Какие особенности нашего зрения лежат в основе формирования изображения на экране компьютера

В 1981 году Дэвид Хьюбел и Торстен Визель получили Нобелевскую премию за демонстрацию того, что столбец клеток ориентации в V1 позволяет мозгу определять края объектов, фокусируясь на пространственной ориентации объектов в изображении, полученном мозгом. .

Есть и другие области центральной коры, которые помогают в дальнейшей обработке изображения; V2, V3 и V4. V2 помогает нам контролировать наше цветовосприятие, помогая нам отделить цвет объекта от цвета окружающего света — интересно, что цвет, который мы воспринимаем, как объект, когда этот процесс завершен, обычно является цветом, в котором мы ожидаем воспринимать объект. Это говорит о том, что область V2 не только занимается обработкой цвета, но и сравнивает цвет обработанного изображения с нашими воспоминаниями о предыдущих примерах объекта этого типа.

V3 и V4 распознают лица и объекты и обычно очень хорошо с этим справляются, хотя их можно «разыграть» с помощью оптических иллюзий.

Все данные из всех этих областей мозга затем снова и снова объединяются в течение дня, чтобы помочь нам разобраться в том, что мы видим.

Визуальное восприятие — требования системы

Не совсем понятно, сколько данных обрабатывает система зрительного восприятия человека. Мы знаем, что объем памяти человеческого мозга огромен, хотя сеть нейронов состоит всего из триллиона или около того нейронов, каждый из которых способен объединяться с другими нейронами для хранения гораздо большего количества информации параллельно, чем они могли бы храниться последовательно.

Почти наверняка есть химические «уловки», которые мозг применяет для уменьшения объема данных по сравнению, скажем, с данными, обрабатываемыми камерой, работающей с той же скоростью (как глаз и мозг), но что это за уловки — мы еще предстоит полностью понять.

По оценкам, 70 % всех данных, которые мы обрабатываем, являются визуальными, но опять же это не «неопровержимый факт», а основано на нашем понимании того, как данные работают в компьютерных системах.

Проблемы, связанные со зрительным восприятием

Хотя и дальнозоркость, и близорукость могут считаться проблемами, связанными со зрительным восприятием; обычно их легко исправить с помощью очков, и они не представляют серьезной проблемы для дизайнеров в любой области. Двумя наиболее распространенными проблемами, с которыми могут столкнуться дизайнеры, являются визуальный стресс и дальтонизм.

Визуальное напряжение

Зрительный стресс — это своеобразное явление, которым страдает небольшой, но значительный процент населения. Когда полосатые узоры (около 3 циклов на градус) отображаются с частотой мерцания около 20 Гц (циклов в секунду), они могут вызвать судороги у людей, подверженных зрительному стрессу.

В 1997 году японская телекомпания отключила телешоу, вызвавшее визуальный стресс у более чем 700 детей. Это вызывало судороги, а в крайних случаях – рвоту кровью.

Зрительный стресс иногда называют «паттерн-индуцированной эпилепсией», хотя это наиболее сильное проявление зрительного стресса; стоит отметить, что у большинства людей зрительный стресс может быть вызван в более легкой степени полосатыми узорами.

Даже обычный текст (расположенный в виде горизонтальных полос) может вызвать проблемы у некоторых людей, и некоторые шрифты могут усугубить проблему. Зрительный стресс в этом случае может исказить печать и вызвать быстрое утомление при чтении. В некоторых отношениях эффект зрительного стресса очень похож на то, как люди с дислексией видят печать, как показано на рисунке ниже.

Автор/правообладатель: Willard5. Условия авторского права и лицензия: общественное достояние.

Цветовая слепота

Цветовая слепота неправильно обозначена. Это не слепота, а нарушение цветового зрения. Это неспособность (или иногда снижение способности) видеть определенные цвета или различать цветовые контрасты при обычном освещении.

Мужчины почему-то чаще страдают дальтонизмом, чем женщины. 1 из 12 мужчин страдает дальтонизмом по сравнению с 1 из 200 женщин. Дальтонизм обычно является генетическим, и этот признак наследуется от матери, но в некоторых случаях он может быть вызван болезнью или старением.

Самой распространенной формой дальтонизма является дальтонизм на красный/зеленый. Это не означает, что человек не может видеть красный или зеленый цвет, а скорее путает цвета, в которых есть элементы красного или зеленого. Существуют и другие менее распространенные формы дальтонизма, которые также влияют на различные сочетания цветов. Существует множество тестов на дальтонизм (некоторые из них изображены ниже), но это состояние следует диагностировать не самостоятельно, а скорее офтальмологом или медицинским работником.

Автор/правообладатель: Eddau.Условия авторского права и лицензия: CC BY-SA 3.0

Осведомленность

Дизайнеры должны знать о зрительном стрессе и дальтонизме и в идеале тестировать свои проекты на людях, которые, как известно, страдают от этих состояний, чтобы убедиться, что эффекты приглушены или полностью устранены.

Вывод:

Человеческое зрение сложное и более мощное, чем любой из современных компьютеров. Процесс, посредством которого сигнал (в форме света) проходит через сетчатку глаза, а затем обрабатывается в мозгу, сложен и до конца еще не изучен.

Дизайнеры должны знать о распространенных ошибках обработки и, в частности, о зрительном стрессе и дальтонизме, чтобы они могли корректировать свои проекты, чтобы свести к минимуму последствия этих ошибок.

Ссылки и ресурсы

Основное изображение: Автор/правообладатель: Jjw. Редактирует: Ана Здравич. Лицензия на авторское право: CC BY-SA 3.0

Одним из самых захватывающих аспектов анимации является создание визуальной непрерывности и движения с помощью неподвижных изображений. Хотя технология, возможно, изменила то, как сегодня работает анимация, она не изменила основной механизм ремесла. Если вы когда-нибудь видели, как что-то движется на экране, то в игре присутствует постоянство зрения. Итак, что такое постоянство зрения?

Начнем с того, что это основа анимации, но как вы, как аниматор, ее используете? Как вы создаете эту плавность от кадра к кадру? Требуется некоторое понимание довольно простой оптической концепции, которая используется уже более 100 лет. Давайте посмотрим.

Определение постоянства видения

Как мы воспринимаем движение на экране

Не нужно быть аниматором, чтобы понимать основы анимации. Если вы когда-либо создавали флипбук, вы использовали постоянство видения. Это основа анимации, технологии кино и кинематографии, восходящая к самым ранним формам развлечений.

УСТОЙЧИВОСТЬ ВИДЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Что такое постоянство зрения?

Постоянство зрения – это оптическое явление, при котором создается иллюзия движения, поскольку мозг интерпретирует несколько неподвижных изображений как одно. Когда несколько изображений появляются достаточно быстро друг за другом, мозг объединяет их в одно постоянное движущееся изображение.

Человеческий глаз и мозг могут обрабатывать только около 12 отдельных изображений в секунду, сохраняя изображение в течение 1/16 секунды. Если последующее изображение заменяется в течение этого периода времени, создается иллюзия непрерывности.

Способы создания движения с сохранением видения:

• Анимация «по два»: когда одно изображение показывается каждые два кадра со скоростью 12 кадров в секунду, это обеспечивает плавность движения.
• Анимация «по одному»: когда для каждого кадра отображается одно изображение со скоростью 12 кадров в секунду, движение становится еще быстрее.

Не всегда нужно рисовать одно изображение для каждого кадра, если только вам не нужно быстрое движение. Отрисовка одного изображения для каждых двух кадров отвечает требованиям глаза воспринимать плавные переходы. В этом примере ниже вы можете сказать, что анимация «по одному» будет намного плавнее, чем анимация «по двойке».

Чем больше кадров, тем плавнее движение

Что-то медленнее ("на тройки", "на четверки"), движение будет прерывистым и прерывистым.

Окно, в котором мы больше не замечаем изображения как отдельные изображения, а вместо этого являемся одним плавным постоянным движущимся изображением, является золотым пятном. Если мы сможем использовать более высокую частоту кадров, чем та, которую мы обычно сохраняем, мы обманем глаз и ум, думая, что изображения на самом деле движутся.

Итак, сколько кадров в секунду может видеть человеческий глаз? Человеческий глаз — не камера. И это гораздо сложнее, чем быстрый расчет. Видео ниже разбирает это, предоставляя интересные примеры постоянства видения.

Что такое постоянство зрения?

Исходя из эксперимента в приведенном выше видео, около 10 кадров в секунду было, когда мы перестали замечать пространство между каждым изображением. Но это было в 24, когда анимация была самой плавной. Это типичный минимум для большинства анимаций, если не намного быстрее.

