奈奎斯特采样率是否也可以像在电子产品中一样适用于人眼?

电器工程 采样
2022-01-22 22:23:19

在电子学中,奈奎斯特采样率显示了可以在没有混叠的情况下采样的最大频率。那么如果人眼能够看到 24fps 是否意味着您可以看到低于 12fps 的所有信息?

4个回答

眼睛中神经元的放电是完全异步的,因此出于所有意图和目的,我们称之为“看到”的过程必须被认为是连续时间的,而不是采样的。奈奎斯特不适用。

如果事情发展得太快,它们只会显得模糊。而“太快”因人而异;一般人群没有明确的截止频率。

应用于人眼时使用的术语是临界融合频率,也称为闪烁融合阈值。这是一个闪烁的光点在视觉上合并为一个单一的固体光点的频率。精确的频率因受刺激的视网膜区域、光线的亮度、环境光的多少以及光线的波长而异。在最低点(昏暗、蓝光、视网膜中心),频率可低至 10 Hz。在最高时,它可以超过 60 Hz。扫视(快速眼球运动)暂时禁用此限制。

这不是视网膜本身的限制,而是大脑中发生的一种被称为视觉持久性的故意模糊,这种现象使我们能够以较低的时间分辨率为代价处理短暂看到的图像一瞬间更长的时间。潜意识视觉刺激起作用的原因是因为图像的闪烁速度足够慢,以至于我们的视网膜可以接收到它,但太快以至于我们的视觉持久性无法启动,导致我们没有意识地意识到已经显示的图像。尽管我们的视觉持久性并没有给我们的意识足够的时间来处理图像并意识到它,但闪烁几毫秒的情侣接吻的图像会引发积极的情绪。

对于人类视觉系统来说,过高的频率不会导致混叠。当原始信号包含过高频率时,混叠仅适用于周期性采样的信号。视觉系统没有离散的采样率。模糊只是由于先前的图像被叠加在当前图像上,因为它们驻留在即时内存中。当图像变化太快时,会导致模糊、混乱的感知。

有一种已知的视觉错觉,其中以特定频率周期性移动的物体在连续照明下似乎在沿相反方向移动。有不同的理论来解释这种观察,其中一种认为人类视觉具有可以粗略地称为“采样频率”的东西,介于 15 到 20 Hz 之间。AFAIK 对此事仍有争议,由于主观频闪的经典实验涉及服用 LSD 和类似药物,因此该领域的实验数据远未完成。

您肯定不会发现样本频率在人群、不同光照条件甚至视野的不同部分中是恒定的。

可以通过闪烁来模拟采样。想象一个带有单臂的时钟,您可以将其设置为在任一方向以任意速度旋转。如果您的眼睑闭合时手臂旋转超过 180 度,您无法说出它旋转的方向。这正是别名的含义。