Функция контрастной чувствительности

Характерными особенностями любого паттерна являются его пространственная частота (т. е, число вариаций интенсивности или светимо­сти) и контраст (различие в интенсивностях между элементами паттерна), Суще­ствует определенная связь между пространственной частотой и контрастом: при одном и том же контрасте некоторые пространственные частоты воспринимаются более четко, нежели другие. То, что одни пространственные частоты можно отли­чить от других при меньшем контрасте, свидетельствует о разной чувствительно­сти визуальной системы к разным пространственным частотам. Это становится очевидным при рассмотрении паттернов пространственной частоты, имеющих раз­ную светимость.

Я помню пример из книги. На экране представлен неоднородный паттерн синусоидальных решеток, про­странственная частота которых возрастает слева направо, а контраст — сверху вниз. Чтобы различить частоты, расположенные в правой части экрана, нужна большая контрастность, чем для того, чтобы различить частоты в левой части, т. е. порог восприятия этих частот выше, а чувствительность зрительной системы к ним — ниже. Иными словами, чем меньший контраст нужен для того, чтобы простран­ственные частоты были видимыми, тем выше чувствительность зрительной систе­мы к этим частотам.

Связь между пространственной частотой и пороговыми уровнями контраста называется функцией контрастной чувствительности. Для паттернов с низкими пространственными частотами (т. е. образованных крупными или лишенными деталей участками) порог контрастной чувствительно­сти высок (левая ордината) и чувствительность относительно низка (правая орди­ната). Это значит, что для различения паттерна нужен большой контраст. По мере увеличения пространственной частоты световой порог, необходимый для различения паттерна, понижается и повышается чувствительность. Однако для паттернов с очень высокими простран­ственными частотами величины световых порогов возрастают и чувствительность понижается.

Число изменений интенсивности — для превращения паттерна решетки в видимый — должно соот­ветствовать пространственной частоте, и эти изменения проявляются наиболее отчетливо в тех случаях, когда они происходят при средних значениях простран­ственных частот (максимальное число изменений интенсивности соответствует пространственной частоте, равной 3 цикла/градус). Когда перемены в интенсивности происходят слишком часто (т. е. когда пространственная частота очень велика) или слишком редко (т. е. когда простран­ственная частота слишком мала), чувствительность к изменениям понижается. Следовательно, зрительная система менее чувствительна к очень низким и очень высоким пространственным частотам, чем к средним. Одна из причин повышенного интереса к пространственной частоте связана с тем, что, как уже отмечалось нами, любой визуальный образ может быть представ­лен сложным набором паттернов, каждый из которых имеет свою собственную пространственную частоту. Неструктурированные участки визуального образа имеют низкую пространственную частоту, а элементы и участки, содержащие мел­кие детали, — высокую. В известном смысле, на определенном уровне зрительной системы выполняется Фурье-преобразование пространственных частот, содержащихся в визуальном стимуле, т. е. определяют­ся компоненты Фурье его паттерна. Если такой анализ будет выполнен, визуаль­ная система получит информацию об индивидуальных синусоидальных компо­нентах (о компонентах Фурье) сложного паттерна. Иными словами, в зрительной системе могут быть дискретные, независимые нейроны (или каналы), каждый из которых «настроен» на определенный, но ограниченный интервал пространствен­ных частот, чувствительность к которому у него максимальна. Один из способов доказательства независимости каналов, обрабатывающих информацию о простран­ственной частоте, включает использование селективной адаптации.