Kaip mūsų smegenys stabilizuoja vaizdinę informaciją chaotiškame pasaulyje

Kaip smegenys palaiko vaizdo stabilumą chaotiškame pasaulyje

Ar kada bandėte pažvelgti į pasaulį per savo išmaniojo telefono kamerą kaip per gyvą ieškiklį? Ekrane besikeičiantys vaizdai, spalvos ir judesiai greitai parodo, kaip sudėtinga žalią vizualinę informaciją apdoroti mūsų smegenims. Tačiau kasdien mūsų regėjimas išlieka nepaprastai tolygus ir stabilus. Kokia „slapta technologija“ slypi už šio biologinio vaizdo apdorojimo?

Naujausi tyrimai, pristatyti leidinyje Science Advances ir atlikti Aberdyno universiteto bei Kalifornijos universiteto Berklyje mokslininkų, atskleidžia naujų žinių apie mūsų regos suvokimą. Recenzuojamoje studijoje aprašyta ankščiau nežinoma vizualinė iliuzija, leidžianti mūsų sąmonei filtruoti ir stabilizuoti gaunamą vaizdinę informaciją. Šis procesas svarbus tiek realybės suvokime, tiek dirbtinio intelekto ir šiuolaikinių vaizdo technologijų kūrime.

15 sekundžių vizualinis buferis: kodėl mūsų suvokimas vėluoja

Tyrimo rezultatai rodo, kad smegenys nefiksuoja kiekvieno trumpo regos momento atskirai – jos apibendrina informaciją, kurią matome per paskutines 15 sekundžių. Tokiu būdu susidaro iliuzija, jog mus supanti aplinka yra stabili ir nepakitusi, o nuolatiniai vaizdo „šokinėjimai“ tiesiog išlyginami. Ši natūrali vizualinė buferinė sistema padeda mums išvengti svaigulio ar pykinimo nuolat judančioje aplinkoje.

The Conversation publikuotame straipsnyje autoriai paaiškina: „Užuot nuodugniai apdorojus kiekvieną vaizdo atkarpą, mes suvokiame dabartį kaip vidurkį to, ką regėjome per paskutines 15 sekundžių.” Kitaip tariant, mūsų smegenys veikia kaip aukštos klasės vaizdo stabilizatorius, užtikrinantis aiškų ir nenutrūkstamą regėjimą.

Vizualinio stabilumo iliuzijos tyrimas

Įsivaizduokite, kad susitelkėte į tolumoje esantį objektą – nors regis, žiūrite į jį tiesiai, mūsų akys nuolat atlieka mikroskopinius judesius. Šis automatinis, giroskopą primenantis stabilizavimas itin veiksmingas. Nepaisant išorinių ar vidinių trikdžių, tokių kaip apšvietimo pokyčiai ar staigūs judesiai, mus supantys objektai atrodo tvirti ir pastovūs.

Mokslininkai atkreipia dėmesį, kad mūsų akys nuolat gauna daugybę kintančių vaizdų, tačiau regėjimo suvokimas tuos netolygumus išlygina, todėl pokyčiai atrodo palaipsniniai, o ne staigūs. Už tai atsako natūralus smegenų vizualinis buferis.

Nuo neuro­mokslo iki inovacijų kasdienybėje

Šis atradimas paaiškina tokius reiškinius kaip nepastebėjimo aklumas (kai nepastebime pokyčių aplinkoje) ar netyčinis aklumas (kai dėmesys nukrypsta nuo netikėtų objektų). Vizualinio suvokimo tyrimai jau paskatino kurti tokias inovacijas kaip skaitmeninė vaizdo stabilizacija, triukšmo mažinimo algoritmai bei dirbtiniu intelektu pagrįstas nuotraukų tobulinimas išmaniuosiuose telefonuose.

Pagrindinis dėmesys studijoje skirtas serijinei priklausomybei – fenomenui, kai dabartinis regos suvokimas veikiamas ankstesnės vizualinės informacijos. Stebėdami pasaulį, nesąmoningai lyginame naują vaizdą su tuo, ką matėme anksčiau, todėl vaizdas atrodo išlyginamas, o staigūs šuoliai tarp akimirkų sumažėja.

Hipotezės patikrinimas: kintančių veidų testai ir regos atminties ribos

Savo teorijai patikrinti mokslininkai atliko eksperimentus su gradienčiai besikeičiančiais veidų atvaizdais – veidai sklandžiai keitėsi nuo jaunystės iki senatvės ir atgal. Vertindami veidų amžių, dalyviai vėlavo prisitaikyti, kaip ir prognozavo 15 sekundžių „lyginimo“ efektas. Net kai tarp vaizdų buvo daromos iki 15 sekundžių pauzės, dalyvių suvokimas išliko pagrįstas ankstesniu vaizdu. Tai rodo, kad serijinė priklausomybė yra itin stipri regos suvokime.

Poveikis produktų ypatybėms ir technologijų kūrimui

Šiuolaikiniai skaitmeniniai produktai – ypač išmaniųjų telefonų kameros ir AR/VR įranga – taiko panašius vaizdo stabilizavimo bei duomenų išlyginimo sprendimus, siekdami užtikrinti vientisą vartotojo patirtį. Programinės įrangos algoritmai imituoja žmogaus smegenų gebėjimą jungti vaizdo kadrus, mažindami blur ir drebėjimą. Kai kurie įrenginiai jau naudoja neuroninius tinklus, aktyviai atkartojančius natūralų vaizdo buferį, kad vaizdas išliktų pastovus net sudėtingomis sąlygomis.

Šis suvokimas svarbus ir kuriant naujos kartos papildytosios realybės akinius, autonominius automobilius ir medicininės vizualizacijos įrankius, kur reikia realiu laiku apdoroti didelius kiekius nuolat besikeičiančios vaizdinės informacijos.

Privalumai ir pritaikymo sritys

• Didesnis vaizdinis stabilumas: Taikant serijinės priklausomybės principus, skaitmeniniai įrenginiai gali perteikti stabilesnius vaizdus ir vaizdo įrašus, pagerindami ir šeimos nuotraukas, ir profesionalią filmavimo kokybę.
• Optimizuoti algoritmai: Vaizdo redagavimo programos ar transliacijos platformos pasiekia ryškesnį vaizdą, efektyviau mažindamos triukšmą ir drebėjimą.
• AR/VR panirimas: Pratęstos realybės platformos, remdamosi neuronaukiniais atradimais, užtikrina mažesnį judesio sukeliamą diskomfortą ir didesnį realizmą.

Rinkos svarba ir būsimos inovacijos

Augant lūkesčiams dėl skaitmeninio turinio kokybės, neuromokslo žiniomis grįstas vaizdo išlyginimas ir toliau išliks esminis. Prekės ženklai, kurie gebės geriausiai atkurti natūralų smegenų vaizdo apdorojimą, įgis pranašumą mobiliųjų įrenginių, pramogų ir DI vaizdo technologijų rinkose.

Kartą peržiūrėdami drebančiu telefonu užfiksuotą vaizdo įrašą, prisiminkite: jūsų smegenys – galingas vizualinis procesorius, tūkstantmečius tobulinęs natūralią vaizdo stabilizaciją. Būtent tai įkvepia šiuolaikines technologijas vis geriau imituoti mūsų pojūčius.