в каком качестве видят глаза человека
Глаз человека: строение и функции
Для многих из нас будет открытием, что глазами мы только смотрим, но не видим. Изображение формируется в коре головного мозга, которая воспринимает сигналы от зрительного нерва и преобразует в картинку, отражающую действительность. Орган зрения – совершенный анализатор, выработавшийся в процессе эволюционного развития. Ни одна современная технология не позволяет создать даже примитивный аналог человеческого глаза. Через глаза мы получаем более 80% информации, поэтому глаза необходимо беречь и периодически проходить обследование у врача-офтальмолога. Своевременное выявление заболеваний и адекватное лечение предотвратит развитие серьезных осложнений.
Как мы видим?
Обработка импульсов, поступающих в мозг от двух глаз, дает объемное изображение. Первичные сигналы от сетчаток обоих глаз передаются по зрительным нервам, которые образуют частичный перекрест (хиазму). Нервные волокна, идущие изначально от каждого глаза отдельно, перераспределяются таким образом, что в правое полушарие коры головного мозга поступает информация с правой стороны сетчатки обоих глаз, а в левое – с левой стороны. После перекреста нервный импульс попадает в подкорковые центры зрительного анализатора, где происходит анализ зрительных стимулов, оцениваются их цветовые характеристики, пространственный контраст и средняя освещенность в различных участках поля зрения. Далее нейроны подкоркового слоя через аксоны передают преобразованные сигналы в проекционную область зрительной коры, где и формируется изображение.
Зачем нужно проверять зрение?
Глаз в этой сложнейшей системе является всего лишь «приемником», преобразующим изображение в миллионы нервных импульсов. Малейший сбой в сложнейшем механизме чреват серьезными последствиями, вплоть до полной слепоты. Диагностика с применением приборов последнего поколения позволяет выявить любую проблему на ранней стадии и принять меры к ее устранению.
Строение глаза
Глаза – не только «зеркало души», но и сложнейшие оптические приборы, принимающие и кодирующие электромагнитные волны видимой части спектра в нервные импульсы для передачи в мозг. В глазном яблоке заключены одновременно три аппарата – рефракционный, аккомодационный и сенсорный, согласованная работа которых и обеспечивает зрительное восприятие.
Оптик-Центр предлагает пройти комплексное обследование, по результатам которого врач-офтальмолог предложит оптимальный метод коррекции зрения – очки, контактные линзы, лазерную коррекцию или замену хрусталика. Очки и линзы совершенно бесплатно помогут подобрать в салонах «Оптик-Центр», а консультанты предложат красивую и модную оправу, которая станет отличным аксессуаром.
Факты о зрении
Средняя частота моргания человеческого глаза составляет 1 раз в 10 секунд. Процесс длится до 3 секунд. За 12 часов мы можем проморгать до 25 минут. Это необходимо для увлажнения глаз, сохранения нормального зрения. В случае ухудшения этой функции пациенты могут пройти полное комплексное обследование у квалифицированного офтальмолога. Интересно, что частота моргания выше у женщин.
На верхнем и нижнем веке человека находится примерно 150 ресниц.
Когда мы работаем за компьютером, процесс фокусировки повторяется до 20 тысяч раз.
Реакция на свет
Привыкание глаз к темноте происходит за 1-1,5 часа. Если вы находились в темноте не меньше минуты и вышли на свет, то зрительная чувствительность увеличится в 10 раз. Вот почему, мы часто испытываем дискомфорт, покидая темные помещения. Яркий солнечный свет наносит вред глазам. Купить очки, оправы и контактные линзы по низким ценам можно в наших салонах.
Способность различать цвета
Представители семейства кошачьих не могут различать красный цвет. Они видят мир не ярким, но имеют способности идентификации 25 тонов серого. Эта полезная способность помогает им при охоте на мышей.
Собаки не видят оттенки теплого спектра, такие как красный, оранжевый и желтый. При этом они хорошо различают синий и фиолетовый.
Дальтонизмом страдает порядка 1% женщин и 8% мужчин. В глазах человека от 130 миллионов светочувствительных клеток. Они позволяют нам различать порядка около 5 миллионов цветов. Если вы замечаете ухудшение цветовосприятия, можете записаться к нашему офтальмологу для проверки зрения и подбора очков.
Цвет глаз
Большинство людей имеют карий цвет глаз. Меньше всего человек с зелеными глазами. Количество зеленоглазого населения не превышает 2%. У всех новорожденных условно светло-серые глаза. Они приобретают собственный оттенок, когда малышу исполняется 2 года. Цвет глаз зависит от концентрации меланина на радужной оболочке. При изобилии пигмента они приобретают темный цвет (черные, карие), при минимальном количестве становятся светлыми (серые, голубые, зеленые).
Красноглазыми могут быть только альбиносы, у которых нет меланина в радужке. Существует 1% людей с разными оттенками глаз.
Самые глазастые
Собаки лучше видят на расстоянии, чем вблизи. Они отлично различают предметы, расположенные за 35-50 см. Собаки прекрасно рассчитывают дистанцию до цели. Самым зорким насекомым является стрекоза. Она может разглядеть бусину на расстоянии 1 м. Зрительные органы стрекозы включают 30 000 отдельных глазков, которые складывают картинки в единую мозаику.
Лягушки воспринимают только движущиеся предметы. Чтобы увидеть статичные объекты, им требуется начать двигаться самим.
Кто лучше всех видит в темноте
Сова отличается наилучшим ночным зрением. Эти птицы спят днем и бодрствуют ночью. В светлое время суток острота зрения совы падает.
Кошки превосходят человека в способности ориентироваться в темноте в 6 раз. Размер их зрачков меняется в зависимости от степени освещенности помещения. Узкие зрачки – защитная реакция сетчатки.
Лошади имеют отличное панорамное зрение. Угол обзора составляет 350°. Угол обзора у человека составляет 160-210°.
Строение глаз
Масса китовых глаз составляет примерно 1 кг. Самыми совершенными органами зрения наделены головоногие моллюски.
Диаметр глазного яблока людей достигает 24 мм. У всех взрослых здоровых мужчин и женщин он одинаков. Различия в долях миллиметра могут появляться при возникновении офтальмологических нарушений.
Каждый человек имеет персональный рисунок радужной оболочки. Она служит одним из средств идентификации личности.
Каково разрешение человеческого глаза (или сколько мегапикселей мы видим в каждый отдельный момент времени)
Очень часто фотографы, а иногда и люди из других специальностей, проявляют интерес к собственному зрению.
Вопрос, казалось бы, простой на первый взгляд… можно погуглить, и всё станет ясно. Но практически все статейки в сети дают либо «космические» числа — вроде 400-600 мегапикселей (Мп), либо это и вовсе какие-то убогие рассуждения.
Поэтому постараюсь кратко, но последовательно, чтобы никто ничего не упустил, раскрыть эту тему.
Начнём с общей структуры зрительной системы
Сетчатка состоит из трёх типов рецепторов: палочки, колбочки, фоторецепторы(ipRGC).
Нас интересуют только колбочки и палочки, так как они создают картинку.
Плотность распределения палочек и колбочек в сетчатке.
Палочки отвечают за восприятие яркости/контраста. Наибольшая плотность палочек — примерно по-середине между центральной ямкой и краем сетчатки.
Интересный факт — многие из вас замечали мерцание старых мониторов и телевизоров при взгляде на них «боковым зрением», а когда смотрите прямо, то всё отлично, было, да?)
Это происходит по причине наибольшей плотности палочек в боковой части сетчатки. Чёткость зрения там паршивая, зато чувствительность к изменению яркости — самая высокая.
Как раз эта особенность и помогала нашим предкам быстро реагировать на самые мелкие движения на периферии зрения, чтобы тигры не пооткусывали им задницы)
Итак, что мы имеем — сетчатка содержит суммарно около 130 Мп. Ура, вот и ответ!
Нет… это только начало и цифра далека от верного значения.
Вернёмся снова к центральной ямке fovea.
Колбочки в самой центральной части ямки «umbo» имеют каждая свой аксон (нервное волокно).
Т.е. эти рецепторы, можно сказать, самые приоритетные — сигнал от них почти напрямую поступает в зрительную кору мозга.
Колбочки, расположенные дальше от центра, уже собираются в группы по несколько штук — они называются «рецептивные поля».
Например, 5 колбочек соединяются с одним аксоном, и дальше сигнал идёт по зрительному нерву в кору.
