人类视觉系统

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人类视觉系统的功能与机制

人类视觉系统的功能与机制

人类视觉系统的功能与机制人类视觉系统是人类感知世界的重要渠道,它通过眼睛、视网膜、视觉神经系统和视觉皮层等器官和区域共同作用,完成了对物体、颜色、运动等诸多信息的感知和识别。

视觉系统的功能和机制是现代认知神经科学的一个重要研究对象,下面将从多个方面来深入探讨它的特点和机制。

一、视觉感知的特点人类视觉系统有许多特点,其中最为显著的是它的高速度、高灵敏度和高分辨率。

一般来说,人眼所能够接受到的外部刺激需要在100ms以内进行处理和识别,如果超过了这个时间,人眼就难以分辨它们之间的差异。

同时,人眼对于光线的变化非常敏感,可以感知到光线的强度、颜色、方向和运动等多种信息。

此外,人眼还具有非常高的分辨率,可以识别出非常小的细节和区别。

这些特点让人类视觉系统成为了高效的感知和认知工具。

二、视觉信息处理的机制人类视觉信息处理的机制包括两个阶段:低级信息处理和高级信息处理。

低级信息处理是指对感觉输入信号的初始处理阶段,主要包括感光细胞和视觉神经组成的传递链。

当外部刺激进入人眼后,它首先被眼睛内的感光细胞所检测到,然后将信息传递给视觉神经细胞。

这些细胞对于外部刺激的位置、颜色和形状等基本特征进行初步的编码和处理,形成感受野。

低级信息处理阶段的主要作用是将复杂的输入信息转化成为具有简单和清晰表现形式的特征,为高级信息处理阶段提供基础。

高级信息处理阶段是指对低级信息的进一步处理和分析阶段。

在这个阶段,视觉信息被传递到皮层表面的视觉皮层中,进行更为复杂和抽象的特征提取和认知处理。

视觉皮层在识别模式、形状、纹理和色彩等方面都起到了重要的作用。

在这个阶段,视觉细胞能够识别更加复杂和抽象的特征,比如面孔、文字等。

此外,视觉皮层还与多个其他感官系统控制区域进行联络,实现了视听、视触等多种感觉的整合和生成。

三、视觉表征的机制视觉表征是指人类对于外部世界的感知和认知信息的表达形式。

视觉表征的机制可以分为两类:底层表征和高层表征。

底层表征主要由低级信息处理阶段所产生的视觉特征组成,比如边缘、方向等。

人类的视觉系统

人类的视觉系统

人类的视觉系统的基本结构和功能人类的视觉系统是一种复杂而精密的生物系统,使我们能够感知和理解周围的世界。

它由多个组成部分相互协作,以捕捉、传递和处理视觉信息。

以下是人类视觉系统的基本结构和功能的概述:眼睛的结构视觉系统的起点是眼睛,它是我们感知光线的器官。

眼睛由多个部分组成,包括角膜、晶状体、虹膜、瞳孔和视网膜等。

角膜是透明的前表面,负责聚焦光线。

晶状体位于眼球内部,通过调节形状来调整光线的聚焦点。

虹膜是有色的环形结构,控制瞳孔的大小。

视网膜和感光细胞视网膜是眼睛内部的重要组成部分,位于眼球后部。

它包含了感光细胞,即视网膜中的两种主要细胞类型:锥形细胞和杆状细胞。

锥形细胞负责颜色视觉和高分辨率视觉,而杆状细胞则对光线的强度和运动更为敏感。

视觉信号传递和处理当光线通过角膜和晶状体聚焦到视网膜上时,感光细胞会转化光信号为电信号。

这些电信号经过视觉神经元的传递,沿着视觉通路传送到大脑的视觉皮层进行进一步的处理和解释。

这个过程涉及多个脑区的协同工作,包括视觉皮层的不同分区。

