Chương I Tổng quan vấn đề nghiên cứu
2.2. Mắt người và thị giác
2.2.2. Một số tính năng thị giác
Khả năng phân biệt
Khả năng phân biệt (thị lực) được xác định bằng góc mà người quan sát có thể phân biệt được hai điểm hoặc hai vạch đặt gần nhau. Hai điểm trong không gian được người quan sát nhìn và phân biệt một cách rõ ràng nếu hình ảnh do nó tạo nên cảm giác của hai tế bào thần kinh thị giác khác nhau, tương ứng với góc nhìn cỡ
17.10-3 độ, đó là khả năng phân biệt của mắt.
Sự nhìn thấy là bình thường nếu góc phân biệt là 1 phút. Để đọc sách cần góc phân biệt từ 3-5 phút. Khả năng phân biệt được xem xét khi xác định tiêu chuẩn độ rọi cho các cơng việc khác nhau. Trên hình 2.5 bên trái, mắt chỉ phân biệt được một điểm sáng do ảnh của hai điểm sáng rơi vào cùng một tế bào cảm quang cịn trên hình bên phải mắt có thể phân biệt được hai điểm [10].
Nói chung vật có kích thước càng lớn thì càng dễ phân biệt, giữa kích thước d của vật và khoảng cách nhìn D có quan hệ với nhau và có liên quan đến độ rọi.
Hình 2.5: Khả năng phân biệt của mắt
Sự thích ứng thị giác
Mắt phải hoạt động trong những điều kiện chiếu sáng hết sức khác nhau, từ nơi có độ rọi cao hàng vạn lux như ngồi trời nắng đến những nơi có độ rọi thấp vài
phần mười lux như trong bóng tối. Để bảo đảm hoạt động ấy, mắt đồng thời phải thay đổi độ nhạy của các tế bào nhạy sáng trên võng mạc, đồng thời thay đổi thông lượng. Ở chỗ tối con ngươi tự động mở ra, ở chỗ sáng lại tự động thu nhỏ lại. Cả hai q trình thay đổi độ nhạy và thay đổi kích thước con ngươi đều diễn biến một cách tự động nhưng nhanh chậm không đều. Khi điều kiện chiếu sáng thay đổi, mắt khơng thích ứng một cách tức thời mà phải mất một thời gian có khi khá dài. Hiện tượng này gọi là sự thích nghi thị giác. Nếu chuyển đột ngột từ chỗ sáng vào chỗ tối hoặc ngược lại, thì mắt khơng kịp thích nghi, trong vài giây đầu, mắt hầu như khơng nhìn thấy gì. Trong trường hợp chuyển đột ngột từ chỗ tối ra chỗ sáng, ta nói mắt bị lóa.
Độ tương phản
Hai tờ giấy trắng giống nhau đặt cạnh nhau nhưng được chiếu sáng với độ rọi khác nhau làm mắt cảm nhận khác nhau. Ngược lại, mắt ta không phân biệt được sự khác nhau giữa tờ giấy mầu ghi sáng được chiếu sáng ít đặt cạnh tờ giấy mầu ghi sẫm nhưng chiếu sáng tốt hơn. Đó là vì độ nhạy của mắt với sự tương phản, sự chênh lệch tương đối của hai độ chói của các vật đặt cạnh nhau mà mắt ta có thể phát hiện được.
Gọi Ln là độ chói của nền, Lv là độ chói của vật, ta chỉ có thể phân biệt được
vật so với nền nếu thỏa mãn điều kiện độ chênh lệch độ chói tương đối. Độ tương phản [10] được định nghĩa bằng:
(2.1)
Có ba loại độ tương phản: tương phản độ sáng; tương phản hình ảnh và tương phản mầu.
- Tương phản độ sáng do sự thay đổi lượng ánh sáng phản xạ hoặc bức xạ từ một bề mặt.
- Tương phản hình ảnh được cảm nhận do sự thay đổi hình ảnh của vật khi chuyển động, ví dụ hình ảnh ngơi sao thay đổi khi lá cờ bay.
n n v L L L K
- Tương phản mầu dựa trên sự hòa trộn các mầu khi để gần nhau. Từng nhóm mầu, ví dụ đỏ - xanh hoặc xanh - vàng tạo nên sự tương phản lớn nhất. Việc tăng độ tương phản giữa vật và môi trường xung quanh làm tăng khả năng nhìn và giảm yêu cầu chiếu sáng.
Đối với một độ chói của nền và kích thước của vật đã cho ta có thể xác định
một ngưỡng độ tương phản Kgh là giá trị cực tiểu K cho phép phân biệt vật.
