Оптическая система глаза

БОКОВОЕ (ПЕРИФЕРИЧЕСКОЕ) ЗРЕНИЕ И  ЕГО РОЛЬ В ТАКТИКЕ ИГРЫ

 
Высокое тактическое мастерство всех игроков команды является залогом  победы.  
Принято считать, что совершенная тактика должна опираться на высокий технический уровень игроков (без техники не может быть тактики!), и это положение не вызывает сомнения, однако, высокая техника игры автоматически не рождает тактически грамотных игроков. Нередко мы видим на площадках команды самого высокого ранга, где технически прекрасно подготовленные игроки в сложной, а иногда и в самой простой игровой обстановке сплошь и рядом допускают грубые тактические ошибки: посылают передачу на удар игроку передней линии, лежащему на земле после приема трудного мяча; нападающий производит обманный удар прямо в руки страхующего игрока; связующий делает передачу на удар в зону, где находятся трое блокирующих и так далее. Следовательно, дело не только в уровне технической подготовки, но и еще в каких-то качествах игроков, на которые недостаточно обращается внимания в учебной работе. Этим «таинственным» качеством является умение игроков видеть поле, перемещения своих игроков и игроков противника, и умение быстро ориентироваться в игровой обстановке, исходя из этих наблюдений. Это не просто, так как во время игры волейболист за редким исключением должен все время смотреть на мяч. Попробуйте нанести нападающий удар, сделать передачу, подать подачу не глядя на мяч... Ничего не получится! 
Умение видеть поле осуществляется за счет бокового (периферического) зрения, которое в сочетании с технической подготовкой является основой тактического мастерства волейболистов. По нашему мнению, тактически грамотный игрок должен обладать хорошо развитым периферическим зрением и высокой техникой игры: первое поможет игроку разобраться в игро-зой обстановке, какой бы сложной она ни была, и подскажет, что он должен делать в данный момент игры, а второе — позволит эти объективные наблюдения реализовать. 
 
Анатомо-физиологические основы бокового (периферического) зрения 
В данной книге нет необходимости подробно анализировать все детали сложного строения и не менее сложной функции глаза. Поэтому ниже будут освещены только те вопросы анатомии и физиологии зрительного анализатора, которые позволят читателю понять роль бокового (периферического) зрения в волейболе. 
Глазное яблоко представляет собой сферическое образование размером около 2,4 сантиметра во всех трех основных диаметрах. В нем различают передний полюс, занимающий переднюю поверхность глаза и задний — обращенный к глазнице. Для простоты изложения все анатомо-физиологические образования глаза делят на четыре группы: капсулу глаза, сосудистую оболочку, светочувствительную оболочку и светопреломляющий аппарат. Первые три оболочки образуют стенки глазного яблока (рис. 3). 

 
 