Практика постоянства видения

Использование иллюзии в анимации

Решение о том, как вы хотите анимировать, зависит от вас. Как правило, более высокие бюджеты, такие как фильмы Диснея, будут анимироваться на одном, в то время как в большинстве других фильмов будут использоваться два. В аниме обычно используются тройки, так как они, как правило, менее бюджетны, но детали рисунков часто уравновешивают это.

Давайте рассмотрим пример сохранения зрения в действии.Режиссер полнометражного анимационного фильма Аарон Блейз рассказывает нам о том, как оживить персонажа, поворачивающего голову, рисуя за рисованием.

Постоянство видения в действии

Если вы не настолько продвинуты, как визуальный художник, вы все равно можете поэкспериментировать с постоянством зрения. Флипбуки — это простой способ увидеть концепцию в действии, но их не так уж сложно реализовать. YouTube, аниматор, Andymation рассказывает нам о своем процессе.

Постоянство видения в флипбуках

До того, как люди начали создавать диснеевские фильмы и флипбуки, изобретатели еще в 18 веке экспериментировали с этой оптической иллюзией.

Немного истории

Ранние оптические игрушки и эксперименты

В XIX веке англо-швейцарский физик Питер Марк Роже описал сохранение зрения как тип дефекта зрения, при котором движущиеся объекты выглядят неподвижно, когда они достигают достаточно высокой скорости. Подумайте о потолочном вентиляторе. Вы не можете сказать, сколько у него ветвей, когда он вращается с максимальной скоростью, но как только он останавливается, становится ясно, что ветвей несколько.

Но верно и обратное. Просмотр отдельных изображений на высокой скорости создает иллюзию движения. Изобретение Жозефом Плато фенакистоскопа показывает нам это. При размещении отдельных рисунков на круглом диске и их вращении создается впечатление, что рисунки движутся.

Самая ранняя анимация • Фенакистоскоп

Эти теоретики больше сосредоточились на том, чтобы глаз сохранял изображение. Однако было обнаружено, что это явление связано не столько с тем, как долго мозг может сохранять изображение, сколько с тем, как мозг взаимодействует и вычисляет все данные, когда-то сохраненные. Именно это постоянное и сложное вычисление создает постоянство видения.

Позже, в начале 20 века, немецкие теоретики, такие как Макс Ветхаймер и Хьюго Мюнстерберг, пришли к выводу, что этот процесс на самом деле происходит за сетчаткой, а мозг является движущей силой иллюзии.

Глаз воспринимает множество различных ощущений: цвет, свет, глубину, форму и движение. Все эти данные отправляются в разные области мозга. Именно этот последовательный поток и связь между различными путями и областями мозга дает нам уникальное восприятие и способность наблюдать такие явления.

И, к счастью для нас, эти явления могут создавать потрясающие развлечения (например, анимационные фильмы)! И очевидно, что в анимацию входит гораздо больше, так что давайте рассмотрим это дальше.

ДАЛЕЕ

История и типы анимации

Теперь, когда вы поняли фундаментальный принцип анимации, давайте углубимся в нее. От Микки Мауса до Коко, как они создаются и как со временем развивались техники анимации?

Визуальное впечатление рентгенолога от изображений передается лечащему врачу с помощью невизуальных средств (отчет). Существует несколько сложных шагов от восприятия изображений радиологом до понимания слепка клиницистом. При таком сложном процессе неудивительно, что ошибки в восприятии, познании, интерпретации, передаче и понимании очень распространены. В этом документе рассматриваются процессы восприятия и возникновения ошибок, а также возможные стратегии их минимизации.

Введение

Люди полагаются на свои глаза больше, чем на какое-либо другое чувство, чтобы оценивать окружающий мир. Мы видим без усилий, и мы видим каждое бодрствующее мгновение нашей жизни; даже когда мы спим, мы «видим» сны. С такой осведомленностью приходит чувство надежности, и для большинства из нас только «увидеть — значит поверить»; таким образом, удивление и очарование, когда мы смотрим на оптические иллюзии.

Как врачи, работающие в области медицинской визуализации, мы должны «правильно видеть». То, что мы видим и сообщаем, оказывает огромное влияние на благополучие наших пациентов. Когда мы ошибаемся, последствия распространяются на потенциальный вред пациенту, потерю личной самооценки, риск для средств к существованию и даже свободы.