Trong thực tế kích thước và mầu sắc của vật cũng tác động đến khả năng phân biệt của mắt. Tăng độ tương phản đặc biệt có hiệu quả ở nơi cần tăng khả năng nhìn khi độ rọi thấp.
Hiện tượng chói lóa
Khi có sự chênh lệch quá mức về độ chói nhất là trong vùng quan sát của mắt người thì khơng tránh khỏi nguy cơ bị lóa mắt làm cho tính tiện nghi nhìn bị suy giảm.
Chói lóa xuất hiện khi các đèn hoặc các nguồn sáng khác nhìn thấy trực tiếp hoặc phản xạ với độ chói quá lớn so với độ chói xung quanh. Chói lóa có thể gây khó chịu, cản trở sự nhìn và gây mất tiện nghi thị giác.
Ta phân biệt hai mức độ gây chói lóa [25]:
Chói lóa bất lực (disability glare): là hiện tượng mắt bị lóa khi gặp nguồn sáng có độ chói cao, phản ứng tự vệ của mắt là thu hẹp con ngươi để độ rọi trên võng mạc giảm đi làm mờ hình ảnh quan sát. Khi xuất hiện chói lóa bất lực, hệ số tương phản sẽ giảm đi, do vậy hiệu quả nhìn thấy cũng giảm.
Độ chói đối với mắt có thể đánh giá theo độ chói màng (veiling luminance).
Lv = 10.E/θ2 (cd/m2) (2.2)
Trong đó E là độ rọi đo ở mắt và θ là góc nhìn.
Chói lóa bất lực được đánh giá theo độ tăng ngưỡng TI (Threshold Increment) chỉ mức độ suy giảm khả năng nhìn gây ra bởi hiện tượng chói lóa bất lực: (2.3) (%) L L 65 TI 0,8 tb v
Trong đó TI là độ tăng ngưỡng %, Lv là độ chói màng cd/m2, Ltb là độ chói trung bình, TI càng nhỏ càng tốt.
Chói lóa mất tiện nghi (discomfort glare): là hiện tượng lóa khi nhìn những đối tượng tương phản độ chói cao, nói chung khơng làm giảm khả năng quan sát nhưng gây cảm giác khó chịu. Mức chói lóa khơng tiện nghi giảm khi độ chói xung quanh cao, ví dụ về ban đêm ta thấy đèn chiếu sáng phía trước rất chói, nhưng lại ít nhận thấy hiện tượng này vào ban ngày.
Hình 2.6 là kết quả thí nghiệm mức độ thay đổi khoảng cách phát hiện ra vật quan sát khi người quan sát bị chói vì đèn của ơ tơ đi ngược chiều [20]. Hình vẽ thể hiện kết quả đo với 2 vật quan sát có hệ số phản xạ khác nhau là 0,12 và 0,54, đường đứt đoạn là kết quả tính tốn mơ phỏng, đường liền nét là kết quả thí nghiệm.
Hình 2.6: Sự thay đổi tầm nhìn của người lái khi bị chói bởi đèn của xe đi ngược chiều.
Nhận xét
Liên quan đến các vấn đề về mắt người và thị giác, để bảo đảm tính chính xác khi tiến hành thí nghiệm đo tầm nhìn của người lái và đánh giá an tồn chuyển động của ô tô, cần lưu ý một số điểm sau:
1000 750 500 250 0 250 500 0 50 100 150 200
Khoảng cách giữa hai xe (m)
K h o ả n g c á c h n h ìn t h ấ y v ậ t (m )
Trước Điểm gặp nhau Sau Kết quả tính tốn
Kết quả thí nghiệm
0.54
- Cần loại trừ các yếu tố khuyết tật về mắt người quan sát như thị lực kém, khả năng phân biệt mầu sắc...
- Ánh sáng được lựa chọn sử dụng trong q trình thí nghiệm cần phù hợp với khả năng quan sát của mắt người.
- Kích thước vật quan sát lựa chọn trong thí nghiệm cần đủ lớn để đáp ứng khả năng phân biệt của mắt.
- Trong q trình thí nghiệm đo tầm nhìn của người lái, cần lưu ý xây dựng quy trình đo đảm bảo sự thích ứng thị giác của mắt người.
- Khi lựa chọn mầu sắc vật quan sát cần lưu ý tới độ tương phản giữa vật quan sát và nền.
- Hiện tượng chói lóa có ảnh hưởng rất lớn tới khả năng quan sát của mắt. Do vậy, khi tiến hành thí nghiệm phải kiểm sốt hoặc loại trừ các nguồn gây chói để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo.