует три типа конусов, каждый из которых может принимать только один цвет: красный, зеленый или синий. Вот почему телевизоры и экраны компьютеров состоят из тысяч маленьких красных, зеленых или синих огней.
  • Человеческий глаз более чувствителен к изменениям интенсивности, чем к изменениям цвета, поэтому допустимо использовать черно-белую фотографию вместо цветной и почему люди все еще могут различать все на фотографии без цвета.
  • Цвета обычно записываются разными значениями красного, зеленого или синего.Каждое значение представляет собой логарифмическую форму этой частоты.
Ключевые термины
  • яркость : интенсивность объекта, не зависящая от его цвета.

В человеческом зрении за цветовое зрение отвечают клетки колбочек. Отсюда важно понимать, как воспринимается цвет. Используя колбочек в сетчатке, мы воспринимаем изображения в цвете. Каждый тип конуса определенно видит области красного, зеленого или синего (RGB) в цветовом спектре красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, индиго, фиолетового.

Цвета между этими абсолютными значениями рассматриваются как различные линейные комбинации RGB. Вот почему телевизоры и экраны компьютеров состоят из тысяч маленьких красных, зеленых или синих огней, и почему цвета в электронной форме представлены разными значениями RGB. Эти значения обычно приводятся в виде значения их частоты в логарифмической форме.

Цветовое пространство YUV

Человеческий глаз более чувствителен к изменениям интенсивности, чем к изменениям цвета, поэтому допустимо использовать черно-белую фотографию вместо цветной и почему люди по-прежнему могут различать все на фотографии без цвета.Интенсивность или яркость Y можно найти из следующего уравнения:

[латекс] \ text {Y} = 0,3 \ text {R} +0,6 \ text {G} +0,1 \ text {B} [/ latex]
[латекс] \ text {Y} = 0,3 \ text {R} +0.6 \ text {G} +0.1 \ text {B} [/ latex]

Предыдущее уравнение относится к яркости, но цветность (имеющая отношение к цветам) может быть найдена из следующих уравнений:

[латекс] \ text {U} = 0,5 (\ text {BY}) [/ latex]
[латекс] \ text {U} = 0,5 (\ text {B} - \ text {Y}) \\ \ text {V} = 0,625 (\ text {R} - \ text {Y}) [/ latex]

[латекс] \ text {V} = 0.625 (\ text {RY}) [/ латекс]

Вы можете перейти от цветовых пространств RGB к YUV с помощью следующей матричной операции:

[латекс] \ begin {pmatrix} \ text {Y} \\ \ text {U} \\ \ text {V} \ end {pmatrix} = \ text {C} * \ begin {pmatrix} \ text {R} \\ \ text {G} \\ \ text {B} \ end {pmatrix} [/ latex]

Где C равно:

[латекс] \ begin {pmatrix} 0,3 & 0,6 & 0,1 \\ -0,15 & -0,3 & 0,45 \\ 0,4375 & -0,3750 & -0,0625 \ end {pmatrix} [/ latex]

Визуальная чувствительность

In, мы видим, что

Визуальная чувствительность : Этот график показывает чувствительность глаза к компонентам яркости (Y) и цветности (U, V) изображений.Горизонтальная шкала представляет собой пространственную частоту и представляет частоту чередующегося рисунка параллельных полос с синусоидально изменяющейся интенсивностью. Вертикальная шкала - это контрастная чувствительность человеческого зрения, которая представляет собой отношение максимального видимого диапазона интенсивностей к минимально различимому изменению интенсивности от пика к пику на указанной частоте.