На этой схеме как раз показан случай такой группировки нескольких колбочек в рецептивное поле.
Палочки, в свою очередь, собираются в группы по несколько тысяч — для них важна не резкость картинки, а яркость.
Итак, промежуточный вывод:
130 миллионов рецепторов превращаются за счёт группировки в 1 миллион нервных волокон (аксонов).
Да, всего один миллион!
В фотиках матрицы по 100500 мегапикселей, а наши глаза всё равно субъективно круче!
Сейчас и до этого доберёмся)
Значит, 130 Мп превратились в 1 Мп, и мы каждый день смотрим на мир вокруг… хорошая графика, не так ли?)
Есть пара инструментов, помогающих нам видеть мир вокруг почти постоянно почти чётким:
1.Наши глаза совершают микро- и макросаккады — что-то типа постоянных перемещений взгляда.
Макросаккады — произвольные движения глаз, когда человек рассматривает что-то. В это время происходит «буферизация» или слияние соседних изображений, поэтому мир вокруг нам кажется чётким.
Микросаккады — непроизвольные, очень быстрые и мелкие (несколько угловых минут) движения.
Они необходимы для того, чтобы рецепторы сетчатки банально успевали насинтезировать новых зрительных пигментов — иначе поле зрения просто будет серым.
Начну с примера — когда мы читаем что-то с монитора и постепенно крутим колёсико мышки для перемещения текста, то текст не смазывается… хотя должен) Это очень занятная фишка — здесь в работу подключается зрительная кора.
Она постоянно держит в буфере картинку и при резком смещении объекта/текста перед зрителем быстро смещает эту картинку и накладывает на реальное изображение.
А как же она знает, куда смещать?
Очень просто — Ваше движение пальцем по колёсику уже изучено моторной корой до миллиметров… Зрительная и моторная области работают синхронно, поэтому Вы не видите смаза.
А вот когда кто-то другой крутанёт колёсико. )
Зрительный нерв
1 Мп (от 770 тысяч до 1,6 млн пикселей — кому как повезло), дальше нервы с левого и правого глаз пересекаются в оптической хиазме — это видно на первой картинке — происходит смешение аксонов примерно по 53% с каждого глаза.
В таламусе происходит, можно сказать, первичная «ретушь» картинки — повышается контраст.
Далее сигнал из таламуса поступает в зрительную кору.
И здесь происходит невероятное количество процессов, вот основные:
В этом и заключается суть феноменологии зрения — у вас ОДНА зрительная система. Вы не можете посмотреть на свою же картинку со стороны.
Если бы человек обладал двумя зрительными системами и по желанию мог переключиться с системы 1 на систему 2 и оценить как работает первая система — тогда да, ситуация была бы печальная 🙂
Но имея одну зрительную систему ВЫ сами и являетесь этой картинкой, которую видите!
Зрительная кора сама осознаёт процесс зрения. Перечитайте это несколько раз.
При травме первичной зрительной коры человек не понимает, что он слеп — это называется анозогнозия, т.е. картинку он совершенно не видит, но при этом может нормально ходить по коридору с препятствиями(первая ссылка в списке).
Здесь я сделаю небольшое отступление и дам краткое пояснение, почему же свет, проходя через роговицу, хрусталик, стекловидное тело и все слои нейронов сетчатки не искажается так сильно, как мы предполагаем. Если сравнивать чистоту и степень аберраций, то нашему глазу далеко до хорошей оптики в современной фото-видео технике.
Всё дело в рецептивных полях — РП (имеются ввиду поля в сетчатке, ЛКТ и отделе коры V1). Одна из задач РП — увеличение микро-контраста изображения. Сетчатка получает слегка размытую картинку, а после этого в процессе нескольких этапов повышения контраста мы видим вполне детализированное изображение. Сама суть увеличения контраста состоит в сужении градиентов, как на примере ниже: 
Завершая эту, надеюсь, краткую и понятную статью, хочу напомнить — мы все имеем картинку в
1 Мп… живите с этим 🙂
Литература:
Дэвид Хьюбел — «Глаз, мозг, зрение»
Стивен Палмер — «От фотонов к феноменологии»
Баарс Б., Гейдж Н. — «Мозг, познание, разум»
Джон Николлс, А. Мартин, Б. Валлас, П. Фукс — «От нейрона к мозгу»
Майкл Газзанига — «Кто за главного?»
UPD: поступило заметное количество комментариев/вопросов про цветоощущение. Если эта тема интересна — напишите тег #цветоощущение — займусь созданием статьи.
UPD:UPD: Статья про цвет
Каково разрешение человеческого глаза? Ответы на удивительные вопросы!
Каково разрешение человеческого глаза в мегапикселях? Достоверных и точных оценок дать нельзя из-за принципиально разного устройства сенсорного аппарата нашего зрения и цифровых камер. Однако эксперт в области фотографии, научный сотрудник американского Планетологического института Роджер Кларк провел приблизительные расчеты разрешающей способности глаза, получив внушительную цифру в 576 мегапикселей. Он же указал и светочувствительность сетчатки — около 800 ISO.
Как космические аппараты пролетают сквозь пояс астероидов и не сталкиваются с ними?
Выражение «пояс астероидов» достаточно условно: орбиты составляющих его тел расположены на очень широком пространстве с радиусом от 2,1 до 3,3 астрономических единиц. И хотя общее число астероидов диаметром более метра в нем оценивается в 800 триллионов, они оказываются распределены по объему в десятки триллионов триллионов кубических километров. Даже друг с другом крупные объекты пояса соударяются редко — тела в 10 км и более сталкиваются раз в 10 млн лет. Так что на деле баллистикам, наоборот, приходится прилагать большие усилия для того, чтобы траектории их миссий прошли поблизости от нужного астероида. Встретиться же с ними случайно почти невозможно.
Почему при включении WiFi точность позиционирования GPS увеличивается? Современные программы навигации используют огромные базы данных с информацией по открытым WiFi-сетям. Входить в беспроводную сеть необязательно: мощность сигнала позволяет оценивать расстояние до известных точек доступа и уточнять текущие показания GPS.
Правда ли, что светодиодные лампы не привлекают насекомых? Привлекают, хотя и заметно меньше. Британские исследователи Гарет Джонс, Стивен Харрис и их коллеги проверили это, поставив эксперименты с использованием ламп накаливания, флуоресцентных светильников и светодиодов. После ночи экспонирования в ловушках, установленных у светодиодных ламп, скопилось примерно вчетверо меньше насекомых, чем у ламп с нитью накаливания, и вдвое меньше, чем у флуоресцентных. Причем для кусачих Culicoides, представителей гнуса, эта разница была еще более явной: 80% из их числа летели к лампе накаливания, и только 5% — к светодиодам.
Чем кошек так привлекает свет лазера?
Движения светового пятна от луча лазера «запускают» у кошек охотничье поведение, напоминая мельтешащие движения потенциальной жертвы, мелкого грызуна. Чем меньше у кошек возможностей удовлетворить эту тягу обычными способами, тем легче их возбуждают такие «посторонние» стимулы. Надо сказать, что сами кошки практически не различают оттенков красного: по словам Джона Брэдшоу, профессора ветеринарии из Бристольского университета, пятно для них выглядит скорее бело-желтым, ближе к естественной окраске грызунов. А вот крупные животные из семейства кошачьих на лазерное пятно практически не реагируют — видимо, на их жертв оно похоже недостаточно.
Всегда ли сутки длились 24 часа? Сегодня сутки продолжаются почти ровно 24 часа, потому что именно за это время Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. В прошлом скорость вращения нашей планеты была выше, и сутки на ней длились меньше. Еще 1,3 млрд лет назад они продолжались каких-то 15 часов, так что за год успевало пройти почти 600 дней. К юрскому периоду (около 200 млн лет назад) сутки достигли 22,7 часа, что эквивалентно 386 дням в году, и только пару миллионов лет назад стали привычными для нас 24-часовыми.
В чем разница между белыми и коричневыми куриными яйцами?
Только в цвете: ни вкусом, ни составом, ни толщиной скорлупы белые и коричневые яйца не различаются. Как правило, куры с белыми перьями несут белые яйца, а бурые — коричневые, хотя это не всегда так. Более надежным индикатором может служить окраска пуха возле ушного отверстия птицы, хотя и это не всегда справедливо. Можно заметить, что окрашенные породы кур обычно крупнее белых, едят больше и несут более крупные яйца, что частично объясняет их более высокую стоимость. Что до особой их пользы или вкуса, то это просто миф, который с успехом используют, продавая коричневые яйца заметно дороже белых. Покупатели же уверены, что доплатили, получив более «здоровый» продукт, и все остаются довольны.
Что означают цветные прямоугольники на тюбиках зубной пасты? Рассказы о том, будто цвет прямоугольника указывает на качество или состав крема или пасты внутри тюбика, — это известная городская легенда. Такие контрастные цветовые метки наносятся при производстве и помогают датчикам автоматизированной упаковочной линии точнее позиционировать тюбики для разрезания, сворачивания или склеивания.
Как действуют смягчители для белья? Такие средства действительно делают ткань мягче — в их состав входят вещества, которые облегчают ее скольжение и повышают подвижность электростатических зарядов. Как правило, молекулы смягчителя содержат длинные «хвосты», сходящиеся на несущей заряд «головке». Положительно заряженными концами они крепко удерживаются на месте (как и волосы, ткани во влажном состоянии заряжены слегка отрицательно), «выставляя наружу» свои цепочки, в которых может накапливаться немного влаги. Вода проводит электричество и даже в незаметных на ощупь количествах позволяет зарядам быстро покидать ткань, не накапливаясь в таком количестве, чтобы «кусаться».
Гонка разрешений экранов уже не имеет смысла
Флагманские смартфоны и современные Ultra HD-телевизоры уже превзошли возможности человеческого зрения. Гонка разрешений, которая только набирает обороты, уже не имеет никакого смысла. На этой точке зрения сходится большинство отраслевых экспертов.
«В новых 4К-телевизорах обычный человек не сможет увидеть разницу [по сравнению с Full HD]», — сказал Раймонд Сонериа (Raymond Soneira), глава фирмы DisplayMate, занимающейся тестированием экранов. В 2010 году Стив Джобс представил iPhone 4 с экраном Retina. Данный дисплей был не просто очень хорошим, он обладал такой плотностью пикселей, что человеческий глаз не мог их различить и, соответственно, дальнейшее увеличение данного параметра стало бессмысленным.
В новых смартфонах Apple данный показатель был сохранен — 326 ppi, однако в новых Android-флагманах вроде HTC One и LG G2 плотность пикселей уже превысила показатель в 400 ppi. Что касается телевизоров, то сейчас активно продвигается новый формат 4К. Он предлагает в 4 раза большее разрешение, чем «обычные» Full HD-телевизоры. При этом Full HD на том расстоянии, на котором обычно зрители смотрят телевизор, можно считать чем-то вроде Retina — человеческий глаз уже не различает отдельные пиксели. Другими словами, увидеть разницу между 4К и Full HD можно только с близкого расстояния, при обычном использовании разница будет просто не видна.
«Существует некоторый предел плотности, за которым вы не сможете сделать изображение лучше из-за ограниченности вашего глаза», — сказал Дон Худ (Don Hood), профессор офтальмологии в Колумбийском университете. Если вытянуть руку перед собой и взглянуть на ноготь указательного пальца, то обычный человек не сможет различить 120 чередующихся черно-белых полос на ногте. Попытка различить пиксели на экране смартфона с разрешением 1136×640 или телевизора с 1920 x 1080 будет аналогичной задачей. Это физический предел человеческого зрения.
На практике люди не смогли бы различить отдельные пиксели, даже если бы их размер был в два раза больше. Уже сейчас можно заметить интересную тенденцию — люди, покупающие дорогие 4К-телевизоры, ставят диван и кресла поближе к экрану, чтобы разница с предыдущим телевизором «бросалась в глаза», ведь на том же расстоянии, что и раньше, разница будет незаметна.
Таким образом, увеличение разрешения экрана — это скорее маркетинг, чем реально нужная пользователю вещь. Причем, как показывает практика, за 4К в телевизорах и 2К на смартфонах люди действительно готовы переплачивать, причем серьезно. Более того, они готовы даже терпеть такие серьезные недостатки, как отсутствие подходящего контента и серьезное увеличение энергопотребления.
На самом же деле действительно улучшить качество изображение может работа над технологиями цветопередачи и обработки видео-сигнала. Если же продолжать увеличивать разрешение, человеку, чтобы он мог увидеть разницу, придется улучшать глаза.