5 Antworten auf die Geschwindigkeitsgrenzen der menschlichen visuellen Wahrnehmung

Die Geschwindigkeit der menschlichen visuellen Wahrnehmung ist ein überraschend heikles Thema, für das es keine eindeutige Antwort gibt. Es hängt davon ab, welche Art von Geschwindigkeit Sie betrachten möchten. Hier werden wir 5 faszinierende Facetten des Sehens aufschlüsseln und Antworten auf die derzeit bekannten Geschwindigkeitsbegrenzungen dessen geben, was wir sehen können – viel Spaß!

1. Was ist die kürzeste Zeitspanne, in der wir einen Lichtblitz wahrnehmen können?

Wie viele interessante Antworten in der Wissenschaft kam auch diese zufällig und erwies sich als weit über das hinaus, was sich irgendjemand hätte vorstellen können.

Mehrere Astronauten im Weltraum berichteten, sie hätten ungeklärte Anomalien extrem kurzer Flecken und flüchtiger Lichtstreifen , selbst wenn sie die Augen geschlossen hätten. Diese würden alle paar Minuten auftreten. hochenergetische kosmische Teilchen beobachteten Dies sind mit Abstand die sich am schnellsten bewegenden Massen im bekannten Universum.

Die exotischen Teilchen kommen von irgendwo in unserer Milchstraße, können sich aber so nahe an der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, dass die für ihre Beschleunigung erforderliche Energie alles übersteigt, was in der Astrophysik bekannt ist – nicht einmal zwei supermassereiche Schwarze Löcher, die kollidieren, würden nahe kommen! Beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre wandelt sich ihre Energie in unzählige neue Teilchen (E = mc²).

Der Punkt hier ist, dass bei dieser extremen Geschwindigkeit die Zeit, die benötigt wird, um solch hochenergetische Teilchen mit dem menschlichen Sehvermögen wahrzunehmen, in der Größenordnung von Femtosekunden – buchstäblich Billiardstel einer Sekunde!

Je heller der Blitz ist, desto weniger Zeit wird benötigt, um ihn zu erkennen. Im Weltraum gibt es eine vernachlässigbare Lichtverschmutzung, sodass der Kontrast zwischen Hell und Dunkel nahe an seinem möglichen Maximum liegt.

Allerdings gibt es derzeit noch kein Verständnis für die neurobiologischen Mechanismen beim Sehen hochenergetischer Teilchen. Dies hängt wahrscheinlich mit der Tatsache zusammen, dass Millionen verschiedener Neuronen möglicherweise eine sensorische Eingabe erfassen können. Je weniger dies jedoch der Fall ist, desto ungenauer ist die Wahrnehmung. Einige Untersuchungen zeigen, dass unsere Augen möglicherweise ein einzelnes Photon erkennen , dies ist jedoch ein probabilistisches Ereignis.

2. Wie viele „FPS“ benötigen wir, um flüssige Bewegungen wahrzunehmen?

„Bilder pro Sekunde“, allgemein bekannt als „FPS“, ist der gängige Maßstab für unsere visuellen Technologien wie Computerbildschirme, Fernseher und Kameras. Es erweist sich auch für den Menschen als nützliche Maßnahme.

Die Antwort auf diese Frage wurde Ende des 19. Jahrhunderts nach der Erfindung des Kinos gefunden. Frühe Kinounternehmen fanden heraus, dass 16 FPS das absolute Minimum waren, das das Gehirn dazu verleiten konnte, Bewegungen auf der Leinwand als kontinuierlich wahrzunehmen. Hier können wir eine Vorstellung davon bekommen, wie unser Gehirn einzelne Bilder mit der Geschwindigkeit von Filmen (24 FPS) und typischen Computerbildschirmen (60 FPS) in Bewegung setzt.

Das ist überraschend niedrig, zum Beispiel benötigen viele Tiere, wie zum Beispiel Vögel , mindestens 75 FPS, um Bewegungen wahrzunehmen. Für sie ist der Blick auf einen Fernseher dasselbe, als würde er eine Folge einzelner statischer Bilder sehen.

