Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Flicker fusion rate )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Слияния мельканий порог , или скорость слияния фликкер , представляет собой концепцию , в психофизики из видения . Он определяется как частота, при которой прерывистый световой стимул кажется полностью устойчивым для обычного человека- наблюдателя . Порог слияния мерцания связан с постоянством зрения . Хотя мерцание может быть обнаружено для многих форм сигналов, представляющих изменяющиеся во времени флуктуации интенсивности, его обычно и проще всего исследовать с точки зрения синусоидальной модуляции интенсивности. Есть семь параметров, которые определяют способность обнаруживать мерцание:

  1. частота модуляции;
  2. амплитуда или глубина модуляции (т. е. каков максимальный процент уменьшения интенсивности освещения от ее пикового значения);
  3. средняя (или максимальная - они могут быть взаимно преобразованы, если глубина модуляции известна) интенсивности освещения;
  4. длина волны (или диапазон длин волн) освещения (этот параметр и интенсивность освещения могут быть объединены в один параметр для людей или других животных, для которых чувствительность палочек и колбочек известна как функция длины волны с использованием функции светового потока ) ;
  5. положение на сетчатке, в котором происходит стимуляция (из-за разного распределения типов фоторецепторов в разных положениях);
  6. степень адаптации к свету или темноте, т. е. продолжительность и интенсивность предыдущего воздействия фонового света, которая влияет как на чувствительность к интенсивности, так и на временное разрешение зрения;
  7. физиологические факторы, такие как возраст и утомляемость. [1]

Объяснение [ править ]

Пока частота модуляции поддерживается выше порога слияния, воспринимаемая интенсивность может быть изменена путем изменения относительных периодов света и темноты. Можно продлить темные периоды и тем самым затемнить изображение; поэтому эффективная и средняя яркость равны. Это известно как закон Талбота-Плато . [2] Как и все психофизические пороги , порог слияния мерцания является статистической, а не абсолютной величиной. Существует диапазон частот, в котором мерцание иногда можно увидеть, а иногда нет, а порог - это частота, при которой мерцание обнаруживается в 50% испытаний.

Различные точки зрительной системы имеют очень разную чувствительность к критической скорости слияния мерцания (CFF); общая пороговая частота восприятия не может превышать самую медленную из них для данной амплитуды модуляции. Каждый тип клеток по-разному интегрирует сигналы. Например, палочковидные фоторецепторные клетки , которые чрезвычайно чувствительны и способны обнаруживать однофотонный сигнал, очень медлительны, с постоянной времени у млекопитающих около 200 мс. Шишки, напротив, имея гораздо более низкую чувствительность по интенсивности, они имеют гораздо лучшее временное разрешение, чем стержни. Как для палочко-опосредованного, так и для колбочкового зрения частота слияния увеличивается в зависимости от интенсивности освещения, пока не достигает плато, соответствующего максимальному временному разрешению для каждого типа зрения. Максимальная частота слияния для палочко-опосредованного зрения достигает плато около 15  герц (Гц), тогда как колбочки достигают плато, наблюдаемого только при очень высокой интенсивности освещения, около 60 Гц. [3] [4]

В дополнение к увеличению со средней интенсивностью освещения, частота слияния также увеличивается со степенью модуляции (представленное максимальное относительное уменьшение интенсивности света); для каждой частоты и средней освещенности существует характерный порог модуляции, ниже которого мерцание не может быть обнаружено, и для каждой глубины модуляции и средней освещенности существует характерный порог частоты. Эти значения меняются в зависимости от длины волны освещения из-за зависимости чувствительности фоторецепторов от длины волны, и они меняются в зависимости от положения освещения в сетчатке из-за концентрации колбочек в центральных областях, включая фовеа и макулу , и преобладания палочек в периферических областях сетчатки.


Технологические соображения [ править ]

Частота кадров дисплея [ править ]

Слияние мерцания важно во всех технологиях представления движущихся изображений, почти все из которых зависят от представления быстрой последовательности статических изображений (например, кадров в кинофильме, телешоу или цифровом видеофайле ). Если частота кадров упадет ниже порога слияния мерцания для данных условий просмотра, мерцание будет очевидно для наблюдателя, а движения объектов на пленке будут прерывистыми. Для представления движущихся изображений порог слияния человеческого мерцания обычно берется в диапазоне от 60 до 90 Гц, хотя в некоторых случаях он может быть на порядок выше. [5]На практике фильмы записываются с частотой 24 кадра в секунду и отображаются путем повторения каждого кадра два или три раза с мерцанием 48 или 72 Гц. Телевидение стандартной четкости работает со скоростью 25 или 30 кадров в секунду, а иногда и со скоростью 50 или 60 (половинных) кадров в секунду за счет чересстрочной развертки . Видео высокой четкости отображается с частотой 24, 25, 30, 60 кадров в секунду или выше.

Порог слияния мерцания не препятствует косвенному обнаружению высокой частоты кадров, например эффекта фантомного массива или эффекта колеса телеги , поскольку видимые человеком побочные эффекты конечной частоты кадров все еще наблюдались на экспериментальном дисплее с частотой 480 Гц. [6]

Частота обновления дисплея [ править ]

Дисплеи с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) обычно по умолчанию работают с частотой вертикальной развертки 60 Гц, что часто приводит к заметному мерцанию. Многие системы позволяют увеличить частоту до более высоких значений, таких как 72, 75 или 100 Гц, чтобы избежать этой проблемы. Большинство людей не обнаруживают мерцание выше 400 Гц. [7] [ несоответствующая цитата ] Другие технологии отображения не мерцают заметно, поэтому частота кадров менее важна. Плоские панели жидкокристаллического дисплея (LCD) не кажутсямерцать вообще, так как подсветка экрана работает с очень высокой частотой, почти 200 Гц, и каждый пиксель изменяется при сканировании, а не на короткое время включается, а затем выключается, как на ЭЛТ-дисплеях. Тем не менее, характер фоновой подсветки используется , может вызвать мерцание - светоизлучающие диодов (СИД) не может быть легко серым цветом, и , следовательно , использовать широтно-импульсную модуляцию , чтобы создать иллюзию затемнения, а частота используется может восприниматься как мерцание путем чувствительные пользователи. [8] [9] [10]

Освещение [ править ]

Мерцание также важно в области домашнего освещения ( переменного тока ), где заметное мерцание может быть вызвано изменением электрических нагрузок и, следовательно, может очень беспокоить потребителей электроэнергии. У большинства поставщиков электроэнергии есть максимальные пределы мерцания, которые они стараются соблюдать для бытовых потребителей.

Люминесцентные лампы, в которых используются обычные магнитные балласты, мигают с удвоенной частотой питания. Электронные балласты не производят мерцания света, поскольку стойкость люминофора превышает половину цикла более высокой рабочей частоты 20 кГц. Мерцание 100–120 Гц, создаваемое магнитными балластами, связано с головными болями и утомлением глаз. [11] На людей с высоким критическим порогом слияния мерцания особенно влияет свет от люминесцентных приборов с магнитными балластами: их альфа-волны ЭЭГ заметно ослабляются, и они выполняют офисные задачи с большей скоростью и меньшей точностью. С ЭПРА проблем не наблюдается. [12]Обычные люди лучше читают, используя высокочастотные (20–60 кГц) электронные балласты, чем магнитные балласты [13], хотя эффект был небольшим, за исключением высокого коэффициента контрастности.

Мерцание люминесцентных ламп, даже с магнитными балластами, настолько быстрое, что вряд ли представляет опасность для людей, страдающих эпилепсией . [14] Ранние исследования подозревали связь между мерцанием люминесцентных ламп с магнитными балластами и повторяющимися движениями у аутичных детей. [15] Однако у этих исследований были проблемы с интерпретацией [16], и они не были воспроизведены.

Светодиодные лампы обычно не выигрывают от ослабления мерцания за счет стойкости люминофора, заметным исключением являются белые светодиоды. Мерцание на частотах до 2000 Гц (2 кГц) может быть воспринято людьми во время саккад [17], а частоты выше 3000 Гц (3 кГц) рекомендованы во избежание биологических эффектов человека. [18]

Визуальные явления [ править ]

В некоторых случаях можно увидеть мерцание с частотой выше 2000 Гц (2 кГц) в случае высокоскоростных движений глаз ( саккад ) или движения объекта через эффект «фантомного массива». [19] [20] Быстро движущиеся мерцающие объекты, увеличивающие масштаб изображения (либо движением объекта, либо движением глаз, например вращением глаз), могут вызывать точечное или разноцветное размытие вместо непрерывного размытия, как если бы они были несколькими объектами. [21] Стробоскопы иногда используются, чтобы вызвать этот эффект намеренно. Некоторые спецэффекты, например, определенные виды электронных светящихся палочек.обычно наблюдается на мероприятиях на открытом воздухе, имеет вид сплошного цвета в неподвижном состоянии, но дает разноцветное или точечное размытие, когда им машут в движении. Обычно это светящиеся палочки на основе светодиодов. Изменение рабочего цикла светодиода (светодиодов) приводит к использованию меньшей мощности, в то время как свойства слияния мерцаний имеют прямой эффект изменения яркости. [ необходима цитата ] При перемещении, если частота рабочего цикла управляемого светодиода (ов) ниже порога слияния мерцания, различия во времени между включенным / выключенным состоянием светодиода (ов) становятся очевидными, и появляется цвет (а) как равномерно расположенные точки периферического зрения.

