Angles of view

Projekce dat (XV)

Vizuální systém člověka

M. K. Milliken, JR.



Při objasňování vizuálních displejových systémů tato série

článků prozatím věnovala pozornost různým projekčním systémům a

množství druhů projekčních ploch. Ale v klasickém modelu

komunikace ZDROJ – CESTA – PŘÍJEMCE je i třetí prvek, jímž je

samozřejmě pozorovatel. Protože cílem jakékoliv vizuální

prezentace je podat srozumitelné informace publiku, některé

základní údaje o vlastnostech lidského vnímání mohou stát za

úvahu. Proto se nyní podívejme blíže na oko – vizuální systém

člověka.



Začněme úvahou o počítačích. V současnosti jsou to

nejrozšířenější přístroje používané k vytvoření obrazů, které

promítáme na promítací plochy. Při přípravě těchto obrazů

počítač vysílá sérii posloupných elektronických instrukcí, jež

jsou schopny charakterizovat každičký pixel na jeho „displeji“.

Počet pixelů, dokonce i když je počítač přístrojem s velmi

vysokým stupněm rozlišení, nebude enormní (např. 1 024 × 1 280

= 1 310 720), ale pokud bereme v úvahu 24bitové rozlišení

barvy, množství dat bude přesto velké, okolo 10 megabytů.

Úkolem projekčních přístrojů, přijímacích tuto sérii informací z

počítače, je převést nebo přeměnit jejich obsah z elektrické

energie na energii světelnou, tak aby určitý druh optického

systému mohl původní informaci vyslat uvnitř svazku paprsků

světelného záření, které jakmile dopadnou na projekční plochu,

mohou být publikem pochopeny. Úkolem projekčních ploch je

vyzářit (nebo odrazit) alespoň část promítaného světelného

záření, dopadajícího na každou část plochy povrchu, do každého

páru očí v publiku.

Tyto úkoly jsou prvními dvěma kroky (ZDROJ – CESTA) v našem

modelu komunikace. Byly popsány tímto poněkud abstraktním

způsobem, protože třetí krok, přijetí informace Systémem

lidského vidění, tvořený vzájemným vztahem oko – mozek, je

přesným opakem dvou prvních.



Oko – mozek

Aby mohl „přijmout“ optickou informaci, musí vizuální systém

zpracovat obrovský soubor světelného záření, promítnout jej na

svou vlastní projekční plochu, a potom konečně převést zpět na

elektrickou energii, aby mohlo být úspěšně vyhodnoceno.

Optickou částí vizuálního systému je samozřejmě oko. Omezme nyní

naše pozorování tohoto neobyčejného orgánu jen na jeho funkci

jako zobrazovacího přístroje a podívejme se, jak ve skutečnosti

funguje.

*********OBRÁZEK ZDE

Obr. 1 je náčrtkem oka ve vertikálním řezu. Jakmile světlo

dopadne na otevřené oko, projde nejdříve přes rohovku, která je

nejpřednější částí bělma. Za rohovkou je čočka a prostor mezi

nimi je vyplněn tekutinou, jež se nazývá sklivec (Aqueos Humor).

Na horní a spodní části zepředu čočky je duhovka – ta část oka,

která může být zabarvena do hněda, do modra, do zelena nebo do

černa.

Ve středu duhovky je zřítelnice, tj. „díra“, jíž dopadající

světlo. Průměr zřítelnice bude mnohem větší, pokud se budeme

snažit vidět ve tmě, a úplně „smrštěná“ bude v jasném slunečním

světle. Tvar i tloušťka čočky samotné se mění a jsou závislé na

svalech, s nimiž je čočka spojená, takže její ohnisková

vzdálenost může být bez omezení měněna.

V kontextu tohoto článku může být sítnice považována za vysoce

specializovanou plochu pro zadní projekci, jejíž povrch je

pokryt mozaikou, tvořenou dvěma typy fotoreceptorů. Tyto

fotoreceptory mají tvar buď tyčinek nebo čípků, a každá z těchto

buněk má jeden ze svých úzkých a špičatých konců orientován

směrem ke zdroji světla a druhý směrem k povrchu oka.

Tyčinky jsou extrémně citlivé na nízké úrovně okolního světla.

Proto slouží jako receptory, které nám pomáhají vidět za šera a

v noci. Umístění většiny tyčinek v oku je v určité vzdálenosti

od žluté skvrny, v¦níž refraktivní kombinace rohovky a čočky

bude soustřeďovat nejvíce přicházejících světelných paprsků.

Tato centrální oblast o rozměru 1 mm2 je vyhrazena pro čípky a

obsahuje jich okolo 50 000.

Čípky jsou receptory, které používáme, abychom viděli za jasných

podmínek, a v závislosti na největší hustotě ve středu sítnice

nám navíc umožní rozluštit konečný detail čehokoliv, na co se

díváme. Jsou umístěny tak těsně u sebe, že dokážou sejmout

extrémně vysoké prostorové frekvence. A naopak, tyčinky početně

méně zastoupené, mají svou největší hustotu na obvodu sítnice a

to je důvodem, proč naše periferní vidění bývá rozmazané a

neostré.



Přenos informací



Jakmile je toto sítnicové plátno osvětlené, tyčinky i čípky

pracují na tom, aby přenesly světelné informace tak, že je

převádějí na elektrické excitace nervových vláken za nimi.

Výsledné signály mohou být potom přeneseny přes optický nerv do

řídícího a kontrolního centra, kterým je pochopitelně sám mozek.

Před diskusí o tomto CPU je nutné si všimnout několika málo

faktů, týkajících se vidění.

Protože sítnicová „projekční plocha“ má v sobě otvor, jímž

vcházejí optické nervy, nachází se v každém z našich očí slepý

bod a jakékoliv světlo na něj dopadající nebude vůbec vnímáno.

Přesto tyto vždy přítomné lakuny nevnímáme, protože máme ve

skutečnosti dvě. Paprsek, který dopadá na slepý bod v levém oku,

nebude tentýž, jako paprsek, který dopadá na slepý bod v oku

pravém. Protože jsou naše oči od sebe vzdáleny asi 6 –7 cm,

informace, jež se ztratí v jednom z nich, bude získána ve druhém.

Velikost pole, viditelného každým okem, je překvapující: 135° na

výšku a 160° na šířku. Dohromady pro obě oči se tedy

horizontální zorný úhel zvětší až na 200°, což je, jak uvidíme,

opravdu více než 180°.



Množství informací



Nyní se podívejme, kolik informací může být normálně produkováno

z tak velkého zorného pole. Pokud ponecháme stranou enormní

paletu rozeznatelných barev ve viditelném spektru (to a příbuzné

záležitosti jsou náplní jiného článku), kapacita našeho

vizuálního systému pro interpretaci prostoru před sebou ve

vysokém rozlišení je, v porovnání s dalšími displejovými

systémy, opravdu neobyčejná.

Zvedněte svůj zrak od tohoto textu a prohlédněte si místnost.

Podívejte se ven z okna. Blízko, do dálky, přímo, zeširoka,

kamkoliv upřete svou pozornost, jste schopni zaostřit a

shromáždit enormní množství viditelných informací. Při takovéto

změně pohledu si uvědomte, že vaše oči ve skutečnosti

nepřebíhají panoráma před vámi souvislým, analogovým pohybem.

Místo toho se pohybují v jednotlivých oddělených skocích nebo

trhnutích. (Pokud čtete řádek tohoto textu, vaše oči nebudou

prohlížet plynule každé slovo, ale místo toho se budou

přizpůsobovat dvěma nebo třem odlišným viditelným „douškům“.)

Určeme, jaké množství viditelné informace může být s největší

pravděpodobností obsaženo v každém z nich. Uvědomíme-li si, že

stupeň rozlišení reálného světa je mnohonásobně větší, než

počítačem vytvořené grafické pole, zmíněné na začátku článku, je

možné předpokládat, že každý skok bude obsahovat minimálně 40 MB

vizuálních dat každou sekundu. Protože náš vizuální systém skočí

asi čtyřikrát za sekundu, znamená to, že náš mozek roztřídí,

zpracuje a interpretuje asi 160 MB dat během každé vteřiny, kdy

se pouze „díváme po okolí“.

Pokud něco v zorném poli přitáhne naši pozornost a přinutí nás

soustředit se, použijeme osových čípků ve žluté skvrně a – v

počítačové terminologii – jakmile se naše pozornost zaostří,

náš dosažitelný stupeň rozlišení poskočí až k 3 milionům pixelů

na čtvereční palec! Bude ještě dost dlouho trvat, než pokrok v

promítací technologii tento práh překročí.

Samozřejmě že použití a funkce vizuálního systému lidí jsou

mnohem rozmanitější a komplexnější než jednoduchá projekce

obrazu na projekční plochu. Povaha, kvalita a kvantita informací

produkovaných jednoduchou projekcí obrazu na projekční plochu je

exponenciálně nižší, než to, co je rutinně zpracováváno lidským

okem. Ale i když projekce, kterou vytvoříme, se pravděpodobně

nikdy nevyrovná tomu, co můžeme vidět, přece jenom se zdá, že

pro oba procesy je cílem proniknutí do podstaty věci.