5 คำตอบสำหรับขีด จำกัด ความเร็วของการรับรู้ภาพของมนุษย์

ความเร็วของการรับรู้ทางสายตาของมนุษย์เป็นเรื่องที่ยุ่งยากอย่างน่าประหลาดใจโดยไม่มีคำตอบเดียว ขึ้นอยู่กับประเภทของความเร็วที่คุณต้องการดู ที่นี่เราจะทำลาย 5 แง่มุมที่น่าสนใจของการมองเห็นและให้คำตอบสำหรับขีด จำกัด ความเร็วที่รู้จักในปัจจุบันของสิ่งที่เราเห็น - สนุก!

1. ระยะเวลาที่สั้นที่สุดที่เราสามารถรับรู้แสงแฟลช?

เช่นเดียวกับคำตอบที่น่าสนใจมากมายในวิทยาศาสตร์สิ่งนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญและกลายเป็นวิธีที่เกินกว่าที่ทุกคนจะจินตนาการ

นักบินอวกาศหลายคนในอวกาศรายงานว่าเห็นความผิดปกติที่ไม่สามารถอธิบายได้ของ จุดสั้น ๆ และแสงที่หายวับไปของแสง แม้เมื่อหลับตา สิ่งเหล่านี้จะเกิดขึ้นทุกสองสามนาที มันกลับกลายเป็นว่าพวกเขาเห็นปรากฏการณ์ที่ค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่เรียกว่า อนุภาคจักรวาลพลังงานสูง สิ่งเหล่านี้เป็นมวลที่เคลื่อนไหวเร็วที่สุดในจักรวาลที่รู้จัก

อนุภาคที่แปลกใหม่มาจากที่ใดที่หนึ่งในกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา แต่สามารถเดินทางใกล้กับความเร็วของแสงที่พลังงานที่จำเป็นในการเร่งความเร็วนั้นเกินกว่าสิ่งที่รู้จักกันในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ - ไม่แม้แต่หลุมดำขนาดใหญ่สองหลุมที่ชนกันก็เข้าใกล้! เมื่อพวกเขาตีบรรยากาศของโลกพลังงานของพวกเขาจะถูกเปลี่ยนเป็นอนุภาคใหม่มากมาย (E = MC²)

ประเด็นที่นี่คือด้วยความเร็วสุดขั้วเวลาที่จำเป็นในการรับรู้อนุภาคพลังงานสูงเช่นการมองเห็นของมนุษย์อยู่ในลำดับของ femtoseconds - สี่ล้านล้าน ของวินาที!

ความสว่างของแฟลชที่สว่างกว่าต้องใช้เวลาน้อยลงในการตรวจจับ ในอวกาศด้านนอกมีมลพิษทางแสงเล็กน้อยดังนั้นความแตกต่างระหว่างแสงและความมืดใกล้เคียงกับสูงสุดที่เป็นไปได้

อย่างไรก็ตามในปัจจุบันยังไม่มีความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกทางระบบประสาทของการมองเห็นอนุภาคพลังงานสูง มันน่าจะเกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าเซลล์ประสาทที่แตกต่างกันหลายล้านรายการสามารถรับข้อมูลทางประสาทสัมผัสได้ แต่ยิ่งมีความแม่นยำน้อยลง การวิจัยบางอย่างแสดงให้เห็นว่าดวงตาของเราสามารถ ตรวจจับโฟตอนเดียว แต่นี่เป็นเหตุการณ์ที่น่าจะเป็น

2. เราจำเป็นต้องรับรู้การเคลื่อนไหวของเหลวกี่ครั้ง?

'เฟรมต่อวินาที' หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า 'FPS' เป็นเกณฑ์มาตรฐานทั่วไปสำหรับเทคโนโลยีภาพของเราเช่นหน้าจอคอมพิวเตอร์ทีวีและกล้อง มันกลายเป็นมาตรการที่มีประโยชน์สำหรับมนุษย์เช่นกัน

คำตอบสำหรับคำถามนี้ถูกค้นพบในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 หลังจากการประดิษฐ์ภาพยนตร์ บริษัท โรงภาพยนตร์ยุคแรกพบว่า 16 FPS เป็นขั้นต่ำที่เปลือยเปล่าที่สามารถหลอกสมองให้เห็นการเคลื่อนไหวบนหน้าจออย่างต่อเนื่อง ที่นี่เราสามารถเข้าใจวิธีการที่สมองของเรากาวแยกภาพแยกออกจากกันด้วยความเร็วของภาพยนตร์ (24 fps) และการแสดงคอมพิวเตอร์ทั่วไป (60fps)

นี่เป็นสิ่งที่ต่ำอย่างน่าประหลาดใจเช่นสัตว์จำนวนมาก เช่นนก ต้องการอย่างน้อย 75 fps เพียงเพื่อรับรู้การเคลื่อนไหว สำหรับพวกเขาการดูทีวีนั้นเหมือนกับการดูลำดับของภาพคงที่แยกต่างหาก

ความสามารถของมนุษย์นี้แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ลึกซึ้งเกี่ยวกับข้อมูลภาพเพียงเล็กน้อยที่สมองของเราต้องการในการคาดการณ์ข้อมูลทางประสาทสัมผัส นี่คือตัวอย่างจากการศึกษา Psychophysics

อย่างที่คุณเห็นเราสามารถสร้าง รูปแบบการเคลื่อนไหวภายใน จากตัวชี้นำจำนวนเล็กน้อยอย่างน่าประหลาดใจ - ศูนย์ภาพของเรายกระดับหนักสำหรับเรา!

