Временные дифференциальные пороги. Инерция зрения

из раздела 3.10 книги (учебник) В.А. Никамин "Зрительно-слуховое восприятие аудиовизуальных программ" СПб, 2015, 328 с.

Человеческий глаз как приемник света обладает определенной инерционностью. Промежуток времени между воздействием света на сетчатку и возникновением соответствующего зрительного ощущения называется постоянной времени зрительного ощущения. Она колеблется в пределах приблизительно 0,1 - 0,2 с, что совсем немного, учитывая, что глазу приходится одновременно воспринимать довольно значительный объем информации.

Инерция зрения проявляется как при возникновении объекта наблюдения, так и при его исчезновении .

Если перед глазом, адаптированным к темноте, внезапно появится ярко освещенная поверхность, то зрительное ощущение от нее возникает примерно через 0,1 с. При меньшей разности яркостей поля адаптации и возникающей светлой поверхности это время увеличивается до 0,2-0,3 с, при большей оно сокращается. При этом сила возникающего зрительного ощущения вначале резко нарастает – вспышка кажется ярче, чем в действительности, но затем сравнительно быстро «приходит» нормальное ощущение яркости. К этой инерционности зрения прибавляется еще и инерционность нервной системы, в которой, в которой сигнал от органов зрения и ответный сигнал двигательным органам распространяется хотя и с большой, но не с бесконечной скоростью. С момента поступления сигнала средней силы до момента ответного движения человека проходит в среднем 0,19 с. У разных людей это время колеблется в пределах от 0,15 до 0,225 с. Если человек воспринимает сигнал одним глазом, то он реагирует на него медленнее. «Отставание» равно примерно 0,015 с.

Инерционность зрения проявляется и в том, что глаз способен удерживать в течение долей секунды зрительное впечатление, хотя видимый предмет уже исчез из поля зрения. Об этом свойстве человеческого зрения знали еще в древности. Клавдий Птолемей (II в. н. э.) в своей «Оптике» говорил, что если круг с окрашенным сектором привести во вращение, то весь круг покажется нам окрашенным.

Инерция зрения – это запаздывание нашей зрительной реакции относительно реально движущегося предмета, а также эффект сглаживания неравномерности движения.

Инерция зрения – это явление, которое, несмотря на активное практическое использование в кинематографе и телевидении, на сегодняшний день содержит в себе много загадок и неясностей.Легко заметить, что начало или прекращение какого-либо зрительного воздействия сопряжено с некоторым отставанием его восприятия по времени. Предмет физически уже перед нами, а его отображение в нашем сознании все ещё только формируется. Инерция зрения несколько напоминает инерцию физических тел, когда тело не может мгновенно приобретать нужную скорость и не может мгновенно останавливаться. Но в отношении зрительной инерции дело обстоит несколько сложнее, поскольку инерция зрения – это процесс не только физиологический, но и имеющий прямое отношение к нашему личному опыту, что уже выходит за рамки простой физиологии, пусть даже физиологии высшей нервной деятельности [3,7,8].

Зрительную инерцию невозможно объяснить только запаздыванием физиологической реакции сетчатки глаза на световое раздражение, хотя в простейшем случае реакции на вспышку это может соответствовать такому объяснению. Известно, что при действии прерывистого светового раздражителя возникает ощущение мельканий. Из-за инерционных свойств зрения эти мелькания при определенной частоте сливаются в ровный немигающий свет. Частота, при которой мелькания исчезают, называется критической частотой слияния мельканий.Знание критической частоты мельканий позволяет использовать прерывистый свет в практических целях.

В том случае, когда необходимо использовать мелькания света в качестве какого-либо сигнала, оптимальной частотой следования вспышек является частота 3-10 Гц – так чтобы промежутки между ними были заведомо больше постоянной времени зрительного ощущения (0,1 – 0,2 с). В противном случае из-за инерционных свойств зрения эти мелькания сольются в ровный немигающий свет.

