5 respostas para os limites de velocidade da percepção visual humana

A velocidade da percepção visual humana é um assunto surpreendentemente complicado, sem uma resposta única. Depende do tipo de velocidade que você deseja observar. Aqui iremos analisar 5 facetas fascinantes da visão e dar respostas aos atuais limites de velocidade conhecidos do que podemos ver – divirta-se!

1. Qual é o menor período de tempo em que podemos perceber um flash de luz?

Como muitas respostas interessantes na ciência, esta surgiu incidentalmente e revelou-se muito além do que qualquer um poderia imaginar.

Vários astronautas no espaço sideral relataram ter visto anomalias inexplicáveis ​​de pontos extremamente breves e raios de luz fugazes , mesmo com os olhos fechados. Isso ocorreria a cada poucos minutos. Acontece que eles estavam vendo um fenômeno recentemente descoberto chamado partículas cósmicas de alta energia. Estas são de longe as massas que se movem mais rapidamente no universo conhecido.

As partículas exóticas vêm de algum lugar na nossa galáxia, a Via Láctea, mas podem viajar tão perto da velocidade da luz, que a energia necessária para acelerá-las está além de qualquer coisa conhecida na astrofísica – nem mesmo dois buracos negros supermassivos colidindo chegariam perto! Quando atingem a atmosfera terrestre, sua energia é transformada em miríades de novas partículas (E = mc²).

A questão aqui é que, a esta velocidade extrema, o tempo necessário para perceber partículas de alta energia através da visão humana é da ordem de femtossegundos - literalmente quatrilionésimos de segundo!

Quanto mais brilhante for o flash, menos tempo será necessário para detectá-lo. No espaço sideral a poluição luminosa é insignificante, portanto o contraste entre claro e escuro está próximo do máximo possível.

No entanto, atualmente não há compreensão dos mecanismos neurobiológicos de visualização de partículas de alta energia. Provavelmente envolve o fato de que milhões de neurônios diferentes podem potencialmente captar uma entrada sensorial, mas quanto menos o fizerem, menos precisa será a percepção. Algumas pesquisas mostram que nossos olhos podem potencialmente detectar um único fóton , mas este é um evento probabilístico.

2. Quantos 'FPS' precisamos para perceber o movimento fluido?

'Quadros por segundo', comumente conhecidos como 'FPS', é a referência comum para nossas tecnologias visuais, como telas de computador, TVs e câmeras. Acontece que é uma medida útil também para os humanos.

A resposta a esta questão foi descoberta no final do século XIX, após a invenção do cinema. As primeiras empresas de cinema descobriram que 16 FPS era o mínimo que poderia induzir o cérebro a ver o movimento na tela como contínuo. Aqui podemos ter uma ideia de como nosso cérebro une imagens separadas em movimento nas velocidades dos filmes (24 FPS) e das telas típicas de computador (60 FPS).

Isto é surpreendentemente baixo, por exemplo, muitos animais, como pássaros , requerem pelo menos 75 FPS apenas para perceber o movimento. Para eles, olhar para uma TV é o mesmo que ver uma sequência de imagens estáticas separadas.

Essa habilidade humana, na verdade, representa algo profundo sobre a pouca informação visual que nosso cérebro precisa para extrapolar as informações sensoriais. Aqui está um exemplo do estudo de psicofísica.

Como você pode ver, podemos construir um modelo interno de movimento a partir de uma quantidade surpreendentemente pequena de pistas – nossos centros visuais fazem o trabalho pesado para nós!

3. Quantos flashes de luz por segundo são necessários Veja a luz como contínua.

A resposta aqui é chamada de Flicker Fusion Threshold e também vem dos primeiros pioneiros do cinema. Embora o movimento pudesse ser percebido a 16 FPS, o piscar da tela nessa taxa era considerado insuportável. Aqui está um exemplo do primeiro filme já feito .

Para resolver este problema, uma nova tecnologia de obturador foi desenvolvida para realmente piscar cada quadro de imagem individual várias vezes em sucessão. A taxa na qual o piscar se tornou confortável e relativamente imperceptível foi de cerca de 46 flashes por segundo.

Portanto, nossa capacidade de perceber conscientemente pulsos de luz opera aproximadamente três vezes a velocidade de nossa capacidade de movimento em termos de FPS. Resumindo, somos muito mais sensíveis à luminância do que ao movimento.

4. Com que rapidez podemos perceber uma ausência de luz?

Em outras palavras, com que rapidez podemos detectar um flash preto em meio à luz contínua? Pesquisas com pessoas mais jovens e mais velhas foram feitas nesta área para investigar a degeneração da visão com o envelhecimento. Descobriu-se que a detecção ocorre na escala de tempo de 18 milissegundos para adultos mais jovens e 22 milissegundos para adultos mais velhos.

Isso se traduz em 45 a 55 FPS, quando um quadro escuro se torna imperceptível ou sem cintilação. A ressalva aqui é que esta foi a média, mas os resultados individuais variaram significativamente.

Mesmo em um pequeno grupo de estudo, alguns participantes conseguiram detectar um único flash preto entre 500 FPS de flashes de luz (ou 2 milissegundos). Novamente, isso é extremamente rápido. Em comparação, leva de 100 a 400 milissegundos para piscar, o que geralmente é descontado da experiência consciente.

5. Quanto tempo precisamos ver uma cena para podermos identificá-la?

Uma pesquisa de 2014 sobre reconhecimento rápido de imagens descobriu que podemos detectar cenas específicas em escalas de tempo muito mais curtas do que se pensava anteriormente. Em experiências em que diferentes imagens aleatórias (por exemplo, uma casa, um cão, uma floresta, etc.) são exibidas em rápida sucessão, os participantes puderam reconhecer ou recordar uma cena específica em apenas 13 milissegundos.

Isso significa ver 75 imagens diferentes em um único segundo e ser capaz de dizer com alguma confiabilidade se uma imagem específica estava lá ou não. Você pode ver por si mesmo o quão incrivelmente rápido isso realmente é.

Curiosamente, este não foi o limite, foi simplesmente o mais rápido que os pesquisadores conseguiram exibir imagens na época.

Bem, aí está, espero que você tenha aprendido que a visão humana é mais profunda e misteriosa do que você pensava, e que é genuinamente notável. Se você quiser se aprofundar mais, este excelente vídeo do YouTube da TechLaboratories se aprofunda mais.