Социально-методический центр поддержки СО НКО Московской области

Каковы пределы человеческого зрения? — BBC News Русская служба

• Адам Хадхази
• BBC Future

4 августа 2015

Автор фото, SPL

Корреспондент BBC Future рассказывает об удивительных свойствах нашего зрения — от способности видеть далекие галактики до возможности улавливать невидимые, казалось бы, световые волны.

Окиньте взглядом комнату, в которой находитесь – что вы видите? Стены, окна, разноцветные предметы – все это кажется таким привычным и само собой разумеющимся. Легко забыть о том, что мы видим окружающий нас мир лишь благодаря фотонам — световым частицам, отражающимся от объектов и попадающим на сетчатку глаза.

В сетчатке каждого из наших глаз расположено примерно 126 млн светочувствительных клеток. Мозг расшифровывает получаемую от этих клеток информацию о направлении и энергии попадающих на них фотонов и превращает ее в разнообразие форм, цветов и интенсивности освещения окружающих предметов.

У человеческого зрения есть свои пределы. Так, мы не способны ни увидеть радиоволны, излучаемые электронными устройствами, ни разглядеть невооруженным глазом мельчайшие бактерии.

Благодаря прогрессу в области физики и биологии можно определить границы естественного зрения. «У любых видимых нами объектов есть определенный «порог», ниже которого мы перестаем их различать», — говорит Майкл Лэнди, профессор психологии и нейробиологии в Нью-Йоркском университете.

Сперва рассмотрим этот порог с точки зрения нашей способности различать цвета — пожалуй, самой первой способности, которая приходит на ум применительно к зрению.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Колбочки отвечают за цветовосприятие, а палочки помогают нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении

Наша способность отличать, например, фиолетовый цвет от пурпурного связана с длиной волны фотонов, попадающих на сетчатку глаза. В сетчатке имеются два типа светочувствительных клеток — палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие (так называемое дневное зрение), а палочки позволяют нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении — например, ночью (ночное зрение).

Содержащиеся в светочувствительных клетках рецепторы — опсины — поглощают электромагнитную энергию фотонов и производят электрические импульсы. Эти сигналы по оптическому нерву попадают в мозг, который и создает цветную картину происходящего вокруг нас.

В человеческом глазе есть три вида колбочек и соответствующее им число типов опсинов, каждый из которых отличается особой чувствительностью к фотонам с определенным диапазоном длин световых волн.

Колбочки S-типа чувствительны к фиолетово-синей, коротковолновой части видимого спектра; колбочки M-типа отвечают за зелено-желтую (средневолновую), а колбочки L-типа — за желто-красную (длинноволновую).

Все эти волны, а также их комбинации, позволяют нам видеть полный диапазон цветов радуги. «Все источники видимого человеком света, за исключением ряда искусственных (таких, как преломляющая призма или лазер), излучают смесь волн различной длины», — говорит Лэнди.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Не весь спектр полезен для наших глаз…

Из всех существующих в природе фотонов наши колбочки способны фиксировать лишь те, которые характеризуются длиной волн в весьма узком диапазоне (как правило, от 380 до 720 нанометров) – это и называется спектром видимого излучения. Ниже этого диапазона находятся инфракрасный и радиоспектры – длина волн низкоэнергетических фотонов последнего варьируется от миллиметров до нескольких километров.

По другую сторону видимого диапазона волн расположен ультрафиолетовый спектр, за которым следует рентгеновский, а затем — спектр гамма-излучения с фотонами, длина волн которых не превышает триллионные доли метра.

Хотя зрение большинства из нас ограничено видимым спектром, люди с афакией — отсутствием в глазу хрусталика (в результате хирургической операции при катаракте или, реже, вследствие врожденного дефекта) — способны видеть ультрафиолетовые волны.

В здоровом глазе хрусталик блокирует волны ультрафиолетового диапазона, но при его отсутствии человек способен воспринимать волны длиной примерно до 300 нанометров как бело-голубой цвет.

В исследовании 2014 г. отмечается, что в каком-то смысле мы все можем видеть и инфракрасные фотоны. Если два таких фотона практически одновременно попадут на одну и ту же клетку сетчатки, их энергия может суммироваться, превратив невидимые волны длиной, скажем, в 1000 нанометров в видимую волну длиной в 500 нанометров (большинство из нас воспринимает волны этой длины как холодный зеленый цвет).

Сколько цветов мы видим?

В глазе здорового человека три типа колбочек, каждый из которых способен различать около 100 различных цветовых оттенков. По этой причине большинство исследователей оценивает количество различаемых нами цветов примерно в миллион. Однако восприятие цвета очень субъективно и индивидуально.

«Точно подсчитать, сколько мы видим цветов, не представляется возможным, — говорит Кимберли Джемесон, научный сотрудник Калифорнийского университета в Ирвайне. – Некоторые видят больше, некоторые — меньше».

Джемесон знает, о чем говорит. Она изучает зрение тетрахроматов – людей, обладающих поистине сверхчеловеческими способностями к различению цветов. Тетрахроматия встречается редко, в большинстве случаев у женщин. В результате генетической мутации у них имеется дополнительный, четвертый вид колбочек, что позволяет им, по грубым подсчетам, видеть до 100 млн цветов. (У людей, страдающих цветовой слепотой, или дихроматов, всего два типа колбочек — они различают не более 10 000 цветов.)

Сколько нам нужно фотонов, чтобы увидеть источник света?

Как правило, колбочкам для оптимального функционирования требуется гораздо больше света, чем палочкам. По этой причине при низком освещении наша способность различать цвета падает, а за работу принимаются палочки, обеспечивающие черно-белое зрение.

В идеальных лабораторных условиях на тех участках сетчатки, где палочки по большей части отсутствуют, колбочки могут активироваться при попадании на них всего нескольких фотонов. Однако палочки справляются с задачей регистрации даже самого тусклого света еще лучше.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

После операции на глазе некоторые люди приобретают способность видеть ультрафиолетовое излучение

Как показывают эксперименты, впервые проведенные в 1940-х гг., одного кванта света достаточно для того, чтобы наш глаз его увидел. «Человек способен увидеть один-единственный фотон, — говорит Брайан Уонделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфордском университете. – В большей чувствительности сетчатки просто нет смысла».

В 1941 г. исследователи из Колумбийского университета провели эксперимент – испытуемых заводили в темную комнату и давали их глазам определенное время на адаптацию. Для достижения полной чувствительности палочкам требуется несколько минут; именно поэтому, когда мы выключаем в помещении свет, то на какое-то время теряем способность что-либо видеть.

Затем в лицо испытуемым направляли мигающий сине-зеленый свет. С вероятностью выше обычной случайности участники эксперимента регистрировали вспышку света при попадании на сетчатку всего 54 фотонов.

Не все фотоны, достигающие сетчатки, регистрируются светочувствительными клетками. Учитывая это обстоятельство, ученые пришли к выводу, что всего пяти фотонов, активирующих пять разных палочек в сетчатке, достаточно, чтобы человек увидел вспышку.

Самый маленький и самый удаленный видимые объекты

Следующий факт может вас удивить: наша способность увидеть объект зависит вовсе не от его физических размеров или удаления, а от того, попадут ли хотя бы несколько излучаемых им фотонов на нашу сетчатку.

«Единственное, что нужно глазу, чтобы что-то увидеть, — это определенное количество света, излученного или отраженного на него объектом, — говорит Лэнди. – Все сводится к числу достигших сетчатки фотонов. Каким бы миниатюрным ни был источник света, пусть даже он просуществует доли секунды, мы все равно способны его увидеть, если он излучает достаточное количество фотонов».

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Глазу достаточно небольшого количества фотонов, чтобы увидеть свет

В учебниках по психологии часто встречается утверждение о том, что в безоблачную темную ночь пламя свечи можно заметить с расстояния до 48 км. В реальности же наша сетчатка постоянно бомбардируется фотонами, так что один-единственный квант света, излученный с большого расстояния, просто затеряется на их фоне.

Чтобы представить себе, насколько далеко мы способны видеть, взглянем на ночное небо, усеянное звездами. Размеры звезд огромны; многие из тех, что мы наблюдаем невооруженным взглядом, достигают миллионов км в диаметре.

Однако даже самые близкие к нам звезды расположены на расстоянии свыше 38 триллионов километров от Земли, поэтому их видимые размеры настолько малы, что наш глаз не способен их различить.

С другой стороны, мы все равно наблюдаем звезды в виде ярких точечных источников света, поскольку испускаемые ими фотоны преодолевают разделяющие нас гигантские расстояния и попадают на нашу сетчатку.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Острота зрения снижается по мере увеличения расстояния до объекта

Все отдельные видимые звезды на ночном небосклоне находятся в нашей галактике – Млечном Пути. Самый удаленный от нас объект, который человек в состоянии разглядеть невооруженным глазом, расположен за пределами Млечного Пути и сам представляет собой звездное скопление – это Туманность Андромеды, находящаяся на расстоянии в 2,5 млн световых лет, или 37 квинтильонов км, от Солнца. (Некоторые люди утверждают, что особо темными ночами острое зрение позволяет им увидеть Галактику Треугольника, расположенную на удалении около 3 млн световых лет, но пусть это утверждение останется на их совести.)

Туманность Андромеды насчитывает один триллион звезд. Из-за большой удаленности все эти светила сливаются для нас в едва различимое пятнышко света. При этом размеры Туманности Андромеды колоссальны. Даже на таком гигантском расстоянии ее угловой размер в шесть раз превышает диаметр полной Луны. Однако до нас долетает настолько мало фотонов из этой галактики, что она едва различима на ночном небе.

Предел остроты зрения

Почему же мы не способны разглядеть отдельные звезды в Туманности Андромеды? Дело в том, что у разрешающей способности, или остроты, зрения есть свои ограничения. (Под остротой зрения подразумевается способность различать такие элементы, как точка или линия, как отдельные объекты, не сливающиеся с соседними объектами или с фоном.)

Фактически остроту зрения можно описывать так же, как и разрешение компьютерного монитора — в минимальном размере пикселей, которые мы еще способны различать как отдельные точки.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Достаточно яркие объекты можно разглядеть на расстоянии в несколько световых лет

Ограничения остроты зрения зависят от нескольких факторов — таких как расстояние между отдельными колбочками и палочками сетчатки глаза. Не менее важную роль играют и оптические характеристики самого глазного яблока, из-за которых далеко не каждый фотон попадает на светочувствительную клетку.

В теории, как показывают исследования, острота нашего зрения ограничивается способностью различать около 120 пикселей на угловой градус (единицу углового измерения).

Практической иллюстрацией пределов остроты человеческого зрения может являться расположенный на расстоянии вытянутой руки объект площадью с ноготь, с нанесенными на нем 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями попеременно белого и черного цветов, образующими подобие шахматной доски. «По всей видимости, это самый мелкий рисунок, который еще в состоянии различить человеческий глаз», — говорит Лэнди.

На этом принципе основаны таблицы, используемые окулистами для проверки остроты зрения. Наиболее известная в России таблица Сивцева представляет собой ряды черных заглавных букв на белом фоне, размер шрифта которых с каждым рядом становится все меньше.

Острота зрения человека определяется по тому, на каком размере шрифта он перестает четко видеть контуры букв и начинает их путать.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

В таблицах для проверки остроты зрения используются черные буквы на белом фоне

Именно пределом остроты зрения объясняется тот факт, что мы не способны разглядеть невооруженным глазом биологическую клетку, размеры которой составляют всего несколько микрометров.

Но не стоит горевать по этому поводу. Способность различать миллион цветов, улавливать одиночные фотоны и видеть галактики на удалении в несколько квинтильонов километров – весьма неплохой результат, если учесть, что наше зрение обеспечивается парой желеобразных шариков в глазницах, соединенных с полуторакилограммовой пористой массой в черепной коробке.

Механизмы бинокулярного зрения человека и восприятие фильмов 3D формата

Мы публикуем расшифровку лекции Галины Ивановны Рожковой, доктора биологических наук, профессора, главного научного сотрудника Института проблем передачи информации РАН, с которой она выступила 28 мая 2014 года в рамках цикла  «Публичные лекции «Полит.ру»». Лекция состоялась при поддержке ИППИ РАН. 

Видеозапись лекции

Наш сегодняшний разговор будет посвящен трудностям восприятия фильмов 3D-формата, которые сейчас достаточно распространены, и, соответственно, трудностям их создания – тоже. Но это касается творческих деятелей, которые должны привыкать к этому 3D-формату не меньше, а может быть, даже и больше, чем зрители. 

Почему вообще возникают трудности в восприятии какого бы то ни было формата – 2D, 3D? На самом деле и при восприятии фильмов 2D-формата есть трудности, только мы настолько рано начинаем смотреть такие фильмы и так долго обучаемся, что уже не замечаем этого.

Трудности возникают потому, что путь обработки зрительной информации при восприятии фильмов, конечно, отличается от того, что мы имеем в реальной жизни. В реальной жизни мы имеем некоторую объективную сцену, на которую падает свет, отражаемый оптический поток попадает в зрительную систему человека напрямую, обрабатывается, и обрабатывать эту информацию человек учится всю жизнь –  больше всего в первый год жизни, но и дальше тоже продолжает учиться.

Когда же мы имеем дело с восприятием кинофильмов, то между зрительной системой человека и объективной реальностью встает промежуточное звено, которое обозначено здесь наверху в овале «Техника».

Мы переводим объективную реальность в виртуальную, и дальше идет восприятие этой виртуальной реальности после двух, очень фундаментальных преобразований: сначала возникает преобразование при съемке фильма, и тут все зависит от оператора, режиссера, от техники, которую они используют. Затем, уже сохраненный этот виртуальный образ действительной реальности,  должен быть воспроизведен в кинозале. Теперь уже все зависит от техники кинопоказа, от условий показа и т.д. Т.е., вклинивается такое очень важное звено, которое и создает трудности при восприятии.

Чем отличается формат 3D от формата 2D большинство зрителей, конечно, уже знают. Но встречаются люди, которые не очень отдают себе в этом отчет. И даже не представляют, что для восприятия 3D-фильмов нужно нормальное бинокулярное зрение. Методы создания виртуальных сцен в 3D-формате подразделяются на два типа: стереоскопические методы и голографические. 

Стереоскопические методы заключаются в создании стереограмм, т.е. парных кадров, имитирующих наблюдение изображаемых сцен левым и правым глазом. Соответственно, потом нужно обеспечить разделение: то, что предназначено левому глазу – чтобы видел левый глаз, то, что предназначено правому – видел правый. 

Такое раздельное предъявление называется сепарацией изображений. Есть еще голографические методы, которые развиваются давно, и там довольно большие успехи на пути, но на пути их внедрения еще довольно много проблем. На основе голографических принципов имитируется пространственная сцена, которую можно наблюдать свободно двумя глазами в условиях движения человека. Но, поскольку они требуют когерентной оптики, особых условий съемки, это еще находится в стадии экспериментирования. 

Немного об истории стерео-показов в России. Прежде всего я хочу сказать, что сейчас очень много занимается вопросами восстановления истории и доведения этого материала до публики очень хороший специалист – Николай Анатольевич Майоров, из Госфильмофонда, который пишет целую серию статей в журнале «Мир техники и кино», который я всем рекомендую. Журнал есть в электронной форме, в Интернете можно найти соответствующие статьи. Этот журнал печатает статьи и физиологического плана по проблемам восприятия кино тоже.

И надо сказать, что стереокино появилось в России вообще-то больше ста лет назад. Правда, информации о первых показах было мало, потому что она была опубликована в газетах. Но, по крайней мере, в одной из газет было опубликовано, что в 1911 году  в Петербурге был проведен показ стереоматериала.

Затем есть информация, что в 1926 году был проведен стереопоказ по методу цветных анаглифов, о котором я потом расскажу. Имеется в виду метод сепарации изображения, разделения на два канала. В 1931 году была премьера короткометражного, но все же фильма, назывался он «Праздник труда» по системе нашего специалиста Анощенко. И, начиная с конца 30-х – начала 40-х годов, идет систематическое внедрение стереопоказа в массы. 

В 1941 году был открыт – переоборудован из обычного кинотеатра – стереокинотеатр «Москва», который находился на бывшей Триумфальной, теперь – площади Маяковского. И там шли уже систематические показы стереофильмов. В 1946 году был открыт кинотеатр «Стереокино» на Театральной площади. В этом кинотеатре в свое время даже я смотрела стереофильмы. Замечательным было то, что в этих кинотеатрах использовалась прекрасная система нашего изобретателя Иванова, которая рассчитана на «безочковый» метод показа стереофильмов. Попозже об этом скажу. 

И с 1968 года – триумфальное шествие в течение нескольких десятилетий системы «Стерео 70», разработанной нашими специалистами в НИКФИ. Она была рассчитана как на безочковый метод, так и на очковый – с использованием поляризационной сепарации, предполагающей демонстрацию фильма на специальном металлизированном экране и наблюдение через разделительные очки. 

Надо сказать, что пока фильмы создавались большей частью учеными, а не деятелями культуры – это были документальные, пробные фильмы – никаких жалоб у зрителей не было. Но вот вышли фильмы в широкий прокат, больше народу стало ими заниматься, и пошли жалобы на дискомфорт во время восприятия фильмов.

Основные причины дискомфорта при восприятии стереофильмов естественным образом делятся на несколько категорий:

Прежде всего, это  недостатки контента, как теперь говорят, т.е. изобразительного качества тех сцен, которые представлены в фильме. Неправильно выбранные параметры съемки, стереоскопические ошибки и т.д. не будем на них останавливаться.

Второе – это неудовлетворительное качество показа: низкий уровень яркости, недостатки системы разделения на два канала, неправильные границы зоны зрительских мест (нужно учитывать, что стерео-эффекты успешно воспринимаются в более узкой зоне, чем обычное изображение). 

Затем одна из самых важных причин – отсутствие навыков восприятия продукции 3D-формата. Потом я попробую аргументировать вам этот пункт. Ну, и наконец, неявные нарушения бинокулярного зрения. Я говорю «неявные», потому что, если люди знают, что у них нарушено бинокулярное зрение, то они и ожидают каких-то трудностей, но у многих людей есть неявные нарушения, они о них не подозревают до тех пор, пока не пойдут в кинотеатр смотреть 3D-фильмы. 

Вероятность появления дискомфорта, конечно, зависит от того, где вы смотрите 3D-фильм и вообще – какой 3D-продукт вы используете, потому что помимо 3D-фильмов есть телевидение, видео-фильмы, компьютерные 3D-игры и тренажеры. И меньше всего дискомфорта в случае 3D-кинофильмов. Больше всего – в случае 3D-тренажеров. Почему? Потому что 3D-кинофильмы предназначены для восприятия неподвижным зрителем, в определенных условиях, того изображения, которое оператор снимает, как правило, тоже неподвижной камерой, а если движущейся, то, по крайней мере, медленно. 

Когда же мы имеем дело с 3D-тренажерами, то мы находимся в условиях, когда пользователь совершает сложные движения, часто быстрые, предполагающие соответствующие его движениям изменения видимой картины – потому что на сетчатках глаз изображение меняется в точном соответствии с движениями. Поэтому эти тренажеры предполагают наличие соответствующих датчиков. Тут у меня в уголочке написано, что каждый тренажер должен быть снабжен специальными датчиками поворотов головы, наклонов головы… Ну, если он более сложный, то и движений туловища. 

И в таких тренажерах используются шлемы виртуальной реальности, где для каждого глаза имеется как бы свой телевизор. В случае кино все проще — с одной стороны, а с другой стороны – там есть другие трудности, связанные с массовым показом. Какие методы сепарации левого и правого изображений используются в разных системах?

Первый здесь – метод пространственного разделения, как в шлемах. 

Т.е., каждому глазу с помощью механического разделения показывается свое изображение. Такого в кинозалах нет.

Спектральные методы, цветовые – есть старые методы и новые. Продвинутая технология  Infitec – это спектрозональный метод.

Поляризационные методы – их сейчас два варианта. Более древний основан на линейной поляризации, более продвинутый – на круговой поляризации.

Чаще всего используется метод временного разделения – поочередный показ левого и правого изображения левому и правому глазу на одном и том же экране. Для этого используются специальные устройства с затворами. В технике они называются обтюрационно-эклипсные. Фактически перед каждым глазом как бы заслонка, которая открывается и закрывается. Поочередно открывается заслонка для левого – для правого глаза. Раньше это были натурально механические заслонки, люди держали перед собой такой щит с двумя дырками, и там крутились заслонки. Есть очень смешные кадры документального фильма на этот счет. И, наконец, эти безочковые системы – растровые системы, разделение по углу наблюдения. Сейчас мы их по очереди рассмотрим.

Растровые методы сепарации на самом деле имеют очень давнюю историю и фактически были предложены первыми. Еще в 1692 году французский художник Буа-Клэр создал, представил на выставку такие интересные изображения. 

Фактически картина содержала два изображения – для левого и правого глаза. А чтобы каждый глаз видел только «своё», вдоль картины были поставлены такие небольшие заслоночки, вертикальные такие полоски, закрывающие часть от левого и правого глаза. Но, когда человек смотрел прямо, он видел так, как в жизни – левым и правым глазом то, что он реально видит. И возникало объемное изображение. Примерно в то же время у художника были последователи. Но представляете, как это кропотливо – полосочками изобразить сцену для левого и правого глаза, поставить эти заслонки, с каждой стороны отъюстировать (точно подогнать, отрегулировать, выверить), это очень сложно, поэтому технология эта была забыта. 

Но в настоящее время она применяется в других вариантах. Тоже прошла большую историю. Одной из первых систем была система таких непрозрачных растров – здесь показан такой экран со щелями (рис.2), сделанными так, чтобы каждый глаз видел свою часть: для левого глаза – для правого, для левого – для правого. 

Соответственно, с одной точки зрения мы видим свою систему частей изображения (полос), с позиций второго глаза – свою (рис.2). Опять же, мы чередуем – кусочек правого, кусочек левого и через вот такой сложный экран видим каждым глазом то, что ему предназначено.

Кстати, по этому принципу был устроен стереопоказ в кинотеатре на Театральной площади. Но сейчас это делается другим, оптическим способом. Точно так же изображение подготавливается, «режется» на полоски – теперь это делается на компьютере, гораздо легче, чем художникам. И на него ставится линзовый растр – такие вертикальные линзочки. 

И всё подобрано так – вот эта т.н. параллаксограмма и растр – чтобы каждый глаз видел свое изображение. Вы все видели такую продукцию – это картинки, которые воспринимаются объемными. 

Если вы внимательно присмотритесь, вы увидите эти линзочки, точно такие же можно организовать на большом экране. В Институте кинематографии были изготовлены экраны для научных целей, сначала около метра, (метр с небольшим на метр), а для стереопоказа – порядка трех метров (три на три). Сейчас подобные линзо-растровые экраны применяются во многих гаджетах. Вот, например, у меня 3D-фотоаппарат с таким же растровым экраном, где вы можете видеть сразу картинку в 3D-формате. 

Метод хорош – без очков, сразу все видно, но ограничение его состоит в том, что нужно подобрать такую позицию, чтобы левый и правый глаз видели свое изображение. Здесь показаны зоны для определенного экрана. Мы видим, что в эту зону попадает изображение для левого глаза, потом в эту – для правого, и т.д. Т.е., мы должны расположить зрителя так, чтобы его левый и правый глаза оказались в своих зонах. 

Соответственно, можно перепутать – если вы сядете так, что где должен быть левый, у вас окажется правый глаз, у вас будет инвертированное изображение. Или, если зона слишком широкая, оба глаза попадут в одну и ту же зону, и мы не будем видеть каждым глазом свое изображение, а будем видеть смесь изображений. 

Еще был экран для безочкового показа в кинотеатре «Октябрь», но, после того, как там порушили этот зал, никто не знает, куда этот экран делся. Подозревают, что просто разбили. А это уникальное инженерное произведение, очень жаль. Но, когда показывали на таком экране  стереофильмы, то сначала проводили тест – показывали кадр и говорили: «Сядьте так, подвиньтесь немного, чтобы вы видели такой-то объект впереди такого-то. Если видно так – то все правильно». А за рубежом такого и не было, такая система была только у нас.

Также достаточно давно – в середине позапрошлого теперь уже века – был предложен метод цветового разделения. 

Многие, наверное, тоже видели эту продукцию, потом посмотрите у меня. Когда для одного глаза изображение делается в одном цвете, для другого – в другом. И очки подбираются так, чтобы каждый глаз видел свое изображение. 

Здесь есть две вариации метода, это нужно иметь в виду, потому что иногда это запутывает. Т.н. «аддитивный метод», когда мы яркие объекты выделяем на темном фоне, и тогда через красный фильтр, скажем, для левого глаза, виден красный объект как красный, через синий фильтр для правого глаза видны синие объекты как синие. 

Если же мы предъявим те же самые объекты на светлом фоне, то мы получим противоположную картинку («субстрактивный метод»). Тогда мы будем видеть красные объекты через синий фильтр как темные на белом фоне. И наоборот. Это в данном случае соответствует физике – наша зрительная система выделяет искомый объект из фона. В аддитивном методе красный объект отличается от черного фона по яркости, поэтому он виден через красный фильтр. При субстрактивном методе красный объект на белом отражает столько же красного, сколько и сам белый в этой области, поэтому он сливается с фоном, содержание красного в красном объекте и белом фоне одинаковое. Зато синего в красном нет, поэтому мы воспринимаем его через синий фильтр как темное пятно на светлом фоне. Ну, не будем вдаваться в детали. Действительно, есть две принципиально разных технологии и можно запутаться. Но современная, более продвинутая технология, подразумевает спектрозональное разделение. 

Для каждого глаза выбирается не одна полоса – красная или зеленая – а выбирается специальным образом вырезанная «гребенка» цветов, содержащихся в полном спектре. Так, если мы возьмем спектр радуги от красного до фиолетового, мы одни спектральные полоски вырезаем для левого глаза, другие, промежуточные – для правого. Тогда получится, что в каждом глазу мы имеем полноцветные изображения, но физически они разделены. Поэтому каждый глаз все равно будет видеть свое. Вот это очень интересная технология. 

Временной метод  сегодня – это метод, где используются не механические заслонки, а жидкокристаллические очки.

На демонстрации показано, что они мелькают (меняют свою прозрачность) с небольшой частотой, а реально мелькания очень частые, так что вы их не замечаете, но на каждый глаз идет свое изображение. Эти мелькания синхронизированы с подачей изображения на экран. Соответственно, здесь встает проблема синхронизации. Ну, вот здесь иллюстрация этой временной сепарации: что в один момент мы видим левое, в другой момент – правое изображение, и фильтры в очках затемняются- просветляются.

Теперь – поляризационный метод. На данном этапе, как нам представляется, самый комфортный. Первые системы использовали линейную поляризацию света.

И использовались очки: один глаз получал свет, поляризованный по вертикали, другой – поляризованный по горизонтали, и, соответственно, на экране изображения также предъявлялись с соответствующей поляризацией через соответствующие фильтры. Для этого способа нужны специальные металлизированные экраны, которые не меняют поляризацию света – естественно, чтобы было хорошее разделение.

Очки имели иногда другие ориентации избранных направлений, но это уже не принципиально. Принципиально то, что, если мы имели определенные соотношения между поляризацией изображения на экране и очками, а потом наклоняли голову, то у нас нарушалось это соответствие, поскольку вместе с очками поворачивалась предпочтительная плоскость. Поэтому был придуман другой способ разделения – при помощи круговой поляризации, когда фильтры выделяют свет, поляризованный по кругу: по часовой стрелке и против часовой стрелки. 

В этом случае при наклоне головы у нас не происходит нарушения избирательности, потому что от того, повернули вы голову на 45^o или больше направление круговой поляризации не меняется. 

Для себя я сделала такую картинку: можно представить, что у нас имеются фотончики как винтики – правовращающие и левовращающие. Через один фильтр проходят те, что мы вкручиваем как нормальный винт, а через другой (фильтр) – с противоположной «нарезкой». От того, что мы повернем эти дырочки, ничего не изменится. 

На этой картинке представлена иллюстрация, которая показывает, что, если мы наклоняем очки с фильтрами, основанными на круговой поляризации, то наклон сохраняет видимость обоих изображений удовлетворительной. Если же мы наклоняем очки на 45^o при линейной поляризации, то у нас  фактически происходит потеря сепарации, два изображения становятся практически неразличимыми.

Что еще у нас? Помимо нормальной киносъемки двумя камерами, которая использовалась до последнего времени, до появления цифрового формата, сейчас используется другая технология создания 3D-фильмов, это т.н. конвертация 2D-формата в 3D-формата. 