视觉皮层的分区和视觉信息加工视觉皮层是大脑中负责视觉信息处理的区域。

它分为多个分区,每个分区负责不同的视觉功能。

例如,初级视觉皮层负责接收和解码视觉信号的基本特征,如边缘、方向和运动。

而高级视觉皮层则负责更高级的视觉加工,如对象识别、空间感知和颜色感知。

颜色视觉和色彩感知的机制人类的视觉系统能够感知和区分不同的颜色。

这是通过视网膜中的特殊细胞,称为色觉细胞,实现的。

色觉细胞对不同波长的光线具有不同的敏感性,从而使我们能够感知和区分不同的颜色。

此外,大脑的视觉皮层在颜色处理方面也发挥着重要的作用。

人类的视觉系统的基本结构和功能的理解对于我们理解视觉感知的原理和机制至关重要。

通过研究和探索视觉系统,我们可以更好地理解人类视觉的奇妙之处,并为改善视觉健康和开发相关技术提供基础。

视觉信号的传递和处理过程视觉信号的传递和处理是人类视觉系统中的关键过程,它涉及到从眼睛到大脑的复杂的神经传递和信息加工。

人类视觉的生理和心理机制

人类视觉的生理和心理机制

人类视觉的生理和心理机制人类视觉是人类感知世界的重要方式之一。

视觉系统能够从光线中提取出信息,并将其转化为视觉感知,包括颜色、形状、大小、运动等。

视觉系统的生理和心理机制是复杂而精妙的,这篇文章将对其进行探讨。

一、视觉系统的生理机制人类视觉系统包括眼球、视神经、视觉皮层等多个组成部分。

当受到外界光线刺激时,眼球的晶状体会调节焦距,让光线经过瞳孔并落在视网膜上。

视网膜是视觉系统中最前沿的组成部分,它由不同类型的光感受器细胞组成,包括棒状细胞和锥状细胞。

棒状细胞能够感知光的亮度和运动,但对颜色的敏感度较低;锥状细胞则能够感知颜色,分为三种类型:红、绿、蓝。

当光线刺激到视网膜上时,光感受器细胞便会发出信号,经过视神经传递至视觉皮层,进而被解码成视觉感知。

除此之外,视觉系统还具有许多生理机制进行着优化和调整。

例如,视觉皮层对于不同类型的视觉信号会进行不同的加工和分析,以提高其对于环境的适应性和警觉性。

视觉系统的生理机制是视觉感知的先决条件,而视觉的精准性和清晰性也取决于生理机制的优化程度。

二、视觉系统的心理机制视觉感知不仅取决于生理机制,还取决于心理机制。

人们通过视觉感知世界时,尚需经过多个心理环节的处理。

首先,对于不同的环境信息,人们会有不同的关注和选择,这根据人们的兴趣、认知偏好、情绪状态等因素而异。

例如,在一片花海中,可能有些人会观察花的色彩,有些人会观察花的形状,还有些人会观察花的香气。

这种关注和选择在心理学上被称为“选择性注意”。

其次,人类视觉系统会将环境信息进行加工和组织,以增强其适应性和可识别性。

有研究表明,人们在看到视觉场景时,会自动将其分割为不同的区域并进行组织,这种现象被称为“整合性知觉”。

最后,人们对于所观察到的视觉信息会产生不同的感受和情绪体验。

例如在海边看到日落时,有些人会感到浪漫和温馨,有些人则会感到孤独和寂寞。

这种感受和情绪体验在心理学上被称为“主观评价”。

在视觉感知中,生理和心理机制密不可分,它们协调工作以让我们“看到”身边的世界。

人类的视觉系统

人类的视觉系统

人类的视觉系统概述人类的视觉系统是一种复杂而精细的感知系统,使我们能够感知和理解周围的世界。

视觉系统允许我们通过感知光线并将其转化为对物体、形状、颜色和运动的理解。

视觉系统的工作过程可以简单地分为两个阶段:光的接收和信号处理。

当光线通过我们的眼睛进入时,它经过一系列的光学透镜和角膜折射,最终到达位于眼球后部的视网膜。

视网膜是视觉系统的关键组成部分,其中包含了感光细胞,即视锥细胞和视杆细胞,它们负责接收光信号。

一旦光信号被感光细胞接收,它们会被转化为神经信号,并通过视神经传递到大脑。

在传递过程中,视觉信息经过多个处理阶段,包括初级视觉皮层和高级视觉皮层。

这些皮层负责解码和解释视觉信号,从而使我们能够感知和理解所看到的物体、颜色、形状和运动。

视觉系统的概述还包括颜色感知和色彩理论。

我们的视觉系统对不同波长的光具有感知能力,从而使我们能够感知到广泛的颜色。

色彩理论涉及到对颜色的感知和如何将不同颜色组合在一起以形成其他颜色。

总的来说,人类的视觉系统是一个复杂而精密的系统,通过感知光线并进行信号处理,使我们能够感知和理解周围的世界。

它涉及到眼睛的结构和功能、视网膜的作用和特点以及大脑中的视觉处理过程。

同时,颜色感知和色彩理论也是视觉系统概述的重要组成部分。

视觉系统的组成部分视觉系统是由多个组成部分构成的复杂系统,每个部分都扮演着特定的角色,共同协作以实现视觉感知和理解。

以下是视觉系统的主要组成部分:1.眼球:眼球是视觉系统的起点,它包括角膜、瞳孔、晶状体和视网膜等结构。

角膜和晶状体负责折射光线,使其聚焦在视网膜上。

瞳孔是控制光线进入眼球的开关。

2.视网膜:视网膜是位于眼球后部的光敏组织,其中包含了感光细胞,即视锥细胞和视杆细胞。

视锥细胞对颜色和细节感知起重要作用,而视杆细胞对低光条件下的黑白感知更为敏感。

3.视神经:视神经是将视觉信息从视网膜传递到大脑的关键通道。

它由一束神经纤维组成,将视觉信号传输到大脑的视觉中枢。

人类的视觉系统是如何工作的

人类的视觉系统是如何工作的

人类的视觉系统是如何工作的视觉是人类最重要的感觉之一,我们通过视觉系统获得了绝大部分的信息。

而人类的视觉系统究竟是如何工作的呢?本文将详细介绍人类的视觉系统的构成和运作原理。

一、眼睛的构造人类的视觉系统的核心是眼睛。

眼睛是一个复杂的器官,主要由角膜、瞳孔、晶状体、视网膜等组成。

角膜是眼睛的表面,它能够让光线通过并聚焦到视网膜上。

瞳孔是眼睛中的黑色圆孔,具有调节光线进入眼睛的功能。

晶状体则可以调节焦距,使物体的图像清晰地聚焦在视网膜上。

二、视觉信息的传递当光线进入眼睛后,通过角膜和晶状体的聚焦作用,形成了倒立的物体图像在视网膜上。

视网膜是位于眼球内部的一个光敏神经层,由大量的视觉感受器组成,这些感受器被称为视网膜神经元或视觉细胞。

这些视觉细胞主要分为两类:锥体细胞和杆体细胞。

锥体细胞负责感知颜色和细节,而杆体细胞则主要负责感知光线强度和运动。

这些细胞将视觉信号转化为电信号,并通过视神经传递到大脑中。

三、大脑的处理信号经过视神经传递到大脑后,主要通过丘脑、视觉皮层等区域进行处理和分析。

在这个过程中,大脑会对视觉信号进行解码、解析和识别,进而形成我们所看到的视觉感知。

大脑中的视觉皮层是视觉信息处理的主要部分,它被分为多个区域,每个区域负责不同的处理任务。

比如,V1区域主要负责初级视觉加工,V2区域负责对视觉信息的进一步分析和整合,而V3区域则负责感知运动和深度。

在大脑的整个处理过程中,还涉及到注意力的调节、视觉记忆的形成等方面。

这些过程的协同作用,使得我们能够准确地感知和理解外界的视觉信息,并做出相应的反应。