На свойстве нашего глаза в течении 0,1 секунды «видеть» то, что уже исчезло основан кинематограф: при смене 24-х кадров в секунду и при перекрытии окна проектора в момент смены кадра особым экраном (обтюратором) наш глаз не замечает этой смены и воспринимает не движение ленты, а более медленное движение фигур, проектируемых на экран. Телевидение также использует закон зрительного впечатления. В этом случае на люминесцирующем экране электронно-лучевой трубки приемника электронный луч, с очень большой скоростью, как бы «рисует»изображение видимой нами картины, двигаясь по горизонтальным строкам и от строки к строке смещаясь по вертикали. Вследствие большой скорости перемещения электронного луча от верхней части экрана строчками до нижней его границы, мы не замечаем этого движения, а воспринимаем изображение в целом[28,29].

Что касается восприятия предметных образов, то одним только запаздыванием физиологической реакции сетчатки глаза на световое раздражение его механизм не объяснить. Инерция в восприятии образов наблюдаемых нами предметов, может быть объяснена с учетом особенностей функционирования человеческого сознания, а не только исходя из запаздывания реакции сетчатки.

Зрительное восприятие – это не просто фиксация оптических изображений на сетчатой оболочке, а и одновременная работа мозговых центров, деятельность центральной нервной системы и использование предшествующего опыта. При рассматривании объекта взгляд непрерывно перемещается по его поверхности, причем движения эти отнюдь не беспорядочны. Вначале зрительный аппарат выделяет наиболее характерные точки объекта, чтобы отнести его к определенной категории. Образы этих точек поступают в сознание, после чего мозг принимает решение – достаточно ли этой информации, чтобы определить категорию объекта. Если достаточно, то обследование прекращается и взгляд отводится. Инерция восприятия в этом случае минимальная. Если же информации недостаточно или требуется определить категорию объекта более точно, то мозг отдает команду (или серию команд) глазным мышцам, направляя взгляд на другие информативные точки объекта. Информация с сетчатки снова поступит в кору головного мозга, где она будет проанализирована и по результатам анализа будет принято следующее решение. Такой обмен информацией будет продолжаться до тех пор, пока мозг не получит исчерпывающей информации об объекте. Чем сложнее объект и/или чем больше мозгу требуется информации о нем, тем больше потребуется времени на восприятие этого объекта и, следовательно, тем большей будет инерция зрения. Разумеется, задержка зрительной реакции в значительной степени зависит от предшествующего опыта наблюдателя.

Например, летящую высоко в небе птицу отличить от самолета сможет даже ребенок. Но вот определить, что это за птица или что это за самолет ребенку вряд ли под силу – сколько бы он не разглядывал летящий объект. Нет у него для этого соответствующего жизненного опыта. Опытному орнитологу для опознания птицы достаточно одного взгляда и он сможет не только назвать эту птицу, но и отнести ее к определенному роду, виду, подвиду, рассказать, где она гнездится, чем питается и многое другое. У него есть необходимый для этого предшествующий опыт. А вот рассказать что-то про самолет он вряд ли сможет – нет опыта. Зато опытный летчик или авиаконструктор одного с орнитологом возраста одним беглым взглядом определит и тип самолета, и к какому классу летательных аппаратов он относится (пассажирский – военный, бомбардировщик, истребитель или заправщик), и сможет даже назвать его тактико-технические данные, поскольку обладает соответствующими знаниями и предшествующим опытом. Хотя с определением вида летящей птицы у него могут возникнуть сложности – не тот у него профессиональный багаж.

В приведенных примерах показаны полярные случаи: профессионал в одной области является дилетантом в другой и наоборот. Большинство же людей имеют в той или иной степени ограниченные познания и ограниченный опыт в различных сферах, поэтому зрительная реакция на различные объекты (инерция зрительного восприятия) у них может очень сильно отличаться.