5 antwoorden op de snelheidslimieten van menselijke visuele perceptie

De snelheid van de menselijke visuele waarneming is een verrassend lastig onderwerp, waar geen eenduidig ​​antwoord op bestaat. Het hangt ervan af naar welk type snelheid je wilt kijken. Hier zullen we vijf fascinerende facetten van zicht uiteenzetten en antwoorden geven op de huidige bekende snelheidslimieten van wat we kunnen zien – geniet ervan!

1. Wat is de kortste tijd waarin we een lichtflits kunnen waarnemen?

Zoals veel interessante antwoorden in de wetenschap kwam dit incidenteel en bleek veel verder te gaan dan wat iemand zich had kunnen voorstellen.

Meerdere astronauten in de ruimte meldden dat ze onverklaarbare afwijkingen zagen van extreem korte vlekken en vluchtige lichtstrepen , zelfs met hun ogen dicht. Deze zouden elke paar minuten plaatsvinden. Het bleek dat ze een onlangs ontdekt fenomeen zagen dat kosmische deeltjes met hoge energie worden genoemd. Dit zijn veruit de snelst bewegende massa's in het bekende universum.

De exotische deeltjes komen ergens uit ons Melkwegstelsel vandaan, maar kunnen zo dicht bij de lichtsnelheid reizen dat de energie die nodig is om ze te versnellen alles te boven gaat wat in de astrofysica bekend is – zelfs twee superzware zwarte gaten die met elkaar botsen zouden niet dichtbij komen! Wanneer ze de atmosfeer van de aarde raken, wordt hun energie omgezet in talloze nieuwe deeltjes (E = mc²).

Het punt hier is dat bij deze extreme snelheid de tijd die nodig is om zulke hoogenergetische deeltjes via het menselijk zicht waar te nemen in de orde van femtoseconden - letterlijk quadriljoensten van een seconde!

Hoe helderder de flits, hoe minder tijd nodig is om deze te detecteren. In de ruimte is er verwaarloosbare lichtvervuiling, dus het contrast tussen licht en donker nadert het mogelijke maximum.

Momenteel is er echter geen inzicht in de neurobiologische mechanismen van het zien van deeltjes met hoge energie. Het heeft waarschijnlijk te maken met het feit dat miljoenen verschillende neuronen potentieel een sensorische input kunnen oppikken, maar hoe minder dat doet, hoe minder nauwkeurig de perceptie is. Uit sommige onderzoeken blijkt dat onze ogen mogelijk één enkel foton kunnen detecteren , maar dit is een probabilistische gebeurtenis.

2. Hoeveel 'FPS' hebben we nodig om vloeiende bewegingen waar te nemen?

'Frames per seconde', beter bekend als 'FPS', is de algemene maatstaf voor onze visuele technologieën zoals computerschermen, tv's en camera's. Ook voor mensen blijkt het een nuttige maatregel te zijn.

Het antwoord op deze vraag werd aan het einde van de 19e eeuw ontdekt, na de uitvinding van de cinema. Vroege bioscoopbedrijven ontdekten dat 16 FPS het absolute minimum was waarmee de hersenen de beweging op het scherm als continu konden zien. Hier kunnen we een idee krijgen van hoe onze hersenen afzonderlijke beelden aan elkaar lijmen tot beweging met de snelheid van films (24 FPS) en typische computerschermen (60 FPS).

zoals vogels bijvoorbeeld minimaal 75 FPS nodig om beweging waar te nemen. Voor hen is kijken naar een tv hetzelfde als het zien van een reeks afzonderlijke statische beelden.

Dit menselijke vermogen vertegenwoordigt eigenlijk iets diepzinnigs over hoe weinig visuele informatie onze hersenen nodig hebben om sensorische informatie te extrapoleren. Hier is een voorbeeld uit een psychofysica-onderzoek.

Zoals je kunt zien, kunnen we een intern bewegingsmodel bouwen op basis van een verrassend klein aantal signalen – onze visuele centra doen het zware werk voor ons!

3. Hoeveel lichtflitsen per seconde nodig zijn Zie licht als continu.

Het antwoord hier wordt de Flicker Fusion Threshold , en komt ook van vroege pioniers van de cinema. Hoewel er beweging kon worden waargenomen bij 16 FPS, werd het knipperen van het scherm met deze snelheid als ondraaglijk beschouwd. Hier is een voorbeeld uit de eerste film ooit gemaakt .

Om dit probleem op te lossen werd een nieuwe sluitertechnologie ontwikkeld om elk afzonderlijk beeldframe daadwerkelijk meerdere keren achter elkaar te laten flitsen. De snelheid waarmee het flitsen comfortabel en relatief onmerkbaar werd, bedroeg ongeveer 46 flitsen per seconde.

Daarom werkt ons vermogen om bewust lichtpulsen waar te nemen ongeveer driemaal zo snel als ons vermogen om te bewegen in termen van FPS. Kortom, we zijn veel gevoeliger voor luminantie dan voor beweging.

4. Hoe snel kunnen we een afwezigheid van licht waarnemen?

Met andere woorden: hoe snel kunnen we een zwarte flits detecteren bij continu licht? Op dit gebied werd onderzoek gedaan bij jongere en oudere mensen om de degeneratie van het gezichtsvermogen bij veroudering te onderzoeken. Detectie bleek op een tijdschaal van 18 milliseconden te liggen voor jongere volwassenen en 22 milliseconden voor oudere volwassenen.

Dit vertaalt zich naar tussen de 45 en 55 FPS, waarbij 1 donker frame onmerkbaar of flikkervrij wordt. Het voorbehoud hier is dat dit het gemiddelde was, maar dat de individuele resultaten aanzienlijk varieerden.

Zelfs in een kleine studiegroep konden sommige deelnemers een enkele zwarte flits waarnemen tussen 500 FPS aan lichtflitsen (ofwel 2 milliseconden). Nogmaals, dit is extreem snel. Ter vergelijking: het duurt 100-400 milliseconden om te knipperen, wat gewoonlijk buiten beschouwing wordt gelaten bij bewuste ervaringen.

5. Hoe lang moeten we een scène zien voordat we deze kunnen identificeren?

Uit onderzoek uit 2014 naar snelle beeldherkenning bleek dat we specifieke scènes op veel kortere tijdschalen kunnen detecteren dan eerder werd gedacht. In experimenten waarbij verschillende willekeurige beelden (bijvoorbeeld een huis, een hond, een bos etc.) snel achter elkaar worden geflitst, konden proefpersonen een specifieke scène in slechts 13 milliseconden herkennen of zich herinneren.

Dit vertaalt zich in het tonen van 75 verschillende afbeeldingen in één seconde, en het met enige betrouwbaarheid kunnen zeggen of een specifiek beeld er was of niet. Je kunt zelf zien hoe opmerkelijk snel dit werkelijk is.

Interessant genoeg bleek dit niet de limiet te zijn; het was gewoon de snelste tijd die de onderzoekers beelden konden weergeven.

Nou daar hebben we het, hopelijk heb je geleerd dat de menselijke visie dieper en mysterieuzer is dan je ooit dacht, en dat het echt opmerkelijk is. Als je er dieper op in wilt gaan, dan gaat deze geweldige YouTube-video van TechLaboratories er dieper op in.