四、视觉系统的局限性虽然人类的视觉系统相当复杂且灵活,但是它也存在一些局限性。

例如,人眼对于强光和暗光的适应程度不同,对于细微的细节和快速运动的物体可能无法完全感知。

此外,人类的视觉系统还受到一些生理和心理因素的影响,如色盲、近视、远视等。

总结起来,人类的视觉系统是一个精密而又复杂的系统,它通过眼睛、视觉细胞和大脑的协同作用,使我们能够感知和理解外界的视觉信息。

人类视觉系统及其感知能力研究

人类视觉系统及其感知能力研究

人类视觉系统及其感知能力研究人类的视觉系统是一项复杂而神奇的能力,我们借助眼睛这个器官能够感知到世界的各种信息,并将其转化为视觉感知。

人类的视觉系统涉及多个层面,从眼睛接收光线、传递给大脑、到大脑对信息进行加工和解读,每个环节都起着关键作用。

眼睛是我们视觉系统的起点,它们由多个部分组成,包括角膜、晶状体和视网膜。

光线从环境中进入眼睛,经过这些部分的折射和聚焦作用,最终到达我们的视网膜上。

视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经冲动,并通过视神经传递给大脑进行进一步的处理。

大脑在视觉信息处理中扮演着核心角色。

视觉信息通过视神经传送到大脑的视觉皮层中,其中视觉皮层的第一阶段是V1区域,也被称为初级视觉皮层。

V1区域对输入的信息进行初步的辨识和分析,识别出基本的视觉特性,例如边缘、角度和方向。

这些初级特征通过后续的皮层区域进行进一步的加工和整合,最终构建出我们对物体、颜色和运动等高层次特征的感知。

人类视觉系统展现出众多的感知能力,其中包括对形状、颜色、深度和运动的感知。

对形状的感知能力使我们能够识别并区分出不同的物体,例如人脸、动物、建筑等。

颜色的感知能力使我们能够分辨不同颜色的物体,并在彩色世界中进行定位和识别。

深度感知能力使我们能够感知到物体的距离和位置关系,从而进行精准的操作和导航。

运动感知能力使我们能够察觉到物体的运动状态和速度变化,从而能够更好地预测和反应。

除了以上基本的视觉感知能力,人类视觉系统还具备一些高级的感知能力,例如面孔识别、目标跟踪和空间导航等。

面孔识别是人类独特的能力,我们能够准确地辨认出自己熟悉和陌生的人的脸。

这一能力在社交互动和人际交往中起着重要作用。

目标跟踪是指我们能够在复杂的场景中追踪和定位目标的能力,这在驾驶、运动和探索等活动中至关重要。

空间导航则是指我们能够感知和记忆环境中各个位置和方向的能力,从而能够进行导航和定位。

近年来,随着人工智能和机器学习的发展,研究人员也开始采用计算模型和神经网络来模拟人类的视觉系统和感知能力。

人体视觉系统原理

人体视觉系统原理人体视觉系统是指人类通过眼睛接收和处理外界视觉信息的一套复杂系统。

它包括了眼睛和大脑的相互作用,通过这个系统,人们能够感知和理解周围的环境,从而进行认知和决策。

眼睛是人体视觉系统的重要组成部分。

人眼由眼球、眼睑和泪腺等组织构成。

眼球是眼睛的核心部分,它包括了角膜、水晶体、虹膜、视网膜等结构。

其中,角膜是眼睛的前窗户,能够让光线进入眼球;水晶体是眼睛的聚光镜,能够调节眼睛对不同距离的物体进行聚焦;虹膜是眼睛的光圈,能够调节眼睛对光线的适应性。

视网膜是人眼中最重要的组织之一,它包含了大量的视觉感受器,能够将光线转化为神经信号,并传递给大脑进行处理。

人眼接收到的光线经过角膜和水晶体的折射后,会在视网膜上形成一个倒立的图像。