Берутся обычные фильмы с одним изображением и затем делаются т.н. «карты глубины», на которых указывается, какой объект должен быть ближе, какой – дальше, примерно в каких пространственных планах. И после этого второе изображение формируется искусственно, с помощью цифровых методов, программным путем.

Ясное дело, что тут есть свои проблемы, потому что, когда мы снимаем двумя камерами, каждая камера видит то, что должен видеть соответствующий глаз. Здесь же, когда мы имеем одно изображение, невидимую для второго глаза часть мы все равно никак не получим, т.е. ее приходится доделывать – с помощью экстраполяции, интерполяции, ручной доработки и т.д. Но, тем не менее, такой способ создания 3D-фильм путем конвертации оказывается намного дешевле, чем съемка двумя камерами и двойная работа по каждому каналу.

Теперь предположим, что фильм создали, выбрали систему сепарации, показываем фильм на экране. Какие трудности возникают для человека? Чем эти условия восприятия отличаются от обычных?

Одна из наиболее часто обсуждаемых причин дискомфорта – рассогласование аккомодации и конвергенции. Я думаю, что эти слова не все знают: аккомодация – просто настройка на резкость на определенное расстояние, а конвергенция – сведение двух глаз на точке наблюдения. В норме мы имеем сведение двух осей именно на том предмете, который мы наблюдаем (схема.1)

Если он находится в плоскости экрана, такая же ситуация и в кино. Но теперь в стерео-кино создается образ объекта, который «выходит из экрана» в зал (схема.2). Мы должны следить за ним, и глаза сводим  на этом объекте. При этом изображения его находятся на экране, и таким образом нам нужно настраивать резкость по экрану, т.е. по расстоянию, которое может сильно отличаться от того расстояния, на котором мы видим этот объект.

Более того, вот какая еще может возникнуть ситуация. Если фильм показывают не очень хорошо, либо он сделан не очень хорошо, может случиться так, что левое и правое изображение у нас «разъедутся» в стороны на такие расстояния, что они превысят межглазное расстояние. Т.е, тогда нам нужно смотреть одним глазом – в одну сторону, другим – в другую (схема. 5), что физиологически возможно лишь в очень небольших пределах отклонения от параллельности. Соответственно, либо мы не сможем свести два изображения в одно, либо мы будем чувствовать очень большое напряжение в глазах.

Вот это то обстоятельство, которое должны иметь в виду и создатели фильма, и те, кто демонстрирует эти фильмы – что такие ситуации (схема 5) совершенно недопустимы. И нужно иметь представление о пределах, которые человеку позволяют оставаться в зоне комфорта. 

На самом деле, зоны комфорта не такие уж маленькие. Чем они определяются? Тем, что мы не всегда должны абсолютно точно настраиваться на расстояние наблюдения. Все, кто занимался фотографией, знают, что есть определенная глубина резкости, и если точка конвергенции и экран находятся в одной допустимой зоне глубины резкости, то мы дискомфорта не чувствуем. 

Здесь для примера показаны те зоны, где можно создавать виртуальные изображения, не напрягая чересчур зрительный аппарат человека. Естественно, в кинозале эти зоны больше, а если мы имеем дело с телеэкраном, т.е. смотрим телепередачи, то, конечно, эти зоны пропорционально меньше

Те трансформации, которые претерпевают зрительные образы, зависят от многих причин, в частности – от положения зрителя в зале. 

Предположим, что у нас есть некий объект, который в разрезе имеет почти что прямоугольную форму АВСD. Правильное восприятие этой формы, ровно такое, как было в снимаемой сцене, мы получим только при определенном положении зрителя.

Если он будет расположен ближе или дальше, у нас видимый образ будет трансформироваться соответственно. Тогда зритель должен воспринимать это как изменение точки зрения.

Мы знаем, что, если мы смотрим фронтально, мы видим прямоугольник. 

Если мы его наклоняем или как-то поворачиваем, то его форма (на сетчатке глаза) меняется. Но мы понимаем при любой ориентации, что это – прямоугольник. Почему? Потому, что наш мозг учитывает изменение угла наблюдения. Но такую работу должен проводить и зритель в зале. Он это делает автоматически, конечно, но это не значит, что при этом он не совершает работы. Он постоянно совершает какую-то работу. Если она превосходит какие-то обычные пределы, то, естественно, он это очень чувствует. 

Хочу ещё сказать, что, если зритель в кинозале наклоняет голову, а на экране изображение рассчитано на восприятие при вертикальной голове, то создается условие, когда он фактически не может найти точку пересечения, куда надо смотреть. Поэтому он видит лишь примерно то, что должно было быть в снимаемой сцене. Так что я хотела показать, что причин для возникновения дискомфорта при восприятии стереоизображения довольно много. 

Есть ли способы, возможности, условия избежать этого дискомфорта, и  что позволяет нам на это надеяться? Позволяет надеяться отсутствие строгих соответствий, при которых все хорошо в зрительной системе. Зрительная система все время работает в условиях компромисса. Для нее характерно не точное соответствие этой видимой точки этой изображенной, а соответствие в каких-то определенных пределах, рамках. 

Главное – вписаться в эти допустимые пределы, рамки, границы. Тогда наше восприятие будет достаточно комфортным. Чтобы сделать немного более понятным, при помощи каких механизмов зрительная система обрабатывает информацию и в реальной жизни, и в 2D-фильмах, и в 3D-фильмах, рассмотрим данные о физиологии зрительной системы. Здесь приведены чрезвычайно упрощенные схемы зрительной, аккомодационной и глазо-двигательной системы, которые должны в процессе зрения работать согласованно. 

Вот мы смотрим куда-то, вот наводим на резкость, переводим взгляд, замечаем что-то интересное с другой стороны, соответственно, мы должны дать команду и зрительной, и глазо-двигательной, и аккомодационной системе для настройки. 

Эти три системы работают без перерыва в очень тесном взаимодействии в обоих направлениях И каждая из них очень сложно устроена, имеет много подсистем,  выполняющих разную работу. Потом результаты деятельности всех систем нужно свести воедино. Здесь разными цветами показаны совершенно различные зоны, в которых зрение выполняет разные функции – анализирует форму, цвет, движение, расположение по глубине – все это делается в разных областях мозга, и потом сводится в единый образ. Некоторые детали строения зрительной системы показаны в разрезе (схема в лев.ниж.углу)

Там есть очень любопытные моменты, например: информация об объектах, расположенных справа и слева от центральной линии, через каждый глаз собирается на противоположной стороне зрительной коры.

Вот другая схема – просто, чтобы каждый в своем подходящем изобразительном варианте почувствовал, как все это сложно устроено. Здесь тоже показано, как от глаз идет информация к зонам коры (симметричная нижняя часть схемы опущена) и потом расходится по другим отделам и, наконец, спускается для того, чтобы формировались уже какие-то двигательные реакции. Причем, среди зрительных каналов, обрабатывающих информацию, есть те, которые связаны только с одним глазом – левым или правым, а есть связанные с двумя глазами.

И работают только тогда, когда поступает информация от двух глаз. 

Бывают такие каналы, которые «предпочитают», чтобы было больше информации от правого, но поменьше – от левого и т.д. Есть много всяких вариантов. И когда мы рассматриваем реальную картину в жизни или на экране, у нас есть на этой картине области, которые принципиально могут обрабатываться только в разных системах. 

Например, мы знаем, что у нас есть «слепое пятно» в каждом глазу. Поэтому, хотя мы смотрим двумя глазами на эту картину, в области слепых пятен все равно изображение будут обрабатывать только монокулярные (связанные с одним из глаз) каналы, поскольку второй глаз его не видит. В какой-то зоне, где сведены оси обоих глаз, будет очень хорошая бинокулярная обработка. Но потом всю эту разнокачественную информацию по фрагментам нужно собрать в единый образ. Это очень сложная работа, которая постоянно выполняется.

Переходим к анализу главного преимущества 3D-формата – пространственному ощущению – ощущению более яркому, более выраженному, по сравнению с условиями наблюдения 2D-фильма. Почему в обычных фильмах мы тоже видим не плоскую картину, различаем разные планы, форму трехмерных объектов и т.д.? На самом деле, у нас очень много признаков глубины, объемности, которые мы используем в жизни и которым мы обучаемся на протяжении всей своей жизни.

Вот здесь у меня их больше десятка перечислено. 

Тут чисто монокулярные факторы, которые прекрасно работают, когда мы смотрим одним глазом. «Прекрасно»  – это некоторое преувеличение, я потом расскажу о недостатках. Когда мы переходим к бинокулярному восприятию или 3D-формату, добавляются некоторые новые факторы. Именно добавляются, поскольку есть некая довольно большая основа. Это: геометрические перспективные трансформации, заслонение одного объекта другим (называемое окклюзией), градиенты текстуры (искажения узора, которым покрыта поверхность), уменьшение угловых размеров объектов с расстоянием, хорошо известная всем воздушная перспектива (столб воздуха, который отделяет нас от далеких предметов, создает уменьшение контрастов, четкости, создает голубую дымку на далеких объектах). Градиенты яркости в пределах каждого изображения подчеркивают форму объектов, блики позволяют судить о направлении, в котором расположен источник света и т.д. И замечательный признак объемного расположения в пространстве – это параллакс движения: когда у нас объекты движутся или движется человек, сцена как бы просматривается с разных ракурсов, и это фактически эквивалентно возможностям бинокулярного зрения. Вот тут иллюстрации к тому, что я только что говорила. 

Проективные преобразования, окклюзии, градиенты текстуры, законы перспективы,  позволяют нам видеть объекты в пространстве.

Что плохого в большинстве монокулярных признаков? Трактовка этих признаков зависит от каких-то условий, которые нужно знать, требует дополнительной информации. 

Здесь приведен пример, который это иллюстрирует.

Вы видите два как бы различных изображения: выпуклое и вогнутое. На самом деле, это одна и та же картинка, просто повернутая. Но при ее трактовке наша зрительная система использует такую гипотезу, что свет направлен сверху. 

Обычно у нас источник света расположен сверху – солнце, небо, лампочка. И эта гипотеза инвертирует интерпретацию картины, когда мы ее поворачиваем. Факт тот, что подобные особенности есть и у других монокулярных признаков.

В монокулярном зрении, когда работают каналы обработки информации только от одного глаза, намного сильнее сказывается неоднозначность сетчатых изображений. Если мы на сетчатке одного глаза имеем изображение такого овальчика некоторой величины, то этот овальчик может соответствовать бесконечному множеству объектов, расположенных на разных расстояниях и по-разному повернутых по отношению к оси глаза. Требуется специальная дополнительная информация, дополнительные усилия по анализу этих изображений, чтобы понять, какой же предмет на самом деле мы рассматриваем в данный момент. 

Если мы переходим к бинокулярному зрению, мы можем иметь  аналогичную ситуацию для одного глаза. Скажем, у нас есть палочки, стерженьки, которые мы рассматриваем в определенном угле и они расположены вдоль оси одного глаза, тогда близкий стерженек одной толщины и далекий, более толстый, могут дать на сетчатке одно и то же изображение. Но если мы имеем другой ракурс, мы вторым глазом смотрим под несколько другим углом зрения, и у нас ситуация сразу «разваливается» (неопределенность уменьшается). На основе стереопары мы можем более точно интерпретировать ту ситуацию, которую мы рассматриваем.

Бинокулярные признаки глубины и трехмерной формы – это конвергенция зрительных осей и  это различие левого и правого изображения, которое называется бинокулярной диспаратностью. Оно может касаться геометрической формы и яркости, а может касаться и временных соотношений.

Вот здесь (левая схема) показано, что по конвергенции осей на самом деле мы можем определить бинокулярно расстояние до объекта, а монокулярно, если бы мы не имели второго угла, мы бы этого сделать не смогли. 

Вот здесь (средняя схема) приведена стереопара некоего коридора, уходящего вглубь, и видно, что геометрически эти два изображения на сетчатках глаз различаются.  

На правой схеме показан случай т.н. диспаратности по времени: когда движется некоторый объект, а человек смотрит на другой удаленный объект, то появившийся движущийся объект сначала пересекает зрительную ось одного глаза, и только потом – второго глаза. Т.е., мы имеем различия по времени, которые тоже помогают нам разобраться в пространственной ситуации. 

Очень здорово бинокулярные механизмы помогают нам разбираться в тех случаях, когда у нас имеется сложный фон, объекты сложной формы, закамуфлированные объекты. 

Здесь эта ситуация иллюстрируется искусственными изображениями, которые были специально придуманы в 70-х годах, после того как на Западе начали  бурно внедряться компьютеры. Были придуманы такие «случайные паттерны», в которых производились относительные смещения элементов в левом и правом изображениях только для части паттерна. И тогда как бы из фона «выскакивали» объекты или образовывались фигурные «прорези».

Эта ситуация иллюстрирует возможность видения формы на основе каких-то различий в двух изображениях, не видимых монокулярно. Монокулярно каждое из этих изображений – просто случайная текстура. Этот механизм формирования видимых образов называется чисто бинокулярным механизмом. Тут и для проявления формы, и для оценки расположения в пространстве требуется сопоставление информации от двух глаз. Иным путем ничего не получишь, поэтому это чисто бинокулярный механизм. 

Ну, вот там была как бы «искусственная» картинка, а здесь – реальная картинка. Маска со случайной текстурой.  Когда вы смотрите на эту маску, вы не можете сказать, выпуклая ли эта маска, или вы смотрите на нее с обратной стороны. На самом деле, если потом посмотреть в стереоскоп (или, кто умеет – просто свести два изображения), то левая пара даст образ маски, на которую мы смотрим изнутри, а правая пара (среднее и правое изображения) – обычный образ маски, причем с таким эффектом глубины, который монокулярно мы никогда не получим. 

Сейчас, как вы знаете, есть такие продвинутые исследования мозга –  с визуализацией всего процесса обработки информации в мозгу, и уже получено много подтверждений тому, что при рассматривании различных сцен и анализе различных признаков глубины (монокулярных или бинокулярных) работают разные зоны мозга. На приведенных схемах показано, что наиболее активированные зоны (здесь они изображены красным цветом), при рассматривании разных картин локализуются в разных областях мозга. 

В основном, конечно, создатели стереопродукции должны учитывать особенности проецирования всего поля зрения на различные зоны мозга. Здесь показано, что можно разбить все видимое пространство на участки, которые обрабатываются совершенно по-разному. Из разных зон пространства сигналы приходят в разные области мозга, где на каждую точку пространства приходится разное количество нейронов, причем эти нейроны могут быть связаны либо с обоими глазами, либо с каким-то одним. А в результате мы по всему полю зрения все равно должны сформировать какую-то единую картину!

Ясно, что в каждое мгновение она не будет однородной по всему полю. Но наши зрительные механизмы так здорово нам все представляют, что мы не замечаем никаких различий в поле зрения, все очень искусно для нас визуализируется. 

Теперь хочу я подчеркнуть достоинства и недостатки восприятия изображений 2D- и 3D-форматов.  Когда у нас идёт восприятие стереоизображение, и если хорошо снят фильм, не допущено никаких ошибок, правильно сидит зритель – работает вся зрительная система, и монокулярные каналы и разные бинокулярные каналы тоже. Каждый глаз получает изображение со своего ракурса и формирует нужную картинку.

Если же мы имеем 2D-формат и наблюдаем изображение, которое снято с одной точки зрения, т.е. для одного глаза, у нас как будто бы два глаза совмещены в одну позицию. И бинокулярные каналы работать в принципе не могут. И получается, что в мозг поступает противоречивая информация, потому что в жизни мы никогда не видим два одинаковых изображения левым и правым глазом, мы всегда видим их немного различающимся. И мы должны все время делать поправку, т.е., на самом деле, сцена на экране воспринимается не просто, не так, как в естественных условиях.

Условия 3D-формата как бы более естественные. Почему же тут есть свои какие-то трудности? Ну, если даже мы опустим наличие ошибок, трудность в том, что мы привыкли к работе в таком режиме, когда бинокулярные системы (правая схема) не работают с полной нагрузкой. На самом деле, в обычной жизни люди в разной степени полагаются на эти бинокулярные механизмы. Бывает так, что они редко их используют – по роду деятельности, по образу жизни, по всему – оказывается, эти механизмы не тренированные. 

И из-за этой нетренированности бывает даже парадоксальная ситуация, когда человек всю жизнь не пользовался этими механизмами или пользовался в такой незначительной степени, что никогда не замечал этого. У меня есть информация 2х-летней давности о человеке 67 лет, который не подозревал о наличии у него бинокулярных стереомеханизмов. А в стереофильмах очень большая нагрузка именно на эти механизмы (см. рисунок), мы все время заставляем эти механизмы работать, и когда упомянутый человек пошел на хороший 3D-фильм, он активировал эти механизмы, наблюдал прекрасные стереоэффекты, и вышел он в восторге. Но самое интересное, что после этого он и в жизни начал использовать этот механизм. Он понял, что раньше видел мир очень «уплощенным». Пределы пространства у него расширились. 

И это в какой-то степени проявляется не только у него, просто не в такой яркой форме, более умеренно. У обычных среднестатистических людей, которые не используют 3D-формат ежедневно, эти механизмы нетренированные, типа нетренированных мускулов. Это как если бы вы, живя спокойно, вдруг решили проехать на велосипеде сразу километров 20. Реакция организма понятна. Или выпал снег, очень захотелось пройтись на лыжах. После первой прогулки всё болит… Наши мозговые механизмы – это наши  «ментальные мышцы»,  они точно так же страдают от непривычной работы. 

Поэтому что мы должны сделать, чтобы приучить себя к 3D-формату? Специфический режим восприятия изображения в формате 3D может быть непривычным и дискомфортным даже для лиц с нормально развитыми механизмами при показе нормальных, качественных фильмов. И при подготовке к регулярному просмотру 3D-формата желательно использовать специальные учебные фильмы, которые демонстрируются с соблюдением оптимальных условий комфортности и выполнены на высоком качественном уровне в смысле содержания видеокадров, в смысле контента. Увеличивать продолжительность сеансов нужно постепенно, желательно чтобы первые сеансы не превышали 20 минут.

Понимаете, есть люди, которые активно используют чисто бинокулярные механизмы и в жизни тоже. Это зависит от рода деятельности. Они нужны тем специалистам, которые заняты какой-то точной работой, где нужны точные измерения и движения, спортсменам определенного профиля и т.д. У них сразу нет никаких трудностей с 3D-форматом. Но у кого трудности есть, нужна постепенность. И нужно принимать во внимание индивидуальные особенности. Нужно посмотреть разные 3D-технологии, выяснить, какая больше подходит данному человеку на первых порах. Потом можно будет пользоваться любыми технологиями. Я уже не говорю о том, что надо проверить свое бинокулярное зрение. 

Некоторые могут проверить наличие у него этого «чисто бинокулярного» механизма имеющимися у нас здесь тестовыми картинками. Я закончила, теперь вопросы, потом можете познакомиться с тестами, книжками и прочим.

 

 

Вопросы и ответы

Борис Долгин: — По традиции я начну с небольшого вопроса. Как я понимаю, в случае, если зрение у вас принципиально различно, и оно не выправлено очками, то эффект бинокулярного зрения заведомо нарушен и заведомо будут проблемы с восприятием 3D-изображения? 

Конечно. Но тут надо различать два момента. Первый: если вы хотите узнать, насколько полноценно воспринимаете фильм, насколько хорошо вы видите ту глубину, которую предусмотрел оператор, например, режиссер. Это первый вопрос. А второй – будете ли вы испытывать дискомфорт. 

Насчет того, что если есть сильные различия, то, конечно, вы не увидите все нюансы пространственного расположения, формы и т.д. Но если у вас один глаз просто гораздо хуже видит, то дискомфорта от этого вы не получите. На самом деле, и с косоглазием можно идти в кинотеатр. Оттого, что он надел очки, он, фактически, получает те же изображения, что и в естественной жизни. Будет страдать в той же мере, как и в естественной жизни. О других причинах мы сейчас не говорим. 

Добрый день. Меня зовут Владимир. У меня два вопроса. Первый: какие профессии способствуют выправке и тренировке бинокулярного зрения? Второй: в связи с появлением телевизора, развитием кинематографа, человек больше стал смотреть «плоские», виртуальные миры. Можно ли сказать, что у современного человека бинокулярное зрение развито хуже, чем у человека, скажем, XIX века? 

По поводу спортсменов и профессий. Есть одна замечательная профессия, которая способствует развитию – это т.н. фотограмметристы, которые делают объемные карты местности на основе аэрофотосъемки. С двух позиций, с двух ракурсов снимается местность, а они на основе двух снимков должны сделать объемную карту. Им требуется очень хорошее бинокулярное зрение, их отбирают специальным образом. 

Есть профессии, которые «рушат» бинокулярное зрение – это когда приходится долго смотреть одним глазом. Раньше очень здорово портили себе зрение люди, которые долго смотрели в микроскопы, зрительные трубы. И операторы, кинооператоры обычных фильмов – часто имеют не очень хорошее бинокулярное зрение, потому что они тренируют свои монокулярные механизмы в ущерб бинокулярным, которые подавляются, т.к. они закрывают второй глаз. 

Что же касается спортсменов – это те виды спорта, которые связаны с большой точностью движений. Я думаю, гимнасты, которые должны схватиться за снаряд, баскетбол. Там, где нужна высокая точность движения. С другой стороны, стрелки одним глазом смотрят – там это может быть не так существенно. Второй вопрос, что смотрим мы на плоские изображения: конечно, тренировки нужны. Но все-таки, люди, помимо того, что они смотрят на экран своего компьютера или телевизора, они ещё куда-то ходят, манипулируют объектами. Любое хватательное движение требует соответствующей точности. Я думаю, что тут какой-то баланс все же есть.

Возможно, сейчас вместо, как говорят, одномодального распределения получилось бимодальное: у одних зрение улучшилось, а у других – ухудшилось. Была единая масса, которая имела более-менее нормальное распределение, а теперь она расползлась. Одни сильно тренируются, другие – деградируют. Тем не менее, статистика показывает, что человек умудряется приспосабливаться к меняющимся условиям. 

Вот, скажем: все время пытались доказать, что миопия – близорукость – связана с тем, что мы сейчас больше читаем и прочее. Но когда по-честному берут статистику, реально имеющиеся данные, оказывается, что процент один и тот же что в прошлом веке, что сейчас. Статистика – вещь очень такая… если как следует все проанализировать, то вообще не понятно, что является главным фактором, что способствует миопизации. Но не зрительная нагрузка, она добавляет не настолько большой процент, чтобы объяснить всю динамику. 

Вы говорили про то, что формирование бинокулярных механизмов используется практически всем мозгом. Возникает вопрос: при травматических повреждениях или при ишемических повреждениях получается, что острота бинокулярных механизмов падает. Или у нас мозг компенсирует недостатки каких-то участков? 

Все зависит конкретно от области повреждения. У нас есть, с одной стороны, локализация – отдельные участки мозга отвечают за определенные функции, с другой стороны – в какой-то степени эта функция дублируется в других отделах. И есть такие зрительные «задачи», которые решает только конкретный отдел, а есть такие, которые могут решить многие отделы. 

Хорошо известный пример – лицевая агнозия («неузнавание»). Узнавание лиц сосредоточено у нас в определенной области мозга. Если там есть нарушения – генетические, травматические – человек теряет способность распознавать лица и компенсировать это не получается. Он начинает придумывать, как он будет различать – по походке, по одежде, по другим признакам. При этом он прекрасно различает геометрические формы, буквы и т.д. И есть такие поражения, когда человек перестает различать буквы, при том, что объемные геометрические фигуры различает хорошо. Это такие функции, которые сосредоточены локально, в определенных отделах и очень трудно их компенсировать как бы распределенной системой. Но есть такие способности, компенсация которых возможна: на выполнение некоторых задач можно натренировать разные подсистемы. 

Можете ли Вы назвать сопоставления наиболее известных нарушений зрения в восприятии 3D-изображений? Например, при близорукости будет плохо видна перспектива, при дальнозоркости будет размытость, при астигматизме будет пелена? Т.е., есть ли какие-то основные различия при близорукости/дальнозоркости? 

Глобальных различий нет. Просто нужно ходить в стереокино  в хороших очках, которые корректируют ваше зрение полноценно. Сейчас есть возможность сделать корректирующие очки или контактные линзы, можно даже использовать ночные контактные линзы – за ночь исправить себе зрение, а днем пойти смотреть стереофильм. Конечно, впечатления более полные, когда вы смотрите фильм с откорректированным зрением. Понимаете, это оптика, если говорить о чистой миопии, гиперметропии, астигматизме. Исправили оптику – и все стало хорошо. Другое дело, если на это уже накладываются какие-то вторичные изменения – это уже и эффекты вторичного порядка. 

В свое время, когда появился «Аватар», я читала, что его просмотр вреден для глаз. Не дискомфорт, а вредно. Это может спровоцировать повышение глазного давления и т.д. Я для себя сделала вывод, что, если у тебя что-то не так с глазами, то лучше их поберечь. Соответственно вопрос: просмотр 3D фильмов действительно может быть вредным? Может быть это только для здоровых глаз? 

На этот вопрос (сразу после выхода «Аватара») очень хорошо ответил профессор Егоров – зав. кафедрой офтальмологии Первого московского государственного медицинского университета им. И.М.Сеченова. Он сказал: «Для человека, который раньше не видел стереофильмов, 3D-фильм – экстремальная ситуация. Это – аттракцион. Если вы чувствуете в себе силы, вы пойдете на «Американские горки». А если вы себя неважно чувствуете, то – нет». 

Да, это – экстрим. Требует тренировки, как я говорила. Теперь что касается каких-то ослабленных зрительных функций и что тогда лучше бы глаза не трогать. Где-то до начала 90-х годов была у нас неправильная стратегия. И мы теряли возможность вернуть многим людям зрение в той степени, в которой это было возможно, из-за того, что слишком лелеяли и оберегали их.

 

На самом деле, если есть какая-то проблема, то с ней нужно бороться. Если у человека мышечная недостаточность, то вы же будете стараться тренировать эти мышцы, иначе… Я думаю, что дозировано можно пробовать (смотреть). Никто же не заставляет сидеть до умопомрачения. 

Т.е., за один фильм ничего… 

А вот может быть не надо целый фильм!  Сейчас же не обязательно идти в кинотеатр, можно купить себе видео в 3D. Можно просто потренироваться на стереокартинках. 

Борис Долгин: Вопрос не по теме и по теме одновременно: как, почему и когда Вы заинтересовались этой тематикой? 

На самом деле у меня путь довольно извилистый в науке. Вообще-то, я по образованию физик. Сначала занималась вовсе даже радиолокацией. Когда я училась в школе и институте, то биологии вообще не было в преподавании. У нас был Лысенко, вейсманизм-морганизм, генетики не было и т.д. Поэтому, когда, наконец, это все стало доступным, у меня появился интерес к биологии, и это мое второе образование, оно было чисто самостоятельным, я второй раз в университет не шла. Но уже была кандидатом физико-математических наук. 

Перешла работать в биологическую лабораторию. Всегда мечтала заниматься зрением – уже не знаю, почему. Но – зрением. Но, чтобы разбираться во всех нюансах, решила пойти сначала в физиологию, тогда была очень модна нейрофизиология, изучение отдельных клеток. Но я решила, что зрительную систему я сразу не смогу исследовать, надо что-нибудь попроще. И выбрала одну простенькую систему у насекомых – так называемую церкальную систему, которая чувствительна к звуку. 

В общем, короче говоря, думала, что через два года разберусь с ней, а потом переключусь на зрение. Разбиралась с ней я 30 лет, но зато защитила докторскую по биологии. Но зрением продолжала заниматься параллельно. Где-то в 80-х годах к нам начали приходить медики из офтальмологии, которые не могли найти общего языка с нашими офтальмологами из института Гельмгольца… 

Борис Долгин: Т.е, это были практические офтальмологи, на которых теоретические не реагировали? 

Да, они приходили со своими открытиями, со своими работами в институт Гельмгольца. Этот был головной институт, его обойти было нельзя. И получилось так, что в начале 80-х годов, ко мне пришла очень симпатичная женщина, которая сделала кандидатскую, и ее профессорша. В слезах. Работа была сделана на большом числе больных (на большом фактическом материале). Когда они принесли ее в институт Гельмгольца, там сказали, что такого не может быть: «закройте дверь с другой стороны!». Это была большая работа, многолетняя, тщательно выполненная в клинике и т.д. 