Связанное с этим явление - эффект радуги DLP , когда разные цвета отображаются в разных местах экрана для одного и того же объекта из-за быстрого движения.

Мерцание [ править ]

Мерцание - это восприятие визуальных флуктуаций интенсивности и неустойчивости в присутствии светового стимула, которое видит статический наблюдатель в статической среде. Мерцание, видимое человеческим глазом, будет работать с частотой до 80 Гц. [22]

Стробоскопический эффект [ править ]

Стробоскопический эффект иногда используется для «остановки движения» или изучать небольшие различия в повторяющихся движениях. Стробоскопический эффект относится к явлению, которое возникает, когда есть изменение восприятия движения, вызванное световым стимулом, который видит статический наблюдатель в динамической среде. Стробоскопический эффект обычно возникает в диапазоне частот от 80 до 2000 Гц [23], хотя для некоторого процента населения он может выходить далеко за пределы 10 000 Гц. [24]

Фантомный массив [ править ]

Фантомный массив, также известный как эффект ореола, возникает при изменении восприятия форм и пространственного положения объектов. Явление вызывается световым раздражителем в сочетании с быстрыми движениями глаз (саккадами) наблюдателя в статической среде. Подобно стробоскопическому эффекту, фантомный эффект также будет происходить в аналогичных частотных диапазонах. Стрелка мыши является типичным примером [25] эффекта фантомного массива.

Нечеловеческие виды [ править ]

Порог слияния мерцания также зависит от вида . Было показано, что голуби имеют более высокий порог, чем люди (100 Гц против 75 Гц), и то же самое, вероятно, верно для всех птиц, особенно хищных птиц . [26] У многих млекопитающих доля палочек в сетчатке выше, чем у людей, и вполне вероятно, что у них также будут более высокие пороги слияния мерцания. Это было подтверждено на собаках. [27]

Исследования также показывают, что размер и скорость метаболизма являются двумя факторами, которые вступают в игру: маленькие животные с высокой скоростью метаболизма, как правило, имеют высокие пороги слияния мерцания. [28] [29]

См. Также [ править ]

  • Компьютеризированная система оценки CDR
  • Постоянство зрения
  • Анимация

Ссылки [ править ]