Ошибки в медицинской визуализации были замечены с первых дней радиологии, о чем впервые сообщил Гарланд [1] в 1959 году. «Неожиданная» степень неточностей, о которой впервые сообщили более 50 лет назад, сохранилась и, похоже, осталась неизменной. Некоторые методы особенно подвержены ошибкам; к ним относятся рентген грудной клетки с «промахом» 20-50% [2] и маммография с «промахом» до 75% [3]. Большинство работников согласны с тем, что если радиологу для комментирования предоставляются только «положительные» изображения, частота ошибок составляет 30 %, но при сочетании нормальных и аномальных случаев, представляющих обычную клиническую практику, частота снижается примерно до 4 % [4]. ].

Процесс «видения» сложен, и в его цепочке есть анатомические, физиологические, нейропсихологические и психоэмоциональные компоненты. При таком сложном процессе, как «видение», неудивительно, что существует так много возможностей для совершения ошибок.

Давайте начнем с краткого обзора задействованных процессов.

Ввод, анатомия и физиология, затрудняющие зрение

Процесс «видения» начинается с глаз. Гельмгольц, изобретатель офтальмоскопа, пришел к выводу, что глаза имеют довольно плохую оптику [5]. Глаза — это органы, элегантно созданные для дневной охоты, для быстрого получения информации о крупных объектах, но на самом деле не идеальная конструкция для детального анализа. Поверхности сетчатки, с которых начинается весь процесс, изогнуты, изображения проецируются вверх ногами, а изображения плоские (восприятие глубины достигается посредством постобработки, в основном с использованием разницы в изображениях для двух глаз, стереопсис и вторичные признаки, такие как очевидная разница в размерах объектов на разных расстояниях). Что еще более важно, из общей поверхности сетчатки (25 см 2 ) есть только ямка размером 1,5 мм, имеющая правильный тип рецепторов (колбочек); из них фовеола диаметром 0,3 мм лишена капилляров и палочек, что обеспечивает детальное и цветовое зрение [6]. Таким образом, глаз выполняет быстрые отрывистые движения, называемые саккадами, которые сканируют сцену и переносят различные области сцены в центральную ямку. Эти движения, которые могут происходить до четырех раз в секунду, являются быстрыми и могут достигать скорости до 400 градусов в секунду [7]. Глаз практически слеп во время саккадических движений. В то время как фовеальное зрение, которое зависит от колбочек, может обрабатывать от трех до четырех высококачественных цветных изображений в секунду, периферическое зрение с использованием палочек менее точно и не чувствительно к цвету, но может обрабатывать информацию об изображении со скоростью 90 в секунду.

Поэтому ввод по существу прерывистый и прерывистый, и присутствует много шума, поскольку во время движения проецируются размытые изображения, которые на короткое время чередуются со статичными изображениями с высоким разрешением, когда глаза находятся в состоянии покоя. Поток данных имеет разную частоту кадров, а также разное качество разрешения. Именно благодаря этому входу мы видим мир во всем его цвете, глубине и движении.

Обработка; неврология, которая мешает видеть

Есть много информации, поступающей по частям, которую необходимо интегрировать для формирования изображений, и все это необходимо делать в режиме реального времени, потому что мир вокруг нас находится в движении, и мы должны быстро реагировать. Мозг обходит это, прибегая к кратчайшему пути, и самый важный из них — полагаться на процесс, аналогичный анализу изображений Фурье [8]. Анализ Фурье — это процесс разделения информации, в данном случае визуальной, на частотные компоненты, содержащие все более подробную информацию. Мозг сначала анализирует частоту с наименее подробным компонентом, а затем, если позволяет время и интерес, анализируются более высокочастотные компоненты. Небольшие объемы информации, очевидно, требуют меньше времени, и этот трюк позволяет нам быстро оценить визуальную ситуацию и отреагировать соответствующим образом. Именно эта способность позволяет нам распознавать карикатуры, состоящие всего из нескольких линий и не содержащие деталей, а также распознавать тени и знакомых нам людей в условиях низкой освещенности, скрывающие детали (рис. 1). Хотя это полезно для большинства целей и позволяет нам реагировать быстро и правильно, это также заставляет мозг делать поспешные выводы, которые могут быть ошибочными (рис. 2). Эта последовательная обработка визуальной информации была признана наиболее полезной моделью того, как мы постепенно оцениваем визуальные детали [9].

Читайте также:

  
• Если срок действия лицензии dr web истек, то
  
• Синхронизация с Opera com
  
• Как подключить AirPods к Xbox
  
• Как заразить компьютер вирусом
  
• Timepc не включает компьютер по расписанию