  • максимальная чувствительность к Y возникает для пространственных частот около 5 циклов / градус, что соответствует полосатым узорам с полупериодом (шириной полосы), равным 1.8 мм на расстоянии 1 м (~ длина руки).
  • Глаз имеет очень слабую реакцию выше 100 циклов / градус, что соответствует ширине полосы 0,1 мм на расстоянии 1 м. На стандартном экране ПК шириной 250 мм для этого потребуется 2500 пикселей на строку! Следовательно, текущий стандарт SVGA 1024 × 768 пикселей все еще несколько далеки от идеала и ограничен размером пятна на ЭЛТ. У современных дисплеев ноутбуков размер матрицы составляет около 0,3 мм, но они приятны на вид, потому что края экрана очень резкие (и нет мерцания).
  • Чувствительность к яркости падает на низких пространственных частотах, показывая, что мы не очень хорошо умеем оценивать абсолютные уровни яркости, пока они не меняются со временем - чувствительность яркости к временным флуктуациям (мерцанию) не падает при низких пространственных частотах. частоты.
  • Максимальная чувствительность цветности намного ниже максимальной светочувствительности, при этом сине-желтая (U) чувствительность составляет примерно половину от красно-зеленой (V) чувствительности и примерно 16 от максимальной светочувствительности.
  • Чувствительность цветности падает выше 1 цикл / градус, что требует гораздо меньшей пространственной полосы пропускания, чем яркость.

Теперь мы можем понять, почему лучше преобразовать в домен YUV перед попыткой сжатия изображения. Компоненты U и V могут быть дискретизированы с меньшей частотой, чем Y (из-за более узкой полосы пропускания), и могут быть определены количественно более грубо (из-за более низкой контрастной чувствительности).

Разрешение человеческого глаза

Человеческий глаз - это орган чувств, обеспечивающий зрение и способный различать около 10 миллионов цветов.

Цели обучения

Описать поле зрения и цветовую чувствительность человеческого глаза

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Сетчатка человеческого глаза имеет коэффициент статической контрастности около 100: 1 и коэффициент динамической контрастности около 1000000: 1.
  • Глаз включает линзы, похожие на линзы в оптических приборах, таких как фотоаппараты.
  • Приблизительное поле зрения отдельного человеческого глаза составляет 95 ° от носа, 75 ° вниз, 60 ° к носу и 60 ° вверх, что позволяет людям иметь горизонтальное поле зрения, обращенное вперед, почти на 180 градусов. .
Ключевые термины
  • статический коэффициент контрастности : коэффициент яркости самого яркого и самого темного цвета, который система способна обрабатывать одновременно в любой момент времени.
  • коэффициент динамической контрастности : Коэффициент яркости самого яркого и самого темного цвета, который система способна обрабатывать с течением времени (во время движения изображения).
  • поле зрения : Угловая протяженность того, что можно увидеть либо глазом, либо с помощью оптического инструмента или камеры.

Человеческий глаз - это орган, реагирующий на свет во многих обстоятельствах. Как сознательный орган чувств человеческий глаз допускает зрение; палочки и колбочки в сетчатке позволяют сознательное восприятие света и зрение, включая цветовую дифференциацию и восприятие глубины. Человеческий глаз может различать около 10 миллионов цветов. Модель человеческого глаза можно увидеть на.

.

Схематическая диаграмма человеческого глаза : Структура глаза и сетчатка крупным планом.

Сетчатка человеческого глаза имеет коэффициент статической контрастности около 100: 1 (около 6.5 ступеней диафрагмы). Как только глаз перемещается, он повторно регулирует свою экспозицию, как химически, так и геометрически, регулируя радужную оболочку (которая регулирует размер зрачка). Первоначальная адаптация к темноте происходит примерно через четыре секунды непрерывной темноты; Полная адаптация за счет корректировки химического состава сетчатки в основном завершается за тридцать минут. Следовательно, возможен динамический коэффициент контрастности около 1000000: 1 (около 20 диафрагм). Процесс нелинейный и многогранный, поэтому прерывание светом запускает процесс адаптации заново.Полная адаптация зависит от хорошего кровотока (таким образом, адаптации к темноте может мешать плохое кровообращение и сосудосуживающие факторы, такие как табак).