视网膜上的感光细胞包括了视锥细胞和视杆细胞,它们能够感知光线的亮暗和颜色。

视锥细胞主要分布在视网膜的中央区域,对颜色和细节有较高的敏感性;而视杆细胞主要分布在视网膜的周边区域,对亮暗有较高的敏感性。

感光细胞将光信号转化为神经信号,并通过视神经传递给大脑进行处理。

大脑是人体视觉系统的最终处理中心。

视觉信息经过视神经传递到大脑的视觉皮层,视觉皮层是大脑中负责视觉处理的区域。

视觉皮层包括了许多不同功能的区域,如视觉皮层的V1区域负责对视觉信息进行初步处理,V2区域负责对视觉信息进行进一步的分析和集成,V4区域负责对颜色信息进行处理,MT区域负责对运动信息进行处理等等。

这些不同的区域相互连接,形成了一个复杂的视觉信息处理网络。

人体视觉系统的工作原理可以概括为光线进入眼睛,经过角膜和水晶体的折射形成倒立的图像,然后被视网膜上的感光细胞感知并转化为神经信号,最终通过视神经传递到大脑进行处理。

大脑对视觉信息进行综合分析和解释,并最终形成我们对周围环境的感知和理解。

人体视觉系统的原理不仅仅是一种生物学现象,它还涉及到许多生理学、心理学和认知科学等学科的研究。

通过对人体视觉系统的研究,可以帮助我们更好地理解人类的视觉感知和认知过程,对于改善人机界面设计、图像处理技术和人工智能等领域有着重要的意义。

人类的视觉系统是如何工作的

人类的视觉系统是如何工作的1. 视觉系统的基本构成人类视觉系统由眼睛、脑部视觉中枢系统、多个神经网络及其他神经行为系统共同构成,在日常生活中发挥着至关重要的作用。

眼睛负责将外界的光照传输给神经系统,进行光子变化,使周围的物体的特征和特性被记录下来。

神经中枢系统接收眼睛传来的光子变化,运用体内激素、神经环路以及其他神经行为的部分,将收到的信息传播至大脑,大脑进行相应的处理,从而达到对周围环境的掌控。

2. 视觉信息运输及其转换过程眼睛收集到的外界光照后,其变化形式被脑部视觉中枢系统接收,并将这些变化输入大脑,然后大脑就开始进行信息提取和加工,并将其转换为我们可以理解和识别的形式。

信息被转换为大脑识别的信息后,被转发至神经感知觉区,开始分析信息。

拥有完全协调的神经感知觉区的脑部,便可以从外界环境获取情报,获知人们所能触达的外界物体的状态。

脑部同时通过视觉行为系统,可以从被视作陌生主体中找到可以做出反应的刺激,实现对外界环境的操控。

3. 理解与反应大脑对于视觉输入有着严格的识别标准,一旦能够成功的辨识出物体的存在及特征,大脑就可以同时进行思考及反应,让视觉系统获取到理解,从而能够辨别出物体的相关特征,并进行异物的过滤。

这类辨别机制除了能够让我们知晓周围环境中的物体特征后,也能够鼓励我们在辨别后进行有效的行为反应。

4. 视觉系统运用人类视觉系统应用到日常生活中可以说是相当普遍,无处不在。

以道路驾驶为例,一旦车辆上路,车辆穿行在道路中就会感受到周边环境的及物体的一切。

司机一定要充分利用视觉系统及其全身感官,有效的观察道路状况,对周围行人、物体等进行及时的反应,以达到准确判断,从而让旅途更加安全、顺畅。

此外,运用视觉系统可以向我们展示出更多的美,从而丰富我们每一天的生活,让我们从不同的角度来观赏这一切景致。

5. 视觉系统异常及补救措施虽然人类视觉系统可以为我们提供大量时常有用的信息,但是由于精神紧张、熬夜、饮食、激素衰减等原因,都可能导致视觉功能的损害,从而影响到我们的日常生活以及安全。