Они пришли к нам: «Куда нам деться, кто разберется и скажет правду?» А работа как раз касалась бинокулярных механизмов. Полученные результаты были парадоксальны для обычного офтальмолога. Им (тихо) подсказали сходить не в Медицинскую академию, а в Академию наук. Вопрос был сложный. Они показали мне свои материалы. Я посмотрела на них, посмотрела на данные. И поняла, что это действительно правда, они не выдумали, не запутались. И нужно было понять – почему. 

И я сказала: «Оставьте, буду думать». И вот с этого началось уже глубокое погружение в бинокулярное зрение, потому что оказалось, что суть именно в том, что есть несколько бинокулярных систем, которые работают по разным принципам! Проявляется то одно, то другое и возможны, действительно, парадоксальные результаты. 

Эта история имела продолжение – всё больше и больше мне приходилось заниматься офтальмологией, потому что, конечно, даже когда мы придумали, как все объяснить, и пошли туда же (в Ин-т Гельмгольца), нам опять сказали закрыть дверь с другой стороны. 

В общем, борьба длилась больше пяти лет, пока удалось защитить эту диссертацию, уже не в институте Гельмгольца. Мы переделывали эту работу трижды. Сначала (в Ин-те Гельмгольца) потребовали что-то добавить,  потом сказали: «Все равно она через нас не пройдет!».  И тогда пришлось переделать таким образом… Вы знаете, что в любой врачебной работе есть больные, а есть контрольная группа – нормальные люди. Там тоже был контингент больных и контингент здоровых. Основная группа – больные, контроль – здоровые. Нам пришлось все перевернуть: основная группа – нормальные, а больные позволяют только уточнить какие-то нюансы. И защищалась она в другом институте. 

А параллельно еще как раз в это время мы с другой стороны подошли к этому бинокулярному восприятию. Время – конец 70-х – начало 80-х, до середины 80-х. В то время занимались стабилизацией изображения на сетчатке под лозунгом «Неподвижное человек не видит». Если на сетчатке изображения остановить, то они не видны. 

И эти работы очень активно развивались у нас в лаборатории. Делали мы опыты все время на одном глазу, и возникало у нас много вопросов, сомнений и т.д. Но «наш главный» говорил, что это – такой «закон природы»: всё, что неподвижно на сетчатке, не воспринимается. Это большой ученый, классик, мы сейчас устраиваем большой симпозиум его памяти, потому что исполняется 100 лет со дня его рождения. Альфред Лукьянович Ярбус, его книжка стала для многих как Евангелие. Она переведена за границей. Он во многом прав, но в основном нашли развитие его работы, на которые он меньше обращал внимания, а именно – по характеру движения глаз при решении различных задач, а не по стабилизации изображения. Со стабилизацией, честно говоря, он немного недоразобрался. 

И мы решили сделать опыт в условиях бинокулярности. Почему? Когда мы стимулировали один глаз, а второй закрывали, мы внезапно обнаруживали как бы потемнение, которое находит со стороны закрытого глаза. Ведь мозги-то наши не знают, что снаружи, когда одним глазом видят полную темноту, а другим глазом – нечто. Так который глаз прав? И временами «правым» оказывается закрытый глаз. 

И тогда мы сделали бинокулярную стабилизацию, т.е. подали изображения на два глаза, которые, когда мы смотрели одним глазом, как бы исчезали, а, когда мы смотрим двумя глазами – ну никуда не деваются! Эта принципиальная разница тоже усилила интерес к бинокулярным механизмам. 

А сейчас, конечно, мы отдрейфовали в сторону лечения бинокулярных расстройств, потому что подружились с определенными медиками. Потом, после того, как рухнула система «головных» и прочих учреждений, стало возможным высказывать и альтернативное мнение. И главное –  появилась возможность развивать компьютерные методы коррекции всякий аномалий. А тут уж медикам нужна помощь науки. 

Когда вы объяснили историю со стерео, там был термин «аккомодации». Зависит ли зрительное восприятие человека от того, оперирован ли он или нет? 

Я уже говорила, что на самом деле нам не обязательно точно настраиваться на объект, который мы видим. У нас есть глубина резкости. У любой оптики она есть. Искусственный хрусталик тоже хрусталик, это тоже оптика. Нет, он не аккомодирует, а просто… Когда мы настраиваем на резкость, мы можем ближе поставить экран, дальше – все равно, резкость будет удовлетворительной. Поэтому порядка одной-двух диоптрий перестройки есть в любом глазу. За редчайшим исключением: я знаю одну женщину, у которой этого практически нет. Но, если этого нет, тогда нужно иметь много пар очков. Для одного дела она надевает одни очки, для другого – другие. 

Возникает ли стереоэффект, если у человека плохая аккомодация или искусственный хрусталик, который не аккомодирует? Влияет ли это? 

Как вам сказать… В определенной степени влияет. Но не исключает возможности.  Потом, 3D фильмы – существенно разные. Тут есть представитель группы (или лаборатории) из МГУ, которая  как раз занимается оценкой контента – качества этих стереофильмов. 

Когда контент содержит большие рассогласования в левом и правом изображении, они могут быть и адекватными, т.е. соответствовать очень большому диапазону движения по глубине.  Они требуют экстремальных усилий. А можно сделать фильм, где достаточно яркое ощущение глубины, но не запредельное. И тогда у всех зрителей не будет ощущения дискомфорта, люди с несильно развитыми механизмами смогут их смотреть. Так вот, чтобы избавить себя от нареканий зрителей, от плохой прессы и т.д, сейчас все производители фильмов сужают эти диапазоны, в которых есть эти спецэффекты. 

На данном этапе это вполне справедливо. И вообще, только сейчас стали обращать внимание на то, чтобы использовать эту новую появившуюся возможность в художественном плане. Не всегда это нужно. Иногда нужно и «уплостить» что-то. Эти вопросы, именно художественного применения, только-только начинают разрабатываться. Я думаю, что, когда всё будет «пропорционально» делаться, всем будет хорошо. И фильмы будут разные по длительности. И особенно детям – им вообще нельзя сразу смотреть такие длительные фильмы (какие идут в кинотеатрах). 

 

 

Увлекательная реальность — 3D-стереоскопия

Во всем мире технологии, которые позволяют видеть 3D объемные изображения на плоском экране, называются стереоскопическими (stereoscopic) или 3D стереоскопическими технологиями. Основным принципом всех современных 3D стерео технологий является разнесение изображения отдельно для каждого глаза. В жизни мы видим каждым глазом чуть различную картинку, которая отличается на небольшой угол зрения. Соответственно, мы получаем две слегка различающиеся картинки, которые наш мозг восстанавливает в одну объемную стереоскопическую картинку. Таким образом, 3D стерео изображение формируется именно мозгом.

Когда мы смотрим обычный телевизор или экран, то каждому глазу показывается одинаковая картинка и не возникает объемного стереоэффекта. Для решения этой задачи был открыт принцип стереоскопии, который заключается в том, что при показе каждому глазу специально подготовленной отдельной картинки человек начинает видеть объемное 3D стереоизображение. Но, простого способа разнесения изображения для каждого глаза (напр., стереоскопы) оказалось недостаточно (так как качество такой 3D стерео технологии невысоко и просматривать стерео неудобно). Создание качественного 3D стерео изображения требует специального высокотехнологичного оборудования (3D очков, компьютера, 3D монитора или проектора, драйверов, 3D фильмов или игр).

В настоящее время в мире развивается несколько технологий отображения видеопотока в формате 3D-стерео. Каждая 3D технология имеет свои недостатки и достоинства.

Одной из самых первых технологий, получивших широкое распространение, является технология цветового разделения изображения для левого и правого глаза (аниграфическое разделение). 3D анаглиф технологии используют разные цвета для каждого кадра видеопотока. Традиционно в стереоскопических технологиях левое изображение преимущественно красного цвета, а правое – синего. Стерео очки для наблюдения тоже имеют соответствующие светофильтры (красный и синий).

Преимущества 3D технологии цветового разделения: низкая стоимость технологии, простота использования стереоскопии и отсутствие специальных требований к применяемым для отображения мониторам или проекторам.

Недостатки 3D анаглиф технологии цветового разделения: искажения в отображении цветов, плохое качество стереоскопии и быстрая утомляемость глаз. Стереотехнология анаглиф (цветового разделения) активно применяется для отображения статических 3D изображений в 3D фотографий. В настоящее время данная технология заменяется более современными стереоскопическими технологиями, хотя в применении к данному проекту, может быть достаточно легко реализована с помощью использования базовых функций среды разработки.

Продолжением англиф технологии является стереоскопическая технология цветового разделение внутри спектра цветов (Infitec).  В 3D технологии цветового разделения внутри спектра цветов изображения для левого и правого глаза используют разные цвета (анаглифическое разделение), но в данной 3D технологии разделение происходит не на красный и синий, а на отдельные полоски внутри спектра этих цветов. Данная особенность стереоскопической технологии позволяет повысить качество стереоизображения и избежать искажения цветов.

3D очки, применяемые в данной стереотехнологии, тоже имеют соответствующие светофильтры, однако эти светофильтры очень сложны, так как должны разделять спектр цветов.

Преимущества 3D технологии цветового разделения внутри спектра (Infitec): высокое качество стереоскопии и отсутствие специальных требований к применяемым для отображения экранам.

К недостатки стереотехнологии цветового разделения внутри спектра можно отнести небольшое искажение в отображении цветов, дороговизна 3D очков, наличие специальных требований к 3D оборудованию. К тому же  данная 3D технология требует достаточно много места для размещения 3D оборудования. Именно поэтому основное применение технология Infitec нашла в 3D кинотеатрах.

В 3D технологии поляризационного разделения, два изображения разделяются с помощью поляризации света (линейная поляризация или круговая поляризация). Они проецируются на специальный экран (3D серебряный экран), не меняющий поляризации падающего света. Направления поляризации фильтров подобраны таким образом, что каждый глаз видит только предназначенное для него изображение. 3D технология поляризационного разделения применяется в проекционных 3D EVENT системах, специальных мониторах, 3D кинотеатрах.

Преимущества 3D поляризационной технологии: высокое качество 3D эффекта, возможность использовать проекционные системы для большого числа зрителей, наиболее комфортное решение для длительного просмотра 3D стерео.

Недостатки стереоскопической технологии поляризационного разделения: незначительные несовершенства при разделении изображений из-за рассеивающих свойств экрана, 3D оборудование для стереоскопической технологии требует места для размещения, сложность установки и настройки оборудования, специальный 3D экран.

Сферой применения данной технологии являются 3D кинотеатры, массовые 3D показы, шоу, выставки и мероприятия, сфера науки и образования, а так же они предназначены для реализации для сложных проектов. Именно эта технология может быть использована в качестве основной для реализации основных функций проекта и обеспечения высококачественного 3D эффекта.

Затворная (shutterglasses) технология, использующая жидкокристаллические очки, в настоящий момент является наиболее распространенной 3D технологией для дома и для бизнеса. Основными производителями 3D очков для данной технологии являются NVidia (очки 3D VISION), Xpand (очки Xpand). В ближайшее время прогнозируется  появление очков и от других крупнейших компаний-производителей.

В 3D технологии затворного разделения изображения для левого и правого глаза проецируются на экран по очереди и для наблюдения используются 3D очки, стекла которых затемняются синхронно с подаваемым изображением.

3D технология затворного разделения применяется для домашних и бизнес решений, для выставок и презентаций и в других направлениях. Для данной технологии требуется специальные 3D мониторы или 3D проекторы, поддерживающие технологию синхронизации в 120 Гц. Все больше новых мониторов и проекторов поддерживают данную технологию. Это мониторы Samsung, ViewSonic, Acer и другие, а также проекторы BenQ, ViewSonic, Mitsubishi и Acer.

Преимущества стереоскопической технологии затворного разделения: высокое качество изображения 3D, простота установки и настройки, поддержка многих производителей, доступность и возможность интеграции сложных 3D систем.

Недостатки 3D технологии затворного разделения: специальные требования к 3D оборудованию (высокая частота 3D монитора/3D проектора — 120 Гц), дорогие 3D очки и низкая пригодность для проведения массовых мероприятий.

Технология поляризационных 3D очков нашла свое продолжение в 3D технологии поляризационных 3D мониторов, в которых изображение для левого и правого глаза разделяется с помощью поляризации света от матрицы LCD-стереомонитора. Данный 3D эффект достигается с помощью различных поляризационных фильтров-пленок. К стереомонитору прилагаются поляризационные 3D очки, которые пропускают изображение для каждого глаза отдельно. Основными производителями подобных устройств являются компании JVC и Zalman.

Преимущества стереоскопической технологии поляризационных 3D мониторов: доступная цена 3D оборудования, простота установки 3D оборудования, поляризационный 3D монитор может служить как обычный монитор.

Из недостатков стереоскопической технологии поляризационных 3D мониторов можно выделить среднее качество стереоизображений и 3D видео, падение разрешения 3D и ограниченный угол просмотра 3D видео и 3D изображений, так как обязательным условием является непосредственное нахождение человека строго в определенной точке перед поляризационным 3D монитором.

Безусловно, необходимость применения очков для восприятия 3D изображений и видео влечет за собой ряд неудобств. Поэтому наиболее привлекательной для массового применения является 3D технология автостереоскопических мониторов без использования очков, где  изображение для левого и правого глаза разделяется с помощью специальной растровой пленки-фильтра на LCD автостереоскопическом мониторе, который состоит из микроколб. Для просмотра 3D не требуются специальные 3D очки.

Пространство перед автостереоскопическим 3D монитором разбивается на несколько зон, если зритель попадает в одну из таких зон, то он видит стереоизображение на автостереоскопическом 3D мониторе. При переходе из одной зоны стереоскопического монитора в другую 3D изображение искажается. Наиболее комфортный просмотр 3D изображения будет с расстояния 3-5 метров от монитора.

Наиболее известными решениями по автостереоскопическим дисплеям являются мониторы: Philips и SuperD. Преимущества 3D технологии автостереоскопических мониторов: отсутствие 3D очков, компактность, автостереоскопический монитор можно использовать как обычный монитор.

Недостатки 3D технологии автостереоскопических мониторов: малая глубина 3D изображения, специальная дорогая обработка 3D видео роликов, меньшее разрешение 3D изображения, требования к положению зрителя и  высокая стоимость оборудования.

Для полного отвлечения и погружения в виртуальность используются видео очки и шлемы виртуальной реальности. В данной 3D технологии используются видеоочки с поддержкой 3D - это специальные видео устройства, которые надеваются на голову. В данной стереотехнологии изображение для левого и правого глаза выводится на два LCD дисплея, размещенных прямо перед каждым глазом зрителя на близком расстоянии. LCD дисплеи имеют маленький размер и невысокое разрешение, но с близкого расстояния эти дисплеи выглядят как большой кинотеатральный экран. Примерами устройств, реализованных на данной технологии, являются 3D видео очки Cinemizer OLED от компании Carl Zeiss и видеоочки Vuzix Wrap 920AR, упомянутые выше.

Преимуществами 3D технологии, использующей видео очки являются компактность стереосистемы, отключение от окружающей реальности и  невысокая цена (для среднего разрешения 3D видео очков).

Недостатки 3D технологии — это  невысокое разрешение, ограничение применения данной 3D технологии, недостаточная поддержка и высокая стоимость (для высокого разрешения стерео дисплеев).

В настоящий момент наибольшее развитие получили две 3D стерео технологии — это активная затворная 3D технология и поляризационная технология. В первую очередь это вызвано их стоимостью, удобством установки и настройки, а также направлениями применения.

Активные (затворные) очки, как например 3D VISION от компании NVIDIA – это наилучшее решение для дома и для бизнеса для просмотра 3D видео одним человеком или группой из несколько человек. Преимуществом активных очков является совместимость с большим количеством устройств (3D мониторов, телевизоров и проекторов), легкость установки и применение обычных экранов.

Поляризационные системы – это наилучшее решение для массовых показов, мероприятий и выставок. Преимуществом данной технологии является низкая стоимость поляризационных очков и возможность использовать проекторы с любыми техническими параметрами (светимостью, разрешением и т.д.). Все эти технологии работают с форматом 3D HD.

Режимы просмотра 3D-стерео

• Цельные стереопары — Делятся на горизонтальные, вертикальные, раздельные.
• Горизонтальная стереопара (SideBySide) — Кадры располагаются горизонтально друг относительно друга. Делится на параллельную и перекрёстную. Подвид анаморфная стереопара. Анаморфная стереопара, при которой четкость кадра уменьшена вдвое (кадр сжат) по горизонтали.
• Параллельная — Левое изображение предназначено для левого глаза, а правое для правого.
• Перекрёстная — Левое изображение предназначено для правого глаза, а правое изображение для левого.
• Вертикальная стереопара (OverUnder) — Два изображения расположены друг над другом. Подвид анаморфная стереопара. Анаморфная стереопара — четкость кадра уменьшена вдвое (кадр сжат) по вертикали.
• Раздельная стереопара — Используется для воспроизведения видеофайлов. Два видеоряда разделены на отдельные потоки, а именно на Separatefiles и Dualstream.
• Separatefiles — Видеопотоки записаны в раздельные файлы.
• Dualstream — Видеопотоки объединены общим контейнером. Одним из подвидов является Blu-Ray 3D / SIFF. Blu-Ray 3D- для сжатия видеоинформации используется специальный кодек MVC, изначально предназначенный для сжатия стереопар. Точность синхронизации ракурсов обеспечивается не плеером, а самим форматом сжатия.
• Чересстрочный (Interlaced) — Чересстрочное смешивание обоих ракурсов в одном кадре. В четные строки развертки записывается изображение одного ракурса (например левого), а в не четные — другого (например правого). При этом вертикального разрешение у каждого ракурса уменьшается вдвое.
• Шахматный — Смешивание обоих ракурсов в шахматном расположении.

Иллюзии зрительного восприятия | Иллюзии

Содержание:

Введение.

Оптико-геометрические иллюзии.

Иллюзии восприятия движения.

Иллюзии переработки информации.

Иллюзии цветового зрения.

Иллюзии, связанные с особенностями строения глаза.

Оптическое воздействие цвета.

Иррадиация.

Астигматизм глаза.

Заключение.

Введение

Мы воспринимаем окружающее нас как данность: солнечный луч, играющий бликами на поверхности воды, переливы красок осеннего леса, улыбку ребенка… Мы не сомневаемся, что реальный мир именно таков, каким мы его видим. Но так ли это на самом деле? Почему иногда зрение нас подводит? Как мозг человека интерпретирует воспринимаемые объекты?

Человек воспринимает большую часть информации об окружающем мире благодаря зрению, но мало кто задумывается о том, как именно это происходит. Чаще всего глаз считают похожим на фотоаппарат или телекамеру, проецирующую внешние объекты на сетчатку, которая является светочувствительной поверхностью. Мозг «смотрит» на эту картинку и «видит» все, что нас окружает. Однако не все так просто. Во-первых, изображение на сетчатке перевернуто. Во-вторых, из-за несовершенных оптических свойств глаза, таких как абберация, астигматизм и рефракция, картинка на сетчатке расфокусирована или размазана. В-третьих, глаз совершает постоянные движения: скачки при рассматривании изображений и при зрительном поиске, мелкие непроизвольные колебания при фиксации на объекте, относительно медленные, плавные перемещения при слежении за движущимся объектом. Таким образом, изображение находится в постоянной динамике. В-четвертых, глаз моргает приблизительно 15 раз в минуту, а это значит, что изображение через каждые 5-6 секунд перестает проецироваться на сетчатку. Поскольку человек обладает бинокулярным зрением, то фактически он видит два размытых, дергающихся и периодически исчезающих изображения, а значит, возникает проблема совмещения информации, поступающей через правый и левый глаз.

Оптико-геометрические иллюзии

Иллюзии — это искаженное, неадекватное отражение свойств воспринимаемого объекта. В переводе с латыни слово «иллюзия» означает «ошибка, заблуждение». Это говорит о том, что иллюзии с давних времен интерпретировались как некие сбои в работе зрительной системы. Изучением причин их возникновения занимались многие исследователи. Основной вопрос, интересующий не только психологов, но и художников, — как на основе двухмерного изображения на сетчатке воссоздается трехмерный видимый мир. Возможно, зрительная система использует определенные признаки глубины и удаленности, например, принцип перспективы, предполагающий, что все параллельные линии сходятся на уровне горизонта, а размеры объекта по мере его удаления от наблюдателя пропорционально уменьшаются. Мы не осознаем, насколько сильно изменяется проекция объекта на сетчатке по мере его удаления.

Одна из самых известных оптико-геометрических иллюзий — иллюзия Мюллера-Лайера (см. рис. 1).

Рис.1. Иллюзия Мюллера-Лайера

Посмотрев на этот рисунок, большинство наблюдателей скажет, что левый отрезок со стрелочками наружу длиннее правого со стрелочками, направленными внутрь. Впечатление настолько сильное, что, согласно экспериментальным данным, испытуемые утверждают, что длина левого отрезка на 25-30% превышает длину правого.

Еще один пример оптико-геометрических иллюзий — иллюзия Понцо (рис. 2)

Рис.2. Иллюзия Понцо

— также иллюстрирует искажения восприятия размера. Понцо нарисовал два одинаковых отрезка на фоне двух сходящихся линий, наподобие уходящего вдаль железнодорожного полотна. Верхний отрезок кажется крупнее, поскольку мозг интерпретирует сходящиеся линии как перспективу (как две параллельные линии, сходящиеся на расстоянии). Поэтому мы думаем, что верхний отрезок расположен дальше, и полагаем, что его размер больше. Кроме сходящихся линий силу эффекту добавляет уменьшающееся расстояние между промежуточными горизонтальными отрезками.

Значение перспективы для восприятия иллюзии Мюллера-Лайера иллюстрирует рис. 3. (Желтые линии в углах стены имеют совершенно одинаковые размеры). В повседневной жизни нас окружает множество прямоугольных предметов: комнаты, окна, дома. Поэтому изображение, на котором линии расходятся, можно воспринимать как угол здания, расположенный дальше от наблюдателя, в то время как рисунок, на котором линии сходятся, воспринимается как угол здания, расположенный ближе. Аналогично можно объяснить иллюзию Понцо. Косые линии, сходящиеся в одной точке, ассоциируются либо с длинным шоссе, либо с железнодорожным полотном, на котором лежат два предмета. Зрительные шаблоны, сформированные таким «прямоугольным» окружением, и заставляют нас ошибаться.

Рис.3. Искажение реальных размеров за счет перспективы

Анализ предложенного объяснения оптико-геометрических иллюзий показывает, что, во-первых, все параметры зрительного образа взаимосвязаны, благодаря чему и возникает целостное восприятие, воссоздается адекватная картина внешнего мира. Во-вторых, на восприятие влияют сформированные повседневным опытом стереотипы, например, представления о том, что мир трехмерен, начинающие работать, как только в картинку вносятся признаки, указывающие на перспективу.

Рис.4. Два шара в нише имеют одинаковые размеры

Примером того, как можно разрушить целостный образ объекта, служат так называемые «невозможные», противоречивые фигуры, картины с нарушенной перспективой.

Рис.5. Невозможная лестница

«Невозможная» лестница Пенроуза (рис. 5) и ее интерпретация в литографии Маурица Корнелиуса Эшера «Восхождение и спуск» (рис. 6) хорошо это иллюстрирует. Посмотрите на рисунок 5 и ответьте на вопрос: движется ли человек вверх? Каждый отдельный пролет лестницы говорит нам о том, что он поднимается вверх, однако, пройдя четыре пролета, он оказывается в том же месте, с которого начал свой путь. «Невозможная» лестница не воспринимается как единое целое, поскольку нет согласованности между отдельными ее фрагментами. Раз за разом мы следуем взором за ступеньками, ведущими вверх, пытаясь найти способ решения этой проблемы, и не находим его.

Рис.6. Восхождение и спуск

Иллюзии восприятия движения

Если человек, сидя в вагоне поезда, фиксирует взгляд на пейзаже за окном, ему кажется, что объекты, находящиеся ближе точки фиксации, движутся на него, причем настолько быстро, что ему порой не удается различить детали. А предметы, расположенные на заднем плане, т.е. за точкой фиксации, движутся вместе с наблюдателем достаточно медленно. Это явление называется двигательным параллаксом.

Рис.7. Двигательный
параллакс

Существуют динамические иллюзии, возникающие при использовании этого явления для плоских изображений. На рис. 7 мы видим пример такой иллюзии. Круги на переднем плане движутся быстро, а на заднем медленно. Наблюдателю кажется, что плоская картинка превращается в объемную.

Еще одна динамическая иллюзия — автокинетическое движение. Если вы смотрите на светящуюся точку в темной комнате, то можете наблюдать удивительное явление. Эксперимент предельно прост: нужно зажечь сигарету и положить ее в пепельницу. Непременные условия возникновения иллюзии — в комнате должно быть так темно, чтобы, кроме этого светового пятнышка, ничего больше не было видно. При этом взгляд нужно тщательно фиксировать на светящейся точке в течение нескольких минут. Вы, зная, что сигарета неподвижно лежит в пепельнице, через некоторое время вдруг обнаружите, что ее огонек перемещается, совершая размашистые движения, резкие скачки, описывает круги по комнате. Амплитуда движений может быть довольно большой. Причем понимание того, что это — иллюзия, никак не влияет на результаты наблюдения. Гипотезы, объясняющие этот феномен движениями глаз, были опровергнуты экспериментами, в которых одновременно регистрировались движения глаз и отчет наблюдателя о том, в каком направлении перемещается световое пятно. Сопоставление полученных данных показало, что соответствия между реальными движениями глаз и видимым движением объекта не существует.

Но, пожалуй, величайшая зрительная иллюзия — это кино и телевидение. Мы можем смотреть передачи благодаря стробоскопическому эффекту, основанному на одном из важнейших свойств зрительной системы — инерционности. Наблюдателю в течение нескольких секунд предъявляют статичную светящуюся точку в одном месте экрана, а через 60-80 мс показывают ее в другом месте. Человек видит не два разных объекта, вспыхнувших в разных местах, а перемещение объекта из одного положения в другое. Зрительная система интерпретирует последовательные и связанные между собой изменения как движение. Именно благодаря этому эффекту мы видим на экранах не ряд быстро сменяющих друг друга кадров, а единую движущуюся картину.

Известно, что первые шаги кинематографа сопровождал курьезный эпизод: когда зрители увидели на экране приближающийся поезд, они вскочили и с криком убежали — им показалось, что он несется прямо на них. Этот феномен называется лупингом. Если человеку продемонстрировать световое пятно, которое вдруг начнет расширяться во все стороны, ему покажется, что оно движется прямо на него, а не увеличивает свой размер. Причем иллюзия будет настолько сильной, что заставит невольно отстраниться от экрана, как от объекта, представляющего угрозу. Нечто похожее можно увидеть, наблюдая за любителями компьютерных игр: кто-то наклоняется в сторону, пытаясь спрятаться от летящих в него пуль, кто-то отшатывается от несущегося в него огненного шара. Очевидно, что в случае, когда нет однозначной информации об изменении формы объекта, зрительная система предпочитает увеличение сетчаточного изображения трактовать как приближение объекта.

Иллюзии переработки информации

Некоторые иллюзии возникают в связи с переработкой поступающей информации. Человек иногда видит мир не таким, каков он есть на самом деле, а таким, каким хотел бы его увидеть, поддаваясь сформированным привычкам, потаенным мечтам или страстным желаниям. Он ищет нужную форму, цвет или другое отличительное качество объекта среди представленных во внешнем мире. Это свойство избирательности называется феноменом перцептивной готовности. Посмотрите на рис. 8.

Рис.8 Иллюзии переработки информации

Символ в центре — буква или цифра? Если рассматривать горизонтальный зрительный ряд, состоящий из букв, в центре будет «В» — к этому наблюдатель подготовлен буквенным рядом. Если смотреть на вертикальный ряд, окажется, что это вовсе не буква, а цифра 13 — к такому решению подтолкнули цифры.

Подобные иллюзии обусловлены более высоким уровнем обработки информации, когда характер решаемой задачи определяет то, что воспринимает человек в окружающем мире. Интересны особенности избирательности восприятия. Если сказать человеку: в этой книге есть твоя фамилия, — то он сможет, очень быстро пролистав страницы, найти упоминание о себе. Причем ни о каком прочтении текста речи не идет. Такими навыками обладают корректоры, непостижимым образом вычленяющие в тексте ошибки, незаметные обычному читателю.

В данном случае речь идет о профессиональных навыках, приобретаемых в процессе деятельности.

