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Nessuna quantità fisica misurabile è mai infinita. In altre parole, solo i concetti teorici possono essere definitivamente etichettati come infiniti., Ma questa è forse un’affermazione epistemologica che non è necessaria qui. Quindi tuffiamoci nel nocciolo di come viene effettivamente misurata la “risoluzione” visiva. Come vedremo, il numero di cellule sensibili alla luce nella retina non ci dice quale sia la “risoluzione” del sistema visivo nel suo complesso. In alcune circostanze la nostra ‘risoluzione ‘ visiva supera quella dell’occhio considerato in isolamento.
L’acuità visiva è la nitidezza con cui possiamo distinguere i modelli di luce sulla retina dell’occhio. Questo dipende dalla posizione esatta della luce che cade sulla retina.,
L’acuità visiva viene misurata utilizzando angoli anziché pixel. Questo perché i pixel di un’immagine non ci dicono quanto lontano l’immagine è dal visualizzatore durante il test. Se stiamo guardando un’immagine pixelata a blocchi, più è lontana, più diventa difficile risolvere le differenze tra i pixel adiacenti. Ciò che rimane approssimativamente costante è l’angolo più piccolo sotteso dall’oggetto all’occhio per il quale l’oggetto è riconoscibile. Questo angolo è quello che viene misurato da un optometrista utilizzando un grafico occhio come quello qui sotto.,
La dimensione della lettera più piccola che è possibile distinguere, misurata in pollici o centimetri, non è una misura stabile. Se si sposta il grafico di distanza, questa dimensione aumenterà. Ma l’angolo sotteso dalla lettera all’occhio rimane più o meno costante man mano che si allontana il grafico. Questo è solo un altro modo per dire che per vedere i dettagli di oggetti lontani, gli oggetti devono essere molto più grandi di quanto avrebbero bisogno di essere se fossero proprio di fronte a te.,
Il grafico qui sotto mostra come la relativa acuità (il “reciproco di gradi di angolo di visuale, diviso per il foveale valore”) di un singolo occhio varia rispetto alla posizione dell’immagine sulla retina:
‘Infinito risoluzione’ significherebbe che la relativa acuità sarebbe colpo fino all’infinito all’fovea — questo è impossibile, perché significa che le persone sarebbero in grado di distinguere arbitrariamente piccole lacune (si avvicina a zero gradi) tra gli oggetti. Sappiamo che questo non è vero.,
La ‘risoluzione’ della fovea — misurata come il numero di cellule coniche per unità di superficie sul mosaico retinico’ — è un fattore chiave che determina l’acuità visiva. (Il numero di celle a cono è finito, che è un altro motivo per cui il sistema visivo non ha una risoluzione infinita.)
Non è un caso che il diagramma di acuità correla bene con la trama della densità dei coni in funzione dell’angolo visivo dalla retina — la linea blu nella figura seguente.,
La pagina di Wikipedia sull’acuità visiva cita alcuni numeri:
“La massima risoluzione angolare dell’occhio umano è di 28 secondi di arco o 0.47 minuti d’arco, questo dà una risoluzione angolare di 0,008 gradi, e ad una distanza di 1 km corrisponde a 136 mm. Questo è pari a 0,94 minuti di arco per ogni coppia di linee (uno bianco e uno nero), o 0.016 gradi. Per una coppia di pixel (un pixel bianco e uno nero) questo dà una densità di pixel di 128 pixel per grado (PPD).”
Ma l’acuità visiva non è la fine della storia., Gli esseri umani hanno ciò che è noto come iperacuità-il nostro sistema visivo può, in alcune circostanze, superare i limiti della “risoluzione” retinica.
L’iperattualità dipende dal tipo di attività di discriminazione visiva che stai facendo. Un tipo di compito consiste nel misurare l’acuità del nonio-la nostra capacità di dire se due segmenti di linea sono allineati o meno.
L’angolo visivo più piccolo che separa due linee che giudichiamo “non allineate” è più piccolo dell’angolo che si ottiene quando si misura l’acuità visiva normale., Sorprendentemente, questo fenomeno — nonostante sia noto dalla fine del 1800-non è ancora stato adeguatamente spiegato dalle neuroscienze .
Questo estratto da un articolo sull’iperacuità mostra quanto sia sorprendente l’abilità:
“Mentre in alcuni compiti (ad esempio, nel distinguere due punti vicini) le soglie sono nell’intervallo di 30-60 arcsec, in altri compiti come il nonio, la soglia può essere fino a 5 arcsec. Una soglia di 5 arcsec significa che l’osservatore risolve in modo affidabile le caratteristiche inferiori a 0.,02 mm ad una distanza di 1 m, o la dimensione di una moneta da un quarto di dollaro vista a 17 km! Si può meglio apprezzare la sorprendente precisione di questa performance considerando le proprietà ottiche dell’occhio. Nella regione spazialmente più sensibile della retina, la fovea, il diametro dei fotorecettori è nell’intervallo di 30-60 arcsec e le dimensioni dei campi ricettivi delle cellule gangliari retiniche possono essere ancora più grandi. Pertanto, gli esseri umani possono risolvere i dettagli con una precisione migliore di un quinto delle dimensioni del fotorecettore più sensibile. G., Westheimer ha coniato il termine iperacuità per descrivere tale prestazione (Westheimer, 1981).”
Quindi la risoluzione angolare del sistema visivo umano (al contrario dell’occhio) è migliore di quanto ci si aspetterebbe se si effettuassero misurazioni della responsività delle cellule sensibili alla luce nell’occhio. Questa risoluzione non è infinita, ma è comunque piuttosto sorprendente.,
Nota
La carta che ho citato, solo che ora ha un molto interessante il paragrafo che prende a cuore il mio problema con il concetto di ‘risoluzione’ quando si parla di sistema visivo (o di qualsiasi sistema sensoriale):
“Visual hyperacuity oggetto di studio e di sperimentazione per oltre un centinaio di anni, il primo rapporto di vernier hyperacuity risalente al 1892. Ormai, probabilmente il punto più interessante dell’iperacuità è che non dovrebbe essere una sorpresa, se considerato nel contesto delle neuroscienze computazionali del sistema visivo., In primo luogo, a causa della funzione di diffusione del punto dell’ottica dell’occhio, un piccolo punto di luce proiettato sulla retina può attivare fino a 40 fotorecettori diversi. Quindi, non c’è motivo a priori di aspettarsi una semplice relazione tra l’acuità esibita dal sistema e la spaziatura dei fotorecettori adiacenti. In secondo luogo, non c’è motivo di aspettarsi soglie identiche per compiti diversi, a meno che non si assuma che il primo stadio di visione, comune a tutte le successive elaborazioni, equivalga a una ricostruzione interna del mondo esterno in qualche modo unico e veridico.,”
Quest’ultimo punto che ho evidenziato è cruciale: la visione umana non è una sorta di elaborazione delle informazioni di un’immagine retinica già “data”. A differenza di una telecamera, l’informazione visiva è costruita attivamente dal sistema visivo, basato in gran parte su ciò che l’organismo sta facendo. Da questo punto di vista il termine “immagine retinica” è in qualche modo fuorviante. La luce che cade su una retina scollegata non produce un’immagine “interna”., E se l’occhio non fa costantemente piccoli movimenti (chiamati microsaccadi) rispetto all’immagine esterna, l’immagine interna alla fine svanisce a causa dell’adattamento neurale . La visione è molto molto di più che semplicemente tubare un’immagine dall’occhio al cervello. A rigor di termini non c’è immagine ‘in’ l’occhio.
Note a piè di pagina