人类视觉系统的工作原理

人类视觉系统的工作原理人类的视觉系统是一套复杂而精密的系统,包括眼睛、大脑和神经网络等组成部分。

它使我们能够通过感知和处理来自外界的视觉信息,并理解和解释我们所看到的世界。

下面我将详细介绍人类视觉系统的工作原理。

首先,我们先从眼睛开始。

眼睛是视觉系统的起始点,它负责接收和聚焦光线。

眼睛由多个部分组成,包括角膜、晶状体和视网膜等。

当我们看一样东西时,光线首先通过角膜,它是一个透明而弯曲的组织,光线通过其折射,使其进入眼球。

接下来,光线通过晶状体,晶状体的聚焦功能可以使光线汇聚到视网膜上。

视网膜是眼睛内最重要的部分,它位于眼球后部,包含大量感光细胞,称为视觉感受器,分为两种类型:锥状细胞和杆状细胞。

视觉感受器对外界光线起着关键作用。

锥状细胞负责洞察彩色和明亮的光线,它们分为三种类型,分别对应红、绿和蓝这三种基本色。

杆状细胞则负责在黑暗环境下感知光线。

视觉感受器将光线转化为神经信号,通过视神经传输到大脑。

接下来,我们来介绍大脑在视觉系统中的作用。

视觉信号经过视神经传入大脑的视觉皮层,该区域位于大脑后部,是视觉信息加工和解释的主要区域。

视觉皮层可以将来自眼睛的简单视觉信号转化为具有意义的视觉信息。

事实上,在视觉皮层中,有许多不同的区域专门负责处理不同类型的视觉信息,如边界、颜色、运动和深度等。

这些区域之间通过神经连接网络相互联系,共同合作完成我们对视觉信息的感知和理解。

此外,大脑还利用记忆和经验来解释和理解我们所看到的世界。

我们的大脑会将视觉信息与存储在记忆中的图像进行比较和匹配,以便更好地理解我们所看到的物体和场景。

这也解释了为什么我们在看到熟悉的东西时会感到亲切和熟悉。

总的来说,人类的视觉系统是一个高度复杂的过程,包括眼睛、大脑和神经网络等多个组成部分。

眼睛负责接收和聚焦光线,并将其转化为神经信号传输到大脑。

大脑视觉皮层对这些信号进行加工和解释,从而使我们能够感知和理解我们所看到的世界。

视觉系统的工作原理涉及到神经生物学、光学和认知心理学等多个领域的知识,对研究人类的视觉感知和认知过程具有重要意义。

人类视觉系统及色彩感知

人类视觉系统及色彩感知人类的视觉系统是我们感知世界的主要途径。

通过眼睛获取的视觉信息经过大脑的处理和解释,让我们能够看到物体的形状、大小、位置以及色彩。

在这篇文章中,我将介绍人类视觉系统的组成部分、工作原理以及色彩感知的机制。

人类的视觉系统由眼睛、视神经和大脑组成。

眼睛是我们获取视觉信息的器官,具有很高的灵敏度和分辨力。

它主要由角膜、虹膜、晶状体、视网膜和视戟等部分组成。

当光线进入眼睛时,首先经过角膜,然后通过虹膜调节进入眼睛的光线量,进一步通过晶状体对光线进行聚焦,最后在视网膜上形成倒立的图像。

视网膜是含有感光细胞的内膜,它们能够将光线转化为神经信号,并发送到大脑中进行处理。

视神经是负责将视觉信号从视网膜传输到大脑的管道。

当感光细胞在视网膜上受到光线刺激时,它们会产生电信号,并通过视神经传递到脑干和脑内的视觉皮层。

在这个过程中,视神经会对视觉信号进行编码和解码,以确保信息的准确传输和解释。

大脑是人类视觉系统中最重要的组成部分。

视觉皮层是大脑中负责处理和解释视觉信号的区域。

视觉皮层可以分为多个区域,每个区域负责处理不同的视觉信息,比如形状、运动、深度和颜色等。

在视觉皮层中,神经元会对接收到的视觉信号进行分析和整合,从而形成我们所见到的图像。

这个过程是非常复杂和精细的,需要高度协调的神经网络和信号传递机制。

色彩感知是人类视觉系统的重要方面。

人类视觉系统能够感知到不同波长的光线,并将其转化为不同的颜色。

这一过程涉及到视锥细胞和视杆细胞两种感光细胞的作用。

视锥细胞主要负责感知不同颜色的光线,它们分为三个类型:红、绿和蓝。

