人間の視覚の速度限界に関する5つの答え

人間の視覚の速度は驚くほど難しいテーマで、明確な答えはありません。どのような速度を測りたいかによって答えは異なります。ここでは、視覚の5つの魅力的な側面を紐解き、現在知られている視覚の速度の限界について解説します。どうぞお楽しみください！

1. 私たちが光の閃光を知覚できる最短時間は何ですか?

科学における多くの興味深い答えと同様に、これは偶然に生まれたものであり、誰もが想像していたものをはるかに超えるものであることが判明しました。.

宇宙空間にいた複数の宇宙飛行士が、目を閉じていても、極めて短い点や光の筋といったと呼ばれる現象でした高エネルギー宇宙粒子粒子は、既知の宇宙で最も速く移動する質量です。

これらのエキゾチック粒子は天の川銀河のどこかからやって来ますが、光速に非常に近い速度で移動するため、加速に必要なエネルギーは天体物理学の限界を超えています。2つの超大質量ブラックホールが衝突しても、このエネルギーに近づくことはできません。これらの粒子が地球の大気圏に衝突すると、そのエネルギーは無数の新しい粒子（E = mc²）に変換されます。.

ここでのポイントは、この極限の速度では、人間の視覚でそのような高エネルギー粒子を知覚するために必要な時間は、フェムト秒、つまり文字通り 1000 兆分の 1 秒のオーダーであるということです。

フラッシュが明るければ明るいほど、それを検知するのにかかる時間は短くなります。宇宙空間では光害がほとんどないため、明暗のコントラストは最大限に近くなります。.

しかし、高エネルギー粒子を視覚化する神経生物学的メカニズムは、現時点では解明されていません。おそらく、何百万もの異なるニューロンが感覚入力を感知できる可能性があるものの、感知するニューロンの数が少ないほど、知覚の精度は低下するという事実が関係していると考えられます。一部の研究では、私たちの目は単一の光子を感知が、これは確率的な事象です。

2. 流体の動きを感知するには、いくつの「FPS」が必要ですか?

「1秒あたりのフレーム数」（一般的に「FPS」と呼ばれる）は、コンピューター画面、テレビ、カメラなどの映像技術における一般的なベンチマークです。人間にとっても有用な指標であることが分かっています。.

この疑問への答えは、映画の発明後の19世紀末に発見されました。初期の映画会社は、16fpsが、脳に画面上の動きを連続的に認識させる最低限の速度であることを発見しました。ここで、私たちの脳が、映画（24fps）や一般的なコンピューター画面（60fps）の速度で、どのようにして個々の画像をつなぎ合わせて動きとして認識しているかが分かります。.

これは驚くほど低い数値です。例えば、鳥類などの、動きを認識するだけでも少なくとも75fpsが必要です。彼らにとって、テレビを見ることは、一連の静止画を見るのと同じなのです。

この人間の能力は、実は、私たちの脳が感覚情報を推測するのにどれほど少ない視覚情報しか必要としないかという深い意味を示唆しています。心理物理学の研究からの例をご紹介します。.

ご覧のとおり、私たちは内部モデル。視覚中枢がその重労働を担ってくれているのです！

3. 1 秒あたり何回の光のフラッシュが必要か。光は連続的なものと考えます。.

その答えは「フリッカー融合閾値」の例です史上初めて制作された映画。

この問題を解決するために、各画像フレームを連続して複数回フラッシュ発光させる新しいシャッター技術が開発されました。フラッシュ発光が快適になり、比較的目立たなくなる速度は、1秒間に約46回でした。.

したがって、私たちが意識的に光のパルスを知覚する能力は、FPSで言えば、動きを知覚する能力の約3倍の速度で機能します。つまり、私たちは動きよりも輝度に対してはるかに敏感なのです。.

4. 光の不在をどのくらい早く認識できるでしょうか?

言い換えれば、連続光の中で黒い閃光をどれだけ速く検知できるかということです。加齢に伴う視力の低下を調べるため、この分野では若年者と高齢者を対象に研究が行われました。その結果、若年者では18ミリ秒、高齢者では22ミリ秒というタイムスケールで検知できることが分かりました。.

これは45～55fpsに相当し、1フレームのダークフレームが目立たなくなる、つまりちらつきがなくなることを意味します。ただし、これは平均値であり、個々の結果には大きなばらつきがあることに注意が必要です。.

小規模な研究グループでも、500fps（2ミリ秒）の光の閃光の中から、たった1つの黒い閃光を見つけることができた参加者がいました。繰り返しますが、これは非常に速いです。一方、まばたきには100～400ミリ秒かかるため、意識的な経験から見過ごされることがよくあります。.

5. シーンを識別するには、どれくらいの時間、そのシーンを見る必要がありますか?

2014年に行われた高速画像認識に関する研究により、これまで考えられていたよりもはるかに短い時間スケールで特定のシーンを認識できることが発見されました。ランダムに選ばれた異なる画像（例：家、犬、森など）を高速で連続して表示する実験では、被験者はわずか13ミリ秒で特定のシーンを認識または想起することができました。.

これは、1秒間に75枚の異なる画像が表示され、特定の画像がそこにあったかどうかをある程度確実に判断できることを意味します。この驚異的な速度は、ご自身の目でお確かめください。.