Những thách thức về tầm nhìn và nhận thức trực quan

Nghe có vẻ đơn giản như vậy; lấy một chút ánh sáng và biến nó thành sự hiểu biết về thế giới xung quanh bạn – tất cả chúng ta đều làm điều đó mỗi ngày; Tuy nhiên, không có một máy tính nào trên trái đất, dù mạnh mẽ đến đâu, có thể bắt chước kỳ công của tầm nhìn ở bất kỳ mức độ thực tế nào.

Tầm nhìn đòi hỏi chúng ta phải tách tiền cảnh khỏi hậu cảnh, nhận ra các vật thể được nhìn từ một loạt các hướng không gian đáng kinh ngạc và diễn giải chính xác các tín hiệu không gian (hoặc mạo hiểm đi vào cửa thay vì đi qua chúng).

Nhận thức thị giác – Con mắt

Tầm nhìn bắt đầu trong mắt, nhận các đầu vào, dưới dạng ánh sáng và kết thúc trong não diễn giải các đầu vào đó và cung cấp cho chúng ta thông tin chúng ta cần từ dữ liệu chúng ta nhận được. Các thành phần của mắt được hình dưới đây.

Mắt tập trung ánh sáng vào võng mạc. Trong võng mạc, có một lớp tế bào thụ quang (nhận ánh sáng) được thiết kế để thay đổi ánh sáng thành một loạt các tín hiệu điện hóa được truyền đến não. Có hai loại tế bào cảm quang – que và hình nón.

Thanh có xu hướng được tìm thấy ở các khu vực ngoại vi của võng mạc và được thiết kế để đáp ứng với mức độ ánh sáng thấp. Chúng chịu trách nhiệm cho tầm nhìn ban đêm của chúng ta và vì nơi chúng được đặt trên võng mạc – bạn có thể cải thiện tầm nhìn ban đêm của mình bằng cách học cách tập trung một chút vào bên cạnh bất cứ thứ gì bạn đang nhìn, cho phép ánh sáng đến các tế bào que thành công nhất.

Các tế bào hình nón được tìm thấy trong fovea (trung tâm của võng mạc); Các tế bào hình nón xử lý các nhiệm vụ thị giác thị lực cao như đọc và nhìn màu . Các tế bào hình nón phản ứng với ánh sáng đỏ, xanh lá cây hoặc xanh lam và bằng cách kết hợp các tín hiệu từ ba thụ thể này, chúng ta có thể cảm nhận được đầy đủ các màu sắc.

Một khi ánh sáng đã được xử lý bởi các tế bào cảm quang, một tín hiệu điện hóa sau đó được truyền qua một mạng lưới các tế bào thần kinh đến các tế bào hạch xa hơn trong võng mạc. Các tế bào thần kinh được thiết kế để giúp phát hiện sự tương phản trong một hình ảnh (như bóng hoặc cạnh) và các tế bào hạch ghi lại điều này (và các thông tin khác) và truyền tín hiệu điện hóa sửa đổi, thông qua dây thần kinh thị giác, đến não.

Marcus Tullius Cicero, nhà hùng biện La Mã, đã nói, “Khuôn mặt là một hình ảnh của tâm trí với đôi mắt là thông dịch viên của nó.” Trên thực tế, đôi mắt chỉ đơn giản là bước đầu tiên trong việc giải thích tâm trí – bộ não là phần thứ hai thiết yếu của quá trình.

Nhận thức thị giác – Bộ não

Nhận thức thị giác diễn ra trong vỏ não và tín hiệu điện hóa đi qua dây thần kinh thị giác và qua đồi thị (một khu vực khác của não) đến vỏ não. Ngoài tín hiệu chính được gửi đến vỏ não – dây thần kinh thị giác truyền dữ liệu bổ sung đến hai khu vực khác của não.

Đầu tiên là pretectum kiểm soát đồng tử và cho phép điều chỉnh kích thước đồng tử dựa trên cường độ ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy. Đó là lý do tại sao đồng tử của bạn co lại dưới ánh sáng mặt trời và mở rộng trong bóng tối.

Thứ hai là colliculus cao cấp. Phần não này kiểm soát chuyển động của mắt, thực sự không trơn tru mà là một loạt các bước nhảy ngắn. Những bước nhảy này được gọi là saccades. Lý do mà mắt nhảy thay vì di chuyển trong một hành động mượt mà là một hành động mượt mà sẽ tạo ra chuyển động mờ (giống như cách mà một bức ảnh chụp ảnh phơi sáng lâu có thể được sử dụng để tạo ra chuyển động mờ) – các bước nhảy cho phép “thiết lập lại” điều kiện thông tin và loại bỏ độ mờ đó.

Ở đồi thị, các hình chiếu từ võng mạc được xử lý trong nhân sinh dục bên. Điều này tách các đầu ra từ võng mạc thành hai dòng. Luồng đầu tiên xử lý màu sắc và cấu trúc tốt trong đầu ra và luồng còn lại xử lý độ tương phản và chuyển động được cảm nhận.

Dòng đầu tiên sau đó được gửi đến vỏ não thị giác, được hình dưới đây, đến một khu vực được gọi là vỏ não thị giác chính hoặc V1. V1 có một loạt các tế bào có công việc là tính toán vị trí của các vật thể trong không gian so với chúng ta. Tín hiệu nhận được được ánh xạ trên bản đồ 2D để xác định vị trí tổng thể của các đối tượng và sau đó chiều thứ ba được thêm vào khi bản đồ từ mỗi mắt được so sánh với mắt kia. Nói tóm lại, họ tính toán độ sâu bằng cách tam giác mọi điểm trong hình ảnh.

Năm 1981, David Hubel và Torsten Wiesel, đã giành giải Nobel vì đã chứng minh rằng một cột các tế bào định hướng trong V1 cho phép não xác định các cạnh của vật thể bằng cách tập trung vào hướng không gian của các đối tượng trong hình ảnh mà não nhận được.

Có những khu vực khác của vỏ não trung tâm giúp xử lý thêm hình ảnh; V2, V3 và V4. V2 giúp chúng ta kiểm soát nhận thức màu sắc của mình bằng cách giúp chúng ta tách màu của một vật thể khỏi màu của ánh sáng xung quanh – thật thú vị, màu sắc chúng ta cảm nhận được một đối tượng khi quá trình này hoàn tất thường là màu chúng ta mong đợi để cảm nhận đối tượng. Điều này cho thấy rằng khu vực V2 không chỉ xử lý xử lý màu sắc mà còn so sánh màu sắc của hình ảnh được xử lý với ký ức của chúng ta về các ví dụ trước đây về một đối tượng thuộc loại đó.

V3 và V4 xử lý nhận dạng khuôn mặt và đối tượng và thường làm rất tốt công việc này – mặc dù chúng có thể bị “chơi khăm” với ảo ảnh quang học.

Tất cả dữ liệu từ tất cả các khu vực này của não sau đó được kết hợp lặp đi lặp lại trong suốt cả ngày để giúp chúng ta hiểu được những gì chúng ta thấy.

Nhận thức thị giác – Nhu cầu hệ thống

Người ta không hiểu rõ có bao nhiêu dữ liệu mà hệ thống nhận thức thị giác trong quá trình của con người. Chúng ta biết rằng khả năng lưu trữ của bộ não con người là rất lớn; Mặc dù mạng lưới tế bào thần kinh chỉ là một nghìn tỷ tế bào thần kinh, mỗi tế bào thần kinh có khả năng kết hợp với các tế bào thần kinh khác để lưu trữ song song nhiều thông tin hơn chúng có thể nối tiếp.

Gần như chắc chắn có những “thủ thuật” hóa học mà bộ não sử dụng để giảm lượng dữ liệu so với dữ liệu được xử lý bởi một camera hoạt động ở cùng tốc độ (như mắt và não), nhưng những thủ thuật đó là gì – chúng ta vẫn chưa hiểu đầy đủ.

Người ta ước tính rằng 70% tất cả dữ liệu chúng ta xử lý là trực quan, nhưng một lần nữa đây không phải là một “thực tế khó” mà dựa trên sự hiểu biết của chúng ta về cách dữ liệu hoạt động trong các hệ thống máy tính.

Những thách thức liên quan đến nhận thức thị giác

Mặc dù tầm nhìn xa và cận thị đều có thể được coi là những thách thức liên quan đến nhận thức thị giác, nhưng chúng thường dễ dàng được điều chỉnh bằng kính và không phải là mối quan tâm lớn đối với các nhà thiết kế trong bất kỳ lĩnh vực nào. Hai thách thức phổ biến nhất mà các nhà thiết kế có thể phải đối mặt là căng thẳng thị giác và mù màu.

Căng thẳng thị giác

Căng thẳng thị giác là một hiện tượng đặc biệt ảnh hưởng đến một tỷ lệ nhỏ nhưng đáng kể dân số. Khi các mẫu sọc (ở khoảng ba chu kỳ mỗi độ) được hiển thị ở tốc độ nhấp nháy khoảng 20 Hz (chu kỳ mỗi giây), chúng có thể gây co giật ở những người dễ bị căng thẳng thị giác.

Trở lại năm 1997, một mạng lưới truyền hình Nhật Bản đã rút phích cắm trên một chương trình truyền hình gây căng thẳng thị giác ở hơn 700 trẻ em. Nó gây co giật và, trong trường hợp cực đoan – nôn ra máu.

Căng thẳng thị giác đôi khi được gọi là “động kinh do mô hình”, và trong khi đây là biểu hiện cực đoan nhất của căng thẳng thị giác, điều đáng chú ý là căng thẳng thị giác có thể được gây ra ở mức độ nhẹ hơn bởi các mẫu sọc ở hầu hết mọi người.

Ngay cả văn bản bình thường (được sắp xếp theo sọc ngang) cũng có thể gây ra vấn đề cho một số người và một số phông chữ nhất định có thể làm trầm trọng thêm vấn đề. Căng thẳng thị giác, trong trường hợp này, có thể làm biến dạng bản in và gây mệt mỏi nhanh chóng khi đọc. Ở một số khía cạnh, ảnh hưởng của căng thẳng thị giác rất giống với cách người mắc chứng khó đọc nhìn thấy bản in, như hình dưới đây.

mù màu

Bệnh mù màu bị dán nhãn sai. Đó không phải là mù lòa mà là sự thiếu hụt thị lực màu sắc. Đó là không có khả năng (hoặc đôi khi giảm khả năng) để nhìn thấy một số màu nhất định hoặc cảm nhận được sự tương phản màu sắc trong ánh sáng bình thường.

Vì một số lý do, đàn ông bị mù màu thường xuyên hơn phụ nữ. Cứ 12 người đàn ông thì có 1 người bị mù màu so với 1 trong 200 phụ nữ. Mù màu thường là di truyền và đặc điểm này được thừa hưởng từ người mẹ nhưng trong một số trường hợp, nó có thể được gây ra bởi bệnh tật hoặc lão hóa.

Dạng mù màu phổ biến nhất là mù màu đỏ / xanh lá cây – điều này không có nghĩa là người đó không thể nhìn thấy màu đỏ hoặc xanh lá cây mà là họ nhầm lẫn màu sắc có một số yếu tố đỏ hoặc xanh lá cây bên trong chúng. Có những dạng mù màu ít phổ biến khác cũng ảnh hưởng đến các cặp màu khác nhau. Có nhiều xét nghiệm cho mù màu (một số được hình dưới đây), nhưng tình trạng này không nên tự chẩn đoán mà nên được chẩn đoán bởi bác sĩ nhãn khoa hoặc chuyên gia y tế.

Nhận thức

Các nhà thiết kế nên nhận thức được căng thẳng thị giác và mù màu và lý tưởng nhất là kiểm tra thiết kế của họ với những người được biết là bị các tình trạng này để đảm bảo rằng các hiệu ứng bị tắt tiếng hoặc loại bỏ hoàn toàn.

Bài học rút ra:

Tầm nhìn của con người rất phức tạp và mạnh mẽ hơn bất kỳ máy tính nào ngày nay. Quá trình tín hiệu (dưới dạng ánh sáng) được truyền qua võng mạc mắt và sau đó được xử lý trong não rất phức tạp và vẫn chưa được hiểu hoàn toàn.

Các nhà thiết kế cần lưu ý rằng có những lỗi xử lý phổ biến và đặc biệt là nhận thức được căng thẳng thị giác và mù màu để họ có thể điều chỉnh thiết kế của mình để giảm thiểu tác động của những lỗi này.

Tài liệu tham khảo và Tài nguyên:

Khóa học: Hướng dẫn cơ bản về nhận thức và thiết kế trực quan

Đọc về khả năng của bộ não con người.

Bạn có thể tìm thấy một tài khoản chi tiết về các thành phần của vỏ não thị giác ở đây.

Tìm hiểu tất cả về xử lý cảm giác trong não.

Tìm hiểu thêm về mù màu tại đây.

Hình ảnh anh hùng: Jjw. Chỉnh sửa bởi: © Ana Zdravic, CC BY-SA 3.0