В першому розділі цієї глави на підставі непрямих даних вже було висловлено припущення, що пропускна здатність зорової системи залежить від відношення сигнал/шум так, як якщо б зорова система підпорядковувалася формулою Шеннона для пропускної здатності каналу з шумами (57) і була ідеальною системою зв'язку.
Залежність пропускної здатності зорової системи від відношення сигнал/шум була досліджена за допомогою телевізійної установки (Глезер, Цуккерман і Цыкунова, 1961а, 19616). Вимірювання пропускної здатності проводилося за методикою, вже розглянутої на початку цього розділу. Зміна відношення сигнал/шум в зоровій системі проводили за допомогою нейтральних фільтрів. Випробовувані були добре натреновані на впізнання 8 простих великих (з кутовим розміром близько 2-4°) предметів з контрастом близько 80%, предъявлявшихся у випадковому порядку.
На рис. 63 показана усереднена за даними дослідів з чотирма випробуваними залежність пропускної здатності від логарифму відношення яскравості B кВ0 - початковій яскравості близько 100 асб в білому. При малих рівнях яскравості пропускна здатність зростає за лінійним законом зі зростанням логарифма яскравості, як повинна була б зростати пропускна здатність ідеальної системи зв'язку в залежності від потужності корисного сигналу. Збільшення яскравості вдвічі на цій ділянці призводить до зростання пропускної здатності приблизно на 10 дв. од./сек.
Зіставляючи лінійну залежність З від log2B з лінійною залежністю гостроти зору від logB, можна припустити, що в основі механізму збільшення пропускної спроможності на цій ділянці лежить перетворення обсягу зорового каналу, про який вже говорилося раніше. При подальшому збільшенні яскравості в умовах проведення досліду гострота зору вже не обмежувала впізнання предметів і досягалася максимальна швидкість сприйняття.
Наведені на рис. 63 дані відносяться до випадку пред'явлення досить контрастних зображень. При зниженні контрасту на порядок (до декількох відсотків) крива залежності пропускної спроможності від яскравості проходить нижче та насичення досягається при менших значеннях пропускної здатності. Однак досить було підкреслити контури («ретушувати» пред'являється малоконтрастними зображення подібно до того, як це було описано у зв'язку з рис. 44), щоб знову при насиченні було б досягнуто практично колишнє значення пропускної здатності.
Рис. 63. Залежність пропускної здатності зорової системи від яскравості.
Рис. 64. Залежність швидкості зорового сприйняття від рівня флуктуації в зображенні.
Досліджували також зміни швидкості зорового сприйняття при введенні флуктуацій в пред'являється зображення. Це робилося наступним чином. «Зображення», получающееся на екрані телевізора при подачі сигналу від генератора шумів, фотографували з експозицією в один кадр. Отримане на плівці «випадкове» зображення перетворювали в телевізійному передавальному пристрої в електричний сигнал і змішували з сигналом пред'являється зображення. Пред'являється зображення було б спотворено флуктуаціями. Вводити електричні флуктуації від генератора шуму безпосередньо в канал, по якому передавали пред'являється зображення, було недоцільно, так як вони інтегруються в часі зоровою системою. Врахувати получающееся в результаті інтегрування ефективне відношення сигнал/шум було б важко.
Результати експерименту, який проводився при пред'явленні 8 предметів, усереднені за даними, отриманими з трьома досліджуваними, показаний на рис. 64. Насичення досягалося при значеннях пропускної здатності, кілька менших, ніж у випадку, показаному на рис. 63, так як пред'являли малоконтрастні зображення.
Слід мати на увазі, що на відміну від дослідів з зміною яскравості відношення сигнал/завада змінювали не в зоровій системі, а в самому зображенні. Наведені на рис. 64 дані мають скоріше якісний характер. Однак і З цього досвіду можна зробити один важливий висновок. Характерно, що до деяких значень відношення сигнал/завада збільшення флуктуації в зображенні не робить ніякого впливу на швидкість зорового сприйняття об'єктів, що складаються з великого числа елементів. Але починаючи з деяких значенні цього відношення (близьких до одиниці), кількість сприйманої інформації швидко зменшується зі збільшенням флуктуацій. Такий гострий пороговий ефект спостерігався б і в «ідеальної» системи (див. стор 138), в якій відбувається передача безпомилково, але коли перешкода перевершить значення, для якого побудована система, частота помилок зростає дуже швидко.
Грін і співавтори (Green, a Wolf. White, 1959) показали, що при сприйнятті зображення в шумах зорова система веде себе як статистичний приймач. В їх дослідах спостерігачі повинні були встановити, як орієнтовані смуги тест-зображення - горизонтально або вертикально (рис. 65). Зображення було утворено точками. В кожному окремому тесті задавалися ймовірність р1 появи точки у смузі і ймовірність р2 появи точки між смугами. Поява окремої точки на даному місці смуги або проміжку не залежало від наявності точок в іншому місці. Таким чином, кожен окремий тест представляв випадкову вибірку з ряду незалежних біноміальних розподілів. Ступінь зашумленості тест-зображення визначається ймовірностями p1 і p2. При p1 = 1 і p2=0 зображення не несе шумів. Чим більше ймовірності відхиляються від цих значень, тим більше шумів містить зображення. Ідеальний приймач повинен порахувати число точок у смугах і проміжках, приймаючи гіпотезу, що вертикальні смуги, і обчислити різницю між ними. Потім він повинен виконати ту ж операцію, прийнявши гіпотезу про горизонтальному розташуванні смуг.
Рис. 65. Тест-зображення, спотворене флуктуаціями.
Розрахунки показують, що поріг, який визначається як та величина р1-р2, при якій досягається певна а частка правильних відповідей,
(77)
де N - число точок у тест-зображенні, р = [p1-p2]/2, q=1-p, k - коефіцієнт пропорційності.
Проведені експерименти показали, що пороги виявлення зорової системи людини дійсно змінюються згідно з формулою (77). У той же час пороги зорової системи все ж таки вище, ніж пороги ідеального приймача, що пов'язується авторами з внутрішніми шумами зорової системи.