Глаз включает линзы, похожие на линзы в оптических приборах (например, фотоаппаратах). Могут применяться те же принципы. Зрачок человеческого глаза - это его апертура. Ирис - это диафрагма, которая служит диафрагмой. Из-за преломления в роговице эффективная апертура (входной зрачок) немного отличается от физического диаметра зрачка.Входной зрачок обычно составляет около 4 мм в диаметре, хотя он может варьироваться от 2 мм (f / 8,3) в ярко освещенном месте до 8 мм (f / 2,1) в темноте. Последнее значение медленно уменьшается с возрастом; Глаза пожилых людей иногда расширяются не более чем до 5-6 мм.

Приблизительное поле зрения отдельного человеческого глаза составляет 95 ° от носа, 75 ° вниз, 60 ° к носу и 60 ° вверх, что позволяет людям иметь горизонтальное поле зрения, обращенное вперед, почти на 180 градусов. . При вращении глазного яблока примерно на 90 ° (исключая вращение головы, включая периферическое зрение) горизонтальное поле зрения достигает 170 °.Приблизительно на 12–15 ° височно и на 1,5 ° ниже горизонтали находится зрительный нерв или слепое пятно, которое составляет примерно 7,5 ° в высоту и 5,5 ° в ширину.

Близорукость, дальнозоркость и коррекция зрения

Чтобы человеческий глаз мог видеть ясно, изображение должно формироваться непосредственно на сетчатке; в противном случае изображение размытое.

Цели обучения

Определить факторы, вызывающие близорукость и дальнозоркость дефектов зрения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Фокус изображения будет меняться в зависимости от формы линзы.Ваш объектив меняется в зависимости от расстояния до объекта, расслабления или сокращения мышц, и это контролирует фокусное расстояние.
  • Близорукость возникает, когда изображение формируется до сетчатки.
  • Дальнозоркость возникает, когда изображение формируется за сетчаткой.
Ключевые термины
  • миопия : нарушение зрения, при котором удаленные объекты кажутся нечеткими, потому что глаз фокусирует свое изображение перед сетчаткой, а не на ней.
  • дальнозоркость : нарушение зрения, при котором глаз фокусирует изображения позади сетчатки, а не на ней, так что удаленные объекты видны лучше, чем близкие.

Человеческий глаз - это вход в одно из пяти наших чувств. Человеческий глаз - это орган, реагирующий на свет. Он обеспечивает восприятие света, цветового зрения и восприятия глубины, но не все глаза идеальны. Нормальный человеческий глаз может видеть около 10 миллионов разных цветов!

Недвижимость

Вопреки тому, что вы думаете, человеческий глаз - не идеальная сфера, а состоит из двух частей разной формы: роговицы и склеры.Эти две части соединены кольцом, называемым лимбом. Видимая часть глаза - это радужная оболочка, цветная часть глаза. В середине радужной оболочки находится зрачок - черная точка, меняющая размер. Роговица покрывает эти элементы, но она прозрачна. Глазное дно находится напротив зрачка, но внутри глаза, и его нельзя увидеть без специальных инструментов. Зрительный нерв - это то, что передает сигналы глаза в мозг. показывает схему глаза.

Видение

Различные части глаза имеют разные показатели преломления, и это то, что изгибает лучи для формирования изображения.Роговица обеспечивает глаза на две трети. Объектив обеспечивает оставшуюся мощность. Изображение проходит через несколько слоев глаза, но это происходит очень похоже на выпуклую линзу. Когда изображение, наконец, достигает ретены, оно инвертируется, но мозг исправляет это. Чтобы зрение было четким, изображение должно формироваться непосредственно на сетчатке. Фокус нужно менять, как и в камере, в зависимости от расстояния и размера объекта. Хрусталик глаза гибкий и меняет форму.Это изменяет фокусное расстояние. Цилиарные мышцы глаза контролируют форму хрусталика. Когда вы на чем-то сосредотачиваетесь, вы сжимаете или расслабляете эти мышцы.

Диаграмма зрения : Изображение формируется на сетчатке, при этом световые лучи сходятся в большей степени на роговице, а также при входе в хрусталик и выходе из него. Лучи сверху и снизу объекта отслеживаются и создают перевернутое реальное изображение на сетчатке. Расстояние до объекта рисуется меньше масштаба.

