Я часто читал, что люди верят, что человеческому зрению присуща частота кадров в секунду (FPS), которая вызывает стробоскопические эффекты, такие как видение спиц вращающегося колеса, которые, по-видимому, вращаются с другой скоростью или кажутся неподвижными при движении.
Например: в Physics.SE ответ на вопрос Может ли «сверхчеловек» двигаться так быстро, что обычный человек не может его увидеть?
Частота визуального обновления человеческого глаза и мозга имеет «эффективную частоту кадров» около 30 кадров в секунду.
Вы никогда не смотрели на диски в машине рядом с вашей? Я ясно помню, как много раз наблюдал, как колеса ускоряются, как кажется, что он стоит на месте, а затем движется назад.
Это меня удивляет, поскольку я ожидаю, что в сетчатке нет синхронизации возбуждения нейронов, что скорость возбуждения нейронов будет широко варьироваться в зависимости от уровня освещенности и что мозгу не нужно обрабатывать непрерывные сигналы фиксированными циклами или циклами, длина которых равна инвариант.
Я полагаю, что этот вопрос или хороший ответ на него будет отличаться от того, что эквивалентно выдержке в человеческом глазу?
Зависит ли человеческое зрение от фиксированной частоты кадров в 30 кадров в секунду?
Короткий ответ: нет, в зрении млекопитающих нет фиксированной частоты кадров или обработки на основе кадров.
Фотоны, попадающие на фоторецепторы в задней части сетчатки человека, взаимодействуют со светочувствительными пигментами, называемыми опсинами , и модулируют высвобождение ими нейротрансмиттера глутамата . Затем уровень глутамата, высвобождаемого фоторецептором, изменяет мембранный потенциал других нейронов сетчатки, связанных с фоторецептором ( например, биполярных клеток ). Сигналы обрабатываются в сетчатке, затем проходят через ганглиозные клетки сетчатки (RGCs), по зрительному нерву, через подкорковые структуры и в зрительную кору.
Этот процесс происходит непрерывно, но все элементы на этом пути имеют внутренние постоянные времени и другие временные ограничения (количество фотонов, необходимых для активации опсинов, скорость восстановления опсинов в фоторецепторах, мембранные постоянные времени и рефрактерные периоды нейронов, синаптические задержки). ; так далее.). Постоянство видения (эффект, лежащий в основе восприятия фильма как непрерывного потока, а не как серии отдельных кадров), вероятно, зависит от сочетания многих из этих постоянных времени.
Конкретно, мигающий зрительный стимул вызывает ответ в зрительной коре (приматов) примерно через 30–50 мс ( Maunsell and Gibson 1992 ). Вы можете узнать и впоследствии вспомнить много деталей из последовательности изображений, мигающих с частотой около 100–150 мс на изображение [нужна ссылка]. Это еще не жесткие и быстрые определения «скорости» зрения.
Поскольку мы научились создавать фильмы только в виде последовательностей отдельных кадров, возникает соблазн оценить скорость человеческого зрения в этих терминах. Биология, как всегда, сложнее.
Что касается проблемы «вращающихся ободков», то существует множество аспектов корковой и подкорковой активности, которые имеют тенденцию к колебательной активности. В системе с собственной частотой (например, нейроны в таламокортикальной петле между LGN и первичной зрительной корой) предоставление колебательного стимула может синхронизировать систему со стимулом.
Многие из внутренних постоянных времени, которые я описал выше, могут приводить к тенденции колебаться на некоторой собственной частоте, а затем подвергаться фазовой синхронизации из-за периодического стимула, близкого к этой частоте.
В то время как в созданных человеком камерах светочувствительный датчик и любой процессор изображения являются отдельными устройствами, в живом глазу первые шаги анализа изображения начинаются уже в сетчатке, поскольку светочувствительные клетки являются частью нервной системы. Зрительный нерв переносит в мозг предварительно обработанную информацию, а не закодированное исходное изображение. Эта предварительно обработанная информация не сегментируется на кадры.
«Система обработки изображений» человеческого зрения обобщает представленную последовательность кадров в логическое непрерывное движение, даже если частота кадров составляет всего несколько кадров в секунду . Это не означает, что глаз не может видеть, что происходит. Для достижения пределов инерции требуется частота кадров до 120 кадров в секунду, чтобы мерцание действительно не было видно.