Widzenie i percepcja
Ludzkie oko: jak widzimy ekran
Ekran LED istnieje tylko dzięki oku, które na niego patrzy. Kto chce zrozumieć ekrany, zaczyna więc od oka: zaskakująco podobnego do aparatu organu z dwoma rodzajami komórek światłoczułych, na dzień i na noc.
Twoje oko działa właściwie jak aparat. Z przodu znajduje się mała soczewka, która ustawia ostrość światła. Z tyłu, na siatkówce, są miliony maleńkich komórek światłoczułych, które chwytają obraz i przesyłają go do twojego mózgu.
Są dwa rodzaje komórek światłoczułych. Jeden rodzaj (czopki) działa w dzień i widzi kolory. Drugi rodzaj (pręciki) działa w ciemności, ale widzi tylko odcienie szarości. Dlatego w nocy prawie nie widzimy kolorów!
Optycznie oko bardzo przypomina aparat: zbiera odbite światło i ustawia ostrość obrazu. Światło przechodzi kolejno przez rogówkę, źrenicę (otwór, którego wielkość reguluje tęczówka) i soczewkę, która za pomocą mięśni zmienia kształt, aby ustawić ostrość. Obraz pada na siatkówkę, która zamienia światło na sygnały elektrochemiczne i przesyła je do mózgu przez nerw wzrokowy.
Czopki i pręciki
Siatkówka zawiera dwa rodzaje fotoreceptorów. Czopki zapewniają widzenie barwne i ostre widzenie przy wystarczającym świetle (warunki fotopowe); jest ich około 8 milionów, w większości skupionych w dołku środkowym. Pręciki działają tylko przy słabym świetle (warunki skotopowe), nie widzą koloru i jest ich około 120 milionów.
Dołek środkowy: mały, ale decydujący
Dołek środkowy to maleńki obszar w centrum siatkówki, wypełniony czopkami. Obejmuje zaledwie około 2 % pola widzenia, ale zapewnia najostrzejsze widzenie i najwięcej informacji o kolorze. Poza nim liczba czopków gwałtownie spada; liczba pręcików drastycznie maleje powyżej kąta pola widzenia około 20°. To wyjaśnia, dlaczego ekran widzisz naprawdę ostro dopiero wtedy, gdy patrzysz na niego wprost, i dlaczego ustawienie tablicy przy drodze jest tak ważne.
Siatkówka zawiera ~120 milionów pręcików i ~8 milionów czopków. Co godne uwagi: oba rodzaje fotoreceptorów są zwrócone tyłem do padającego światła. Gęstość czopków jest największa w dołku środkowym (~2 % pola widzenia) i pozostaje niska, ale dość stała poza nim; gęstość pręcików gwałtownie spada powyżej ~20°. Informacja z lewego oka trafia do prawej półkuli i odwrotnie; płat potyliczny jest pierwotnym obszarem przetwarzania i otrzymuje lwią część swojego wejścia z dołka środkowego.
Widzenie fotopowe versus skotopowe
Przy poziomach światła dziennego (fotopowe) dominują czopki; czułość osiąga maksimum wokół 555 nm, a widzenie barwne jest pełne. Przy bardzo niskich poziomach światła (skotopowe) przejmują pręciki; szczyt czułości przesuwa się do ~507 nm (przesunięcie Purkiniego), a percepcja koloru zanika. Projektant wyświetlaczy liczy na warunki fotopowe, a więc na odpowiedź czopków i V(λ), przy określaniu jasności i koloru.
Konsekwencja dla projektowania wyświetlaczy
Ponieważ ostrość i kolor niesie dołek środkowy, kątowy rozmiar znaków na siatkówce jest decydujący dla czytelności: zależy zarówno od wysokości znaków, jak i od odległości oglądania. To fizjologiczna podstawa obliczania odległości czytania oraz znaczenia umieszczania ekranu w stożku widzenia grupy docelowej.