Diese menschliche Fähigkeit spiegelt tatsächlich etwas darüber wider, wie wenig visuelle Informationen unser Gehirn benötigt, um sensorische Informationen zu extrapolieren. Hier ist ein Beispiel aus einer Psychophysikstudie.

Wie Sie sehen, können wir aus einer überraschend kleinen Menge an Hinweisen ein internes Bewegungsmodell erstellen – unsere visuellen Zentren erledigen die schwere Arbeit für uns!

3. Wie viele Lichtblitze pro Sekunde benötigt werden? Betrachten Sie Licht als kontinuierlich.

Die Antwort hier heißt Flicker Fusion Threshold und stammt ebenfalls von frühen Pionieren des Kinos. Auch wenn bei 16 FPS Bewegungen wahrgenommen werden konnten, wurde das Flackern des Bildschirms bei dieser Geschwindigkeit als unerträglich empfunden. Hier ist ein Beispiel aus dem ersten Film, der jemals gedreht wurde .

Um dieses Problem zu lösen, wurde eine neue Verschlusstechnologie entwickelt, die tatsächlich jedes einzelne Bild mehrmals hintereinander aufblitzen lässt. Die Geschwindigkeit, mit der das Blinken angenehm und relativ unmerklich wurde, betrug etwa 46 Blitze pro Sekunde.

Daher ist unsere Fähigkeit, Lichtimpulse bewusst wahrzunehmen, in FPS etwa dreimal so schnell wie unsere Fähigkeit, sich zu bewegen. Kurz gesagt, wir reagieren viel empfindlicher auf Helligkeit als auf Bewegung.

4. Wie schnell können wir einen Lichtmangel wahrnehmen?

Mit anderen Worten: Wie schnell können wir einen schwarzen Blitz im Dauerlicht erkennen? In diesem Bereich wurden Untersuchungen mit jüngeren und älteren Menschen durchgeführt, um die Verschlechterung des Sehvermögens mit zunehmendem Alter zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass die Erkennungszeit bei jüngeren Erwachsenen 18 Millisekunden und bei älteren Erwachsenen 22 Millisekunden beträgt.

Dies entspricht zwischen 45 und 55 FPS, wenn ein dunkles Bild nicht mehr wahrnehmbar oder flimmerfrei ist. Der Vorbehalt hier ist, dass es sich hierbei um den Durchschnitt handelte, die einzelnen Ergebnisse jedoch erheblich schwankten.

Selbst in einer kleinen Studiengruppe konnten einige Teilnehmer einen einzelnen schwarzen Blitz unter 500 FPS Lichtblitzen (oder 2 Millisekunden) erkennen. Auch dies ist extrem schnell. Im Vergleich dazu dauert das Blinzeln 100–400 Millisekunden, was bei der bewussten Erfahrung üblicherweise außer Acht gelassen wird.

5. Wie lange müssen wir eine Szene sehen, um sie identifizieren zu können?

Untersuchungen zur schnellen Bilderkennung aus dem Jahr 2014 ergaben, dass wir bestimmte Szenen in viel kürzeren Zeiträumen erkennen können als bisher angenommen. In Experimenten, bei denen verschiedene zufällige Bilder (z. B. ein Haus, ein Hund, ein Wald usw.) in schneller Folge geblitzt wurden, konnten die Probanden eine bestimmte Szene in nur 13 Millisekunden erkennen oder sich daran erinnern.

Dies bedeutet, dass in einer einzigen Sekunde 75 verschiedene Bilder angezeigt werden und man mit einiger Zuverlässigkeit sagen kann, ob ein bestimmtes Bild vorhanden war oder nicht. Sie können selbst sehen, wie bemerkenswert schnell das wirklich ist.

Interessanterweise stellte sich heraus, dass dies nicht die Grenze war, sondern lediglich die schnellste Geschwindigkeit, mit der die Forscher zu diesem Zeitpunkt Bilder anzeigen konnten.

Nun, da haben wir es, hoffentlich haben Sie gelernt, dass die menschliche Vision tiefer und mysteriöser ist, als Sie einst dachten, und dass sie wirklich bemerkenswert ist. Wenn Sie tiefer eintauchen möchten, geht dieses großartige YouTube-Video von TechLaboratories noch tiefer in die Materie ein.