عتبة اندماج الوميض

الموسوعة الحرة

عتبة اندماج الوميض ، والمعروفة أيضًا بتردد الوميض الحرج ، أو عتبة تعديل الوميض ، أو معدل اندماج الوميض ، هي التردد الذي يبدو عنده الضوء الوامض ثابتًا للمشاهد البشري العادي. وهو مفهوم يُدرس في علم الرؤية ، وتحديدًا في علم النفس الفيزيائي للإدراك البصري . كان يُطلق على هذه الظاهرة تقليديًا اسم " استمرار الرؤية "، ولكن هذا المصطلح يُستخدم أيضًا لوصف الصور اللاحقة الإيجابية وضبابية الحركة . على الرغم من إمكانية رصد الوميض في العديد من أشكال الموجات التي تمثل تقلبات الشدة المتغيرة مع الزمن، إلا أنه يُدرس عادةً، وبسهولة أكبر، من حيث التعديل الجيبي للشدة.

هناك سبعة معايير تحدد القدرة على اكتشاف الوميض:

  1. تردد التعديل؛
  2. سعة أو عمق التعديل (أي ما هو الحد الأقصى لنسبة الانخفاض في شدة الإضاءة من قيمتها القصوى)؛
  3. متوسط ​​شدة الإضاءة (أو الحد الأقصى - يمكن تحويل هذه القيم إذا كان عمق التعديل معروفًا)؛
  4. الطول الموجي (أو نطاق الطول الموجي) للإضاءة (يمكن دمج هذه المعلمة وشدة الإضاءة في معلمة واحدة للبشر أو الحيوانات الأخرى التي تُعرف حساسية العصي والمخاريط فيها كدالة للطول الموجي باستخدام دالة التدفق الضوئي )؛
  5. الموضع على الشبكية الذي يحدث عنده التحفيز (بسبب التوزيع المختلف لأنواع المستقبلات الضوئية في مواضع مختلفة على الشبكية)؛
  6. درجة التكيف مع الضوء أو الظلام، أي مدة وشدة التعرض السابق لضوء الخلفية، مما يؤثر على كل من حساسية الشدة والقدرة على التمييز الزمني للرؤية؛
  7. العوامل الفسيولوجية مثل العمر، [ 2 ] [ 3 ] والجنس، والإرهاق. [ 4 ]

توضيح

طالما بقي تردد التعديل أعلى من عتبة الدمج، يمكن تغيير شدة الإضاءة المُدركة بتغيير الفترات النسبية للضوء والظلام. يمكن إطالة فترات الظلام وبالتالي تعتيم الصورة؛ لذلك، يتساوى السطوع الفعلي مع السطوع المتوسط. يُعرف هذا بقانون تالبوت-بلاتو . [ 5 ] وكما هو الحال مع جميع العتبات النفسية الفيزيائية ، فإن عتبة دمج الوميض هي كمية إحصائية وليست مطلقة. يوجد نطاق من الترددات يُرى فيه الوميض أحيانًا ولا يُرى أحيانًا أخرى، والعتبة هي التردد الذي يُكتشف عنده الوميض في 50% من التجارب.

تختلف حساسية معدل اندماج الوميض الحرج (CFF) اختلافًا كبيرًا بين نقاط مختلفة في الجهاز البصري؛ ولا يمكن أن يتجاوز تردد العتبة الكلي للإدراك أبطأ هذه المعدلات لسعة تعديل معينة. يدمج كل نوع من الخلايا الإشارات بطريقة مختلفة. على سبيل المثال، تُعد خلايا العصوية المستقبلة للضوء ، فائقة الحساسية وقادرة على كشف الفوتون الواحد، بطيئة جدًا، حيث يبلغ ثابتها الزمني في الثدييات حوالي 200 مللي ثانية. في المقابل، تتمتع المخاريط ، على الرغم من حساسيتها المنخفضة جدًا للشدة الضوئية، بدقة زمنية أفضل بكثير من العصوية. بالنسبة للرؤية التي تتوسطها العصوية والمخاريط، يزداد تردد الاندماج مع شدة الإضاءة، حتى يصل إلى مستوى ثابت يتوافق مع أقصى دقة زمنية لكل نوع من أنواع الرؤية. يصل تردد الاندماج الأقصى للرؤية التي تتوسطها العصوية إلى مستوى ثابت عند حوالي 15 هرتز ، بينما تصل المخاريط إلى مستوى ثابت، لا يُلاحظ إلا عند شدات إضاءة عالية جدًا، عند حوالي 60 هرتز. [ 6 ] [ 7 ]  

بالإضافة إلى ازدياد تردد الاندماج مع متوسط ​​شدة الإضاءة، فإنه يزداد أيضًا مع مدى التعديل (أقصى انخفاض نسبي في شدة الضوء). ولكل تردد ومتوسط ​​إضاءة، توجد عتبة تعديل مميزة، لا يمكن رصد الوميض دونها، ولكل عمق تعديل ومتوسط ​​إضاءة، توجد عتبة تردد مميزة. وتختلف هذه القيم باختلاف طول موجة الإضاءة، نظرًا لاعتماد حساسية المستقبلات الضوئية على طول الموجة، كما تختلف باختلاف موضع الإضاءة داخل الشبكية، نظرًا لتركز المخاريط في المناطق المركزية، بما في ذلك النقرة المركزية والبقعة الصفراء ، وهيمنة العصي في المناطق المحيطية للشبكية.

الاعتبارات التكنولوجية

معدل عرض الإطارات

يُعدّ دمج الوميض أمرًا بالغ الأهمية في جميع تقنيات عرض الصور المتحركة، والتي تعتمد جميعها تقريبًا على عرض سلسلة سريعة من الصور الثابتة (مثل إطارات فيلم سينمائي أو برنامج تلفزيوني أو ملف فيديو رقمي ). إذا انخفض معدل الإطارات عن عتبة دمج الوميض في ظروف المشاهدة المحددة، فسيكون الوميض واضحًا للمشاهد، وستبدو حركات الأجسام على الفيلم متقطعة. لأغراض عرض الصور المتحركة، تُقاس عتبة دمج الوميض لدى الإنسان عادةً بين 48 و60  هرتز، مع أنها قد تكون أعلى في بعض الحالات بمقدار عشرة أضعاف. [ 8 ] عمليًا، تُسجّل الأفلام منذ عصر السينما الصامتة إما بمعدل 16 أو 24 إطارًا في الثانية، وتُعرض بتكرار كل إطار ثلاث أو مرتين (على التوالي) للحصول على وميض بمعدل 48  هرتز. أما صورة التلفزيون، فتُعرض عادةً بمعدل 50 أو 60 إطارًا أو حقولًا متداخلة في الثانية.

لا يمنع عتبة دمج الوميض الكشف غير المباشر عن معدل الإطارات العالي، مثل تأثير المصفوفة الوهمية وتأثير عجلة العربة ، حيث لا تزال الآثار الجانبية المرئية للعين البشرية لمعدل الإطارات المحدود مرئية على الشاشات التي يتم تحديثها بسرعة تصل إلى 480  هرتز. [ 9 ]

معدل تحديث الشاشة

كانت شاشات أنبوب أشعة الكاثود (CRT) تعمل عادةً بمعدل مسح رأسي يبلغ 60  هرتز ( NTSC ) أو 50  هرتز ( PAL/SECAM )، وهو نفس معدل عرض محتوى التلفزيون القياسي (SDTV )، مما ينتج عنه وميض ملحوظ. وينطبق الأمر نفسه على التقنيات النبضية الأخرى مثل شاشات البلازما . قد تحاول الشاشات الحديثة التخفيف من هذه المشكلة بدعم معدلات تحديث أعلى، من 72 إلى ما يزيد عن 300  هرتز. ومع ذلك، حتى لو كان معدل التحديث الأسرع مضاعفًا صحيحًا لمعدل إطارات المصدر للتخلص من التقطيع ، فبدون مصدر ذي معدل إطارات أعلى، يتسبب ذلك في ظهور صور مكررة. [ 10 ] أما الوميض في تقنيات أخذ العينات والتثبيت، مثل شاشات LCD أو OLED ، فهو غير مرتبط بمعدل التحديث وأقل وضوحًا بكثير، وينتج بدلًا من ذلك عن تنازلات تصميمية عرضية مثل الإضاءة الخلفية الفلورية ، أو تعتيم PWM ، أو التمويه الزمني ، وكلها تُزال في بعض الأجهزة التي لا تومض على الإطلاق. بسبب ضبابية الحركة الناتجة عن شاشات العرض التي تعتمد على أخذ العينات والاحتفاظ بها، في التطبيقات التي يتم فيها إعطاء الأولوية لإدراك الحركة الدقيق على إجهاد المستخدم، يمكن إعادة إدخال النوع الصحيح من الوميض من خلال تقنيات مثل وميض الإضاءة الخلفية أو إدخال الإطار الأسود.

إضاءة

يُعدّ الوميض مشكلةً مهمةً أيضاً في مجال الإضاءة المنزلية ( التيار المتردد )، حيث يمكن أن يتسبب تغير الأحمال الكهربائية في وميض ملحوظ، مما قد يُسبب إزعاجاً كبيراً لمستهلكي الكهرباء. وتضع معظم شركات الكهرباء حدوداً قصوى للوميض تسعى جاهدةً للالتزام بها تجاه المستهلكين المنزليين.

تومض المصابيح الفلورية التي تستخدم كوابح مغناطيسية تقليدية بتردد ضعف تردد التيار الكهربائي. أما الكوابح الإلكترونية فلا تُصدر وميضًا ضوئيًا لأن مدة بقاء الفوسفور أطول من نصف دورة تردد التشغيل الأعلى البالغ 20  كيلوهرتز.  ويرتبط الوميض الذي يتراوح تردده بين 100 و120 هرتز، والناتج عن الكوابح المغناطيسية، بالصداع وإجهاد العين. [ 11 ] ويتأثر الأفراد ذوو عتبة الوميض الحرجة العالية بشكل خاص بالضوء المنبعث من المصابيح الفلورية المزودة بكوابح مغناطيسية: إذ تتضاءل موجات ألفا في تخطيط الدماغ الكهربائي لديهم بشكل ملحوظ، ويؤدون مهامهم المكتبية بسرعة أكبر ودقة أقل. ولا تُلاحظ هذه المشاكل مع الكوابح الإلكترونية. [ 12 ] ويتمتع الأشخاص العاديون بأداء قراءة أفضل باستخدام الكوابح الإلكترونية عالية التردد (20-60  كيلوهرتز) مقارنةً بالكوابح المغناطيسية، [ 13 ] على الرغم من أن التأثير كان طفيفًا باستثناء نسب التباين العالية.

إن وميض المصابيح الفلورية، حتى مع استخدام كوابح مغناطيسية، سريعٌ لدرجة أنه من غير المرجح أن يشكل خطرًا على الأفراد المصابين بالصرع . [ 14 ] أشارت دراسات مبكرة إلى وجود علاقة بين وميض المصابيح الفلورية المزودة بكوابح مغناطيسية والحركات المتكررة لدى الأطفال المصابين بالتوحد . [ 15 ] ومع ذلك، فقد واجهت هذه الدراسات مشاكل في التفسير [ 16 ] ولم يتم تكرارها.

لا تستفيد مصابيح LED عمومًا من تقنية تخفيف الوميض عبر ثبات الفوسفور، باستثناء مصابيح LED البيضاء.  يمكن للبشر إدراك الوميض بترددات تصل إلى 2000 هرتز أثناء حركات العين السريعة (الرمشات السريعة ) ، [ 17 ] وقد تم التوصية بترددات أعلى من 3000  هرتز لتجنب التأثيرات البيولوجية على الإنسان. [ 18 ]

ظواهر بصرية

في بعض الحالات، يُمكن ملاحظة الوميض بترددات تتجاوز 2000  هرتز عند حركات العين السريعة ( الرمشات ) أو حركة الأجسام، وذلك عبر تأثير "المصفوفة الوهمية". [ 19 ] [ 20 ] ويمكن للأجسام سريعة الحركة التي تومض وتتحرك بسرعة عبر مجال الرؤية (سواءً بحركة الجسم نفسه أو بحركة العين كتدويرها) أن تُسبب ضبابية منقطة أو متعددة الألوان بدلاً من الضبابية المستمرة، كما لو كانت أجسامًا متعددة. [ 21 ] وتُستخدم أجهزة الوميض أحيانًا لإحداث هذا التأثير عمدًا. بعض المؤثرات الخاصة، مثل أنواع معينة من العصي المضيئة الإلكترونية الشائعة في الفعاليات الخارجية، تظهر بلون موحد عند سكونها، ولكنها تُنتج ضبابية متعددة الألوان أو منقطة عند تحريكها. وهذه العصي المضيئة عادةً ما تكون مصنوعة من مصابيح LED. يؤدي تغيير دورة التشغيل في مصابيح LED إلى استهلاك طاقة أقل، بينما تُؤثر خصائص اندماج الوميض بشكل مباشر على تغيير السطوع. عند تحريكها، إذا كان تردد دورة التشغيل لمصابيح LED التي يتم تشغيلها أقل من عتبة دمج الوميض، فإن الاختلافات الزمنية بين حالة التشغيل/الإيقاف لمصابيح LED تصبح واضحة، ويظهر اللون (الألوان) كنقاط متباعدة بالتساوي في الرؤية المحيطية.

ومن الظواهر ذات الصلة ظاهرة قوس قزح ، حيث يتم عرض ألوان مختلفة في أماكن مختلفة على الشاشة لنفس الجسم بسبب الحركة السريعة.

وميض

الوميض هو إدراك تقلبات بصرية في شدة الضوء وعدم استقراره عند وجود محفز ضوئي، وهو ما يراه مراقب ثابت في بيئة ثابتة. ويعمل الوميض المرئي للعين البشرية بتردد يصل إلى 80 هرتز. [ 22 ]

تأثير الوميض

يُستخدم تأثير الوميض الضوئي أحيانًا لإيقاف الحركة أو لدراسة الاختلافات الطفيفة في الحركات المتكررة. ويشير هذا التأثير إلى الظاهرة التي تحدث عند تغير إدراك الحركة، نتيجةً لمحفز ضوئي يراه مراقب ثابت في بيئة ديناميكية. ويحدث تأثير الوميض الضوئي عادةً ضمن نطاق تردد يتراوح بين 80 و2000  هرتز، [ 22 ] ولكنه قد يتجاوز ذلك ليصل إلى 10000  هرتز لدى نسبة من الناس. [ 23 ]

مصفوفة وهمية

Phantom array, also known as the ghosting effect, occurs when there is a change in perception of shapes and spatial positions of objects. The phenomenon is caused by a light stimulus in combination with rapid eye movements (saccades) of an observer in a static environment. Similar to the stroboscopic effect, the phantom effect will also occur at similar frequency ranges. The mouse arrow is a common example[24] of the phantom array effect.

Non-human species

The flicker fusion threshold also varies between species. A 2014 survey of the critical fusion frequency in animals found the lowest value (6.7 Hz) in the cane toad (Bufo marinus) and the highest value (400 Hz) in the black fire beetle (Melanophila acuminate).[25] Estimates for different species of bird vary from 40 to 140 Hz, with higher values tending to be associated with faster-moving species.[26] Many mammals have a higher proportion of rods in their retina than humans do, and it is likely that they would also have higher flicker fusion thresholds. This has been confirmed in dogs.[27]

If artificial lighting is perceived as flickering by some animals, the aversive effect might be an issue for animal welfare and conservation. However, those animals most liable to perceive flicker tend to be diurnal species active in bright light, and thus least likely to be exposed to artificial lighting outside of captivity.[25] Size and metabolic rate are two further factors associated with the variation in flicker fusion thresholds: small animals with a high metabolic rate tend to have high values.[28][29]

See also

References

  1. ↑Durai, C. Vijay Reena; Hathibelagal, Amithavikram R.; Rodriguez-Carmona, Marisa; Barbur, John L.; Bharadwaj, Shrikant R. (2023-01-24). "Effect of monocular sensitivity on binocular summation of luminance-modulated flicker". PLOS ONE. 18 (1) e0280785. doi:10.1371/journal.pone.0280785. ISSN 1932-6203. PMC 9873164. PMID 36693078. The reduction in BSR [binocular summation ratio] with temporal frequency and retinal eccentricity may arise from the well-established drop in monocular flicker modulation thresholds (FMTs)[.]
  2. ↑ "حساسية الوميض في الشيخوخة الطبيعية - اختبارات أحادية العين لوظيفة الشبكية عند مستويات الإضاءة النهارية والليلية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2026 .
  3. ↑ "التغير المرتبط بالعمر في عتبات الوميض مع المحفزات المعززة بالخلايا العصوية والمخروطية" . تم الاسترجاع في 2026-02-09 .
  4. ↑ ديفيس ، إس. دبليو. (1955). "الوميض السمعي والبصري كمؤشرات للإرهاق". المجلة الأمريكية لعلم النفس . 68 (4): 654-657 . doi : 10.2307/1418795 . JSTOR 1418795. PMID 13275613 .  
  5. ↑ "عين، بشرية". موسوعة بريتانيكا. 2008. موسوعة بريتانيكا 2006، مجموعة المراجع النهائية على قرص DVD
  6. ↑ هيشت، سيليغ؛ شلاير، سيمون (1936). "التحفيز المتقطع بالضوء" . مجلة علم وظائف الأعضاء العامة . 19 (6): 965-977 . doi : 10.1085/jgp.19.6.965 . PMC 2141480. PMID 19872976 .  
  7. ↑ " [ علم الأعصاب ] ردًا على: أمثلة على عتبة دمج الوميض" . Bio.net . تم الاسترجاع في 2013-05-05 .
  8. ↑ ديفيس، جيمس (2015)، "يدرك البشر تشوهات الوميض عند 500 هرتز"، تقارير علمية ، 5 : 7861، رمز Bibcode : 2015NatSR...5E7861D ، doi : 10.1038/srep07861 ، PMC 4314649 ، PMID 25644611  
  9. ↑ ريجون، مارك (16 أغسطس 2017). "نتائج اختبار شاشة تجريبية بتردد 480 هرتز" . Blur Busters .
  10. ↑ "تداخل الوميض: تقليل التشويش للصور المزدوجة" . Blur Busters . تم الاسترجاع في 1 فبراير 2024 .
  11. ↑ ل. ماكول، شيلي؛ أ. فيتش، جينيفر (2001). "الإضاءة الفلورية كاملة الطيف: مراجعة لتأثيراتها على وظائف الأعضاء والصحة" . الطب النفسي . 31 (6): 949-964 . doi : 10.1017/S0033291701004251 . PMID 11513381. S2CID 1105717. تاريخ الاسترجاع: 23 أبريل 2008 .  
  12. ↑Küller R, Laike T (1998). "The impact of flicker from fluorescent lighting on well-being, performance and physiological arousal". Ergonomics. 41 (4): 433–47. doi:10.1080/001401398186928. PMID 9557586.
  13. ↑Veitch JA, McColl SL (1995). "Modulation of fluorescent light: flicker rate and light source effects on visual performance and visual comfort"(PDF). Light Res Tech. 27 (4): 243–256. doi:10.1177/14771535950270040301. S2CID 36983942. Retrieved 2012-06-28.
  14. ↑Binnie CD, de Korte RA, Wisman T (1979). "Fluorescent lighting and epilepsy". Epilepsia. 20 (6): 725–7. doi:10.1111/j.1528-1157.1979.tb04856.x. PMID 499117. S2CID 26527159.
  15. ↑Colman RS, Frankel F, Ritvo E, Freeman BJ (1976). "The effects of fluorescent and incandescent illumination upon repetitive behaviors in autistic children". J Autism Child Schizophr. 6 (2): 157–62. doi:10.1007/BF01538059. PMID 989489. S2CID 41749390.
  16. ↑Turner M (1999). "Annotation: Repetitive behaviour in autism: a review of psychological research". J Child Psychol Psychiatry. 40 (6): 839–49. doi:10.1017/S0021963099004278. PMID 10509879.
  17. ↑Roberts JE, Wilkins AJ (2013). "Flicker can be perceived during saccades at frequencies in excess of 1 kHz". Lighting Research & Technology. 45 (1): 124–132. doi:10.1177/1477153512436367. S2CID 51247933.
  18. ↑Lehman B, Wilkins AJ (2014). "Designing to Mitigate Effects of Flicker in LED Lighting: Reducing risks to health and safety". IEEE Power Electronics Magazine. 2014 (9): 18–26. doi:10.1109/MPEL.2014.2330442. S2CID 2503129.
  19. ↑ ويلكنز، أ. ج. (2014) الطاقة - نظام دوكيت البصري . energy.ca.gov
  20. ↑ روبرتس، جيه إي؛ ويلكنز، إيه جيه (2013). "يمكن إدراك الوميض أثناء حركات العين السريعة عند ترددات تتجاوز 1 كيلو هرتز ". أبحاث وتكنولوجيا الإضاءة . 45 : 124-132 . doi : 10.1177/1477153512436367 . S2CID 51247933 . 
  21. ↑ لماذا تتجه أضواء LED الخلفية نحوي فقط دون بقية أفراد عائلتي؟ (موقع The Naked Scientists، أغسطس 2012)
  22. 1 2 "تحقيق تأثير خالٍ من الوميض" (ملف PDF) . يونيون أستراليا. 2019-02-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-02-08 .
  23. ↑ "معايير الوميض لتقليل تأثيرات الستروبوسكوب من أنظمة الإضاءة ذات الحالة الصلبة" (ملف PDF) . تحالف أنظمة وتقنيات الإضاءة ذات الحالة الصلبة . 11 (1). مركز أبحاث الإضاءة: 6. 2012.
  24. ↑ "TestUFO: رسوم متحركة لتأثير مصفوفة وهمية باستخدام سهم الماوس" . www.testufo.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مايو 2019 .
  25. 1 2 إنجر، ر.؛ بيني، ج.؛ ديفيز، ت. و.؛ جاستون، ك. ج. (29 مايو 2014). "الآثار البيولوجية والبيئية المحتملة للضوء الاصطناعي الوامض" . PLOS ONE . 9 (5) e98631. Bibcode : 2014PLoSO...998631I . doi : 10.1371/journal.pone.0098631 . hdl : 10871/21221 . PMC 4038456 . 
  26. ↑ بوتييه، س.؛ ليوفين، م.؛ بفاف، م.؛ كيلبر، أ. (1 يناير 2019). "ما مدى سرعة رؤية الطيور الجارحة؟". مجلة علم الأحياء التجريبي . 223 (الجزء 1). doi : 10.1242/jeb.209031 . PMID 31822552 . 
  27. ↑ "نظرة من منظور كلب | برنامج On Point مع توم آشبروك" . Onpoint.wbur.org. مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 مايو 2013 .
  28. ↑ هيلي، كيفن؛ ماكنالي، لوك؛ روكستون، غرايم د.؛ كوبر، ناتالي؛ جاكسون، أندرو ل. (2013-10-01). " معدل الأيض وحجم الجسم مرتبطان بإدراك المعلومات الزمنية" . سلوك الحيوان . 86 (4). إلسيفير: 685-696 . doi : 10.1016/j.anbehav.2013.06.018 . PMC 3791410. PMID 24109147 .  
  29. ↑ "سحر الحركة البطيئة: كيف تدرك الحيوانات الزمن" . مجلة الإيكونوميست . لندن. 21 سبتمبر 2013. تاريخ الاطلاع: 20 أكتوبر 2013 .
  • وينكلر، روبرت. "عامل اندماج الوميض: لماذا لا نستطيع القيادة بأمان عند السرعات العالية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2010-12-05، معاد نشره على الموقع الإلكتروني الشخصي للمؤلف.{{cite web}}: CS1 maint: postscript ( link )
  • «أفهم ذلك، أعلم أنني أقل شأناً - تعليقات»  . مدونات العلوم - Pharyngula  . 9 نوفمبر 2006. مؤرشف من الأصل في 30 ديسمبر 2008.* مقياس الوميض وفقًا لمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (ملف PDF)
  • عامل اندماج الوميض: لماذا لا نستطيع القيادة بأمان بسرعات عالية
  • قسم Webvision.med.utah.edu المتعلق بعلم النفس الفيزيائي للزمن في الرؤية

( نسخ من أرشيف الإنترنت )