Близкое зрение

Близорукость или миопия - это дефект зрения, который возникает, когда фокус изображения находится перед сетчаткой.Это показано на рисунке. Близкие объекты видны хорошо, а удаленные объекты размыты. Это можно исправить, поместив перед глазом расходящиеся линзы. Это заставит световые лучи распространиться прежде, чем они попадут в глаз.

Близкое зрение : Это происходит, когда изображение формируется до сетчатки

Дальнее зрение

Дальнозоркость или дальнозоркость - это дефект зрения, который возникает, когда фокус изображения находится за сетчаткой. Это показано в.Далекие объекты видны хорошо, но более близкие объекты размыты. Это можно исправить, поместив собирающие линзы перед глазом. Это заставит световые лучи немного сходиться вместе, прежде чем они попадут в глаз.

Дальнее зрение : Это происходит, когда изображение формируется за сетчаткой

Как работает человеческий глаз, чтобы мы могли видеть

Человеческий глаз - это чудо инженерной мысли, сочетающей отраженный свет, возможность визуализации линз, множество настроек освещения и обработки информации - и все это в пространстве вашего глазного яблока.При правильной работе человеческий глаз преобразует свет в импульсы, которые передаются в мозг и интерпретируются как изображения.
Чтобы понять, как работает человеческий глаз, сначала представьте себе фотоаппарат - поскольку фотоаппараты были разработаны с учетом человеческого глаза.

Как мы видим то, что видим?

Свет отражается от предметов и попадает в глазное яблоко через прозрачный слой ткани в передней части глаза, называемый роговицей. Роговица принимает широко расходящиеся световые лучи и изгибает их через зрачок - темное отверстие в центре цветной части глаза.

Кажется, что зрачок автоматически расширяется или сужается в зависимости от интенсивности света, попадающего в глаз. На самом деле, это действие контролируется радужной оболочкой - кольцом мышц в цветной части глаза, которое регулирует открытие зрачка в зависимости от интенсивности света. (Таким образом, когда зрачок расширяется или сужается, это на самом деле радужная оболочка глаза.)

Настроенный свет проходит через хрусталик глаза. Расположенная за зрачком, линза автоматически регулирует путь света и фокусирует его на принимающей области в задней части глаза - сетчатке.

Удивительная мембрана, полная фоторецепторов (также известных как «палочки и колбочки»), сетчатка преобразует световые лучи в электрические импульсы. Затем они проходят через зрительный нерв в задней части глаза в мозг, где, наконец, воспринимается изображение.

Тонкая система, подверженная недостаткам.

Легко увидеть, что небольшое изменение любого аспекта работы человеческого глаза - формы глазного яблока, состояния роговицы, формы и кривизны хрусталика, проблем с сетчаткой - может привести к нечеткому или нечеткому зрению в глазу.Вот почему многим людям нужна коррекция зрения. Очки и контактные линзы помогают свету правильно фокусировать изображения на сетчатке и позволяют людям ясно видеть.

Фактически, линза помещается перед глазом, чтобы компенсировать любые недостатки в сложном процессе зрения.

Основные части человеческого глаза:

  • Роговица: прозрачная ткань, покрывающая переднюю часть глаза, которая пропускает свет через
  • Радужная оболочка: кольцо мышц в цветной части глаза, которое контролирует размер зрачка
  • Зрачок: отверстие в центре радужной оболочки, которое меняет размер, чтобы контролировать количество света, попадающего в глаз.
  • Склера: Белая часть глаза, состоящая из фиброзной ткани, которая защищает внутреннюю часть глаза
  • Линза: расположена непосредственно за зрачком, фокусирует световые лучи на сетчатке глаза
  • Сетчатка: мембрана в задней части глаза, которая преобразует свет в нервные сигналы
  • Палочки и колбочки: специальных клеток, используемых сетчаткой для обработки света
  • Ямка: крошечное пятно в центре сетчатки, которое содержит только колбочек.
  • alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *