临界闪烁频率

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人眼对光线的反应具有一种延时效应。当一定强度的光突然作用于视网膜时,人眼对此强光的亮度感觉并不是稳定的,在强光刚刚摄入视网膜的一瞬间,人眼对此光线的亮度感觉几乎为零,而随着时间的推移,在极短时间内(大约在0.05秒至0.15秒范围内),主观的亮度感觉升至最大,可能要大于实际光线的亮度。而后,亮度感觉会逐渐降低到相对稳定的正常值。

图为不同亮度下亮度感觉与时间的关系。所以,在相同亮度下,闪烁光源比稳定光源对人眼的视觉刺激更加强烈,这就是为什么救护车的警示灯采用闪烁光源的原因。

不同亮度下亮度感觉与时间的关系

另一方面,当光线突然消失后,人眼对亮度的感觉并没有马上消失,而是随着时间的推移逐渐减小,如图所示,当较窄的脉冲光线作用于视网膜后,人眼对亮度变化的感觉有明显的延时效果,在脉冲光线消失后的特定时间内,人眼对亮度的感觉仍旧存在,这种特性称为视觉惰性。

视觉惰性L-实际亮度 S-亮度感觉

说到视觉惰性,电影正是利用了这种视觉惰性从而产生连续的动画。在拍摄影片时,每秒共有24格胶片曝光,在放映影片时,每一格胶片会闪烁两次(每一格画面会被遮挡一次形成两次闪烁),所以在观看胶片放映的影片时,我们看到的画面每秒钟闪烁48次。

我们都有观看电影的经验,在影院环境下,每秒48次的闪烁频率并没有产生视觉上的闪烁感。如果降低画面的闪烁频率至原来的一半,即每秒24次,所有的观众均会感到强烈的闪烁感。

假设有一盏可以随意调整闪烁频率的警灯,我们逐步增加警灯的闪烁频率,当频率达到某一数值时,闪烁感便消失,我们将这个频率称为临界闪烁频率,警灯的闪烁频率只要大于临界闪烁频率,人眼就会感觉它发出的光是连续而稳定的。

一般认为人眼的临界闪烁频率在45Hz左右,临界闪烁频率并不是一个常数,它与光源亮度、环境亮度、观看距离等诸多因素密切相关,例如我们在观看每秒48次闪烁的电影时,并没有明显的闪烁感,但是在某些情况下,刷新率为60Hz的CRT显示器会给我们带来一定的闪烁感。

来源:《视频技术基础》

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