5 antwoorden op de snelheidslimieten van de menselijke visuele waarneming

De snelheid van menselijke visuele waarneming is een verrassend lastig onderwerp, zonder eenduidig ​​antwoord. Het hangt ervan af naar welk type snelheid je kijkt. We bespreken hier 5 fascinerende aspecten van het zien en geven antwoord op de huidige bekende snelheidslimieten van wat we kunnen zien – veel leesplezier!

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

Zoals veel interessante ontdekkingen in de wetenschap, kwam deze toevallig aan het licht en bleek de uitkomst veel verder te reiken dan誰dan ook had kunnen vermoeden.

Meerdere astronauten in de ruimte meldden dat ze onverklaarbare afwijkingen zagen, zoals extreem korte lichtvlekken en vluchtige lichtstrepen, zelfs met hun ogen dicht. Deze verschijnselen deden zich om de paar minuten voor. Het bleek dat ze een recent ontdekt fenomeen zagen, namelijk hoogenergetische kosmische deeltjes. Dit zijn verreweg de snelst bewegende massa's in het bekende universum.

De exotische deeltjes komen ergens uit ons Melkwegstelsel, maar kunnen zo dicht bij de lichtsnelheid reizen dat de energie die nodig is om ze te versnellen alles overstijgt wat we in de astrofysica kennen – zelfs twee botsende superzware zwarte gaten zouden er niet in de buurt komen! Wanneer ze de aardatmosfeer binnenkomen, wordt hun energie omgezet in talloze nieuwe deeltjes (E = mc²).

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

Hoe feller de flits, hoe minder tijd er nodig is om deze te detecteren. In de ruimte is er nauwelijks lichtvervuiling, waardoor het contrast tussen licht en donker bijna maximaal is.

Momenteel is er echter nog geen inzicht in de neurobiologische mechanismen achter het waarnemen van hoogenergetische deeltjes. Het heeft waarschijnlijk te maken met het feit dat miljoenen verschillende neuronen potentieel een sensorische input kunnen opvangen, maar hoe minder neuronen dat doen, hoe minder nauwkeurig de waarneming is. Sommige onderzoeken tonen aan dat onze ogen mogelijk een enkel foton kunnen detecteren, maar dit is een probabilistische gebeurtenis.

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

'Beelden per seconde', beter bekend als 'FPS', is de gangbare maatstaf voor onze visuele technologieën zoals computerschermen, tv's en camera's. Het blijkt echter ook een nuttige maatstaf te zijn voor mensen.

Het antwoord op deze vraag werd aan het einde van de 19e eeuw gevonden, na de uitvinding van de film. Vroege filmmaatschappijen ontdekten dat 16 beelden per seconde (FPS) het absolute minimum was om de hersenen te laten denken dat beweging op het scherm continu was. Hieruit kunnen we opmaken hoe onze hersenen afzonderlijke beelden samenvoegen tot beweging bij de snelheden van films (24 FPS) en typische computerschermen (60 FPS).

bijvoorbeeld zoals vogelsminstens 75 beelden per seconde nodig om beweging waar te nemen. Voor hen is naar een tv kijken hetzelfde als het zien van een reeks afzonderlijke, statische beelden.

Dit menselijke vermogen zegt eigenlijk iets heel bijzonders over hoe weinig visuele informatie onze hersenen nodig hebben om sensorische informatie te extrapoleren. Hier is een voorbeeld uit een psychofysisch onderzoek.

Zoals je ziet, kunnen we een intern model van beweging opbouwen op basis van een verrassend klein aantal aanwijzingen – onze visuele centra doen het zware werk voor ons!

3. Hoeveel lichtflitsen per seconde zijn er nodig? Beschouw licht als continu.

Het antwoord hierop heet de flikkerfusiedrempelen is afkomstig van vroege pioniers in de filmwereld. Hoewel beweging al bij 16 beelden per seconde waarneembaar was, werd het flikkeren van het scherm bij deze snelheid als ondraaglijk beschouwd. Hier is een voorbeeld uit de allereerste film ooit gemaakt.

Om dit probleem op te lossen werd een nieuwe sluitertechnologie ontwikkeld die elk afzonderlijk beeldframe meerdere keren achter elkaar flitste. De flitsfrequentie waarbij deze comfortabel en relatief onmerkbaar werd, lag rond de 46 flitsen per seconde.

Ons vermogen om lichtpulsen bewust waar te nemen werkt dus ongeveer drie keer zo snel als ons vermogen om beweging waar te nemen, uitgedrukt in beelden per seconde (FPS). Kortom, we zijn veel gevoeliger voor lichtsterkte dan voor beweging.

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

Met andere woorden: hoe snel kunnen we een flits van zwart detecteren te midden van continu licht? Er is onderzoek gedaan met jongere en oudere mensen naar de achteruitgang van het gezichtsvermogen door veroudering. De detectietijd bleek ongeveer 18 milliseconden te zijn voor jongere volwassenen en 22 milliseconden voor oudere volwassenen.

Dit komt neer op 45 tot 55 FPS, waarbij één donker frame onmerkbaar wordt of er geen flikkering meer optreedt. Hierbij moet wel worden opgemerkt dat dit het gemiddelde is, maar dat individuele resultaten aanzienlijk kunnen variëren.

Zelfs in een kleine onderzoeksgroep konden sommige deelnemers een enkele zwarte flits waarnemen tussen 500 lichtflitsen per seconde (of 2 milliseconden). Ook dit is extreem snel. Ter vergelijking: knipperen duurt 100-400 milliseconden, iets wat doorgaans niet bewust wordt waargenomen.

5. Hoe lang moeten we een scène bekijken om deze te kunnen herkennen?

Onderzoek uit 2014 naar snelle beeldherkenning heeft aangetoond dat we specifieke scènes in veel kortere tijd kunnen detecteren dan voorheen werd gedacht. In experimenten waarbij verschillende willekeurige afbeeldingen (bijvoorbeeld een huis, een hond, een bos, enz.) snel achter elkaar werden getoond, konden proefpersonen een specifieke scène in slechts 13 milliseconden herkennen of oproepen.

Dit betekent dat je binnen een seconde 75 verschillende afbeeldingen te zien krijgt en met een zekere mate van betrouwbaarheid kunt vaststellen of een specifieke afbeelding er wel of niet bij zat. Je kunt zelf zien hoe opmerkelijk snel dit werkelijk is.

Interessant genoeg bleek dit niet de limiet te zijn, maar simpelweg de snelste manier waarop de onderzoekers op dat moment beelden konden weergeven.

Zo, hopelijk heb je nu geleerd dat het menselijk zicht complexer en mysterieuzer is dan je dacht, en dat het werkelijk opmerkelijk is. Als je er meer over wilt weten, dan is deze geweldige YouTube-video van TechLaboratories een aanrader.