В чем причина различий, которые слишком малы, чтобы их увидеть?

Рассмотрим два одинаковых листа бумаги.

Сценарий 1: На обоих что-то нарисовано черными чернилами. Если разница между областями, покрытыми черными чернилами, достаточно мала, я не вижу разницы между двумя рисунками.

Сценарий 2: Теперь представьте, что одни и те же части покрыты чернилами, но их цвет отличается. Опять же, если разница достаточно мала, я не вижу разницы.

Во-первых: чем это вызвано? Я знаком с терминологией едва заметных различий/лиминов, но не понимаю, что именно их вызывает. Происходит ли какая-то дискретизация непрерывных сигналов, из-за которой «близкие сигналы» обрабатываются одинаково?

Во- вторых: один человек может иметь лучшее зрение, чем другой, но существуют ли физические ограничения, одинаковые для любых двух людей и подразумевающие, что если разница в сценарии 1 или 2 достаточно мала, никакие два человека не смогут увидеть разницу. ?

Приложения: Я сформулировал вопрос неформально, не определив, что такое «небольшая разница», полагая/надеясь, что это не приведет к путанице. При желании такие утверждения можно уточнить, приняв соответствующие функции расстояния. В сценарии 1 одним из способов измерения расстояния между двумя областями, покрытыми чернилами, может быть использование расстояния Хаусдорфа; Точно так же один из способов измерения расстояния между цветами во втором сценарии может зависеть от разницы в реакции трех типов колбочек.

Ответы (1)

Пространственная разрешающая способность зрительной системы называется остротой зрения, а именно способностью глаза различать мелкие детали. Существуют различные способы измерения и уточнения остроты зрения в зависимости от типа используемого задания на определение остроты зрения.

Острота зрения ограничена

  • дифракция,
  • аберрации и
  • плотность фоторецепторов глаза.

Плотность фоторецепторов обеспечивает разрешение, которое намного превышает ограничения, накладываемые двумя другими.

Дифракция света является важным фактором, ограничивающим остроту зрения. Это обусловлено оптическими ограничениями глаза, в основном рассеянием света роговицей и другими структурами (рис. 1). Критерий Рэли используется для расчета разрешения глаза для стимулов, которые ухудшаются оптикой глаза: две точки или линии просто разрешаются, если пик функции рассеяния точки лежит на первой впадине другой функции рассеяния точки ( Рис. 2).

Аберрации также являются важным источником ухудшения изображения на сетчатке. К ним относятся хорошо известные сферические аберрации, которые приводят к близорукости и дальнозоркости , поскольку изображение на сетчатке становится не в фокусе. Их можно хорошо исправить с помощью очков и линз (Berrio et al ., 2010) .

Другими источниками, влияющими на остроту зрения, являются:

  • Размер зрачка; Большие зрачки уменьшают дифракцию, но усугубляют аберрации глаза. Маленький зрачок уменьшает оптические аберрации, но разрешение будет ограничено дифракцией. Следовательно, зрачок среднего размера около 3–5 мм является оптимальным компромиссом между дифракционными и аберрационными ограничениями.
  • Освещение: фотопическое зрение позволяет работать колбочкам, что обеспечивает более высокую остроту зрения, чем зрение, опосредованное палочками (Kallioniatis & Luu (2012)) .
  • По тем же причинам на остроту зрения влияет стимулированная область сетчатки — колбочки группируются в центре сетчатки, называемом ямкой. Фовеальная острота намного выше, чем периферическое зрение (Kallioniatis & Luu (2012)) .
  • Время воздействия на мишень вызывает адаптацию. Если колбочки адаптированы к раздражителю, они могут стать менее чувствительными, и острота зрения упадет (Kallioniatis & Luu (2012)) .
  • Движения глаз ухудшают остроту зрения, так как необходимо стабильное изображение на сетчатке (Kallioniatis & Luu (2012)) .

Ссылки
- Каллиониатис и Луу, Острота зрения. В: Организация сетчатки и зрительной системы , 2012 г.
Berrio et al ., JOV (2010); 10(14)

оптика
Рис. 1. Глаз предела разрешения. источник: Каллиониатис и Луу (2012) .

введите описание изображения здесь
Рис. 2. Критерий Рейхея. источник: Каллиониатис и Луу (2012 г.)