  1. ^ SW Дэвис, Слияние слухового и визуального мерцания как меры утомления, Американский журнал психологии, Vol. 68. № 4. Декабрь 1955 г.
  2. ^ "глаз, человек". Британская энциклопедия. 2008. DVD Encyclopdia Britannica Ultimate Reference Suite 2006 г.
  3. ^ ПРЕРЫВНАЯ СТИМУЛЯЦИЯ СВЕТОМ: V. СВЯЗЬ МЕЖДУ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ И КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТОЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТЕЙ СПЕКТРА. Hecht S, Shlaer S. J. Gen Physiol. 1936, 20 июля; 19 (6): 965–77.
  4. ^ "[Нейробиология] Re: Примеры порога слияния мерцания" . Bio.net . Проверено 5 мая 2013 .
  5. ^ Джеймс Дэвис (1986), "Люди воспринимают мерцание артефактов при 500 Гц", Научно Rep , 5 : 7861, DOI : 10.1038 / srep07861 , ПМК 4314649 , PMID 25644611  
  6. ^ Рейхон, Марк. «Результаты испытаний экспериментального дисплея с частотой 480 Гц» . Blur Busters . Проверено 20 мая 2019 .
  7. ^ Чейз, Рональд (1974). «Инициирование и проведение потенциалов действия в зрительном нерве Tritonia» . Журнал экспериментальной биологии . 60 (3): 721–734. PMID 4847279 . 
  8. ^ «PSA: светодиодная подсветка может вызвать мигрень» . CrispyCromar.com . Проверено 5 мая 2013 .
  9. ^ Вид: Только заметки для всех (23.08.2008). «Утомление глаз от светодиодной подсветки в ...: сообщества службы поддержки Apple» . Discussions.apple.com . Проверено 5 мая 2013 .
  10. ^ Wilkins, Veitch и Леман (2010). «Мерцание светодиодного освещения и возможные проблемы со здоровьем: обновление стандарта IEEE PAR1789» (PDF) . Университет Эссекса, Великобритания . Проверено 1 июля 2014 .
  11. ^ «Флуоресцентное освещение полного спектра: обзор его влияния на физиологию и здоровье» . Проверено 23 апреля 2008 .
  12. ^ Kuller R, Laike Т (1998). «Влияние мерцания от флуоресцентного освещения на самочувствие, работоспособность и физиологическое возбуждение». Эргономика . 41 (4): 433–47. DOI : 10.1080 / 001401398186928 . PMID 9557586 . 
  13. ^ Veitch JA, Макколл SL (1995). «Модуляция флуоресцентного света: влияние частоты мерцания и источника света на визуальные характеристики и визуальный комфорт» (PDF) . Light Res Tech . 27 (4): 243–256. DOI : 10.1177 / 14771535950270040301 . S2CID 36983942 . Проверено 28 июня 2012 .  
  14. ^ Бинни CD, де Корте RA, Висман T (1979). «Флуоресцентное освещение и эпилепсия». Эпилепсия . 20 (6): 725–7. DOI : 10.1111 / j.1528-1157.1979.tb04856.x . PMID 499117 . S2CID 26527159 .  
  15. Перейти ↑ Colman RS, Frankel F, Ritvo E, Freeman BJ (1976). «Влияние флуоресцентного и лампового освещения на повторяющееся поведение у аутичных детей». J Autism Child Schizophr . 6 (2): 157–62. DOI : 10.1007 / BF01538059 . PMID 989489 . S2CID 41749390 .  
  16. ^ Тернер М (1999). «Аннотация: Повторяющееся поведение при аутизме: обзор психологических исследований». J Детская психическая психиатрия . 40 (6): 839–49. DOI : 10.1017 / S0021963099004278 . PMID 10509879 . 
  17. ^ Робертс JE, Wilkins AJ (2013). «Во время саккад можно ощутить мерцание на частотах, превышающих 1 кГц». Исследования и технологии освещения . 45 (1): 124–132. DOI : 10.1177 / 1477153512436367 . S2CID 51247933 . 
  18. Перейти ↑ Lehman B, Wilkins AJ (2014). «Разработка для смягчения эффекта мерцания в светодиодном освещении: снижение рисков для здоровья и безопасности». Журнал IEEE Power Electronics . 2014 (9): 18–26. DOI : 10.1109 / MPEL.2014.2330442 . S2CID 2503129 . 
  19. ^ http://www.energy.ca.gov/appliances/2014-AAER-01/prerulemaking/documents/2014-09-29_workshop/comments/Professor_Arnold_J_Watkins_Comments_2014-11-25_TN-74074.pdf
  20. ^ http://opensiuc.lib.siu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1538&context=tpr
  21. ^ http://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=45126.0 | Визуально точное описание эффекта ореола / фантомного массива
  22. ^ "Управление эффектом отсутствия мерцания" (PDF) . Перт: Unios. 2019-02-05 . Проверено 8 февраля 2019 .
  23. ^ "Управление эффектом отсутствия мерцания" (PDF) . Перт: Unios. 2019-02-05 . Проверено 8 февраля 2019 .
  24. ^ Параметры мерцания для уменьшения стробоскопических эффектов от твердотельных систем освещения (PDF) . Альянс твердотельных осветительных систем и технологий (ASSIST): Исследовательский центр освещения. 2012. с. 6.
  25. ^ "TestUFO: Анимация эффекта фантомного массива с помощью стрелки мыши" . www.testufo.com . Проверено 20 мая 2019 .
  26. ^ ( Винклер 2005 )
  27. ^ "Взгляд глаза собаки | На точке с Томом Эшбруком" . Onpoint.wbur.org. Архивировано из оригинального 20 октября 2013 года . Проверено 5 мая 2013 .
  28. ^ Кевин Хили; Люк МакНелли; Грэм Д. Ракстон; Натали Купер; Эндрю Л. Джексон (01.10.2013). «Скорость метаболизма и размер тела связаны с восприятием временной информации». Эльзевир. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2013.06.018 .
  29. ^ The Economist (21 сентября 2013 г.). «Slo-mojo: Как животные воспринимают время» . Лондон: экономист . Проверено 20 октября 2013 .
  • Винклер, Роберт (13 ноября 2005 г.). «Жажда скорости» . Нью-Йорк Таймс .
  • Винклер, Роберт. «Фактор Flicker Fusion: почему мы не можем безопасно ездить на высокой скорости» . Архивировано из оригинала на 2010-12-05, перепечатывать на личном сайте автора.
  • «Я понимаю, я знаю, что уступаю - комментарии» . Научные блоги - Pharyngula . 9 ноября 2006 года Архивировано из оригинала на 2008-12-30.

Внешние ссылки [ править ]

  • Измеритель мерцания IEC (PDF)
  • Фактор Flicker Fusion Почему мы не можем безопасно ездить на высокой скорости
  • Webvision.med.utah.edu раздел о психофизике времени в видении

( Копии Wayback Machine )