Восприятие работает очень избирательно, когда дело доходит до значимых, слишком важных для нас событий. Например, человеческое лицо воспринимается по-особому. Негатив снимка лица практически не опознается, кажется совершенно неинформативным. Если геометрические объекты, в зависимости от того, как ложатся тени, могут казаться как выпуклыми, так и вогнутыми, то человеческое лицо выпукло всегда (даже маску невозможно увидеть вогнутой). Парадоксально восприятие перевернутого изображения лица (рис. 9)

  
Рис.9. Иллюзии переработки информации

Если рассматривать две фотографии лиц, повернутые вверх ногами, кажется, что они не различаются: глаза, нос, губы, волосы — все идентично. Но, перевернув эти портреты, можно убедиться, что они абсолютно разные. На одном — спокойная и милая улыбка Джоконды, на другом — ужасная гримаса. Дело, видимо, в том, что человеческое лицо слишком значимо, его невозможно воспринимать в необычном ракурсе.

Иллюзии цветового зрения

Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета. Одним из свойств, относящихся к цветному зрению можно считать явление смещения максимума относительной видимости при переходе от дневного зрения к сумеречному. При сумеречном зрении (низких освещенностях) не только понижается чувствительность глаза к восприятию цветов вообще, но и в этих условиях глаз обладает пониженной чувствительностью к цветам длинноволнового участка видимого спектра (красный, оранжевый) и повышенной чувствительностью к цветам коротковолновой части спектра (синий, фиолетовый).

Можно указать на ряд случаев, когда мы при рассматривании цветных объектов также встречаемся с ошибками зрения или иллюзиями.

Во-первых, иногда о насыщенности цвета объекта мы ошибочно судим по яркости фона или по цвету других, окружающих его предметов. В этом случае действуют также закономерности контраста яркостей: цвет светлеет на темном фоне и темнеет на светлом (рис. 10).

Рис.10. Клетки A и B одного цвета

Великий художник и ученый Леонардо да Винчи писал: «Из цветов равной белизны тот кажется более светлым, который будет находится на более темном фоне, а черное будет казаться более мрачным на фоне большей белизны. И красное покажется более огненным на более темном фоне, а также все цвета, окруженные своими прямыми противоположностями.»

Во-вторых существует понятие собственно цветовых или хроматических контрастов, когда цвет наблюдаемого нами объекта изменяется в зависимости от того, на каком фоне мы его наблюдаем. Можно привести множество примеров воздействия на глаз цветовых контрастов. Гете, например, пишет: «Трава, растущая во дворе, вымощенном серым известняком, кажется бесконечно прекрасного зеленого цвета, когда вечерние облака бросают красноватый, едва заметный отсвет на камни.» Дополнительный цвет зари — зеленый; этот контрастный зеленый цвет, смешиваясь с зеленым цветом травы и дает «бесконечно прекрасный зеленый цвет».

Гете описывает также явление так называемых «цветных теней». «Один из самых красивых случаев цветных теней можно наблюдать в полнолуние. Свет свечи и лунное сияние можно вполне уравнять по интенсивности. Обе тени могут быть сделаны одинаковой силы и ясности, так, что оба цвета будут вполне уравновешиваться. Ставят экран так, чтобы свет полной луны падал прямо на него, свечу же помещают несколько сбоку на надлежащем расстоянии; перед экраном держат какое-нибудь прозрачное тело. Тогда возникает двойная тень, причем та, которую отбрасывает луна и которую в то же время освещает свеча, кажется резко выраженного красновато-темного цвета, и, наоборот, та, которую отбрасывает свеча, но освещает луна — прекраснейшего голубого цвета. Там, где обе тени встречаются и соединяются в одну, получается тень черного цвета.»

Иллюзии, связанные с особенностями строения глаза

Слепое пятно. Наличие слепого пятна на сетчатой оболочке глаза впервые открыл в 1668 г. известный французский физик Э. Мариотт. Свой опыт, позволяющий убедиться в наличии слепого пятна, Мариотт описывает следующим образом: «Я прикрепил на темном фоне, приблизительно на уровне глаз, маленький кружочек белой бумаги и в то же время просил другой кружочек удерживать сбоку от первого, вправо на расстоянии около двух футов), но несколько пониже так, чтобы изображение его упало на оптический нерв моего правого глаза, тогда как левый я зажмурю. Я стал против первого кружка и постепенно удалялся, не спуская с него правого глаза. Когда я был в расстоянии 9 футов, второй кружок, имевший величину около 4 дюймов, совсем исчез из поля зрения. Я не мог приписать это его боковому положению, ибо различал другие предметы, находящиеся еще более сбоку, чем он; я подумал бы, что его сняли, если бы не находил его вновь при малейшем передвижении глаз».

Известно, что Мариотт забавлял английского короля Карла II и его придворных тем, что учил их видеть друг друга без головы. Сетчатая оболочка глаза в том месте, где в глаз входит зрительный нерв, не имеет светочувствительных окончаний нервных волокон (палочек и колбочек). Следовательно, изображения предметов, приходящиеся на это место сетчатки, не передаются мозгу.

Вот еще интересный пример. На самом деле круг идеально ровный. Стоит прищуриться и мы это видим.

Рис.11. Искаженная окружность

Оптическое воздействие цвета

К этому воздействию относятся иллюзии или оптические явления, вызываемые цветом и изменяющие внешний вид предметов. Рассматривая оптические явления цвета, все цвета можно условно разделить на две группы: красные и синий, т.к. в основном цвета по своим оптическим свойствам будут тяготеть к какой-нибудь из этих групп. Исключение составляет зеленый цвет. Светлые цвета, например белый или желтый создают эффект иррадиации, они как бы распространяются на расположенные рядом с ними более темные цвета и уменьшают окрашенные в эти цвета поверхности. Для примера, если через щель дощатой стены проникает луч света, то щель кажется шире, чем в действительности. Когда солнце светит сквозь ветви деревьев, ветви эти кажутся более тонкими, чем обычно.

Это явление играет существенную роль при конструировании шрифтов. В то время, как, например, буквы E и F сохраняют свою полную высоту, высота таких букв как O и G, несколько уменьшаются, еще больше уменьшаются из-за острых окончаний буквы A и V. Эти буквы кажутся ниже общей высоты строки. Чтобы они казались одинаковой высоты с остальными буквами строки, их уже при разметке выносят несколько вверх или вниз за приделы строки. Эффектом иррадиации объясняется и различное впечатление от поверхностей, покрытых поперечными или продольными полосками. Поле с поперечными полосками кажется более низким, чем поле с продольными, так как белый цвет окружающий поля проникает наверху и внизу между полосками и визуально уменьшает высоту поля.

Основные оптические особенности групп красных и синих цветов.

Красный, желтый, оранжевый		Фиолетовый, синий, голубой
теплые, тяжелые, материальные, прочные, плоские фактурные, шероховатые, матовые расширение распространяемое по горизонтали подчинены дуге глухие, шумные и низкие		легкость, не материальность, проницаемость, пространство безфактурные, гладкие и блестящие сжатие, распространение по вертикали подчинены углу, холодные, острые и колючие, тихие, звонкие, высокие

Желтый цвет зрительно как бы приподнимает поверхность. Она кажется к тому же более обширной из за эффекта иррадиации. Красный цвет приближается к нам, голубой, наоборот удаляется. Плоскости, окрашенные в темно-синий, фиолетовый и черный цвета, зрительно уменьшаются и устремляются книзу.

Зеленый цвет — наиболее спокойный из всех цветов. Так же нужно отметить центробежное движение желтого цвета и центростремительное синего.

Первый цвет колет глаза, во втором глаз утопает. Это воздействие увеличивается, если к нему добавить различие в светлоте и темноте, т.е. воздействие желтого увеличится при добавлении к нему белого цвета, синего — при утемнении его черным.

Академик С. И. Вавилов по поводу устройства глаза пишет: «Насколько проста оптическая часть глаза, настолько сложен его воспринимающий механизм. Мы не только не знаем физиологического смысла отдельных элементов сетчатки, но не в состоянии сказать, насколько целесообразно пространственное распределение светочувствительных клеток, к чему нужно слепое пятно и т. д. Перед нами не искусственный физический прибор, а живой орган, в котором достоинства перемешаны с недостатками, но все неразрывно связано в живое целое».

Слепое пятно, казалось бы, должно мешать нам видеть весь предмет, но в обычных условиях мы этого не замечаем.

Во-первых, потому, что изображения предметов, приходящиеся на слепое пятно в одном глазу, в другом проектируются не на слепое пятно; во-вторых, потому, что выпадающие части предметов невольно заполняются образами соседних частей, находящихся в поле зрения. Если, например, при рассматривании черных горизонтальных линий некоторые участки изображения этих линий на сетчатке одного глаза придутся на слепое пятно, то мы не увидим разрыва этих линий, так как другой наш глаз восполнит недостатки первого. Даже при наблюдении одним глазом наш рассудок возмещает недостаток сетчатки и исчезновение некоторых деталей предметов из поля зрения не доходит до нашего сознания.
Слепое пятно достаточно велико (на расстоянии двух метров от наблюдателя из поля зрения может исчезнуть даже лицо человека), однако при обычных условиях видения подвижность наших глаз устраняет этот «недостаток» сетчатой оболочки.

Иррадиация

Явление иррадиации заключается в том, что светлые предметы на темном фоне кажутся увеличенными против своих настоящих размеров и как бы захватывают часть темного фона. Это явление известно с очень давних времен. Еще Витрувий (I в. до н. э.), архитектор и инженер Древнего Рима, в своих трудах указывал, что при сочетании темного и светлого «свет пожирает мрак». На нашей сетчатке свет отчасти захватывает место, занятое тенью. Первоначальное объяснение явления иррадиации было дано Р. Декартом, который утверждал, что увеличение размеров светлых предметов происходит вследствие распространения физиологического возбуждения на места, соседние с прямо раздраженным местом сетчатки.

Однако это объяснение в настоящее время заменяется новым, более строгим, сформулированным Гельмгольцем, согласно которому первопричиной иррадиации являются следующие обстоятельства. Каждая светящаяся точка изображается на сетчатой оболочке глаза в виде маленького кружка рассеяния из-за несовершенства хрусталика (аберрация, от латинского — отклонение), неточной аккомодации и пр. Когда мы рассматриваем светлую поверхность на темном фоне, вследствие аберрационного рассеяния как бы раздвигаются границы этой поверхности, и поверхность кажется нам больше своих истинных геометрических размеров; она как бы простирается через края окружающего ее темного фона (рис. 12).

Рис.12. Иррадиация

Эффект иррадиации сказывается тем резче, чем хуже глаз аккомодирован. В силу наличия кругов светорассеяния на сетчатке иллюзорному преувеличению могут при известных условиях (например, очень тонкие черные нити) подвергаться и темные предметы на светлом фоне — это так называемая негативная иррадиация. Примеров, когда мы можем наблюдать явление иррадиации, существует очень много, здесь нет возможности привести их полностью.

Великий итальянский художник, ученый и инженер Леонардо да Винчи в своих записках говорит о явлении иррадиации следующее: «Когда Солнце видимо за безлиственными деревьями, все их ветви, находящиеся против солнечного тела, на- столько уменьшаются, что становятся невидимыми, то же самое произойдет и с древком, помещенным между глазом и солнечным телом. Я видел женщину, одетую в черное, с белой повязкой на голове, причем последняя казалась вдвое большей, чем ширина плеч женщины, которые были одеты в черное. Если с большого расстояния рассматривать зубцы крепостей, отделенные друг от друга промежутками, равными ширине этих зубцов, то промежутки кажутся много большими, чем зубцы…».

На целый ряд случаев наблюдений явления иррадиации в природе указывает в своем трактате «Учение о цветах» великий немецкий поэт Гёте. Он пишет об этом явлении так: «Темный предмет кажется меньше светлого той же величины. Если рассматривать одновременно белый круг на черном фоне и черный круг того же диаметра на белом фоне, то последний нам кажется примерно на 1/5, меньше первого. Если черный круг сделать соответственно больше, они покажутся равными. Молодой серп луны кажется принадлежащим кругу большего диаметра, чем остальная темная часть луны, которая иногда бывает при этом различима».

Явление иррадиации при астрономических наблюдениях мешает наблюдать тонкие черные линии на объектах наблюдения; в подобных случаях приходится диафрагмировать объектив телескопа. Физики из-за явления иррадиации не видят тонких периферических колец дифракционной картины. В темном платье люди кажутся тоньше, чем в светлом. Источники света, видные из-за края, производят в нем кажущийся вырез. Линейка, из-за которой появляется пламя свечи, представляется с зарубкой в этом месте. Восходящее и заходящее солнце делает словно выемку в горизонте. Еще несколько примеров.

Черная нить, если ее держать перед ярким пламенем, кажется в этом месте прерванной; раскаленная нить лампы накаливания кажется толще, чем она есть в действительности; светлая проволока на темном фоне кажется более толстой, чем на светлом. Переплеты в оконных рамах кажутся меньше, чем они есть в действительности. Статуя, отлитая из бронзы, выглядит меньше, чем изготовленная из гипса или белого мрамора.

Архитекторы Древней Греции угловые колонны своих построек делали толще прочих, учитывая, что эти колонны со многих точек зрения будут видны на фоне яркого неба и, вследствие явления иррадиации, будут казаться тоньше. Своеобразной иллюзии подвергаемся мы по отношению к видимой величине Солнца. Художники, как правило, рисуют Солнце чересчур большим по сравнению с другими изображаемыми предметами. С другой стороны, на фотографических ландшафтных снимках, на которых изображено и Солнце, оно представляется нам неестественно малым, хотя объектив дает правильное его изображение.

Заметим, что явление негативной иррадиации можно наблюдать в таких случаях, когда черная нить или слегка блестящая металлическая проволока на белом фоне кажутся толще, чем на черном или сером. Если, например, кружевница хочет показать свое искусство, то ей лучше изготовить кружево из черных ни- ток и расстилать его на белую подкладку. Если мы наблюдаем провода на фоне параллельных темных линий, например, на фоне черепичной крыши или кирпичной кладки, то провода кажутся утолщенными и сломанными там, где они пересекают каждую из темных линий.

Эти эффекты наблюдаются и тогда, когда провода накладываются в поле зрения на четкий контур строения. Вероятно, явление иррадиации связано не только с аберрационными свойствами хрусталика, но также и с рассеянием и преломлением света в средах глаза (слой жидкости между веком и роговой оболочкой, среды, заполняющие переднюю камеру и всю внутренность глаза). Поэтому иррадиационные свойства глаза, очевидно, связаны с его разрешающей силой и лучистым восприятием «точечных» источников света. С аберрационными свойствами, а значит, частично и с явлением иррадиации связана способность глаза переоценивать острые углы.

Астигматизм глаза

Астигматизмом глаза называется его дефект, обусловленный обычно несферической — (торической) формой роговой оболочки и иногда несферической формой поверхностей хрусталика. Астигматизм человеческого глаза был впервые обнаружен в 1801 г. английским физиком Т. Юнгом. При наличии этого дефекта (кстати, не у всех людей проявляющегося в резкой форме) не происходит точечного фокусирования лучей, параллельно падающих на глаз, вследствие различного преломления света роговицей в различных сечениях. Астигматизм резко выраженный исправляется очками с цилиндрическими стеклами, которые преломляют световые лучи только в направлении, перпендикулярном к оси цилиндра.

Глаза, совершенно свободные от этого недостатка, у людей встречаются редко, в чем легко можно убедиться. Для испытания глаз на астигматизм врачи-окулисты часто применяют специальную таблицу, где двенадцать кружков имеют штриховку равной толщины через одинаковые интервалы. Глаз, обладающий астигматизмом, увидит линии одного или нескольких кружков более черными. Направление этих более черных линий позволяет сделать вывод о характере астигматизма глаза.

Если астигматизм обусловлен несферической формой поверхности хрусталика, то при переходе от ясного видения предметов горизонтальной протяженности к рассматриванию вертикальных предметов человек должен изменить аккомодацию глаз. Чаще всего расстояние ясного видения вертикальных предметов меньше, чем горизонтальных.

Заключение

Экспериментальное исследование процесса восприятия реальных объектов — двух равных по величине реек на фоне рельсов железнодорожного пути — показало, что воспринимаемая величина дальней рейки была либо меньшей (в подавляющем большинстве проб), либо равной воспринимаемой величине ближней рейки в зависимости от способа восприятия и дистанции наблюдения. «Иллюзия» восприятия большей относительной величины дальней рейки имела место лишь в очень редких случаях.

Это отличие результатов процесса восприятия реального объекта и его абстрактного изображения на плоскости обусловлена различием в содержании образующихся отношений в процессе отражения свойств того и другого объекта восприятия. Таким образом, процессы восприятия реального объекта и его изображения, отличающиеся по объективному содержанию образующихся в этих процессах отношений, а также условиям восприятия, неправомерно считать идентичными процессами.

Именно многообразие анизотропных отношений является той непосредственно-чувственной основой полуфункциональности процесса восприятия, которая обеспечивает возможность отражения человеком различных свойств и отношений объектов при разных условиях и задачах действия с ними.

Близорукость и дальнозоркость :: Класс!ная физика

Глаз человека — это оптическая система. Лучи света, попадающие в глаз, преломляются на поверхности роговицы и хрусталика.
Хрусталик — это прозрачное тело, похожее на линзу. Особая мышца может менять форму хрусталика, делая его то более, то менее выпуклым. Благодаря этому хрусталик то увеличивает, то уменьшает свою кривизну и вместе с ней фокусное расстояние. Оптическую систему глаза можно рассматривать как собирающую линзу с переменным фокусным расстоянием, проецирующую изображение на сетчатку.

Если предмет находится очень далеко, изображение получается на сетчатке глаза без напряжения мышцы хрусталика (то есть когда глаз смотрит вдаль, он находится в расслабленном состоянии). Когда же рассматривается предмет, находящийся вблизи, происходит сжатие хрусталика и уменьшение фокусного расстояния настолько, что плоскость получаемого изображения снова совмещается с сетчаткой.

У некоторых людей глаза в расслабленном состоянии создают изображение предмета не на сетчатке, а перед ней. В результате изображение предмет «расплывается». Такие люди не могут видеть четко удаленные предметы, но зато хорошо видят предметы, находящиеся вблизи. Это наблюдается, если велика ширина глаза или хрусталик слишком выпуклый ( имеет большую кривизну). В этом случае четкое изображение предмета формируется не на сетчатке, а перед ней. Этот недостаток (дефект) зрения называется близорукостью (иначе миопия).

Близоруким людям необходимы очки с рассеивающими линзами. Пройдя через такую линзу, лучи света фокусируются хрусталиком точно на сетчатку. Поэтому близорукий человек, вооруженный очками, может рассматривать удаленные предметы, как и человек с нормальным зрением.

Другие люди хорошо видят далекие предметы, но не могут различить те, что находятся вблизи. У них в расслабленном состоянии четкое изображение удаленных предметов получается за сетчаткой. В результате изображение предмет «расплывается». Это возможно, когда ширина глаза недостаточно большая или хрусталик глаза плоский, тогда человек видит удаленные предметы четко, а близкие плохо. Этот недостаток зрения называется дальнозоркостью.

Особой формой дальнозоркости является старческая дальнозоркость или пресбиопия. Она возникает потому, что с возрастом снижается эластичность хрусталика, и он уже не сокращается так хорошо, как у молодых людей. Дальнозорким людям можно помочь с помощью очков с собирающими линзами.

Очки, являясь простым оптическим прибором, приносят людям, имеющим дефекты зрения, огромное облегчение в повседневной жизни.

 

Другие страницы по теме «Интересно о зрении»:

История изобретения очков (с древних времен — по 12 век)
История изобретения очков (12-16 века)
История изобретения очков (с 17 века — по наши дни)
Необычные свойства зрения. Опыт
«Слепое пятнышко» в твоем глазу. Опыт
Опыты по цветовому зрению
Загадка Ивана Грозного
Опыты с фильтрами. Цветовое зрение
Объемное зрение. Опыт: дырка в руке
Дальнозоркость и близорукость
У кого глаза лучше?
Как видят близорукие?
Сквозь цветные очки
Зрение при быстром движении
Странное действие увеличительного стекла
Очки для незрячих
Наблюдение дифракции
Наблюдение радуги
Хитрые задачки по оптике

Зрение и возраст — Профилактика и лечение глазных заболеваний – Очки.net

С годами, особенно после 60 лет, человек начинает ощущать, как ухудшаются его физические возможности, в том числе и зрение. Какие возрастные изменения следует считать нормальными, или физиологическими, и как не просмотреть серьёзные глазные заболевания, вы узнаете из нашего сегодняшнего материала.

С возрастом изменяется не только мир вокруг нас, но и мы сами. С годами, особенно после 60 лет, человек начинает ощущать, как ухудшаются его физические возможности, в том числе и зрение. Некоторые возрастные изменения зрения, например пресбиопия, являются нормальными, или физиологичными, и не свидетельствуют о наличии каких-либо заболеваний. В свою очередь катаракта — это заболевание, которое встречается у большинства людей пожилого возраста, но может быть вылечено при помощи хирургической операции. В то же время у некоторых людей в пожилом возрасте могут появиться серьезные глазные заболевания, заметно ухудшающие качество жизни, — глаукома, возрастная макулярная дегенерация и диабетическая ретинопатия.

Нормальные возрастные изменения зрения

Рассмотрим основные известные их виды и ответим на вопрос: «Когда же начинаются возрастные изменения зрения?»

Пресбиопия

Когда вы минуете сорокалетний рубеж, то начинаете замечать, что вам все труднее фокусировать зрение на расположенных вблизи предметах. Это вполне нормальное ухудшение фокусирующей способности глаз, то есть возрастное ослабление их аккомодации, которое называется пресбиопией. Пресбиопия происходит в результате отвердевания (склерозирования) хрусталика, который при максимальном напряжении аккомодации не в состоянии предельно увеличить свою кривизну. Из-за этого уменьшается его преломляющая сила и ухудшается способность видеть на близком от глаза расстоянии. Пресбиопия начинается в возрасте 40–45 лет при нормальной рефракции глаза; считается, что при близорукости она наступает позже, при дальнозоркости – раньше. На протяжении некоторого периода времени вам удается компенсировать недостаток аккомодации за счет отодвигания рассматриваемого предмета дальше от глаз. Тем не менее наступает такой момент, когда вам становятся необходимы очки для чтения, очки с прогрессивными линзами или мультифокальные контактные линзы.

Катаракта

В переводе с греческого «катаракта» означает «водопад», что достаточно точно отражает, как видит человек с катарактой – будто бы через пленку воды. При катаракте развивается помутнение хрусталика глаза, препятствующее прохождению лучей света через глаз и приводящее к снижению остроты зрения. Это давно известное человечеству заболевание, которое уже более 2 тыс. лет лечится хирургическими методами. Почти половина населения земного шара старше 40 лет страдает от этого недуга.¹ По данным американских экспертов, почти у половины американцев в возрасте старше 65 лет имеется некоторая стадия формирования катаракты, а в возрасте старше 70 лет процент пациентов с катарактой становится еще выше.² Хотя катаракта и считается глазным заболеванием, развивающимся с возрастом, она встречается настолько часто, что может считаться нормальным проявлением возрастных изменений. Эффективным лечением катаракты сегодня является хирургическая операция по удалению помутневшего хрусталика с имплантацией интраокулярной линзы – искусственного хрусталика. Методы проведения этих хирургических операций достаточно безопасны и позволяют восстановить до 100% зрения, утраченного из-за возникновения катаракты.
Наиболее частым симптомом катаракты является снижение остроты зрения. В зависимости от расположения помутнений хрусталика (в центре или на периферии) зрение может может ухудшаться или оставаться хорошим. Если катаракта начинает развиваться на периферии хрусталика, пациент может не ощущать никаких изменений в зрении. Такая катаракта обнаруживается случайно на профилактическом врачебном осмотре. Если вы замечаете изменение остроты зрения, следует пройти обследование у врача-офтальмолога. Миллионы людей ежегодно проходят операцию по удалению катаракты и снова могут видеть мир во всех его красках.

Основные возрастные заболевания глаз

Возрастная макулярная дегенерация

Возрастная макулярная дегенерация (ВМД), или макулодистрофия, – это болезнь, которая поражает центральную, самую важную область сетчатки – макулу, играющую основную роль в обеспечении зрения. При развитии ВМД поражаются фоторецепторы-колбочки, воспринимающие свет, и человек постепенно теряет центральное зрение. Название заболевания происходит от двух слов: «макула» – «пятно» и «дегенерация» (дистрофия) – «нарушение питания».
При ВМД нарушается преимущественно центральное и цветовое зрение, поэтому первыми признаками заболевания являются снижение остроты зрения и потеря цветовосприятия. В результате возникают трудности при чтении, письме, работе за компьютером, просмотре телевизионных передач, вождении машины и т. д. Человеку становится необходим более яркий свет при чтении, письме и кропотливой работе. Очень часто люди долго не замечают ухудшения зрения – ведь с одним нормально видящим глазом можно читать и выполнять мелкую работу. При дальнейшем развитии болезни перед больным глазом появляется пятно, искажение букв и линий, зрение резко ухудшается. Периферическое зрение при ВМД не изменяется, за счет чего больной свободно ориентируется в пространстве и справляется с решением бытовых повседневных задач.
Возрастная макулярная дегенерация является ведущей причиной необратимой потери зрения, то есть слепоты, среди населения развитых стран мира в возрасте 50 лет и старше. Так как эта группа людей представляет все большую долю населения, потеря зрения вследствие развития ВМД является растущей проблемой. По данным ВОЗ, доля населения старшей возрастной группы в экономически развитых странах составляет около 20%, а к 2050 году она увеличится, вероятно, до 33 %.³

Глаукома

Глаукома – это хроническое заболевание, которое характеризуется повышением внутриглазного давления, постепенным развитием атрофии зрительного нерва, что приводит к слепоте.
Глаукома бывает открытоугольная и закрытоугольная. Открытоугольная глаукома не сопровождается болевыми симптомами, и пациент обращается к врачу только тогда, когда резко ухудшается зрение, но лечение может быть уже неэффективным. Закрытоугольная глаукома сопровождается периодическими болями в глазу, в соответствующей половине головы, проявляется острым болевым приступом, при котором внутриглазное давление будет значительно повышено, а острота зрения – заметно снижена. Если такой приступ вовремя не снять, глаз ослепнет.
Риск развития глаукомы увеличивается каждые 10 лет после достижения 40- летнего возраста, начиная от 1% среди населения в возрасте 40 лет до 12% у людей старше 80 лет. По прогнозам специалистов, в 2020 году глаукомой будут страдать 110 млн человек во всем мире. В России глаукома занимает 1-е место среди всех причин инвалидности по зрению. В нашей стране официально признаны больными глаукомой 850 тыс. человек, однако врачи-офтальмологи говорят, что реально больных минимум миллион. В последние годы заболеваемость глаукомой в России в 1,5–2,0 раза превышает среднеевропейский показатель. Если в мире глаукома является главной причиной слепоты в 14% случаев, то в нашей стране из-за нее слепнет каждый пятый.⁴
Цели лечения глаукомы – снизить внутриглазное давление до безопасного уровня у каждого конкретного пациента и предотвратить развитие атрофии зрительного нерва. Лечение глаукомы может быть медикаментозным (глазные капли), лазерным и хирургическим.⁵

Диабетическая ретинопатия

Диабетическая ретинопатия (ДР) – специфическое позднее (хроническое) осложнение сахарного диабета. Патологические изменения глаз при сахарном диабете чаще всего возникают через 5–10 лет от начала заболевания; прежде всего поражается глазное дно – сетчатка. Это заболевание развивается, как правило, последовательно, начиная от изменений, связанных с повышенной проницаемостью и закупоркой мелких кровеносных сосудов сетчатки, до появления новообразованных сосудов и рубцовой ткани. Диабетическая ретинопатия является одной из основных причин слепоты у населения развитых стран мира. Инвалидность по зрению отмечается более чем у 15% больных сахарным диабетом. Поскольку сахарный диабет 2-го типа может долго протекать без явных симптомов, у 25–30% больных с впервые выявленным диабетом 2-го типа определяется начальная стадия ДР. У большей части больных сахарным диабетом 1-го типа с 20- летним стажем заболевания имеется ретинопатия.⁶
На первых этапах острота зрения не снижается, и человек может не знать о начавшемся заболевании глаз. Необходимо иметь в виду, что врач-офтальмолог сможет заметить начальные изменения на глазном дне, поэтому очень важны регулярное посещение врача, контроль уровня глюкозы в крови и строгое соблюдение всех рекомендаций. В настоящее время основным способом профилактики ДР является поддержание длительной и максимально стабильной компенсации сахарного диабета.⁷

Как возраст влияет на другие структуры глаз?

Когда мы рассуждаем о том, какие изменения происходят с глазами по мере старения человека, то прежде всего вспоминаем о таких состояниях, как пресбиопия и катаракта. Однако с возрастом отмечаются перемены и в других структурах глаз:

• Уменьшение размеров зрачка. С возрастом становятся слабее мышцы, осуществляющие контроль за размерами зрачка и его реакцией на свет. Это приводит к тому, что зрачок уменьшается и менее активно реагирует на изменение освещенности. Именно из-за этих изменений людям старше 60 лет требуется в три раза больше света для комфортного чтения, чем двадцатилетним, а также они более сильно чувствуют ослепление, выходя на яркий солнечный свет из помещений с низкой освещенностью, например из кинотеатров. Справиться с этими симптомами помогут очки с фотохромными линзами и просветляющими покрытиями, которые эффективно изменяют светопропускание в зависимости от уровня освещенности и защищают глаза от мешающих отражений.
• Возникновение синдрома «сухого глаза». По мере старения наши слезные железы вырабатывают меньше жидкости. В особенности это ощущают женщины в возрасте менопаузы. Если человек начинает испытывать такие симптомы синдрома «сухого глаза», как горение, жжение или другие виды дискомфорта, ему необходимо в течение дня применять капли типа «искусственная слеза» и проконсультироваться с врачом- офтальмологом, который назначит препараты для лечения этого состояния.
• Снижение цветовосприятия. С возрастом снижается чувствительность клеток сетчатки, ответственных за нормальное цветовосприятие, вследствие чего цвета становятся менее яркими, а контраст между различными цветами – менее ощутимым. В частности, голубой и синий цвета начинают казаться выцветшими или размытыми. Это нормальное возрастное изменение зрения, для которого пока не существует лечения. Но вы должны учитывать это изменение, если ваша профессия требует четкого различения цветов, как, например, профессия художника, портного, электрика.
• Отслоение стекловидного тела. Стекловидное тело – это прозрачное бесцветное гелеобразное вещество, заполняющее полость глазного яблока. Оно является самым объемным образованием глаза, составляющим до 55% его внутреннего содержимого.⁸
  У новорожденных стекловидное тело имеет однородную структуру и плотно прилегает к сетчатке. В норме оно абсолютно прозрачное, но с возрастом происходит отделение волокон коллагена от жидкой части стекловидного тела. Этот процесс очень распространен, обычно не опасен и называется отслоением стекловидного тела. Отслоение стекловидного тела встречается у большинства людей старше 60 лет. У тех, кто страдает близорукостью, отслоение стекловидного тела может появиться в возрасте 40 лет.⁹
  Человек может ощущать это отслоение, замечая мушки (плавающие помутнения) и молнии (яркие вспышки света, часто сбоку) перед глазами. Мушки вызваны тем, что непрозрачные волокна коллагена бросают тень на сетчатку. Молнии появляются в результате воздействий, которые оказывает отслаивающееся стекловидное тело на сетчатку в местах их плотного прикрепления. Фоторецепторы сетчатки в этой области воспринимают механическое раздражение как яркую вспышку света, что пациент и ощущает. Отслоение стекловидного тела не лечится. Оно требует лишь постоянного контроля со стороны врача-офтальмолога.
  Однако мушки и молнии могут быть симптомами и более грозного заболевания – отслоения сетчатки, когда происходит процесс отделения сетчатой оболочки глаза от его сосудистой оболочки. Отслоение сетчатки – серьезная проблема, которая может привести к существенному ухудшению зрения и к слепоте при отсутствии немедленного лечения. Если вы ощущаете мушки и молнии, лучше проконсультируйтесь с врачом-офтальмологом. Если отслоение стекловидного тела привело к отслоению сетчатки, то проводится лазерная коагуляция сетчатки.

• Ухудшение периферического зрения. Периферическое зрение является функцией палочкового и колбочкового аппарата всей оптически деятельной сетчатки и определяется полем зрения. Поле зрения – это пространство, которое человек видит глазами при неподвижном фиксированном взоре. Периферическое зрение помогает ориентироваться в пространстве.¹⁰
  По мере старения происходит естественное ухудшение периферического зрения, причем уменьшение поля зрения составляет от 1 до 3° на каждое десятилетие жизни. К тому времени, когда человек достигает 70- или 80- летнего возраста, потеря периферического зрения может составить от 20 до 30°. Это ухудшение увеличивает риск аварий при управлении автомобилем, поэтому водителям пожилого возраста необходимо быть предельно внимательными во время вождения. Перед пересечением перекрестка необходимо поворачивать голову налево и направо для увеличения поля зрения.

 

Как реагировать и что предпринимать при возрастных изменениях зрения?

Специалисты традиционно рекомендуют придерживаться правильного режима питания и здорового образа жизни, включая регулярные физические нагрузки, контроль веса, снижение стрессов и отказ от курения. Соблюдение всех этих рекомендаций помогает формировать вашу собственную линию обороны в борьбе с возрастными изменениями органа зрения. Также важно регулярно проходить обследование у врача-офтальмолога. Следует обсуждать со специалистом все изменения и ухудшения в качестве зрения, а также знать историю семейных глазных заболеваний, к которым вы можете быть генетически предрасположены. В обязательном порядке сообщайте врачу о принимаемых вами медицинских препаратах, включая нерецептурные пищевые добавки и витамины.¹¹

  Надеемся, уважаемые читатели, что материалы этой статьи помогут вам понять, какие изменения зрения происходят с возрастом и как они могут повлиять на качество жизни.

¹  См.: Катаракта // Санкт-Петербургский филиал ФГБУ МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н.Федорова Минздрава России [Сайт]. URL: http://www.mntk.spb.ru/2c-2/ (дата обращения: 27.11.2013).
²  См.: Heiting G. How your vision changes as you age // All About Vision [Сайт]. URL: http://www.allaboutvision.com/over60/vision-changes.htm (дата обращения: 27.11.2013).
³  См.: Макулодистрофия // Все о зрении [Сайт]. URL: http://www.vseozrenii.ru/disease/index/makulodistrofiya/ (дата обращения: 27.11.2013).
⁴  См.: Глаукома в мире. URL: http://glaukoma-ekb.narod.ru/p2.htm (дата обращения: 27.11.2013).
⁵  См.: Глаукома // Клиника микрохирургии глаза Маерчака [Сайт]. URL: http://krasmk.dm0.ru/index.php/2011-04-11-07-59-20.html (дата обращения: 27.11.2013).
⁶  См.: Диабетическая ретинопатия // Diabetunet.ru [Сайт]. URL: http://www.diabetunet.ru/diabetoslpozdn/diabetretinop (дата обращения: 27.11.2013).
⁷  См.: Диабетическая ретинопатия // Vidal [Сайт]. URL: http://www.vidal.ru/patsientam/entsiklopediya/Narusheniya-obmena-veshestv-endocrinoligiya/Diabeticheskaya-retinopatiya.html (дата обращения: 27.11.2013).
⁸  См.: Копаева В. Г. Стекловидное тело // Глазные болезни. Все о зрении [Сайт]. URL: http://zreni.ru/2352-steklovidnoe-telo.html (дата обращения: 27.11.2013).
⁹  См.: Отслойка стекловидного тела (мушки и молнии) // websight.ru [Сайт]. URL: http://www.websight.ru/dx/pvd.php (дата обращения: 27.11.2013).
¹⁰  См.: Передерий В.А. Периферическое зрение // Глазные болезни. Полный справочник. Все о зрении [Сайт]. URL: http://zreni.ru/2214-perifericheskoe-zrenie.html (дата обращения: 28.11.2013).
¹¹  См.: Heiting G. How your vision changes as you age.

Подготовлено Ольгой Щербаковой, журнал «Веко», 1/2014

Недостатки зрения и их исправление — урок. Физика, 8 класс.

Благодаря способности хрусталика изменять кривизну своей поверхности, изображение рассматриваемого предмета попадает точно на сетчатку глаза, если глаз здоровый.

Очевидно, что чем дальше находится предмет от глаза, тем меньше его изображение, попадающее на сетчатку. Когда необходимо рассмотреть предмет лучше, мы подносим его ближе к глазам. Но если поднести предмет слишком близко, то точного изображения предмета не получится. Обычно это происходит, если предмет помещён на расстояние меньше \(20\) см от глаза.

Наименьшее  расстояние,  на  котором  глаз  человека  может  ясно  видеть  предметы  без  напряжения,  называется  расстоянием  наилучшего  зрения.

Для людей с хорошим зрением это расстояние равно \(25\) см. Это расстояние от книги до глаза при чтении.

Самое близкое и самое дальнее расстояние, на котором глаз может рассмотреть предмет, называется дальнейшей и ближайшей точкой ясного зрения.

Дальнейшая  точка  ясного  видения  —  это  максимальное  расстояние,  на  котором  глаз  чётко  видит  предмет.

Для нормального глаза это расстояние составляет \(5\) метров.

Ближайшая  точка  ясного  видения  —  это  минимальное  расстояние  для  глаза,  на  котором  предмет  рассматривается  отчётливо.

Здоровый глаз способен рассматривать предмет на расстоянии \(10\) см.

 

Рассмотрим с вами самые распространённые дефекты зрения.

Близорукость, или миопия, возникает, если изображение предмета, находящегося на расстоянии \(5\) метров от глаза, формируется не на сетчатке глаза, а перед ней. Это возникает, если преломляющая способность глаза слишком велика для длины глаза, или наоборот, длина глаза слишком мала для преломляющей способности оптического аппарата глаза. Аккомодация в этом случае не помогает, так как она может только увеличить оптическую силу глаза, а не уменьшить. При близорукости дальнейшая точка ясного видения предмета находится ближе \(5\) метров, а ближайшая точка ясного виденья меньше \(10\) см.
Близорукость может возникать из-за увеличенной преломляющей способности хрусталика.

Пациенты с близорукостью жалуются на ослабление зрения вдаль, которое постепенно увеличивается. Часто такие пациенты прищуриваются, так как при этом площадь зрачка уменьшается, уменьшая рассеивание лучей света, и зрение несколько улучшается.

 

Дальнозоркость

При дальнозоркости, или гиперметропии, изображение предмета формируется позади сетчатки.

При гиперметропии уменьшена длина глазного яблока, обычно более узкий зрачок. Пациент с дальнозоркостью видит нечётко предметы на любых расстояниях, причем при приближении предмета к глазу, зрение ухудшается. Термин «дальнозоркость» объясняется тем, что вдали такой пациент видит всё-таки лучше, чем вблизи.

Часто дальнозоркость связана с возрастными изменениями. Со временем хрусталик становится менее эластичным и выпуклым, становится тоньше, уменьшается его аккомодация.

 

Обычно поверхность роговой оболочки и поверхность хрусталика являются частями почти идеальной сферы. Если кривизна одной или обеих этих поверхностей оказывается искажённой, то для различных сечений глаза фокусные расстояния оказываются неодинаковыми. При этом изображение получается нечётким. Этот дефект называется астигматизмом.

 

Коррекция зрения

Коррекция зрения возможна с помощью очков и линз. Линзы имеют ряд преимуществ перед очками. Они не ограничивают поле зрения, обеспечивая хороший обзор при повороте глаза, незаметны для окружающих. Однако при их ношении может развиваться индивидуальная непереносимость. При нарушении правил использования контактных линз могут возникнуть воспалительные заболеваний слизистой оболочки глаз.

Подбор линз производится отдельно для каждого глаза, так как дефекты зрения могут быть выражены в разной степени для левого и правого глаза. При этом для коррекции близорукости используются рассеивающие линзы, а для компенсации дальнозоркости — собирающие.

 

Причины и последствия цветового зрения | Эволюция: образование и пропаганда

Цветное зрение дает организмам важную сенсорную информацию об окружающей их среде. Например, способность различать цвета позволяет организмам обнаруживать и распознавать два очень важных объекта — пищу и партнеров. Цвет, который могут различить животные, будет влиять на их способность добывать корм и охотиться, избегать хищников и выбирать качественных партнеров. Здесь мы рассмотрим несколько ключевых примеров каждого из этих различных последствий цветового зрения.Кроме того, поскольку не все последствия цветового зрения являются полезными, мы исследуем компромиссы, связанные с цветовым зрением, которые могут помочь объяснить, почему не все животные обладают способностью распознавать цвета.

Цветное зрение улучшает собирательство

Взаимоотношения между насекомыми и цветковыми растениями — один из классических примеров совместной эволюции. Растения используют насекомых для передачи пыльцы с растения на растение, тем самым помогая растениям в половом размножении. Насекомые — добровольные посредники, поскольку за свое поведение они получают вознаграждение либо нектаром, либо пыльцой.Хотя мы можем найти яркие цвета цветов эстетически привлекательными, мы не можем на самом деле увидеть многие из цветов, которые излучают цветы, поскольку эти цвета эволюционировали для приемников с цветовым зрением, которое не такое же, как у нас. Во многих случаях предполагаемый получатель — насекомое. Цветовое зрение насекомых позволяет им обнаруживать важные сигналы, производимые цветущими растениями. Так, например, по крайней мере в 74 различных семействах цветковых растений (покрытосеменных) цветы претерпевают резкие изменения цвета, которые сигнализируют насекомым, когда они получают нектарную награду.Исследователь Марта Вайс сравнила объем нектара, состояние стигмы (женского цветоложа цветка) и наличие пыльцы у цветов до и после смены и обнаружила, что цветки до и после смены дают нектарное вознаграждение и являются сексуально жизнеспособными, в то время как цветы после смены не содержат нектар. отсутствовала пыльца и казалась невосприимчивой (Weiss, 1991). Таким образом, для посещения насекомых на пользу цветку лучшее время для посещения — это когда цветок имеет пыльцу и является сексуально жизнеспособным. Похоже, что растения сигнализируют, когда они находятся на этой стадии.Что важно с точки зрения насекомых, так это то, что именно в это время растения производят больше всего нектара, и, конечно же, Вайс обнаружил, что насекомые концентрируют свои посещения на предзаменительных цветках. Эти результаты говорят о том, что, поскольку насекомые могут обнаруживать изменение цвета цветов, от этого выигрывают и насекомые, и растения.

Изменение цвета также используется растениями, чтобы сообщить птицам и другим плодоядным животным, когда их плоды созрели и готовы к употреблению, чтобы семена можно было рассыпать (Wheelwright and Janson 1985).Во многих случаях красный цвет — это цвет спелых фруктов (например, яблок, ягод и т. Д.). Является ли это примером «истинного» межвидового общения, приносящего пользу обеим сторонам? С точки зрения растений, если животные поедают плоды, это отличный способ рассеять семена, содержащиеся в плодах. В некоторых случаях, если животное проглатывает семена, семена откладываются на некотором расстоянии от родителя вместе с некоторым «удобрением», чтобы помочь семенам расти. Опасность для растения заключается в том, что животное съедает плод слишком рано, до того, как семена разовьются и не будут готовы к самостоятельному выходу.Изменение цвета плодов совпадает со сроком развития семян и является сигналом о том, что плод готов к употреблению. Большинство растений разработали способ быть уверенным, что животные обращают внимание на этот сигнал, сохраняя необходимый животным сахар в виде кислот до тех пор, пока плоды не созреют. Следовательно, цветовое зрение, которое позволяет животному определять, когда плод созрел, было бы явно полезным, предполагая, что цвета фруктов являются сигналом в системе, включающей истинное общение между растениями и животными.

В каком контексте эволюционировало трехцветное цветовое зрение у приматов?

Еще одним преимуществом способности различать красный и зеленый цвета (трехцветное цветовое зрение) было бы обнаружение красных плодов на фоне зеленой листвы. Приматы уникальны среди млекопитающих тем, что большинство из них обладают трехцветным цветовым зрением. Была выдвинута гипотеза, что способность обнаруживать красные плоды на зеленом фоне является причиной того, что у приматов развилось трехцветное цветовое зрение (обзор Surridge et al.2003). Когда ученые рассматривают, какие оттенки могут видеть люди с трехцветным зрением, они утверждают, что трехцветные фенотипы лучше подходят для различения оттенков спелых фруктов (красный, оранжевый и желтый; Regan et al.2001; см. Riba-Hernandez et al. 2004) и молодые красные листья (Lucas et al. 1998) из незрелых фруктов и листьев. Однако поведенческие свидетельства неоднозначны. В то время как некоторые исследования показали, что приматы с трехцветным зрением действительно кормятся более эффективно, другие полевые исследования этого не показали (Dominy et al.2003; Dominy 2004). Были ли выгоды от повышения эффективности кормодобывания движущей силой первоначальной эволюции трехцветного цветового зрения у приматов?

Конкурирующая гипотеза состоит в том, что трехцветное цветовое зрение развилось в контексте полового отбора как средство общения между особями одного и того же вида. Несколько исследований отметили, что приматы используют красный цвет для внутривидовой передачи сигналов (обзор Surridge et al. 2003, Fig. 2). Changizi et al. (2006) предположили, что, поскольку цветовое зрение у некоторых приматов почти оптимально для различения цветовых модуляций кожи, трихроматия изначально была выбрана для восприятия передачи сигналов цвета кожи.

Рис. 2

Красные лица этих японских макак ( Macaca fuscata ), также известных как Снежная Обезьяна, могут дать потенциальным партнерам информацию о качестве партнера. У макаки-резуса ( Macaca mulatta ) самки предпочитают красную версию лица самцов (Waitt et al. 2003). M. fuscata — это наземный вид обезьян Старого Света, обитающий в Японии, который здесь расслабляется в естественно нагретых вулканических горячих источниках. Фото любезно предоставлено Википедией

Однако определение текущей функции такой черты, как цветовое зрение, — не лучший способ установить контекст, в котором эта черта изначально развивалась.Если способность видеть красные черты у сородичей — это то, что привело к эволюции красно-зеленого цветового зрения, то красные черты должны были развиться одновременно или раньше, чем красное / зеленое цветовое зрение. Если трехцветное цветовое зрение развилось до появления красных черт, это не означает, что оно не важно для внутривидовой коммуникации, а просто то, что красные черты воспользовались преимуществом предшествующей сенсорной предвзятости для обнаружения красного. Мутации, которые сделали уже красные черты, такие как кожа, более заметными и привлекательными для потенциальных партнеров, передавались бы чаще.

Фернандес и Моррис (2007) провели филогенетический анализ, чтобы проверить гипотезу о том, что трехцветное цветовое зрение у приматов было предвзятым предубеждением, появившимся до появления красных черт, используемых для общения между сородичами. Они обнаружили, что красное / зеленое цветовое зрение присутствовало до появления красных черт (см. Рис. 3). Это интересно, потому что в нем утверждается, что эволюцию цветового зрения стимулировало нечто иное, чем способность видеть красные черты, — возможно, повышение эффективности кормодобывания.Но их анализ также показал, что красные черты, которые мы видим у многих видов приматов, эволюционировали, чтобы воспользоваться способностью сородичей видеть красный цвет. Другими словами, красное / зеленое цветовое зрение было существовавшей ранее сенсорной предвзятостью, которой самцы или самки приматов могли воспользоваться, тем самым соблазняя потенциальных партнеров по спариванию обратить на них внимание.

Рис. 3

Реконструкция состояния предков с использованием максимального правдоподобия и сохраненной модели MK1 (то есть равной вероятности), реализованной в Mesquite.Площади пирогов указывают на относительную поддержку родовых состояний. а) цветное зрение ; трехцветное цветовое зрение, обозначенное черным цветом, присутствовало в узле Node 2 до развития b) красная кожа, обозначенная черным, и красная кожа (не показано). Круговые диаграммы со звездочками указывают на значительную поддержку реконструкции предкового состояния в этом узле. Фернандес и Моррис (2007) © 2007 American Naturalist

Неудивительно, что исследователи проявили интерес к этому предубеждению в отношении красного цвета у людей.Одно исследование показало, что в целом ряде видов спорта ношение красного цвета всегда ассоциировалось с более высокой вероятностью победы (Hill and Barton 2005). Как и многие другие нечеловеческие виды, кажется, что люди используют цвет для обозначения конкурентного преимущества. Было показано, что эта реакция зависит от пола и предполагает, что мужчины могут ассоциировать красный цвет с агрессией или доминированием, подобно тому, как это известно для мужчин у других видов (Ioan et al. 2007).

Цветовое зрение и половой отбор у Bowerbirds

Цвета, а также специфические узоры разных цветов играют важную роль в способности многих животных находить качественных партнеров правильного вида.Половой отбор является мощным эволюционным компонентом естественного отбора, который предоставляет некоторым особям больше партнеров, чем другим, из-за предпочтений партнера или конкуренции за доступ к партнерам. Джон Эндлер и др. (2005) исследовали эволюцию цветного оперения шалашников. Одним из интересных аспектов этих австралийских птиц является то, что самцы некоторых видов также собирают цветные предметы для украшения своих беседок (сооружения, которые самцы строят из палочек и травы в качестве площадок для ухаживания за самками) в качестве метода привлечения самок (Борджиа 1997; Фрит и др. Фрит 2004).Самки получают информацию об идентичности видов и качествах самцов, оценивая окраску оперения самца и цвета предметов, которые он кладет перед своей беседкой (Frith and Frith 2004). Исследование Эндлера продемонстрировало, что эволюция цветовых узоров по крайней мере частично предсказуема на основе зрительных систем этих птиц, а также различных типов информации, закодированных в цветовых узорах. Изучая диморфизм оперения (различие между самцами и самками), заметность оперения по отношению к визуальному фону и использование цветных объектов в беседке в филогенетическом контексте, Endler et al.(2005) обнаружили, что степень полового диморфизма вида как увеличивалась, так и уменьшалась с течением времени, параллельно с заметностью их оперения и структуры беседки на заднем фоне. Тем не менее, заметность цветных украшений, добавленных к беседкам, всегда увеличивалась, предполагая, что, хотя иногда есть плата за заметное оперение, возможно, из-за хищников, наличие заметной беседки обходится не так дорого.

Цветовое зрение и половой отбор у цихлид

Когда самки из одной и той же популяции имеют разные предпочтения при спаривании по разному мужскому признаку, возможно, что половой отбор может облегчить видообразование или образование двух видов из одного.Была выдвинута гипотеза, что половой отбор может быть ответственным за большое количество видов цихлид, обитающих в озере Виктория в Африке. Разница в брачных цветах самцов или в цветах, которые они используют для привлечения самок нужных видов в период размножения, тесно коррелирует с длинами волн фотопигментов в глазах самок, которые позволяют им видеть цвета самок. самцы своего вида.

В этом большом пресноводном озере водится более 500 видов цихлид, и они демонстрируют очень интересные закономерности эволюции (Meyer 1993).Во-первых, похоже, что стая этого вида произошла от одного или нескольких предковых видов за довольно короткий период времени (менее 16 500 лет). Во-вторых, несмотря на то, что у этих видов обнаруживается различное количество морфологий, позволяющих рыбе питаться разными типами кормов, наиболее близкородственные виды имеют одинаковую морфологию, но очень разную брачную окраску самцов. Самцы цихлид проявляют очень яркие цвета во время брачного сезона (их брачные цвета), которые характерны для данного вида и могут служить сигналами, помогающими самкам идентифицировать партнеров правильного вида.Оказывается, что фотопигменты могут сильно отличаться у разных видов, что позволяет предположить, что глаза особей разных видов специально «настроены» на то, чтобы видеть брачную окраску самцов своего вида (Carleton et al. 2005). Поведенческие исследования, изучающие предпочтения самок при спаривании, показали, что когда вы маскируете цветовые различия между самцами в лаборатории с помощью монохроматического света, самки не проявляют предпочтения между своими самцами и самцами близкородственных видов (Mann et al.2004 г.). Однако, если вы дадите самкам такой же выбор при нормальном освещении, где можно различить разные цвета между самцами, они предпочтут своих собственных самцов разнородным видам.

Принимая во внимание, что приведенные выше данные предполагают роль полового отбора в производстве большого количества видов цихлид в озере Виктория, Оле Зеехаузен и его коллеги хотели дополнительно проверить эту идею (Terai et al. 2006). Они хотели посмотреть, смогут ли они найти популяцию рыб-цихлид, в которой они могли бы обнаружить начальные вариации в предпочтениях самок, необходимые для процесса видообразования.Как только у женщин появятся различия в предпочтениях, популяция может стать репродуктивно изолированной на две группы: женщины, которые предпочитают один тип мужчин, и мужчины этого типа, по сравнению с женщинами, которые предпочитают другой тип мужчин, и мужчин с этими чертами. Со временем, если между двумя группами будет мало или совсем не будет инбридинга, они будут развиваться отдельно и образовывать два вида из одного. Исследователи изучили разновидности цихлид, у которых брачный цвет самцов варьировался от красноватого до синего.Они обнаружили, что некоторые самки постоянно предпочитали красных самцов, а другие — синих. Если эти предпочтения должны были привести к ассортативному спариванию в полевых условиях (самки с красными предпочтениями спаривались только с красноватыми самцами, самки с голубыми предпочтениями спаривались с синими), то половой отбор в виде вариаций в предпочтениях самок при спаривании мог бы привести к формированию новых видов. Тераи и др. (2006) показали, что дивергентная эволюция зрительной системы у двух клад цихлид совпадает с расхождением в окраске самцов при размножении.Эти результаты добавляют дополнительную поддержку гипотезе о том, что естественный отбор, воздействующий на зрительные системы этих рыб, привел к образованию новых видов посредством полового отбора.

Некоторые компромиссы

Животные могут обрабатывать только определенное количество сенсорной информации за один раз. Кроме того, в некоторых средах, например в ночное время, информация о цвете организма отсутствует. Таким образом, хотя эволюционный переход к цветовому зрению, несомненно, помог многим животным спариваться, добывать пищу и охотиться за едой или убегать от хищников, среди прочего, это также означало, что приходилось идти на компромисс.Компромиссы или компромиссы повсеместны в эволюции, поскольку отбор, благоприятствующий одному признаку, часто происходит за счет другого. Поэтому при рассмотрении других органов чувств, которые животные используют для получения информации об окружающей их среде, таких как запах, ночное зрение и эхолокация, исследователи задаются вопросом, когда и как эволюция цветового зрения повлияла на эти другие сенсорные модальности.

Для большинства млекопитающих запах является важным чувством, используемым для обнаружения и различения потенциальных партнеров и конкурентов.В самом переднем конце носовой полости находится небольшой орган, называемый вомероназальным органом (VNO), который обнаруживает феромоны, химические вещества, которые вырабатываются одним человеком для запуска поведенческой реакции у другого человека того же вида. Семейство генов обонятельных рецепторов, которые необходимы для функции VNO, было обнаружено у мышей (Stowers et al. 2002; Leypold et al. 2002). Эти же гены можно найти у всех млекопитающих, а у многих приматов, таких как мы, они являются псевдогенами или нефункциональными (Gilad et al.2004 г.). Используя филогенетический анализ, который исследует эволюционные отношения между видами, имеющими это семейство генов, и теми, у которых его нет, можно определить, когда в нашей эволюционной истории гены перестали функционировать. Кроме того, молекулярные свидетельства положительного отбора по этим важным генам VNO могут быть использованы для определения того, функционирует ли VNO. Обе линии доказательств предполагают, что VNO стал нефункциональным в то же самое время в эволюции приматов, что трехцветное цветовое зрение развилось через дупликацию гена зеленого / красного опсина (Liman and Innan 2003).Это говорит о том, что, когда приматы увеличили свою способность различать красный и зеленый, они уменьшили свою зависимость от химических сигналов. В общем, мы знаем, что животные могут обрабатывать только определенное количество информации за один раз, и во многих случаях используют фильтрацию стимулов, чтобы ограничить объем сенсорной информации, которую необходимо обработать. В случае приматов, которые развили способность отличать красный от зеленого фона, похоже, что информация, которая ранее предоставлялась через химические реплики или сигналы, стала менее важной, так что отбор генов, поддерживающих функциональность VNO, был ослаблен.

У некоторых морских млекопитающих эволюционные условия привели к потере коротковолновых (S) -волновых колбочек, что, по мнению исследователей, связано с морской средой. Лео Пайхль и его коллеги изучили выборку из семи видов зубатых китов и пяти видов морских хищников — ушастых и безухих тюленей — чтобы попытаться понять, почему у морских млекопитающих есть только L-конусы, или длинноволновые фоторецепторы, и поэтому они по сути являются дальтоник (Peichl et al. 2001). Напротив, волк, хорек, европейская речная выдра и бегемот — животные, считающиеся близкими наземными родственниками тюленей и китов — имеют обычное сочетание S- и L-конусов.Утрата S-конусов у морских видов как у китов, так и у ластоногих свидетельствует о наличии адаптивного эволюционного преимущества. Но почему это должно быть так в морской визуальной среде, где свет прозрачных вод океана все больше смещается в синий диапазон или короткие длины волн с глубиной? Кроме того, хотя монохромность конуса, казалось бы, не причиняет вреда животным, которые в основном ведут ночной образ жизни, похоже, что потеря S-образного конуса будет невыгодна для китов и тюленей, среда обитания которых включает яркую поверхность океана.

Путем посмертных исследований глаз, полученных от животных, которые умерли или были усыплены в заповедниках дикой природы, исследователи подтвердили отсутствие S-колбочек у этих морских млекопитающих и во всех случаях показали, что количество палочкообразных фоторецепторов морских животных превышает количество фоторецепторов. шишки. Присутствие сетчатки, в которой преобладают палочки, помогает объяснить хорошее зрение этих млекопитающих в условиях тусклого света, например, при глубоком нырянии и поиске пищи в ночное время. Это также указывает на возможное функциональное объяснение потери S-образного конуса.У млекопитающих палочки и колбочки соперничают за одну и ту же поверхность сетчатки. Исследователи отметили, что если отдать предпочтение одной системе, то другая может быть сокращена. Точно так же, возможно, потеря S-конуса представляет собой экономическую адаптацию: упрощение сетчатки и сложность обрабатываемой там информации могли бы освободить корковое пространство для других сенсорных способностей.

В заключение ученые выдвигают гипотезу, что потеря S-опсина, вероятно, является филогенетически старым событием, происходящим на ранних этапах эволюции морских млекопитающих.Адаптивное преимущество может быть связано с чем-то, что произошло тогда, а не с тем, что мы видим в их нынешнем образе жизни. Когда предки этих морских млекопитающих перешли от наземной жизни к морю, они заселили прибрежные воды, где подводное световое поле отличается от океанских глубин из-за органических и неорганических материалов с суши. В этой среде потеря S-конусов или способность видеть синий диапазон не будет таким недостатком. Это помогло бы объяснить, почему близкие родственники, такие как речная выдра, сохранили S-образные конусы, поскольку они продолжали жить в мелководных прибрежных морских местообитаниях.Исследователи описывают возможный компромисс: «Монохромность конуса могла быть той ценой, которую эти млекопитающие заплатили за доступ к изобилию пищи в более глубоких водах (Peichl et al. 2001)».

Визуальные способности животного могут быть связаны с расходом энергии. Тамара Франк, визуальный эколог из океанографического института Харбор-Бранч во Флориде, изучала зрение глубоководных животных, населяющих водные глубины, куда не проникает солнечный свет и где длинноволновый красный свет поглощается верхними слоями воды.Из тех глубоководных животных, которые были изучены, большинство, похоже, видят свет в сине-зеленом спектре и не видят красный свет (Schrope 2007). И все же бентические виды имеют увеличенные глаза, больше, чем родственные виды, которые занимают толщу воды над ними, — сказал Фрэнк в телефонном интервью. Преимущество больших глаз заключается в том, что они собирают больше света, но за это передовое зрение приходится платить из-за их увеличенного веса. В отличие от животных в океанской среде обитания, которые должны тратить много энергии, оставаясь плавучими и опережающими хищников, дополнительный вес обходится дешевле для обитателей дна, которые могут сидеть на дне и прятаться от хищников среди камней и отложений.

Многие животные используют яркие цвета для общения, и тем не менее часто приходится искать компромисс между общением с сородичами и заметностью для хищников. Джастин Маршалл отмечает, что из-за этого компромисса существует более чем одно «эволюционное давление», объясняющее потрясающие и разнообразные цвета рифовых рыб (Marshall 2000). Он исследовал функцию цвета рифовых рыб, измеряя рыбу и среду их обитания с помощью спектрофотометра, и определил, в каких средах обитания они будут заметны, основываясь на информации о зрительных системах рыб.Он обнаружил, что некоторые цвета используются для разных работ при разных обстоятельствах, от общения с потенциальными партнерами до маскировки от хищников. Он исследовал два вида стрекоз, сине-зеленый Chromis viridis и желтый Pomacentrus moluccensis , которые обитают в одних и тех же головах кораллов и вокруг них. Спектральные данные свидетельствуют о том, что желтый цвет рифовых рыб хорошо сочетается с цветом кораллов, а синий цвет хорошо сочетается с длиной волны открытого океана. Оба вида рыб реагируют на серьезные угрозы хищников, прячась в ветвящихся кораллах.Однако при том, что воспринимается как меньшая угроза хищничества, например, при медленном приближении дайвера, желтый вид парит над кораллом, в то время как синий вид образует косу над желтым, где они переходят в цвет своего фона. . Поэтому яркие синие и желтые цвета, которые так часто встречаются у рифовых рыб, хороши для маскировки или общения в зависимости от фона, на котором они смотрят.

Нарушение цветового зрения | Глаз

1

Дартналл Х.Дж., Bowmaker JK, Mollon JD.Зрительные пигменты человека: результаты микроспектрофотометрии глаз семи человек. Proc R Soc Lond B Biol Sci 1983; 220 (1218): 115–130.

CAS Статья Google ученый

2

Соломон С.Г., Ленни П. Техника цветового зрения. Nat Rev Neurosci 2007; 8 (4): 276–286.

CAS Статья Google ученый

3

Mollon JD.Цветовое зрение: опсины и варианты. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96 (9): 4743–4745.

CAS Статья Google ученый

4

Хендри Ш., Рид Р. Кониоцеллюлярный путь в зрении приматов. Annu Rev Neurosci 2000; 23 : 127–153.

CAS Статья Google ученый

5

Бостен Дж. М., Робинсон Дж. Д., Джордан Дж., Моллон Дж. Д..Многомерное масштабирование выявляет цветовое измерение, уникальное для наблюдателей с дефицитом цвета. Curr Biol 2005; 15 (23): R950 – R952.

CAS Статья Google ученый

6

Mollon JD. «… aus dreyerley Arten von Membranen oder Molekülen»: наследие Джорджа Палмера. В: Cavonius CR (ed). Недостатки цветового зрения XIII . Kluwer: Dordecht, 1997.

. Google ученый

7

Barbur JL, Rodriguez-Carmona M, Evans S, Milburn N. Отчет Управления гражданской авиации: минимальные требования к цветному зрению для профессионального летного экипажа . Офис канцелярских товаров: Лондон, 2009 г.

Google ученый

8

Кэрролл Дж., Нейтц М., Хофер Х, Нейтц Дж., Уильямс ДР. С помощью адаптивной оптики обнаружена потеря функциональных фоторецепторов: альтернативная причина дальтонизма. Proc Natl Acad Sci USA 2004; 101 (22): 8461–8466.

CAS Статья Google ученый

9

Бараас Р.К., Кэрролл Дж., Гюнтер К.Л., Чанг М., Уильямс Д.Р., Фостер Д.Х. и др. .Визуализация сетчатки с помощью адаптивной оптики выявляет дистрофию S-конуса при дефиците цветового зрения тритана. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis 2007; 24 (5): 1438–1447.

CAS Статья Google ученый

10

Михаэлидес М., Джонсон С., Брэдшоу К., Холдер Г.Е., Симунович М.П., ​​Моллон Д.Д. и др. . Синдром Х-сцепленной колбочки с миопией и протанопией. Офтальмология 2005; 112 (8): 1448–1454.

Артикул Google ученый

11

Симунович М.П., ​​Мур А.Т. Дистрофии конуса. Eye 1998; 12 (Pt 3b): 553–565.

Артикул Google ученый

12

Pokorny J, Smith VC, Pinckers AJ, Cozijnsen M. Классификация полной и неполной аутосомно-рецессивной ахроматопсии. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 1982; 219 (3): 121–130.

CAS Статья Google ученый

13

Smith VC, Pokorny J, Delleman JW, Cozijnsen M, Houtman WA, Went LN. Х-сцепленная неполная ахроматопсия с более чем одним классом функциональных колбочек. Invest Ophthalmol Vis Sci 1983; 24 (4): 451–457.

CAS PubMed Google ученый

14

Weale RA. Конус-монохроматизм. J. Physiol 1953; 121 (3): 548–569.

CAS Статья Google ученый

15

Гибсон ИМ. Зрительные механизмы в конусе-монохромате. J. Physiol 1962; 161 : 10–11.

Артикул Google ученый

16

Икеда Х, Риппс Х. Электроретинограмма конуса-монохромата. Arch Ophthalmol 1966; 75 (4): 513–517.

CAS Статья Google ученый

17

Альперн М.Что ограничивает мир без цвета? Инвест офтальмол 1974; 13 (9): 648–674.

CAS PubMed Google ученый

18

Pitt FHG. Монохроматизм. Nature 1944; 154 : 466–468.

Артикул Google ученый

19

Симунович М.П. Дистрофия конуса . Кембриджский университет: Кембридж, 1999; v.Кандидат наук.

Google ученый

20

Delpero WT, O’Neill H, Casson E, Hovis J. Авиационная эпидемиология дефицита цветового зрения. Aviat Space Environ Med 2005; 76 (2): 127–133.

PubMed Google ученый

21

Натанс Дж., Томас Д., Хогнесс Д.С. Молекулярная генетика цветового зрения человека: гены, кодирующие синий, зеленый и красный пигменты. Science 1986; 232 (4747): 193–202.

CAS Статья Google ученый

22

Nathans J, Piantanida TP, Eddy RL, Shows TB, Hogness DS. Молекулярная генетика наследственной изменчивости цветового зрения человека. Science 1986; 232 (4747): 203–210.

CAS Статья Google ученый

23

Джагла В.М., Джагл Х., Хаяши Т., Шарп Л.Т., Диб СС.Молекулярная основа дихроматического цветового зрения у мужчин с множественными красными и зелеными генами зрительного пигмента. Hum Mol Genet 2002; 11 (1): 23–32.

CAS Статья Google ученый

24

Ueyama H, Kuwayama S, Imai H, Tanabe S, Oda S, Nishida Y et al . Новые миссенс-мутации в генах красного / зеленого опсина при врожденной недостаточности цветового зрения. Biochem Biophys Res Commun 2002; 294 (2): 205–209.

CAS Статья Google ученый

25

Уэяма Х., Куваяма С., Имаи Х., Ода С., Нисида Ю., Танабэ С. и др. . Анализ массивов генов зрительных пигментов L-колбочек / M-колбочек у японских мужчин с дефицитом цветового зрения протанов. Vision Res 2004; 44 (19): 2241–2252.

CAS Статья Google ученый

26

Уэяма Х, Ли ЙХ, Фу Г.Л., Лертрит П., Атчанеясакул Л.О., Ода С. и др. .Замена A-71C в зеленом гене во второй позиции в массиве красных / зеленых генов визуального пигмента связана с дефицитом цветового зрения дейтана. Proc Natl Acad Sci USA 2003; 100 (6): 3357–3362.

CAS Статья Google ученый

27

Райхель Э., Брюс А.М., Сандберг Массачусетс, Берсон ЭЛ. Электроретинографическое и молекулярно-генетическое исследование дегенерации X-сцепленного конуса. Am J Ophthalmol 1989; 108 (5): 540–547.

CAS Статья Google ученый

28

Neitz M, Neitz J, Jacobs GH. Спектральная настройка пигментов, лежащих в основе красно-зеленого цветового зрения. Science 1991; 252 (5008): 971–974.

CAS Статья Google ученый

29

Merbs SL, Натанс Дж. Роль гидроксилсодержащих аминокислот в дифференциальной настройке спектров поглощения пигментов красных и зеленых колбочек человека. Photochem Photobiol 1993; 58 (5): 706–710.

CAS Статья Google ученый

30

Джордан Дж., Моллон Дж. Д.. Исследование женщин, гетерозиготных по недостатку цвета. Vision Res 1993; 33 (11): 1495–1508.

CAS Статья Google ученый

31

Пошел LN, Pronk N. Генетика тритановых нарушений. Hum Genet 1985; 69 (3): 255–262.

CAS Статья Google ученый

32

Wright WD. Характеристики тританопии. J Opt Soc Am 1952; 42 (8): 509–521.

CAS Статья Google ученый

33

Weitz CJ, Miyake Y, Shinzato K, Montag E, Zrenner E, Went LN и др. . Человеческая тританопия, связанная с двумя аминокислотными заменами в опсине, чувствительном к синему. Am J Hum Genet 1992; 50 (3): 498–507.

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

34

Weitz CJ, Went LN, Nathans J. Человеческая тританопия, связанная с заменой третьей аминокислоты в зрительном пигменте, чувствительном к синему. Am J Hum Genet 1992; 51 (2): 444–446.

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

35

Гюнтер К.Л., Нейтц Дж., Нейтц М.Новая мутация в гене пигмента колбочки, чувствительного к коротким длинам волн, связанная с тритановым дефектом цветового зрения. Vis Neurosci 2006; 23 (3-4): 403–409.

Артикул Google ученый

36

Натанс Дж., Давенпорт С.М., Маумени И.Х., Льюис Р.А., Хейтманчик Дж. Ф., Литт М. и др. . Молекулярная генетика монохроматности синей шишки человека. Science 1989; 245 (4920): 831–838.

CAS Статья Google ученый

37

Михаэлидес М., Джонсон С., Симунович М.П., ​​Брэдшоу К., Холдер Г., Моллон Дж. Д. и др. .Монохроматизм синей колбочки: оценка фенотипа и генотипа с доказательствами прогрессирующей потери функции колбочек у пожилых людей. Eye 2005; 19 (1): 2–10.

CAS Статья Google ученый

38

Ladekjaer-Mikkelsen AS, Rosenberg T, Jorgensen AL. Новый механизм в монохроматизме синего конуса. Hum Genet 1996; 98 (4): 403–408.

CAS Статья Google ученый

39

Рейнерс Э., Ван Тьенен М.Н., Мейре Ф., Де Буль К., Деврис К., Кестелейн П. и др. .Конверсия гена между красным и дефектным зеленым геном опсина в монохроматии синей колбочки. Genomics 1995; 29 (2): 323–328.

CAS Статья Google ученый

40

Gardner JC, Michaelides M, Holder GE, Kanuga N, Webb TR, Mollon JD et al . Монохроматия синей колбочки: причинные мутации и связанные фенотипы. Mol Vis 2009; 15 : 876–884.

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

41

Sharpe LT, Stockman A, Jagle H, Nathans J.Гены опсина, фотопигменты колбочек, цветовое зрение и дальтонизм. В: Gegenfurtner KR, Sharpe LT (ред.). Цветное зрение . Издательство Кембриджского университета: Кембридж, 1999.

Google ученый

42

Джадд ДБ. Факты дальтонизма. J Opt Soc Am 1943; 33 (6): 294–307.

Артикул Google ученый

43

Коль С., Маркс Т., Гиддингс И., Ягле Х., Якобсон С.Г., Апфельштедт-Силла Е и др. .Полная дальтонизм вызывается мутациями в гене, кодирующем альфа-субъединицу катионного канала колбочки фоторецептора cGMP. Nat Genet 1998; 19 (3): 257–259.

CAS Статья Google ученый

44

Коль С., Бауманн Б., Брогаммер М., Джэгле Х., Сивинг П., Келлнер У. и др. . Мутации в гене CNGB3, кодирующем бета-субъединицу фоторецептора колбочки, управляемый cGMP канал, ответственны за ахроматопсию (ACHM3), связанную с хромосомой 8q21. Hum Mol Genet 2000; 9 (14): 2107–2116.

CAS Статья Google ученый

45

Коль С., Бауманн Б., Розенберг Т., Келлнер Ю., Лоренц Б., Вадала М. и др. . Мутации в гене альфа-субъединицы G-белка колбочки фоторецептора GNAT2 у пациентов с ахроматопсией. Am J Hum Genet 2002; 71 (2): 422–425.

CAS Статья Google ученый

46

Казми М.А., Сакмар ТП, Острер Х.Мутация консервативного цистеина в опсинах X-связанного конуса вызывает дефицит цветового зрения, нарушая укладку и стабильность белка. Invest Ophthalmol Vis Sci 1997; 38 (6): 1074–1081.

CAS PubMed Google ученый

47

Ричардс Дж. Э., Скотт К. М., Сивинг, Пенсильвания. Нарушение консервативной дисульфидной связи родопсина мутацией Cys187Tyr вызывает ранний и тяжелый аутосомно-доминантный пигментный ретинит. Офтальмология 1995; 102 (4): 669–677.

CAS Статья Google ученый

48

Михаэлидес М., Хант Д.М., Мур А.Т. Синдромы дисфункции колбочек. Br J Ophthalmol 2004; 88 (2): 291–297.

CAS Статья Google ученый

49

Fleischman JA, O’Donnell Jr FE. Врожденная Х-сцепленная неполная ахроматопсия.Доказательства медленного прогрессирования, обнаружений носительства глазного дна и возможной генетической связи с локусом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Arch Ophthalmol 1981; 99 (3): 468–472.

CAS Статья Google ученый

50

Эксандх Л., Коль С., Виссинджер Б. Клинические особенности ахроматопсии у шведских пациентов с определенными генотипами. Ophthalmic Genet 2002; 23 (2): 109–120.

Артикул Google ученый

51

Хан Н.З., Виссинджер Б., Кол С., Просеивающее ПО.CNGB3 ахроматопсия с прогрессирующей потерей остаточной функции колбочек и нарушением палочко-опосредованной функции. Invest Ophthalmol Vis Sci 2007; 48 (8): 3864–3871.

Артикул Google ученый

52

Бойл Р. Некоторые необычные наблюдения по поводу искаженного зрения . Напечатано H.C. для Джона Тейлора: Лондон, 1688.

Google ученый

53

Mollon JD.«Но она преклонила колени в том месте, где они росли». Использование и происхождение цветового зрения приматов. J Exp Biol 1989; 146 : 21–38.

CAS PubMed Google ученый

54

Николл В. Рассказ о случае неисправности способности различать цвета. Trans Med Chirurg Soc 1818; 9 : 359–363.

CAS Статья Google ученый

55

Чапанис А.Адаптация к темноте аномального цвета, измеренная с огнями разного оттенка. J Gen Physiol 1947; 30 : 423–437.

CAS Статья Google ученый

56

Simunovic MP, Regan BC, Mollon JD. Является ли недостаток цветового зрения преимуществом в условиях скотопии? Invest Ophthalmol Vis Sci 2001; 42 (13): 3357–3364.

CAS PubMed Google ученый

57

Коул БЛ.Дефицит цветового зрения Protan и дорожно-транспортные происшествия. Clin Exp Optom 2002; 85 (4): 246–253.

Артикул Google ученый

58

Boltz CL. Статуя мистеру Траттлсу . Баттервортс: Лондон, 1952 г.

Google ученый

59

Spalding JA. Недостаток цветового зрения у медиков. Br J Gen Pract 1999; 49 (443): 469–475.

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

60

Sharpe LT, Jagle H. Раньше я был дальтоником. Исследование и применение цвета 2000; 26 (S1): S269 – S272.

Артикул Google ученый

61

Knoblauch K, McMahon MJ. Дискриминация бинокулярных цветовых смесей в дихроматии: оценка гипотезы Максвелла-Корнсвита. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis 1995; 12 (10): 2219–2229.

CAS Статья Google ученый

62

Formankiewicz MA, Mollon JD. Психофизика обнаружения бинокулярных расхождений яркости. Vision Res 2009; 49 (15): 1929–1938.

Артикул Google ученый

63

Зигель И.М. Объектив X-Chrom.Увидев красный. Surv Ophthalmol 1981; 25 (5): 312–324.

CAS Статья Google ученый

64

Hovis JK. Длинноволновые пропускающие фильтры, предназначенные для устранения недостатков цветового зрения. Optom Vis Sci 1997; 74 (4): 222–230.

CAS Статья Google ученый

65

Swarbrick HA, Nguyen P, Nguyen T, Pham P.Система контактных линз ChromaGen: результаты тестирования цветового зрения и субъективные отзывы. Ophthalmic Physiol Opt 2001; 21 (3): 182–196.

CAS Статья Google ученый

66

Александр Дж.Дж., Умино Ю., Эверхарт Д., Чанг Б., Мин Ш., Ли Кью и др. . Восстановление конического зрения на мышиной модели ахроматопсии. Nat Med 2007; 13 (6): 685–687.

CAS Статья Google ученый

67

Варсаньи Б., Сомфаи Г.М., Леш Б., Вамос Р., Фаркаш А.Оптическая когерентная томография желтого пятна при врожденной ахроматопсии. Invest Ophthalmol Vis Sci 2007; 48 (5): 2249–2253.

Артикул Google ученый

68

Кэрролл Дж., Чой СС, Уильямс ДР. In vivo визуализация фоторецепторной мозаики стержневого монохромата. Vision Res 2008; 48 (26): 2564–2568.

Артикул Google ученый

69

Baseler HA, Brewer AA, Sharpe LT, Morland AB, Jägle H, Wandell BA.Реорганизация корковых карт человека, вызванная наследственными аномалиями фоторецепторов. Nat Neurosci 2002; 5 (4): 364–370.

CAS Статья Google ученый

70

Манкузо К., Хаусвирт В.В., Ли К., Коннор Т.Б., Кученбекер Дж. А., Манк М.С. и др. Генная терапия красно-зеленой дальтонизма у взрослых приматов. Nature 2009; 461 (7265): 737–739.

Артикул Google ученый

Контактные линзы для дальтонизма

КОНТАКТНЫЕ ЛИНЗЫ ДЛЯ ЦВЕТОВОЙ Слепоты: ЛУЧШЕ, ЧЕМ ОЧКИ?

Большинство людей с дефицитом цветового зрения (CDV) могут видеть цвета.Однако они не могут различить эти цвета:

• Определенные оттенки зеленого и красного, которые очень распространены.
• Желто-синий, менее распространенный.

Тем не менее, те, кто полностью страдают дальтонизмом (ахроматопсия), могут видеть вещи только как белые, черные или в оттенках серого.

Что вызывает сердечно-сосудистые заболевания?

Обычно нарушение цветового зрения является генетическим заболеванием. Это вызвано нормальным X-сцепленным рецессивным геном, который передается от матери ее ребенку.Другой причиной этого состояния является травма или заболевание, при котором разрушается сетчатка или зрительный нерв.

Кроме того, сердечно-сосудистые заболевания могут варьироваться от легкой до тяжелой, но это зависит от причины. Если он передается по наследству, он может повлиять на оба глаза. Напротив, если это вызвано болезнью или травмой, поражается только один глаз.

Как лечится недостаточность цветового зрения?

Унаследованный дефицит цвета неизлечим, но если он возник в результате травмы глаза или болезни, лечение болезни может улучшить цветовое зрение.

Итак, у каждого человека с дефицитом цветового зрения есть одно желание: я хотел бы видеть вещи и различать цвета, как все остальные. С очками и линзами с коррекцией цвета вы можете получить то, что хотите.

Хотите ли вы носить очки и линзы с коррекцией цвета, зависит от ваших предпочтений и антипатий. Поэтому убедитесь, что вы учитываете комфорт, образ жизни, удобство, эстетику и бюджет, прежде чем принимать решение.

Очки с коррекцией цвета или контактные линзы: что выбрать? Давай узнаем, ладно?

Контактные линзы

Да, контактные линзы могут улучшить зрение для людей с дальнозоркостью или близорукостью.Но могут ли они исправить дальтонизм. Доктор Азман создал Систему коррекции цвета — контактные линзы ColorCorrective, которые помогают ВСЕМ типам дальтонизма.

Наиболее распространенный тип нарушения цветового зрения поражает зеленую и красную области спектра. Когда зеленый и красный свет проникают в глаз, он активирует одновременно зеленые и красные колбочки. Это означает, что люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями не могут легко различить зеленый и красный цвета.

Больные увидят тусклый желто-коричневый цвет, который может мешать повседневной деятельности, например, смотреть на светофор.

Существует исследование, которое направлено на решение этой проблемы путем использования генной терапии для создания новых колбочек у обезьян с дефицитом цветового зрения, в то время как доктор Азман разработал систему ColorCorrection System ™ для исправления проблемы цветового зрения.

Его новая система — единственное «решение» для дальтонизма со 100% успехом при прохождении теста Ishihara Color Plate Test. Система функционирует за счет использования индивидуальных фильтров для изменения длины волны каждого цвета, попадающего в глаза.

Эти фильтры специально разработаны для каждого человека.Также фильтры могут быть выполнены в виде контактных линз для дальтоников. Кроме того, контактные линзы соответствуют кривизне глаза, обеспечивая более широкий диапазон обзора.

Каковы преимущества использования контактных линз?

• Контактные линзы для лечения дальтонизма уменьшают затруднения зрения и искажения.
• Контактные линзы не помешают вам заниматься спортом или заниматься спортом. Он не сочетается с вашей одеждой (если вы обращаете внимание на то, что вы носите, большинство людей так и поступают)
• Обычно погодные условия не влияют на контактные линзы; зимой они не запотевают, как очки.
• Асферические линзы с цветовой коррекцией помогают уменьшить как хроматические, так и сферические аномалии, что делает их идеальными для многих приложений, где важны качество изображения и точные результаты.
• Линзы для коррекции цвета не изменяют ваш естественный внешний вид и удобны для большинства пользователей.

Недостатки…

• Некоторым людям сложно использовать контактные линзы с коррекцией цвета. Однако правильная практика и техника могут решить эту проблему.
• Ношение контактных линз может снизить количество кислорода, получаемого глазами. Кроме того, это может привести к синдрому сухого глаза или усугубить его.
• Ношение контактных линз при работе за компьютером может вызвать синдром компьютерного зрения. И это часто может ухудшить симптомы.
• Контактные линзы нуждаются в правильном уходе. Вы должны ежедневно очищать линзы и футляр, чтобы предотвратить потенциально серьезные инфекции глаз. Если ежедневный уход вызывает затруднения, вы можете использовать одноразовые предметы повседневного обихода.
• Некоторые люди, страдающие дальтонизмом, не могут без боли использовать контактные линзы для лечения дальтонизма.
• Если вы спите с линзами для лечения дальтонизма, ваши глаза могут ощущаться раздраженными, твердыми, сухими и красными, когда вы просыпаетесь. Но если засыпание с контактами происходит часто, следует использовать линзы длительного ношения. Вы можете использовать их в течение тридцати дней постоянной носки.

Очки от дальтонизма

Как правило, дальтонизм является наследственным генетическим заболеванием, и от него нет лечения.Таким образом, основные методы лечения включают в себя обучение жизни с этим заболеванием или корректирующие цвет линзы.

Например, световой сигнал на светофоре поезда находится внизу, а сигнал «стоп» — вверху. Если вы можете узнать положение этих огней, это облегчит вождение или ходьбу.

Многие пациенты расставляют свои вещи, чтобы знать, какие предметы соответствуют другим. Изучение знаков для карт, транспорта и даже электронного справочника становится критически важным, поскольку цветовое кодирование может быть упущено.Но с появлением очков от дальтонизма вы можете лучше видеть цвета.

Так что же такое очки для дальтонизма? Что они делают?

Очки или очки для дальтоников содержат уникальные тонированные линзы, которые помогают улучшить контраст между цветами за счет фильтрации света.

Хотя очки для дальтонизма не «излечивают» это заболевание, они дают людям с недостаточным цветовым зрением возможность видеть вещи правильно. Кроме того, это позволяет больным ощущать более широкий цветовой спектр при ношении очков.

Кроме того, очки для дальтонизма имеют функциональное применение. Это включает в себя помощь человеку с недостаточным цветовым зрением в выборе цветов. Он также соответствует рисунку и цвету их одежды, сокращая выбор неподходящих и странных цветов. Кроме того, использование дальтоников помогает сократить карьерный рост людей с дальтонизмом.

Отличным вариантом для очков для дальтоников является система ColorCorrection System, созданная доктором Азманом, всемирно известным оптометристом из Мэриленда.

Это запатентованная система настраиваемых фильтров, которая изменяет длину волны цвета, попадающего в глаза.

Каковы преимущества дальтоников?

• Надевание очков при дальтонизме уменьшает желание дотронуться до глаз. Это, в свою очередь, сводит к минимуму вероятность развития инфекции.
• Если у вас чувствительные или сухие глаза, очки для дальтонизма не усугубят проблему, как контактные линзы.
• По сравнению с контактными линзами, очки для дальтонизма более экономичны в долгосрочной перспективе.Очки часто никто не меняет — ну, если бы вы их сломали, то так и сделали бы. Кроме того, если ваш рецепт изменится, вам нужно только сменить линзу и сохранить оправу!
• Оправа подчеркнет ваш стиль и индивидуальность. Так что, если вы хотите сделать смелое заявление, приобретите очки для дальтонизма.

Очки для дальтонизма обеспечивают некоторую защиту от агрессивных факторов окружающей среды, таких как пыль, ветер и мусор.

Недостатки…

• Некоторым пользователям не нравится, как на них смотрятся дальтоники.Эти пользователи считают, что это скрывает их особенности.
• Если у вас строгий рецепт, края линз будут казаться толстыми и непривлекательными. Кроме того, очки могут сделать ваши глаза увеличенными или уменьшенными, придавая вам неестественный вид.
• Многие элементы могут повлиять на очки для дальтонизма. Зимой ваше зрение может быть нечетким или заблокированным из-за того, что на линзах собираются осадки.
• Очки для дальтонизма располагаются на расстоянии около 12 мм от глаз, что может повлиять на периферическое зрение.Кроме того, многие люди сообщают о нечетком зрении и проблемах с концентрацией внимания после того, как впервые надели очки. Эта трудность касается и смены рецептов.
• Большинство очков, особенно оправы, оказывают постоянное давление за ушами и на нос. Это может вызвать постоянные головные боли и боли.

Контакт или очки?

Благодаря развитию технологии контактных линз люди с недостаточным цветовым зрением могут успешно носить контактные линзы, даже если они предпочитают носить очки в качестве основной формы коррекции зрения для дальтоников.

Кроме того, те, кто впервые носит очки для дальтонизма, часто бывают ошеломлены видимыми цветами. Обычно они сразу видят более широкий спектр цветов и лучшую яркость, чем это было обычно без очков.

Так что все сводится к личному выбору больного. Но контактные линзы для людей с дальтонизмом оставляют меньше следов, чем очки. Большинство пациентов не хотят раскрывать свою инвалидность, поэтому контактные линзы являются идеальным решением, поскольку они менее заметны для других. на всякий случай, если вы захотите снять контактные линзы из-за раздражения или инфекции глаз.Разве не приятно дать глазам отдохнуть?

Заключительные мысли

Несомненно, дальтонизм может расстраивать и мешать вам преуспеть в некоторых карьерах. Но в некоторых случаях это не представляет серьезной угрозы для зрения. С практикой, терпением и временем вы сможете адаптироваться.

Готовы ли вы инициировать процесс получения контактных линз для лечения дальтонизма?

Пройдя курс лечения дефицита цветового зрения у доктора Томаса Азмана, вы можете получить корректирующие очки и линзы, которые позволят вам преследовать свою страсть без многих ограничений, создаваемых дальтонизмом.

Вы можете начать с БЕСПЛАТНОГО теста на дальтонизм.

Вам нужна дополнительная информация о контактных линзах для дальтонизма или о чем-либо другом? Посетите страницу часто задаваемых вопросов для получения дополнительной информации.

Если того, что вы получаете, недостаточно, и вы хотите назначить консультацию или поговорить со специалистом, свяжитесь с доктором Азманом по телефону (443) 470-9844 или заполнив эту безопасную онлайн-форму. .

Физика света и цвета — человеческое зрение и цветовое восприятие

Цветовое стереозрение человека — очень сложный процесс, который не до конца понятен, несмотря на сотни лет интенсивных исследований и моделирования.Зрение включает почти одновременное взаимодействие двух глаз и мозга через сеть нейронов, рецепторов и других специализированных клеток. Первыми шагами в этом сенсорном процессе являются стимуляция световых рецепторов в глазах, преобразование световых стимулов или изображений в сигналы и передача электрических сигналов, содержащих зрительную информацию, от каждого глаза в мозг через зрительные нервы , . Эта информация обрабатывается в несколько этапов, в конечном итоге достигая зрительной коры и головного мозга.

Человеческий глаз оснащен множеством оптических компонентов, включая роговицу, радужную оболочку, зрачок, водянистую влагу и стекловидное тело, линзу с переменным фокусным расстоянием и сетчатку (как показано на рисунке 1). Вместе эти элементы формируют изображения объектов, попадающих в поле зрения каждого глаза. Когда объект наблюдается, он сначала фокусируется через выпуклую роговицу и элементы линзы, формируя перевернутое изображение на поверхности сетчатки , многослойной мембраны, содержащей миллионы светочувствительных клеток.Чтобы достичь сетчатки, световые лучи, сфокусированные роговицей, должны последовательно пройти водянистую влагу (в передней камере), хрусталик, студенистое стекловидное тело, а также сосудистые и нейронные слои сетчатки, прежде чем они достигнут светочувствительные внешние сегменты колбочек и стержневых ячеек. Эти фотосенсорные клетки обнаруживают изображение и преобразуют его в серию электрических сигналов для передачи в мозг.

Несмотря на некоторые заблуждения из-за широкого спектра терминологии, используемой для описания анатомии глаза, именно роговица, а не хрусталик, отвечает за большую часть общей преломляющей силы глаза.Гладкая и прозрачная, как стекло, но такая же гибкая и прочная, как пластик, передняя, ​​сильно изогнутая, прозрачная часть внешней стенки глазного яблока позволяет световым лучам, формирующим изображение, проходить внутрь. Роговица также защищает глаз, создавая физический барьер, который защищает внутреннюю часть глаза от микроорганизмов, пыли, волокон, химикатов и других вредных материалов. Хотя роговица намного тоньше хрусталика, она обеспечивает около 65 процентов преломляющей силы глаза.Большая часть силы преломления света сосредоточена вблизи центра роговицы, которая более округлая и тонкая, чем периферические части ткани.

Как окно, которое контролирует попадание света в глаз, роговица (рис. 2) необходима для хорошего зрения, а также действует как фильтр ультрафиолетового света. Роговица удаляет некоторые из наиболее разрушительных ультрафиолетовых длин волн, присутствующих в солнечном свете, тем самым дополнительно защищая высокочувствительную сетчатку и хрусталик от повреждений. Если роговица слишком сильно изогнута, как в случае близорукости, удаленные объекты будут выглядеть размытыми из-за несовершенного преломления света на сетчатке.В состоянии, известном как астигматизм , несовершенства или неровности роговицы приводят к неравномерному преломлению, которое создает искажение изображений, проецируемых на сетчатку.

В отличие от большинства тканей тела роговица не содержит кровеносных сосудов для питания или защиты от инфекции. Даже самые маленькие капилляры могут помешать точному процессу рефракции. Роговица получает питание от слез и водянистой влаги, которая заполняет камеры позади структуры.Внешний эпителиальный слой роговицы заполнен тысячами маленьких нервных окончаний, что делает роговицу чрезвычайно чувствительной к боли при трении или царапании. Эпителиальный слой роговицы, составляющий около 10 процентов толщины ткани, блокирует попадание инородных тел в глаз, обеспечивая гладкую поверхность для поглощения кислорода и питательных веществ. Центральный слой роговицы, известный как строма , составляет около 90 процентов ткани и состоит из водонасыщенной волокнистой белковой сети, которая обеспечивает прочность, эластичность и форму для поддержки эпителия.Питательные клетки завершают оставшуюся часть слоя стромы. Поскольку строма имеет тенденцию поглощать воду, основная задача ткани эндотелия — откачивать лишнюю воду из стромы. Без этого перекачивающего действия строма набухла бы от воды, стала бы мутной и, в конечном итоге, сделала бы непрозрачную роговицу, что сделало бы глаза слепыми.

Частичная или полная потеря прозрачности хрусталиком или его капсулой приводит к общему состоянию, известному как катаракта . Катаракта — основная причина слепоты во всем мире и важная причина ухудшения зрения в Соединенных Штатах.Развитие катаракты у взрослых связано с нормальным старением, воздействием солнечного света, курением, плохим питанием, травмой глаз, системными заболеваниями, такими как диабет и глаукома, и нежелательными побочными эффектами некоторых фармацевтических препаратов, включая стероиды. На ранних стадиях человек, страдающий катарактой, воспринимает мир как размытый или не в фокусе. Четкому зрению препятствует уменьшение количества света, попадающего на сетчатку, и помутнение изображения (из-за дифракции и рассеяния света), как если бы человек наблюдал за окружающей средой через туман или дымку (см. Рис. 3).Удаление непрозрачной линзы во время операции по удалению катаракты с последующей заменой пластиковой линзы (имплантаты интраокулярных линз , ) часто приводит к коррекции зрения на несвязанные состояния, такие как близорукость или дальнозоркость.

Функция сетчатки глаза аналогична комбинации цифрового датчика изображения (такого как устройство с зарядовой связью (CCD)) с аналого-цифровым преобразователем, как это предусмотрено в современных системах цифровых камер. Рецепторы захвата изображения глаз, известные как стержни и колбочки , связаны с волокнами пучка зрительных нервов через ряд специализированных клеток, которые координируют передачу сигналов в мозг.Количество света, попадающего в каждый глаз, регулируется диафрагмой iris , круглой диафрагмой, которая широко открывается при низких уровнях освещения и закрывается для защиты зрачка (апертура) и сетчатки при очень высоких уровнях освещения.

При изменении освещения диаметр зрачка (расположенного перед хрусталиком) рефлекторно изменяется от 2 до 8 миллиметров, модулируя количество света, попадающего на сетчатку. При очень ярком освещении зрачок сужается, и периферийные части преломляющих элементов исключаются из оптического пути.В результате световые лучи, формирующие изображение, сталкиваются с меньшим количеством аберраций, и изображение на сетчатке становится более резким. Очень узкий зрачок (примерно 2 миллиметра) создает дифракционные артефакты, которые распространяют изображение точечного источника на сетчатке.

В головном мозге нервные волокна зрительных нервов каждого глаза пересекаются в зрительном перекресте , где визуальная информация от обеих сетчаток, проходящая параллельными путями, коррелируется, что-то вроде функции генератора коррекции временной развертки в цифровом видео. магнитофон.Оттуда визуальная информация проходит через зрительный тракт к коленным боковым коленчатым ядрам в таламусе , где сигналы распределяются через оптическое излучение к двум зрительным кортикам , расположенным на нижний задний отдел каждой половины головного мозга . В нижних слоях коры информация от каждого глаза сохраняется в виде столбчатых полос доминирования глаза . Когда зрительные сигналы передаются в верхние слои коры, информация от двух глаз объединяется и формируется бинокулярное зрение.В аномальных офтальмологических условиях, таких как фории, (смещение) глаз, в том числе косоглазие , (более известное как косоглазие), стереозрение нарушается, равно как и ориентация человека и восприятие глубины. В случаях, когда офтальмологическая хирургия не оправдана, призматические линзы, установленные в очках, могут исправить некоторые из этих аномалий. Причинами прерывания бинокулярного слияния могут быть травмы головы или родовые травмы, нервно-мышечные заболевания или врожденные дефекты.

Центральная ямка расположена в области около центра сетчатки и расположена непосредственно вдоль оптической оси каждого глаза.Ямка, известная также как «желтое пятно», небольшая (менее 1 квадратного миллиметра), но очень специализированная. Эти области содержат исключительно плотно упакованные колбочковые клетки с высокой плотностью (более 200000 колбочек на квадратный миллиметр у взрослых людей; см. Рисунок 4). Центральная ямка — это область самого острого зрения, обеспечивающая максимальное разрешение пространства (пространственное разрешение), контраст и цвет. Каждый глаз населен примерно семью миллионами колбочек, очень тонких (3 микрометра в диаметре) и удлиненных.Плотность колбочек уменьшается за пределами ямки по мере постепенного увеличения отношения палочковых клеток к колбочек (рис. 4). На периферии сетчатки общее количество обоих типов световых рецепторов существенно уменьшается, вызывая резкую потерю зрительной чувствительности на границах сетчатки. Это компенсируется тем фактом, что люди постоянно сканируют объекты в поле зрения (из-за непроизвольных быстрых движений глаз), в результате чего воспринимаемое изображение остается равномерно резким. Фактически, когда изображение не может перемещаться относительно сетчатки (с помощью устройства оптической фиксации), глаз больше не воспринимает изображение через несколько секунд.

Расположение сенсорных рецепторов во внешних сегментах сетчатки частично определяет предел разрешения в различных областях глаза. Чтобы разрешить изображение, ряд менее стимулированных фоторецепторов должен быть помещен между двумя рядами фоторецепторов, которые сильно стимулируются. В противном случае невозможно отличить, исходит ли стимуляция от двух близко расположенных изображений или от одного изображения, которое охватывает два ряда рецепторов. С межцентровым интервалом в пределах 1.5 и 2 микрометра для колбочек в центральной ямке, оптические стимулы, разделенные приблизительно 3-4 микрометрами, должны давать разрешаемый набор интенсивностей на сетчатке. Для справки, радиус первого минимума дифракционной картины, сформированной на сетчатке, составляет около 4,6 микрометра при 550-нанометровом свете и диаметре зрачка 2 миллиметра. Таким образом, расположение сенсорных элементов в сетчатке будет определять предельное разрешение глаза. Другой фактор, именуемый , острота зрения (способность глаза обнаруживать небольшие объекты и разрешать их разделение) зависит от многих параметров, включая определение термина и метод измерения остроты зрения.Над сетчаткой острота зрения обычно наиболее высока в центральной ямке, которая охватывает поле зрения примерно на 1,4 градуса.

Пространственное расположение палочкообразных и колбочек и их связь с нейронами в сетчатке показано на рисунке 5. Стержневые клетки, содержащие только фотопигмент , родопсин , обладают максимальной чувствительностью к сине-зеленому свету (длина волны около 500 нанометров. ), хотя они демонстрируют широкий диапазон чувствительности во всем видимом спектре. Это наиболее распространенные зрительные рецепторные клетки, в каждом глазу которых содержится около 125–130 миллионов палочек.Светочувствительность стержневых ячеек примерно в 1000 раз выше, чем у колбочек. Однако изображения, генерируемые одной лишь стимуляцией палочек, относительно нечеткие и ограничены оттенками серого, подобными тем, которые можно найти на черно-белом фотоизображении с мягким фокусом. Стержневое зрение обычно называют зрением scotopic или сумеречным зрением, потому что в условиях низкой освещенности можно различать формы и относительную яркость объектов, но не их цвета. Этот механизм адаптации к темноте позволяет обнаруживать потенциальную жертву и хищников по форме и движению у широкого спектра позвоночных.

Реакция зрительной системы человека является логарифмической, а не линейной, что приводит к способности воспринимать невероятный диапазон яркости (межсценовый динамический диапазон , ) более 10 десятилетий. Средь бела дня люди могут визуализировать объекты в ярком солнечном свете, а ночью крупные объекты могут быть обнаружены при свете звезд, когда луна темная. При пороге чувствительности человеческий глаз может обнаружить присутствие примерно 100-150 фотонов сине-зеленого света (500 нанометров), проникающих в зрачок.Для верхних семи декад яркости преобладает зрение photopic , и именно колбочки сетчатки в первую очередь отвечают за фоторецепцию. Напротив, четыре нижних декады яркости, называемые зрением scotopic , контролируются стержневыми клетками.

Адаптация глаза позволяет зрению функционировать при такой яркости. Однако в течение промежутка времени до того, как происходит адаптация, люди могут ощущать диапазон яркости, охватывающий только около трех десятилетий.Несколько механизмов отвечают за способность глаза адаптироваться к широкому диапазону уровней яркости. Адаптация может происходить за секунды (по начальной реакции зрачков) или может длиться несколько минут (для адаптации к темноте), в зависимости от уровня изменения яркости. Полная чувствительность колбочки достигается примерно за 5 минут, тогда как требуется около 30 минут, чтобы адаптироваться от умеренной фотопической чувствительности к полной скоптической чувствительности, создаваемой палочковыми клетками.

Когда человеческий глаз полностью адаптирован к свету, его длина волны составляет от 400 до 700 нанометров, а максимальная чувствительность составляет 555 нанометров (в зеленой области спектра видимого света).Глаз, адаптированный к темноте, реагирует на более низкий диапазон длин волн от 380 до 650 нанометров, причем пик приходится на 507 нанометров. Как для фотопического, так и для скоптического зрения эти длины волн не являются абсолютными, но меняются в зависимости от интенсивности света. Пропускание света через глаз становится все меньше при более коротких длинах волн. В сине-зеленой области (500 нанометров) только около 50 процентов света, попадающего в глаз, достигает точки изображения на сетчатке. При 400 нанометрах это значение уменьшается до 10 процентов даже для молодого глаза.Рассеяние и поглощение света элементами в хрусталике способствует дальнейшей потере чувствительности в далеком синем.

Колбочки состоят из трех типов ячеек, каждая из которых «настроена» на определенный максимум отклика по длине волны с центром на 430, 535 или 590 нанометрах. Основой для индивидуальных максимумов является использование трех разных фотопигментов, каждый из которых имеет характерный спектр поглощения видимого света. Фотопигменты изменяют свою конформацию при обнаружении фотона, что позволяет им реагировать с трансдуцином , инициируя каскад визуальных событий.Трансдуцин — это белок, который находится в сетчатке глаза и способен эффективно преобразовывать световую энергию в электрический сигнал. Популяция колбочек намного меньше, чем палочковых, каждый глаз содержит от 5 до 7 миллионов этих цветовых рецепторов. Истинное цветное зрение вызывается стимуляцией колбочек. Относительная интенсивность и распределение длин волн света, воздействующего на каждый из трех типов конусообразных рецепторов, определяет цвет, который отображается (в виде мозаики), аналогично аддитивному видеомонитору RGB или цветной камере CCD.

Луч света, который содержит в основном коротковолновое синее излучение, стимулирует клетки колбочек, которые реагируют на свет с длиной волны 430 нм в гораздо большей степени, чем два других типа колбочек. Этот луч активирует синий пигмент в определенных конусах, и этот свет воспринимается как синий. Свет с большей частью длин волн, сосредоточенных вокруг 550 нанометров, отображается как зеленый, а луч, содержащий в основном длину волны 600 нанометров или более, визуализируется как красный. Как упоминалось выше, чистое коническое зрение называется фотопическим зрением и преобладает при нормальном уровне освещения как в помещении, так и на улице.Большинство млекопитающих являются дихроматами , обычно способными различать только голубоватые и зеленоватые компоненты цвета. Напротив, некоторые приматы (в первую очередь люди) демонстрируют трехцветное цветовое зрение со значительной реакцией на красный, зеленый и синий световые стимулы.

На рисунке 6 показаны спектры поглощения четырех зрительных пигментов человека, которые имеют максимумы в ожидаемых красной, зеленой и синей областях спектра видимого света. Когда все три типа колбочек стимулируются одинаково, свет воспринимается как ахроматический или белый.Например, полуденный солнечный свет кажется людям белым светом, потому что он содержит примерно равное количество красного, зеленого и синего света. Отличной демонстрацией цветового спектра от солнечного света является перехват света стеклянной призмой, которая преломляет (или изгибает) волны различной длины в разной степени, распределяя свет по составляющим его цветам. Восприятие цвета человеком зависит от взаимодействия всех рецепторных клеток со светом, и это сочетание приводит к почти трихромной стимуляции.Есть сдвиги в цветовой чувствительности с вариациями уровней освещенности, так что синие цвета выглядят относительно ярче при тусклом свете, а красные цвета выглядят ярче при ярком свете. Этот эффект можно наблюдать, направив фонарик на цветной отпечаток, в результате чего красный цвет внезапно станет намного ярче и насыщеннее.

В последние годы учет зрительной восприимчивости человека к цвету привел к изменениям в давней практике окраски автомобилей скорой помощи, таких как пожарные машины и машины скорой помощи, полностью в красный цвет.Несмотря на то, что цвет предназначен для того, чтобы автомобили можно было легко увидеть и на которые можно было реагировать, распределение длин волн не очень заметно при слабом освещении, а ночью кажется почти черным. Человеческий глаз гораздо более чувствителен к желто-зеленым или аналогичным оттенкам, особенно ночью, и теперь большинство новых автомобилей скорой помощи, по крайней мере, частично окрашены в ярко-желтовато-зеленый или белый цвет, часто сохраняя некоторые красные блики в интересах традиции.

Когда стимулируются только один или два типа колбочек, диапазон воспринимаемых цветов ограничен.Например, если узкая полоса зеленого света (от 540 до 550 нанометров) используется для стимуляции всех колбочек, только те, которые содержат зеленые фоторецепторы, будут реагировать, создавая ощущение зеленого цвета. Зрительное восприятие человеком основных субтрактивных цветов, таких как желтый, может возникать одним из двух способов. Если красные и зеленые клетки колбочек одновременно стимулировать монохроматическим желтым светом с длиной волны 580 нанометров, рецепторы колбочек реагируют почти одинаково, потому что их спектральное перекрытие поглощения примерно одинаково в этой области спектра видимого света.Такое же цветовое ощущение может быть достигнуто путем индивидуальной стимуляции клеток красного и зеленого колбочек смесью различных длин волн красного и зеленого цветов, выбранных из областей спектров поглощения рецепторов, которые не имеют значительного перекрытия. Результатом в обоих случаях является одновременная стимуляция красных и зеленых клеток колбочек для создания ощущения желтого цвета, хотя конечный результат достигается двумя разными механизмами. Способность воспринимать другие цвета требует стимуляции одного, двух или всех трех типов колбочек в различной степени с соответствующей палитрой длин волн.

Хотя зрительная система человека имеет три типа колбочек с соответствующими цветовыми пигментами плюс светочувствительные стержневые клетки для скотопического зрения, именно человеческий мозг компенсирует вариации длин волн света и источников света в восприятии цвета. Метамеры представляют собой пары разных световых спектров, воспринимаемых человеческим мозгом как один и тот же цвет. Интересно, что цвета, которые человек интерпретирует как одинаковые или похожие, иногда легко различимы другими животными, в первую очередь птицами.

Промежуточные нейроны, передающие визуальную информацию между сетчаткой и мозгом, не просто однозначно связаны с сенсорными клетками. Каждая колбочка и палочковая клетка в ямке посылает сигналы по крайней мере трем биполярным клеткам, тогда как в более периферических областях сетчатки сигналы от большого количества палочковых клеток сходятся к одной ганглиозной клетке. Пространственное разрешение во внешних частях сетчатки ухудшается из-за наличия большого количества стержневых клеток, питающих один канал, но наличие множества сенсорных клеток, участвующих в улавливании слабых сигналов, значительно улучшает пороговую чувствительность глаза.Эта особенность человеческого глаза в некоторой степени аналогична последствиям биннинга в цифровых камерах CCD с медленным сканированием.

Сенсорные, биполярные и ганглиозные клетки сетчатки также связаны с другими нейронами, обеспечивая сложную сеть тормозных и возбуждающих путей. В результате сигналы от 5 до 7 миллионов колбочек и 125 миллионов стержней в сетчатке человека обрабатываются и транспортируются в зрительную кору только с помощью примерно 1 миллиона миелинизированных волокон оптического нерва.Глазные мышцы стимулируются и контролируются ганглиозными клетками в боковом коленчатом теле , которое действует как контроль обратной связи между сетчаткой и зрительной корой.

Сложная сеть возбуждающих и тормозных путей в сетчатке организована в трех слоях нейрональных клеток, которые возникают из определенной области мозга во время эмбрионального развития. Эти схемы и петли обратной связи приводят к комбинации эффектов, которые производят резкость краев, усиление контраста, пространственное суммирование, усреднение шума и другие формы обработки сигналов, возможно, включая те, которые еще не были обнаружены.В человеческом зрении значительная часть обработки изображений происходит в головном мозге, но сама сетчатка также участвует в широком спектре задач обработки.

В другом аспекте человеческого зрения, известном как цветовая инвариантность , цвет или оттенок серого объекта не меняется в широком диапазоне яркости. В 1672 году сэр Исаак Ньютон продемонстрировал цветовую инвариантность в человеческом зрительном восприятии и предоставил ключи к классической теории восприятия цвета и нервной системы.Эдвин Х. Лэнд, основатель Polaroid Corporation, предложил теорию цветового зрения Retinex , основываясь на своих наблюдениях за цветовой инвариантностью. Пока цвет (или значение серого) просматривается при адекватном освещении, цветовой фрагмент не меняет свой цвет даже при изменении яркости сцены. В этом случае градиент освещения по всей сцене не изменяет воспринимаемый цвет или оттенок серого пятна. Если уровень яркости достигает порога для скотопического или сумеречного зрения, ощущение цвета исчезает.В алгоритме Лэнда вычисляются значения яркости цветных областей, и энергия в определенной области сцены сравнивается со всеми другими областями сцены для этого диапазона волн. Вычисления выполняются трижды, по одному для каждого диапазона волн (длинная волна, короткая волна и средняя волна), и результирующий триплет значений яркости определяет положение области в трехмерном цветовом пространстве , определенном теорией Retinex. .

Термин «дальтонизм» употребляется неправильно, поскольку широко используется в разговорной речи для обозначения любых трудностей с различением цветов.Истинная цветовая слепота или неспособность видеть какой-либо цвет встречается крайне редко, хотя до 8 процентов мужчин и 0,5 процента женщин рождаются с той или иной формой дефекта цветового зрения (см. Таблицу 1). Унаследованные нарушения цветового зрения обычно являются результатом дефектов фоторецепторных клеток сетчатки, нейромембраны, которая функционирует как поверхность изображения в задней части глаза. Дефекты цветового зрения также могут быть приобретены в результате болезни, побочных эффектов некоторых лекарств или в результате нормальных процессов старения, и эти недостатки могут влиять на другие части глаза, кроме фоторецепторов.

Нормальные колбочки и чувствительность к пигментам позволяют человеку различать все разные цвета, а также тонкие смеси оттенков. Этот тип нормального цветового зрения известен как trichromacy и основан на взаимном взаимодействии перекрывающихся диапазонов чувствительности всех трех типов колбочек фоторецепторов. Легкий дефицит цветового зрения возникает, когда пигмент в одном из трех типов колбочек имеет дефект, и его пиковая чувствительность смещается на другую длину волны, что приводит к нарушению зрения, называемому аномальной трихроматией , одной из трех широких категорий дефектов цветового зрения. Dichromacy , более тяжелая форма дальтонизма или цветового дефицита, возникает, когда один из пигментов серьезно отличается по своим характеристикам поглощения или когда конкретный пигмент не образуется вообще. Полное отсутствие цветового восприятия, или монохромность , встречается крайне редко, но люди с полной дальтонизмом (стержневые монохроматы) видят только разную степень яркости, и мир появляется в черном, белом и оттенках серого. Это состояние встречается только у людей, унаследовавших ген заболевания от обоих родителей.

Дихроматы могут различать некоторые цвета и поэтому менее подвержены влиянию в повседневной жизни, чем монохроматы, но обычно они осознают, что у них проблемы со своим цветовым зрением. Дихроматия подразделяется на три типа: протанопия , дейтеранопия и тританопия (см. Рисунок 7). Примерно два процента мужского населения наследует один из первых двух типов, а третий встречается гораздо реже.

Тест на дальтонизм Исихара

Дальтонизм, нарушение нормального функционирования светового зрения человека, может быть вызван множеством состояний, в том числе обусловленных генетикой, биохимией, физическим повреждением и болезнями.В этом интерактивном руководстве исследуется и моделируется, как полноцветные изображения появляются у людей, страдающих дальтонизмом, и сравниваются эти изображения с диагностическим тестом Исихара для дальтоников.

Протанопия — это красно-зеленый дефект, возникающий в результате потери чувствительности к красному, что приводит к отсутствию заметной разницы между красным, оранжевым, желтым и зеленым. Кроме того, яркость красного, оранжевого и желтого цветов резко снижается по сравнению с обычными уровнями. Эффект пониженной интенсивности может привести к тому, что красный светофор станет темным (не зажженным), а красный цвет (в целом) станет черным или темно-серым.Протанопы часто учатся правильно различать красный и зеленый, а также красный от желтого, в первую очередь на основе их видимой яркости, а не какой-либо заметной разницы в оттенках. Зеленый цвет обычно кажется этим людям светлее красного. Поскольку красный свет возникает на одном конце видимого спектра, существует небольшое перекрытие чувствительности с двумя другими типами колбочек, и люди с протанопией имеют выраженную потерю чувствительности к свету на длинноволновом (красном) конце спектра.Люди с этим дефектом цветового зрения могут различать синий и желтый цвета, но лавандовый, фиолетовый и фиолетовый нельзя отличить от различных оттенков синего из-за ослабления красного компонента в этих оттенках.

Люди с дейтеранопией, которая представляет собой потерю чувствительности к зеленому, имеют многие из тех же проблем с различением оттенков, что и протанопы, но имеют довольно нормальный уровень чувствительности в видимом спектре. Из-за расположения зеленого света в центре видимого светового спектра и перекрывающихся кривых чувствительности рецепторов колбочки наблюдается некоторая реакция красных и синих фоторецепторов на зеленые длины волн.Хотя дейтеранопия связана, по крайней мере, с реакцией яркости на зеленый свет (и небольшим аномальным снижением интенсивности), названия красный, оранжевый, желтый и зеленый кажутся дейтеранопу слишком большим количеством терминов для обозначения цветов, которые кажутся одинаковыми. Точно так же синий, фиолетовый, пурпурный и лавандовый цвета не различимы для людей с этим дефектом цветового зрения.

Частота возникновения и причины дальтонизма

1.15 1153

КЛАССИФИКАЦИЯ	ПРИЧИНА ДЕФЕКТА	Заболеваемость (%)
Аномальная 53 53 0
Протаномалия	Аномальный пигмент, чувствительный к красному цвету	1.0
Дейтераномалия	Аномальный пигмент, чувствительный к зеленому цвету		Аномальный пигмент, чувствительный к синему	0,0001
Дихроматия		2.1
Протанопия	Отсутствует пигмент, чувствительный к красному цвету	1.0
Дейтеранопия	Отсутствует пигмент, чувствительный к зеленому цвету	Отсутствует пигмент, воспринимающий синий цвет	0,001
Монохромность стержня	Колбочки не работают	<0.0001

Таблица 1

Тританопия — это отсутствие чувствительности к синему, которое функционально вызывает сине-желтый дефект цветового зрения. Люди с этим недостатком не могут различать синий и желтый, но регистрируют разницу между красным и зеленым. Заболевание встречается довольно редко и примерно одинаково у обоих полов. Тританопы обычно не испытывают таких трудностей при выполнении повседневных задач, как люди с любым из красно-зеленых вариантов дихроматии.Поскольку синие длины волн встречаются только на одном конце спектра, а чувствительность двух других типов колбочек мало перекрывается, полная потеря чувствительности по всему спектру может быть довольно серьезной в этом состоянии.

Когда происходит потеря чувствительности рецептором колбочек, но колбочки все еще функционируют, возникающие в результате нарушения цветового зрения считаются аномальной трихроматией и классифицируются аналогично типам дихроматии. Часто возникает путаница, потому что эти условия названы одинаково, но к ним добавлен суффикс, полученный из термина аномалия .Таким образом, протаномалия , и дейтераномалия , создают проблемы распознавания оттенка, которые подобны дефектам красно-зеленой дихроматии, хотя и не так ярко выражены. Протаномалия считается «красной слабостью» цветового зрения, когда красный цвет (или любой цвет, имеющий красный компонент) визуализируется как более светлый, чем обычно, а оттенки смещены в сторону зеленого. Дейтераномальный человек проявляет «слабость к зеленому» и испытывает аналогичные трудности в различении небольших вариаций оттенков, попадающих в красную, оранжевую, желтую и зеленую области видимого спектра.Это происходит потому, что оттенки кажутся смещенными в сторону красного. Напротив, у дейтераномальных особей нет дефекта потери яркости, который сопровождает протаномалию. Многие люди с этими аномальными вариантами трихроматии не испытывают особых трудностей при выполнении задач, требующих нормального цветового зрения, а некоторые могут даже не осознавать, что их цветовое зрение нарушено. Тританомалия , или слабость синего цвета, не была описана как наследственный дефект. В тех немногих случаях, когда дефицит был идентифицирован, считается, что он был приобретен, а не унаследован.Некоторые глазные заболевания (например, глаукома, поражающая синие шишки) могут привести к тританомалии. При этих заболеваниях чаще всего встречается потеря периферического синего конуса.

Несмотря на ограничения, дальтонизм дает некоторые преимущества в остроте зрения, такие как повышенная способность различать замаскированные объекты. Контуры, а не цвета, отвечают за распознавание образов, а улучшение ночного видения может произойти из-за определенных недостатков цветового зрения. По этим причинам в армии очень ценятся дальтоники-снайперы и корректировщики.В начале 1900-х годов, чтобы оценить аномальное цветовое зрение человека, был разработан аномалоскоп Нагеля. Используя этот инструмент, наблюдатель манипулирует ручками управления, чтобы сопоставить два цветных поля для цвета и яркости. Другой метод оценки, тест с псевдоизохроматической пластиной Исихары на дальтонизм, названный в честь доктора Шинобу Исихара, различает нормальное цветовое зрение и красно-зеленую дальтонизм (как показано в учебном пособии и на Рисунке 7). Испытуемый с нормальным цветовым зрением может определить разницу оттенков между фигурой и фоном.Наблюдателю с дефицитом красно-зеленого цвета пластины кажутся изохроматическими без различия между фигурами и узором рисунка.

Как естественная часть процесса старения, человеческий глаз начинает по-другому воспринимать цвета в более поздние годы, но не становится «дальтоником» в истинном смысле этого слова. Старение приводит к пожелтению и потемнению хрусталика и роговицы, дегенеративным эффектам, которые также сопровождаются уменьшением размера зрачка. При пожелтении поглощаются более короткие длины волн видимого света, поэтому синие оттенки кажутся темнее.Как следствие, пожилые люди часто испытывают трудности с различением цветов, которые различаются в первую очередь по содержанию синего, например, синего и серого или красного и пурпурного. В возрасте 60 лет, по сравнению с зрительной эффективностью 20-летнего человека, только 33 процента света, падающего на роговицу, достигает фоторецепторов сетчатки. К середине 70-х это значение упадет примерно до 12,5%.

Аккомодация человеческого глаза

Аккомодация глаза относится к физиологическому акту настройки элементов хрусталика для изменения преломляющей силы и обеспечения резкости объектов, находящихся ближе к глазу.В этом руководстве исследуются изменения в структуре линзы при перемещении объектов по отношению к глазу.

Аккомодация глаза относится к процессу физиологической регулировки элемента хрусталика для изменения преломляющей силы и обеспечения резкого фокуса объектов, которые находятся ближе к глазу. Световые лучи, первоначально преломленные на поверхности роговицы, далее сходятся после прохождения через линзу. Во время аккомодации сокращение цилиарных мышц снимает напряжение хрусталика, что приводит к изменению формы прозрачной и эластичной ткани, а также смещению ее немного вперед.Чистый эффект изменений линзы заключается в регулировке фокусного расстояния глаза, чтобы изображение точно фокусировалось на светочувствительном слое клеток, находящихся в сетчатке. Аккомодация также ослабляет напряжение, прикладываемое к линзе волокнами зонулы, и позволяет передней поверхности линзы увеличивать ее кривизну. Повышенная степень преломления в сочетании с небольшим сдвигом вперед положения линзы позволяет сфокусировать объекты, расположенные ближе к глазу.

Фокус в глазу управляется комбинацией элементов, включая радужную оболочку, хрусталик, роговицу и мышечную ткань, которые могут изменять форму линзы, чтобы глаз мог фокусироваться как на близлежащих, так и на удаленных объектах.Однако в некоторых случаях эти мышцы не работают должным образом или форма глаза немного изменяется, а точка фокусировки не пересекается с сетчаткой (состояние, называемое конвергентным зрением, ). С возрастом хрусталик становится тверже и не может быть правильно сфокусирован, что приводит к ухудшению зрения. Если точка фокусировки находится ниже сетчатки, это состояние называется близорукостью или миопией , и люди с этим недугом не могут сосредоточиться на удаленных объектах.В случаях, когда фокус находится за сетчаткой, глазу будет сложно сосредоточиться на близлежащих объектах, что создаст состояние, известное как дальнозоркость или гиперметропия , . Эти нарушения функции глаза обычно можно исправить с помощью очков (рис. 8), используя вогнутую линзу для лечения миопии и выпуклую линзу для лечения гиперметропии.

Конвергентное зрение не является полностью физиологическим, и на него можно повлиять тренировкой, если глаза не повреждены. Повторяющиеся процедуры можно использовать для развития сильного конвергентного видения.Спортсмены, такие как бейсболисты, обладают хорошо развитым конвергентным зрением. В каждом движении два глаза должны переводиться в унисон, чтобы сохранить бинокулярное зрение, с точным и отзывчивым нервно-мышечным аппаратом, который обычно не подвержен утомлению, контролируя их подвижность и координацию. Изменения конвергенции глаз или движения головы учитываются в расчетах, производимых сложной глазной системой, чтобы обеспечить правильные нервные импульсы для глазных мышц. Движение глаза на 10 градусов может быть выполнено примерно за 40 миллисекунд, при этом вычисления происходят быстрее, чем глаз может достичь своей намеченной цели.Небольшие движения глаз известны как саккады , а более крупные движения от одной точки к другой называются версиями .

Человеческая зрительная система должна не только обнаруживать свет и цвет, но как оптическая система должна уметь различать различия между объектами или объектом и его фоном. Известная как физиологический контраст или различение контрастности , соотношение между кажущейся яркостью двух объектов, которые видны одновременно ( одновременный контраст ) или последовательно ( последовательный контраст ) на фоне, может или может не быть таким же.В зрительной системе человека контраст снижается в темноте окружающей среды и у людей, страдающих цветными зрительными дефектами, такими как красно-зеленая дальтонизм. Контрастность зависит от бинокулярного зрения, остроты зрения и обработки изображений зрительной корой головного мозга. Объект с низким контрастом, который нельзя отличить от фона, если он не движется, считается замаскированным . Однако люди с дальтонизмом часто способны обнаруживать замаскированные объекты из-за усиленного зрения палочек и потери вводящих в заблуждение цветовых сигналов.Увеличение контраста приводит к увеличению видимости, а количественное числовое значение контраста обычно выражается в процентах или соотношении. В оптимальных условиях человеческий глаз едва ли может обнаружить двухпроцентный контраст.

Человеческое зрение воспринимает явное увеличение контраста в узкой зоне с каждой стороны границы между двумя областями с разной яркостью и / или цветностью. В конце девятнадцатого века французский физик Мишель Эжен Шеврёль обнаружил одновременный контраст.В качестве специальной функции визуального восприятия человека выделяются края или контур объекта, отводя объект от фона и облегчая пространственную ориентацию. При размещении на ярком фоне область на краю темного объекта кажется более светлой, чем остальной фон (по сути, увеличивается контраст). При этом явлении восприятия цвет с наиболее сильным контрастом, дополнительный цвет, создается (мозгом) на краю. Поскольку цвет и его дополнение воспринимаются одновременно, эффект известен как одновременный контраст .Границы и другие демаркационные линии, разделяющие контрастирующие области, как правило, уменьшают эффект ( или оптическая иллюзия ) за счет устранения пограничного контраста. Многие формы оптической микроскопии, в первую очередь фазово-контрастное освещение, используют преимущества этих свойств зрительной системы человека. Увеличивая физический контраст изображения без необходимости изменять объект путем окрашивания или другой техники, образец фазового контраста защищен от повреждения или смерти (в случае живых образцов).

Пространственно-частотная характеристика человеческого глаза может быть оценена путем определения способности обнаруживать серию полос в модулированной синусоидальной решетке. Испытательные решетки имеют чередующиеся области (полосы) светлого и темного, которые линейно возрастают от более высоких к более низким частотам по горизонтальной оси, в то время как контраст логарифмически уменьшается сверху вниз. Граница полос, которые могут различить люди с нормальным зрением, составляет от 7 до 10 циклов на градус.Для ахроматического зрения, когда пространственная частота очень низкая (большой интервал между линиями), требуется высокий контраст для обнаружения синусоидально изменяющейся интенсивности. По мере увеличения пространственной частоты люди могут обнаруживать периоды с меньшим контрастом, достигая пика около 8 циклов на градус в поле зрения. За пределами этой точки снова требуется более высокий контраст для обнаружения более тонких синусоидальных полос.

Исследование передаточной функции модуляции ( MTF ) зрительной системы человека показывает, что контраст, необходимый для обнаружения изменения яркости в стандартизованных синусоидальных решетках, увеличивается как на более высоких, так и на более низких пространственных частотах.В этом отношении поведение глаза совершенно отличается от поведения простого устройства обработки изображений (например, пленочной камеры или ПЗС-матрицы). Функция передачи модуляции простой сфокусированной системы камеры отображает максимальную модуляцию на нулевой пространственной частоте, причем степень модуляции снижается более или менее монотонно до нуля на частоте среза камеры.

Когда яркость сцены периодически колеблется несколько раз в секунду (как это происходит с экранами телевизоров и компьютерных мониторов), люди воспринимают раздражающее ощущение, как если бы последовательные сцены были разделены.Когда частота колебаний увеличивается, раздражение усиливается и достигает максимума около 10 герц, особенно когда яркие вспышки света чередуются с темнотой. На более высоких частотах сцена больше не кажется разобщенной, а объекты, перемещаемые от одной сцены к другой, теперь воспринимаются как плавно движущиеся. Обычно называемое мерцанием , раздражающее ощущение дрожания света может сохраняться до 50-60 герц. За пределами определенной частоты и яркости, известной как критическая частота мерцания ( CFF ), мерцание экрана больше не воспринимается.Это основная причина, по которой увеличение частоты обновления монитора компьютера с 60 до 85–100 Гц обеспечивает стабильное отображение без мерцания.

Достижения в технологии производства полупроводников, в особенности технологий комплементарных металлооксидных полупроводников ( CMOS ) и биполярных CMOS ( BiCMOS ), привели к появлению нового поколения миниатюрных фотодатчиков, которые обладают необычайным динамическим диапазоном и быстрым откликом. Недавно были организованы массивы сенсорных чипов CMOS для моделирования работы сетчатки глаза человека.Эти так называемые глазные чипы , объединяющие оптику, человеческое зрение и микропроцессоры, продвигают офтальмологию в новой области оптобионики . Повреждения сетчатки в результате изнурительных заболеваний зрения, таких как пигментный ретинит , и дегенерация желтого пятна , а также старение и травмы сетчатки, которые лишают зрения, корректируются с помощью имплантированных глазных чипов. Кремниевые глазные чипы содержат около 3500 миниатюрных световых детекторов, прикрепленных к металлическим электродам, которые имитируют функцию палочек и колбочек человека.Детекторы света поглощают падающий свет, преломленный роговицей и хрусталиком, и производят небольшое количество электрического заряда, который стимулирует нейроны сетчатки. Имея диаметр два миллиметра (см. Рис. 9), замещающая сетчатка вдвое меньше обычного листа бумаги и имплантируется в карман под поврежденной сетчаткой.

В качестве альтернативы глазному чипу протез сетчатки, использующий цифровой сигнальный процессор и камеру, установленную на очках, захватывает и передает изображение объекта или сцены.По беспроводной связи изображение отправляется на встроенный чип приемника рядом со слоями сетчатки, откуда нервные импульсы отправляются в мозг. Однако искусственная сетчатка не лечит глаукому или нарушения зрения, которые повреждают нервные волокна, ведущие к зрительному нерву. По мере развития оптобионики растет и понимание науки сложной зрительной системы человека.

Соавторы

Кеннет Р. Спринг — научный консультант, Ласби, Мэриленд, 20657.

Томас Дж.Fellers и Майкл В. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильного магнитного поля, 1800 г. Ист. Пол Дирак, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.

Генетика нормального и дефектного цветового зрения

https: // doi .org / 10.1016 / j.visres.2010.12.002Получить права и содержание

Abstract

Рассматривается вклад генетических исследований в науку о нормальном и неполноценном цветовом зрении за последние несколько десятилетий с уделением особого внимания достижениям за 25 лет, прошедших с последнего юбилейный выпуск Vision Research.Понимание биологии, лежащей в основе цветового зрения, было продвинуто вперед благодаря применению инструментов молекулярной генетики. При всей своей сложности биологические процессы, отвечающие за цветовое зрение, более доступны, чем для многих других нейронных систем. Отчасти это происходит из-за множества генетических вариаций, которые влияют на восприятие цвета как внутри, так и между видами, а также из-за того, что компоненты системы цветового зрения поддаются генетическим манипуляциям. Мутации и перестройки в генах, кодирующих длинноволновые, средние и коротковолновые пигменты колбочек, ответственны за нарушения цветового зрения, и были идентифицированы мутации, которые влияют на количество типов колбочек, спектры поглощения пигментов, функциональность и жизнеспособность колбочек. конусы и топография конусной мозаики.Добавление гена опсина, как это произошло в эволюции цветового зрения приматов и было сделано на экспериментальных животных, может привести к расширению возможностей цветового зрения, и это дало представление о лежащих в основе нейронных схемах.

Основные моменты исследований

► Обзор 50-летия Vision Research. ► Генетика цветового зрения. ► Как гены влияют на фотопигменты колбочек. ► Как гены влияют на топографию мозаики шишек. ► Как гены влияют на схему цветового зрения.

Ключевые слова

Цветовое зрение

Конический фоторецептор

Дальтонизм

Конусная мозаика

Гены опсинов

Evolution

Сравнительное цветовое зрение

Конусное фотопигменты

000 статей

000 статей

Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендованные статьи

Ссылки на статьи

Псевдоизохроматический тест цветового зрения у младенцев

https: // doi.org / 10.1016 / j.visres.2014.04.006Получить права и контент

Основные моменты

•

В этом исследовании представлены первые данные модифицированного теста псевдоизохроматической пластинки для младенцев.

•

95% младенцев завершили тест, при этом все детектировали пластину, представляющую синюю / желтую ось смешения.

•

Большинство детей старшего возраста (16–23 мес.), Но не младшего возраста, могли обнаружить пластину, представляющую собой красную / зеленую ось.

•

Частота неудач у мальчиков мужского пола была значительно выше, чем у девочек.

•

Тест показывает хорошую валидность как у взрослых, так и у взрослых с нормальным цветом кожи.

Abstract

Несмотря на развитие экспериментальных методов, позволяющих измерять цветовое зрение в раннем возрасте, у нас все еще отсутствует процедура, сопоставимая с теми, которые используются для диагностики хорошо идентифицированных врожденных и приобретенных аномалий цветового зрения у детей старшего возраста, взрослых и клинических больных. пациенты. В этом исследовании мы модифицировали псевдоизохроматический тест, чтобы сделать его более подходящим для маленьких детей.Используя процедуру принудительного выбора предпочтительного взгляда, 216 младенцев в возрасте от 3 до 23 месяцев были протестированы с псевдоизохроматическими мишенями, которые попадали либо на красную / зеленую, либо на синюю / желтую ось дихроматического смешения. Для сравнения были протестированы 220 взрослых людей с нормальным цветом и 22 взрослых с дефицитом цвета. Результаты показали, что все младенцы и взрослые прошли сине-желтую цель, но многие младенцы не смогли выполнить красную / зеленую цель, вероятно, из-за взаимодействия оставшихся незрелых внутри зрительной системы и небольшого расстояния между векторами CIE в красной / зеленой области. пластина.Тем не менее, младенцы старшего возраста (17–23 мес.), Взрослые с нормальным окрасом и взрослые с дефектом окраса действовали в соответствии с ожиданиями. Интересно, что показатели красно-зеленой пластины были лучше среди младенцев женского пола, что значительно превышало ожидаемый уровень генетического диморфизма между полами. В целом, с некоторыми доработками, тест служит многообещающим инструментом для обнаружения ранних аномалий цветового зрения в раннем возрасте.

Ключевые слова

Цветовое зрение

Младенцы

Дефицит цвета

Псевдоизохроматический

Гендерные различия

Визуальное развитие

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Copyright © 2014 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Почему дальтонизм — контрпродуктивная идеология

Сколько раз вы слышали, как кто-то говорил, что «не видит цвета», «дальтоник» или «не имеет расистская кость в их теле? » Может быть, вы даже сами это сказали. В конце концов, доминирующим языком в расовых вопросах сегодня, как правило, является дальтонизм, поскольку он часто предназначен для выражения отвращения к расовым обычаям и взглядам, распространенным в более раннюю эпоху.

Однако многие социологи крайне критически относятся к идеологии цветовой слепоты. Они утверждают, что, поскольку механизмы, воспроизводящие расовое неравенство, стали более скрытыми и неясными, чем они были в эпоху открытой правовой сегрегации, язык явного расизма уступил место дискурсу цветовой слепоты. Но они опасаются, что отказ публично отмечать расу позволяет людям игнорировать проявления стойкой дискриминации.

В первой половине 20-го века было совершенно законно отказывать черным (и другим расовым меньшинствам) в доступе к жилью, работе, голосованию и другим правам, явно основанным на расе.Реформы в области гражданских прав сделали эту практику незаконной. В настоящее время законы запрещают практику, которая ранее поддерживала расовое неравенство, например выделение красной черты, сегрегацию или открытый отказ в аренде или продаже недвижимости черным американцам. Тем не менее, дискриминация все еще сохраняется, проявляясь в сочетании социальных, экономических и институциональных практик.

В то же время во многих кругах социально неприемлемо называть себя расистом. Вместо этого многие американцы заявляют, что не видят цвета.Однако их дальтонизм дорого обходится. Утверждая, что они не видят расы, они также могут отвести глаза от того, как благонамеренные люди практикуют практику, воспроизводящую сегрегацию по соседству и школе, полагаясь на «мягкие навыки» таким образом, чтобы расовые меньшинства были в невыгодном положении на рынке труда. и копить возможности таким образом, чтобы оставлять доступ к лучшим рабочим местам для белых сверстников.

Конор Фридерсдорф из Atlantic недавно утверждал, что академические левые ошибаются в борьбе с дальтонизмом.Он предположил, что поощрение белых осознавать цвет и думать о себе в расовых терминах будет способствовать нативизму, который разделяют некоторые сторонники Дональда Трампа, — что повышенное осознание белизны вызовет чувство преследования и побудит некоторых сплотиться в защиту белых. прав. Он утверждает, что у дальтонизма есть определенные достоинства, которые игнорируются тем, кого он описывает как «академические левые», которые тратят слишком много времени на придирки к дальтонизму, а не на привлечение внимания к «макроагрессиям», таким как «расовая ненависть и теории заговора, направленные против первого темнокожего президента, или удобство навешивания ярлыков на мексиканских иммигрантов насильниками, несмотря на то, что иммигранты в первом поколении совершают меньше преступлений, чем коренные американцы.

Поскольку предполагаемый член академика оставил эту критику Фридерсдорфа, я прочитал этот пост с особым интересом. Я думаю, что Фридерсдорф обращает внимание на некоторые важные моменты, заслуживающие более пристального внимания как ученых, так и не академических, кто знаком с дискуссиями и концепциями, на которые он ссылается. Например, академические дебаты часто могут быть оторваны от более широкой аудитории. Ученым во многих областях слишком легко обосновать свои разговоры, споры и дискуссии среди других ученых-единомышленников.Он прав, когда отмечает, что в целом ученые могут гораздо лучше взаимодействовать с людьми за пределами наших башен из слоновой кости.

Однако в статье Фридерсдорфа также есть некоторые искажения. Основываясь на единственном утверждении из главы одной книги в отредактированном томе, Фридерсдорф делает радикальное обобщение, что «академические левые считают всех сторонников дальтонизма наивными». Я читал книги и статьи многочисленных социологов, критикующих идеологию дальтонизма, и, хотя они находят проблемы с тем, как эта точка зрения позволяет людям игнорировать модели расовых предубеждений, я никогда не встречал исследований, в которых широко классифицировались бы сторонники цвета. слепота таким образом.Для социологов важнее последствия того, как эта идеология влияет на социальное неравенство.

Мой коллега Эдуардо Бонилья-Силва, например, много писал об идее цветовой слепоты, описывая способы ее функционирования в качестве идеологии, узаконивающей определенные практики, поддерживающие расовое неравенство, — жестокость полиции, жилищную дискриминацию, лишение избирательных прав и избирательных прав и т. Д. другие. Его книга Расизм без расистов является частью широкого круга социологических исследований, привлекающих внимание к тому, как идеология дальтоников лежит в основе более серьезных и проблемных социальных проблем.

Многие академические левые утверждают, что дальтонизм является проблемой именно потому, что предлагает способ избежать решения социальных проблем.

Тем не менее, помимо предположения о том, что академические левые называют всех сторонников дальтонизма наивными, Фридерсдорф также утверждает, что они тратят время на разбиение этой концепции, а не на рассмотрение «макроагрессий», таких как жестокость полиции и растущие проявления яростной расистской ненависти. Но Бонилла-Сильва, среди прочих, описывает способы, которыми дальтонизм поддерживает те самые макроагрессии, которые, по мнению Фридерсдорфа, игнорируются.Другими словами, Фридерсдорф предполагает, что академические левые тратят время на анализ концепции цветовой слепоты, и им лучше сосредоточиться на более неотложных системных процессах неравенства. Но при внимательном чтении социологической литературы в этой области обнаруживается, что немало академических левых утверждают, что дальтонизм проблематичен именно потому, что он предлагает способ избежать решения именно этих социальных проблем. Другие социологи, такие как Джесси Дэниэлс и Дэвид Корт, прямо сосредотачиваются на исследовании языка ненависти в Интернете и более низких уровнях преступности среди иммигрантов по сравнению с коренными американцами, соответственно — те самые вопросы, которые Фридерсдорф, по его собственному признанию, обвиняет в важности и академические левые не замечают убеждений.Социологи на самом деле очень активно подчеркивают эти макроагрессии и подчеркивают, как идеология дальтонизма позволяет им игнорировать их.

Защитники дальтонизма, такие как Фридерсдорф, склонны утверждать, что подчеркивание групповой идентичности белых как белых (а не как отдельных лиц) контрпродуктивно. Они утверждают, что отказ от цветовой слепоты и поощрение белых видеть себя членами особой расовой группы порождают нативизм. Они будут цепляться за привилегии, которые дает белизна, а не критиковать, которые ставятся под угрозу более многорасовым обществом.Фридерсдорф называет наивным полагать, что, сосредоточив внимание на своем статусе членов расовой группы и предоставляемых им привилегиях и власти, «массы белых людей будут сильнее идентифицировать себя со своим расовым племенем, а затем принесут в жертву интересы этого племени».

Это, в абстрактном смысле, убедительный момент. Проблема в том, что масса научных свидетельств прямо противоречит этому аргументу. Социологи, такие как Карин МакКинни, Эйлин О’Брайен, Джо Фигин, Эрнан Вера и Мэтью Хьюги, изучавшие пути и траектории, по которым белые становятся вовлеченными в антирасистскую активность, показывают, что вопреки убеждениям Фридерсдорфа уход от цвета слепота может фактически служить путем к антирасизму.Во многих из этих исследований, когда белые осознали себя членами расовой группы, пользующейся незаслуженными привилегиями и льготами, это вынудило их сформировать иное чувство белой идентичности, основанное на антирасизме, а не просто на поддержании статус-кво. Отход от идеологии дальтонизма, которую критикуют социологи, — идея о том, что замечательно заявлять о том, что не видит цвета, что проблематично видеть себя членом расовой группы, — согласно исследованиям в этой области, на самом деле является ошибкой. важный шаг к антирасистской активности.

В большинстве социальных взаимодействий белые рассматриваются как личности. Расовые меньшинства с раннего возраста осознают, что люди часто будут судить их как членов своей группы.

В американской культуре делается сильный акцент на индивидуализме. Фридерсдорф утверждает, что «раса — это пагубное понятие, которое лишает людей их индивидуальности … академические левые также недооценивают, насколько вызывающим может быть разногласие, если в центр идентичности поставить что-либо, кроме индивидуализма». Но, по иронии судьбы, эта ориентация на индивидуализм сама по себе является функцией групповой позиции.Белые, по большому счету, пользуются роскошью пропаганды важности личности, потому что им выгодно жить в расово стратифицированном обществе, где белизна является нормальным явлением. В большинстве социальных взаимодействий белые рассматриваются как личности. Расовые меньшинства, напротив, осознают с раннего возраста, что люди часто будут судить их как членов своей группы и обращаться с ними в соответствии с (обычно негативными) стереотипами, присущими этой группе.

Каждый хочет, чтобы к нему относились как к личности и признавали за его личные качества и характеристики.Но цветовая слепота, которую критикуют социологи, не допускает этого. Вместо этого он побуждает тех, кто поддерживает эту точку зрения, игнорировать текущие процессы, которые поддерживают расовую стратификацию в школах, районах, здравоохранении и других социальных учреждениях. Может ли цветовое сознание привлечь внимание к этим вопросам? Исследование демонстрирует, что это может привести к большему пониманию нашего расово стратифицированного общества и может вызвать желание работать во имя перемен.