3. จำเป็นต้องใช้แสงวูบวาบกี่ครั้งต่อวินาทีดูแสงอย่างต่อเนื่อง

คำตอบที่นี่เรียกว่า Flicker Fusion Threshold และมาจากผู้บุกเบิกยุคแรกของโรงภาพยนตร์ แม้ว่าการเคลื่อนไหวสามารถรับรู้ได้ที่ 16 fps แต่การกะพริบของหน้าจอในอัตรานี้ถือว่าทนไม่ได้ นี่คือตัวอย่างจาก ภาพยนตร์เรื่องแรกที่เคยสร้าง มา

เพื่อแก้ปัญหานี้เทคโนโลยีชัตเตอร์ใหม่ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อแฟลชแต่ละเฟรมภาพแต่ละตัวหลายครั้งติดต่อกัน อัตราที่กระพริบนั้นสะดวกสบายและไม่สามารถสังเกตเห็นได้ค่อนข้างประมาณ 46 แฟลชต่อวินาที

ดังนั้นความสามารถของเราในการรับรู้พัลส์ของแสงอย่างมีสติทำงานด้วยความเร็วประมาณสามเท่าของความสามารถในการเคลื่อนที่ในแง่ของ FPS ในระยะสั้นเรามีความอ่อนไหวต่อความส่องสว่างมากกว่าการเคลื่อนไหว

4. เราสามารถรับรู้ถึงการขาดแสงได้เร็วแค่ไหน?

กล่าวอีกนัยหนึ่งว่าเราจะตรวจจับแสงสีดำได้เร็วแค่ไหนในระหว่างแสงต่อเนื่อง? การวิจัยกับผู้ที่อายุน้อยกว่าและผู้สูงอายุได้ทำในพื้นที่นี้เพื่อตรวจสอบการเสื่อมสภาพของการมองเห็นด้วยความชรา การตรวจจับพบว่าอยู่ในช่วงเวลา 18 มิลลิวินาทีสำหรับผู้ใหญ่อายุน้อยและ 22 มิลลิวินาทีสำหรับผู้สูงอายุ

สิ่งนี้แปลว่าระหว่าง 45 และ 55 fps เมื่อเฟรมมืด 1 เฟรมไม่สามารถสังเกตเห็นได้หรือไม่มีการสั่นไหว ข้อแม้ที่นี่คือนี่เป็นค่าเฉลี่ย แต่ผลลัพธ์ของแต่ละบุคคลแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

แม้แต่ในกลุ่มการศึกษาขนาดเล็กผู้เข้าร่วมบางคนก็สามารถมองเห็นแฟลชสีดำเดี่ยวใน 500 fps ของแสงแฟลช (หรือ 2 มิลลิวินาที) อีกครั้งนี้เร็วมาก ในการเปรียบเทียบใช้เวลา 100-400 มิลลิวินาทีในการกะพริบซึ่งมักจะลดลงจากประสบการณ์ที่มีสติ

5. เราต้องดูฉากนานแค่ไหนเพื่อที่จะสามารถระบุได้?

การวิจัยจากปี 2014 สู่การจดจำภาพอย่างรวดเร็วพบว่าเราสามารถตรวจจับฉากเฉพาะในช่วงเวลาที่สั้นกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ ในการทดลองที่มีภาพสุ่มที่แตกต่างกัน (เช่นบ้านสุนัขป่า ฯลฯ ) จะถูกกระพริบอย่างรวดเร็วผู้เข้าร่วมสามารถจดจำหรือเรียกคืนฉากที่เฉพาะเจาะจงได้ในเวลาน้อยถึง 13 มิลลิวินาที

สิ่งนี้แปลว่าแสดงภาพที่แตกต่างกัน 75 ภาพในหนึ่งวินาทีและสามารถพูดได้ด้วยความน่าเชื่อถือบางอย่างหากมีภาพเฉพาะอยู่ที่นั่นหรือไม่ คุณสามารถเห็นตัวเองได้ว่ามันเร็วแค่ไหนจริงๆ

สิ่งที่น่าสนใจนี้ไม่พบว่าเป็นขีด จำกัด มันเป็นเพียงสิ่งที่นักวิจัยสามารถแสดงภาพได้เร็วที่สุดในเวลานั้น

เรามีมันหวังว่าคุณจะได้เรียนรู้ว่าวิสัยทัศน์ของมนุษย์นั้นลึกซึ้งและลึกลับกว่าที่คุณคิดไว้และมันก็น่าทึ่งอย่างแท้จริง หากคุณต้องการเจาะลึกวิดีโอ YouTube ที่ยอดเยี่ยมนี้โดย TechLaboratories จะลึกซึ้งยิ่งขึ้น