Функции зрения

Модель зрительного восприятия
(по Аткинсу - Шифрину)
Свет, переработанный сетчаткой глаза, поступает в виде сенсорной
(чувственной) информации в блок иконической памяти в виде ощущения (икона - образ). Комбинация сигналов, еще не обработанная мозгом, может запомниться в КП – блоке кратковременной памяти, где хранится не самая важная информация, которая скоро будет не нужна. Распознавание объекта,
отображенного на сетчатке, осуществляется на основании работы блока БР при сравнении информации, получаемой из ИП, с признаками, хранящимися в КП и ДП.
БУ «руководит» деятельностью КП, ДП, БР. В конце концов, именно блок БР принимает решение и делает вывод, какой именно образ зафиксирован глазом. В образе, который человек внутренне изучает, воспроизведены некоторые характерные признаки изображаемого объекта, так чтобы был понятен смысл. Человек способен по этим признакам восстановить целиком образ, опираясь на КП и ДП, т.к. там хранятся черты, параметры уже встречавшихся образов и сами образы.

ФУНКЦИИ ЗРЕНИЯ
Относительная спектральная световая эффективность (спектральная чувствительность глаза)

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ СВЕТОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ V(Λ)

Основные понятия
V(λ) – относительная спектральная световая эффективность глаза среднего фотометрического наблюдателя МКО 1931 г. к монохроматическому излучению (с заданной вероятностью; дневное зрение).
Порог – впервые заметное отличие одной величины от другой (с заданной вероятностью).
Спектральная эффективность

V(λ) МКО 1924 год
Для получения v(λ) – для дневного зрения взяты усреднённые результаты исследований:
Кобленц, Эмерсон 1918 год
Хейд, Форсайт, Кэди 1918 год
Метод мелькающего фотометра
125 наблюдателей
L=13,5 кд/м² α=2º
Джибсон, Тиндаль 1925 год
Метод малых ступеней
29 наблюдателей
L от 130 кд/м² до 2-3 кд/м²
Карташевская 1952 год
Метод малых ступеней
52 наблюдателя
L от 130 кд/м² до 2-3 кд/м²
Спектральная эффективность

V‘(λ) 1951 год , V10(λ) 1964 год
Для получения v‘(λ) – для ночного зрения взяты усреднённые результаты исследований:
Уивер 1949 год
Вальтер, Райт 1969 год
Для получения v10(λ) – для наблюдателя с полем зрения 10º взяты усреднённые результаты исследований:
Стайлс, Бёрч 1952 год
Сперанская 1952 год
Спектральная эффективность

Методы получения функции V(λ)
Метод постоянного поля сравнения
Метод малых ступеней
Метод мелькающего фотометра
Спектральная эффективность

Метод пороговых приращений
Ноль – индикатор
Оценка среднего квадратического отклонения ~ порогу/ам
Классический порог устанавливается по изменению яркости одного из одинаковых полей, пока впервые не будет выявлена разница полей.
Порог чаще всего определяется способом уравнивания: изменение яркости одной половины поля до установления равенства.
Глаз, как приемник, является хорошим ноль – индикатором, т.е. может хорошо отличать разные или устанавливать одинаковые яркости (светлоты) полей.
Обратную величину порогового значения принимаем за чувствительность.

Метод постоянного поля сравнения – является исторически первым методом
Задача всех методов определить соотношения энергетических потоков (см. следующий слайд). Этот метод не входит в окончательные эксперименты, так как, например, желто-зеленое поле приходится сравнивать с полем разных цветов(от фиолетового до красного). Из-за этого глаз уже не может работать как хороший ноль – индикатор => большая погрешность. В частности, ∆Lпор быстро возрастает потому, что при уравнивании яркости (светлоты) в этом методе у полей сравнения разная цветность.

Метод постоянного поля сравнения
Суть метода: сравнение двух полей, одно из которых постоянно по светлоте, а другое меняется
Недостатки: тяжело сравнивать светлоты полей сравнения разных цветностей, что влечет за собой рост погрешности при удалении, например, от λ max.
Спектральная эффективность

Метод малых ступеней
Уравнивание по светлоте в этом методе.
Смотрим какие необходимы энергетические потоки для уравнивания светлоты и принимаем отрегулированное поле за образцовое. При каждой новой серии мы изменяем новое образцовое поле (эталон). Шаг изменения по λ - малый, примерно 1нм. Каждый раз систематическая погрешность образцового поля будет увеличиваться, так как в него все время входят предыдущие погрешности.

Метод малых ступеней
Суть метода: в каждом новом измерении меняем эталон: сначала сравниваем λ1(эталон) с λ2; затем меняем λ1 на λ3, λ2 – новый эталон, который мы сравниваем с λ3 и т.д.
Недостатки: каждый новый эталон определяется всё с большей и большей погрешностью.
Спектральная эффективность

Метод мелькающего фотометра
Суть метода:
fкр – критическая частота мельканий – минимальная частота, при которой мелькания не воспринимаются глазом. Мелькания могут быть только по яркости или по цвету.
Для яркости fкр(я) > fкр(ц) для цвета.
Наполовину зеркальный диск вращается таким образом, что в глаз попадает излучение то с одного источника, то с другого (см. два следующих слайдов). Если частота его вращения диска выбрана в диапазоне критических частот (см. неравенство выше), то излучения будут сливаться по цветности. Подбирая яркости одного или обоих источников, можно добиться одинаковых светлот (тогда мелькания будут не видны).
Недостатки: искусственность ситуации (колбочки работают не в тех условиях, что в методе постоянного поля сравнения).
Спектральная эффективность

Метод мелькающего фотометра
Представьте, что у нас есть возможность посылать в глаз по очереди одно из полей. Мы можем вращать диск со скоростью большей критической частоты мелькания (минимальная частота, при которой человек ещё не воспринимает мелькания). ƒкр зависит от яркости и углового размера объекта, ƒкр ≈ 40-45 Гц . Человек не видит этих мельканий, он видит постоянное «среднее» поле. Недостаток метода в том, что при таком эксперименте происходит, так называемый, «обман» колбочек. Объяснение далее.

Наполовину зеркальный диск вращается так, что в глаз попадает излучение то с одного источника, то с другого. ƒкр по цветности ниже, чем ƒкр по яркости. Если выбрать частоту вращения диска между этими критическими частотами, наблюдателю не будут видны различия по цветности. А когда с помощью ОК, уравняем поля по светлоте – мельканий не будет совсем. Однако колбочки в этом случае ведут себя иначе, чем когда освещаются постоянным цветным сигналом.

Косвенные измерения
Определяют: V1(λ1)/V2(λ2) = ∆Lпор(λ2)/∆Lпор(λ1)
∆Lпор(λ) = (Lо – Lф)пор, p = (L2 – L1)пор, p
(L2–L1)пор,p - впервые замеченная разница
между яркостями (с p=50%)

V‘(λ) и V(λ)
Спектральная эффективность
Относительная спектральная световая эффективность
- для дневного (красная линия) зрения
- для ночного (синяя кривая) зрения

Относительная спектральная световая эффективность
Для V`(λ) (палочки, ночное зрение): Lv≤0,01 кд/м2
[планируется Lv≤0,001 кд/м2]
Для V(λ) (колбочки, дневное зрение): L>10 кд/м2
[планируется L>5 кд/м2]
Сумеречное зрение ( палочки + колбочки):
0,01
[Последний –наиболее сложный вид зрения, так как работают и палочки и колбочки, а спектральная чувствительность глаза меняется с изменениями яркости адаптации]
Спектральная эффективность

V(λ) - расчетные
Удобные аппроксимации для грубых (оценочных) расчетов:
Спектральная эффективность
- для дневного зрения
- для ночного зрения
- для сумеречного зрения