加载中…人眼对空间和时间频率的感知
(2011-08-30 21:33:02)
标签：
杂谈 |
分类： 视觉认知 |
人类对光的感知是依靠视网膜(retina)细胞。cones(圆锥细胞)负责感知光度(较强光)和色彩,
rods(杆状细胞)仅能感知光度，不能感知颜色，但其对光的敏感度是cones的一万倍。在微软光环境下rods起主要作用，因此我们不能在暗环境中分辨颜色。一些数码相机的夜光拍摄模式也模拟了这一特性。
视网膜中三种圆锥细胞(cones)
有重叠的频率响应曲线，但响应强度有所不同，他们 分别对红(570nm), 绿(535nm),
蓝(445nm)光有最敏感，共同决定了色彩感觉。光度(luminance)
正比于视网膜细胞接受到的光强度能量，但人类对相同强度不同波长的光具有不同的敏感度。可感知的波长范围380nm~780nm，称为可见光。其中对绿色(550nm)光产生最大的光强敏感度。
人类对亮度信号较敏感，对色度信号较不敏感。可以把色度信号的采用频率降低到亮度采样频率的一半(甚至1/4),例如YUV信号里面可用4:2:0
, 4:2:2采样。
http://p.blog.csdn.net/images/p_blog_csdn_net/daly888/272736/o_black.jpg(请快速转动眼睛看看, Hermann grid illusion)
对空间的感知：
空间频率即影像在空间中的变化速度。用亮度呈空间正弦变化的条纹做测试，亮度Y(x,y) = B(1+mcos2πfx),
给定条纹频率f为一固定值(看作是宽度)，改变振幅m(看作对比度)，测试分辨能力。显然m越大分辨越清楚，测试不同条件下(不同cpd)可分辨的最少m值，定义1/mmin为对比敏感度(contrast
sensitivity)。定义人眼的对空间感觉的角度频率：cpd: cycle /
degree ，表示眼球每转动一度扫过的黑白条纹周期数。对给定的条纹，这个值与人眼到显示屏的距离有关，对于同样大小的屏幕，离开越远，cpd越大。
对时间频率的感知：
实验表明时间频率响应还和平均亮度有关。在一般室内光强下，人眼对时间频率的响应近似一个带通滤波器。对15~20Hz信号最敏感，有很强闪烁感(flick)，大于75Hz响应为0，闪烁感消失。刚到达闪烁感消失的频率叫做临界融合频率(CFF)。在较暗的环境下，呈低通特性，且CFF会降低，这时对5Hz信号最敏感，大于25Hz闪烁基本消失。电影院环境很暗，放映机的刷新率为24Hz也不感到闪烁,
这样可以减少胶卷用量和机器的转速。而电脑显示器亮度较大，需要75Hz闪烁感才消失。闪烁消失后，亮度感知等于亮度时间平均值(塔鲁伯法则)。这种低通特性，也可以解析为视觉暂留特性，即当影像消失/变化时，大脑的影像不会立刻消失，而是保留一个短暂时间。生活中常感受到的动态模糊，运动残像也和这个有关。有很多电子产品设计利用了这一现象，例如LED数码管的动态扫描，LED旋转字幕等。
对运动物体感知
观察一个运动物体，眼球会自动跟随其运动，这种现象叫随从运动(eye pursuit
movement)。这时眼球和物体的相对速度会降低，我们能更清晰地辨认物体。例如观看球类比赛(如棒球)，尽管棒球的运动速度很快，由于随从运动，我们仍够看得到球的大概样子
(但会有运动模糊)。如果我们把眼睛跟着风扇转动方向转动，会发现对扇叶细节看得较清楚。眼球随从最大速度为4～5度/秒，因此我们不可能看清楚一颗子弹飞行。
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