这三种视锥细胞对应的波长范围不同,分别对应于红、绿和蓝三种基本颜色。

通过不同视锥细胞的组合和激活程度,我们能够看到丰富多样的颜色。

与此同时,视杆细胞主要负责在低光强度条件下感知光线。

它们对颜色的感知不如视锥细胞敏感,主要负责黑白和灰度图像的处理。

在一些特殊情况下,比如夜间或者昏暗的环境中,视杆细胞起到了非常重要的作用。

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人类视觉系统,即 Human visual system。

人类视觉系统只有3种视锥细胞,因此在缤纷的世界中,即使面对似锦的繁花,我们也可能犹如色盲,常常对一些色彩“视而不见”;而鸟类独特的视觉系统,拥有4种视锥细胞,能辨别出更多色彩,看见的世界也更加绚丽多彩,远远超越了人类。

对颜色/亮度的感知
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。

在微弱光环境下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。

视力
眼睛的空间分辨能力,即视力,通常用可分辨视角(degree)的倒
数为单位。

正常人的最少可辨视觉阀值约0.5”,最大视觉范围200度(宽)×135度(高)。

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。

通常人眼对空间的感觉相当于一个带通滤波器。

最敏感在2~5个cpd ,空间截止频率为30cpd。

比如我们看油画和电视机屏幕时,当距离离开一定远,cpd增大,人的眼睛就分辨不了象素点细节,便感觉不到颗粒感了。

当人观察一个静止影像时,眼球不会静止一处(精神病人除外), 通常停留在一处几百毫秒完成取像后,移到别处取像,如此持续不断。

这种运动称为跳跃性运动(saccadic eye movement)。

研究表明跳跃性运动可以增大对比敏感度,但敏感度峰值却减少。

对时间频率的感知
时间频率即画面随时间变化的快慢。

Kelly.D.H用亮度按时间正弦变化的条纹做实验,亮度Yt) = B(1+mcos2πft)。

改变m, 测试不同时间频率f下的对比敏感度。

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。

应用这些动画,电影,魔术等就成为现实.
人类的视觉源于7亿年前的水母
据英国每日邮报报道,最新一项研究显示,视觉能力进化形成于7亿年前。

之前科学家曾激烈地争辩远古生物最早形成视觉能力的精确时间。

英国科学家最新研究称,月球水母等刺胞生物是最早进化形成探测光线能力的生物
关于海绵或者水母类型生物最早具备视蛋白的科学观点产生了很大的分歧,视蛋白是视网膜感光细胞中的光敏蛋白质结合受体。

英国布里斯托尔地球科学学院的科学家对比分析了Oscarella carmela海绵体和这种7亿年前的水母类型刺胞生物,该水母类型刺胞动物被认为具有世界上最早期的眼睛。

使用计算机模型可提供视蛋白在什么时间以及如何进化的过程,维德-皮萨尼博士进行了一项计算分析,测试了迄今为止每一种视蛋白的进化假设。

这项分析结合了所有相关动物血统的全部有效基因信息,结果显示所有动物体共有的视蛋白祖先出现于7亿年前。

当时这种视蛋白被认为处于“失明状态”,历经1100万年的关键性
遗传学变化,才逐渐过渡形成具有探测光线的能力。

皮萨尼博士称,布里斯托尔地球科学院的这项研究显示,该研究能够分析显示动物视觉能力的最早起源,我们发现它仅起源于动物体。

这是一项惊人的发现,它有助于揭晓人类视觉能力什么时间以及如何进化形成。

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