Войти
Порог слияния мерцания или скорость слияния мерцания - это понятие в психофизике видения. Он определяется как частота, при которой прерывистый световой раздражитель кажется полностью устойчивым для среднего 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:
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. 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 не будет видно, 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, палочковые фоторецепторные клетки , которые чрезвычайно чувствительны и способны обнаруживать однофотонное обнаружение, очень медлительны, с постоянной времени у млекопитающих около 200 мс. Колбочки, напротив, имеют гораздо более низкую чувствительность к интенсивности, но 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
Помимо увеличения со средней интенсивностью освещения, частота слияния также увеличивается с увеличением степени 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 фоторецептора от длины волны, и они меняются в зависимости от положения освещения внутри сетчатки из-за концентрации колбочек в центральных областях, включая ямку и макула, и преобладание палочек в периферических областях сетчатки.
Порог слияния мерцания пропорционален величине модуляции ; если яркость постоянна, кратковременное мерцание будет проявлять гораздо более низкую пороговую частоту, чем длительное мерцание. Пороговое значение также зависит от яркости (он выше для более яркого источника света) и от места на сетчатке, куда попадает воспринимаемое изображение: стержневые клетки человеческого глаза имеют более быстрое время отклика, чем у колбочек, поэтому мерцание можно уловить в периферическом зрении на более высоких частотах, чем в фовеальном зрении. По сути, это концепция, известная как закон Ферри-Портера, где может потребоваться некоторое увеличение яркости в десять раз, чтобы потребовалось до 60 вспышек для достижения слияния, в то время как для стержней может потребоваться всего четыре вспышки., поскольку в первом случае каждая вспышка легко срезается, а во втором она длится достаточно долго, даже после 1/4 секунды, чтобы просто продлить ее, а не усилить. С практической точки зрения, если стимул мерцает, например, монитор компьютера, уменьшение уровня интенсивности устранит мерцание. Порог слияния мерцания также ниже для утомленного наблюдателя. Уменьшение критической частоты слияния часто используется как показатель центральной усталости.
Слияние мерцания важно во всех технологиях для представления движения изображения, почти все из которых зависят от быстрой последовательности статических изображений (например, кадров в кинофильме, телешоу или цифра al video файл). Если частота кадров падает ниже порога слияния мерцания для данных условий просмотра, мерцание будет заметно для наблюдателя, а движения объектов на пленке будут прерывистыми. В целях представления движущихся изображений порог слияния человеческого мерцания обычно принимается в диапазоне от 60 до 90 Гц, хотя в некоторых случаях он может быть на порядок выше. 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 с помощью 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 вагона, как видимых для человека побочных эффектов конечной частоты кадров все еще были видны на экспериментальном дисплее с частотой 480 Гц.
Возможно, в сочетании со слиянием мерцания освещения частота кадров 1920 кадров в секунду и выше избавит от эффекта фантомной матрицы и стробоскопических эффектов в будущем.
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. Другие технологии отображения не мерцают заметно, поэтому частота кадров менее важна. Жидкокристаллический дисплей (LCD) плоские панели, кажется, совсем не мерцают, 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. Однако характер используемой задней подсветки может вызвать мерцание - светодиоды (LED) не могут быть легко затемнены, поэтому используйте широтно-импульсную модуляцию, чтобы создать иллюзию диммирование, а используемая частота может восприниматься чувствительными пользователями как мерцание.
В унисон с порогами слияния мерцания освещения, частота обновления должна превышать 2000 Гц и до 10 000 Гц в будущих дисплеях.
Мерцание также важно в области домашнего (переменного тока ) освещения, где заметное мерцание может быть вызвано изменяющимися электрическими нагрузками и, следовательно, может быть очень сильным. вызывает беспокойство у потребителей электроэнергии. Большинство поставщиков электроэнергии имеют максимальные пределы мерцания, которые они стараются соблюдать для внутренних потребителей.
Люминесцентные лампы с обычными магнитными балластами мигают с частотой, в два раза превышающей частоту 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 зрительным напряжением. Люди с высоким критическим порогом слияния мерцания особенно подвержены влиянию света от люминесцентных светильников 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. Обычные люди лучше читают, используя высокочастотные (20–60 кГц) электронные балласты, чем магнитные балласты, 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 с эпилепсией. Ранние исследования подозревали связь между мерцанием люминесцентных ламп с магнитными балластами и повторяющимися движениями у аутичных детей. Однако эти исследования имели проблемы с интерпретацией и не были воспроизведены.
Светодиодные лампы обычно не выигрывают от ослабления мерцания за счет стойкости люминофора, заметным исключением являются белые светодиоды. Во время саккад люди могут воспринимать мерцание на частотах до 2000 Гц (2 кГц), а частоты выше 3000 Гц (3 кГц) рекомендуются во избежание биологических эффектов человека.
В некоторых случаях можно увидеть мерцание с частотой выше 2000 Гц (2 кГц) в случае высокоскоростных движений глаз (саккады ) или движения объекта через эффект «фантомного массива». Быстро движущиеся мерцающие объекты, масштабируемые по полю обзора (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. Стробоскопы иногда используются, чтобы вызвать этот эффект намеренно. Некоторые специальные эффекты, такие как некоторые виды электронных светящихся палочек, которые обычно можно увидеть на мероприятиях на открытом воздухе, имеют вид сплошного цвета, когда они неподвижны, но создают разноцветное или точечное размытие, когда их машут в движении. Обычно это светящиеся палочки на основе светодиодов. Изменение рабочего цикла светодиода (светодиодов) приводит к использованию меньшего количества энергии, в то время как свойства слияния мерцания имеют прямой эффект изменения яркости. При перемещении, если частота рабочего цикла ведомого светодиода (-ов) ниже порогового значения слияния мерцания, различия во времени между включенным / выключенным состоянием светодиода (-ов) становятся очевидными, и цвет (-и) отображаются в виде точек, расположенных через равные промежутки. в периферическом зрении.
Схожим явлением является эффект радуги DLP, когда разные цвета отображаются в разных местах экрана для одного и того же объекта из-за быстрого движения.
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.
Стробоскопический эффект иногда используется для «остановки движения» или изучить небольшие различия в повторяющихся движениях. Стробоскопический эффект относится к явлению, которое возникает при изменении восприятия движения, вызванном световым стимулом, который видит статический наблюдатель в динамической среде. Стробоскопический эффект обычно возникает в диапазоне частот от 80 до 2000 Гц, хотя может выходить далеко за пределы 10 000 Гц для определенного процента населения.
Фантомный массив, также известный как Эффект ореола возникает при изменении восприятия форм и пространственного положения предметов. Явление вызывается световым раздражителем в сочетании с быстрыми движениями глаз (саккадами) наблюдателя в статической среде. Подобно стробоскопическому эффекту, фантомный эффект также возникает в аналогичных частотных диапазонах. Стрелка мыши - типичный пример эффекта фантомного массива.
Порог слияния мерцания также варьируется между видами. Голуби имеют более высокий порог, чем люди (100 Гц против 75 Гц), и то же самое, вероятно, верно для всех птиц, особенно хищных птиц. 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.
Исследования также показывают, что размер и скорость метаболизма являются двумя важными факторами: мелкие животные с высокой скоростью метаболизма, как правило, имеют высокие пороги слияния мерцания.
(Wayback Machine копий)