Капсула глаза представляет собой  самую наружную его оболочку, состоящую  из склеры и роговицы, то есть внешний  скелет глазного яблока. Склера, или  белочная оболочка, состоит из плотных  волокон, поэтому световых волн она  не пропускает. Толщина ее колеблется от 0,5 до 1 миллиметра. Тоньше всего склера в области заднего полюса глаза, где через нее проходят волокна  зрительного нерва. В области  переднего полюса склера переходит  в прозрачную роговую оболочку —  роговицу, которая как бы вставлена  в склеру наподобие часового стекла. 
Сосудистая оболочка выстилает изнутри склеру. Ее принято делить на три составляющие: собственно сосудистую оболочку, реснитчатое тело и радужную оболочку. Собственно сосудистая оболочка состоит из кровеносных сосудов различного калибра, обеспечивающих питание всех оболочек глаза. Впереди она утолщается и переходит в реснитчатое тело, в толще которого расположена аккомодационная мышца. В месте перехода склеры в роговицу сосудистая оболочка неплотно прилегает к задней поверхности склеры и образует вертикально стоящую диафрагму — радужную оболочку, в середине которой имеется отверстие — зрачок. В толще радужной оболочки заложены две мышцы, расширяющие и суживающие зрачок. Благодаря этому он выполняет функцию диафрагмы, регулирующей количество световых лучей, поступающих в глаз. 
Светочувствительная оболочка (сетчатка) является самой внутренней оболочкой глазного яблока. Она прилегает к внутренней поверхности сосудистой оболочки и состоит из высокодифференцированных нервных элементов, образующих десять слоев. Четыре наружных ее слоя, обращенные к сосудистой оболочке, выполняют световоспринимающую функцию, а шесть остальных слоев образованы клетками и нервными волокнами, проводящими световое раздражение. Основой светочувствительного слоя сетчатки являются особые нервные клетки — палочки и колбочки. Благодаря этим клеткам глаз обладает способностью воспринимать свет, цвет и форму предметов. Палочки обладают значительно большей чувствительностью к свету, чем колбочки, однако последние являются носителями цветного зрения и способны воспринимать форму предметов. В сетчатке находится до семи миллионов палочек, что и определяет высокую чувствительность глаза к свету. 
Распределение палочек и колбочек по сетчатке неравномерное: в боковых отделах сетчатки преобладают палочки, в средней ее части — колбочки. В задней части сетчатки расположены два участка, имеющие существенные особенности. Один из них расположен в области заднего полюса глаза и называется желтым пятном. Это наиболее чувствительная часть сетчатки, управляющая центральным зрением. Желтое пятно по своему гистологическому строению резко отличается от всей остальной сетчатки, так как в нем расположены преимущественно колбочки, а средняя часть его (центральная ямка) состоит исключительно из колбочек. Этот участок сетчатки имеет самые утонченные колбочковые элементы и обладает самой высокой остротой зрения. 
Приблизительно на 4 миллиметра ближе к носу от желтого пятна находится сосок зрительного нерва. Это место называется слепым пятном, так как здесь сетчатка не имеет световоспринимающих клеток, и изображение, попадающее на сосок зрительного нерва, не вызывает зрительного ощущения. Однако пробел в поле зрения, связанный с наличием слепого пятна, не замечается, так как он компенсируется деятельностью соседних участков сетчатки. 
Светопреломляющий аппарат состоит из роговицы, водянистой влаги, хрусталика и стекловидного тела. Анатомию и физиологию этих важных образований глаза нет нужды освещать, так как они не имеют прямого отношения к интересующему нас вопросу. 
Опираясь на сказанное выше, попробуем определить разницу между центральным и периферическим зрением. Обычным раздражителем сетчатки, вызывающим у нас те или иные зрительные ощущения, является свет. Зрительный акт начинается с того, что свет, пройдя через светопреломляющие среды глаза, воздействует на сетчатку. Нервное раздражение, возникающее в палочках и колбочках, по зрительным путям передается зрительным центрам в затылочную долю мозга, где уже получается ощущение. Однако это ощущение различно в зависимости от того, какой участок сетчатки раздражается. Если изображение падает на сетчатку в области желтого пятна, и особенно на ее центральную ямку, мы отчетливо видим мельчайшие детали предмета, можем читать текст. Это зрение носит название центрального зрения. Если световые лучи падают на периферические отделы сетчатки, они вызывают менее отчетливые изображения: деталей человек не видит, читать даже крупный текст не может. Такое зрение называется боковым или периферическим. 
 
Отличия центрального и периферического зрения можно показать на простом примере: на столе лежит коробка спичек и, примерно в полуметре от нее,— пачка папирос. Взор сидящего перед столом человека направлен на спичечный коробок. Благодаря особенности центрального зрения (коробок проецируется на желтое пятно) человек отчетливо видит форму и цвет коробка спичек, может прочитать, что написано на нем (основная зрительная ось). Одновременно за счет периферического зрения (поскольку световые лучи попадают через зрачок не только на желтое пятно, но на все участки сетчатки) человек видит, что рядом со спичками лежит пачка папирос, но она проецируется на периферическую часть сетчатки, а поэтому прочитать название папирос человек не может, цвет и другие детали предмета практически тоже определить не может. 
Человеку необходимо как центральное, так и периферическое зрение: первое — для различения деталей предметов, второе, — для ориентировки в пространстве. Центральное зрение — зрение желтого пятна — определяет остроту зрения. Ее исследование проводится по специальным таблицам. 
Периферическое зрение — это функция сетчатки вне желтого пятна. Исследование этого зрения проводится путем измерения поля зрения — пространства, воспринимаемого неподвижным глазом. Для этого применяются специальные приборы — периметры, которыми определяют периферические границы поля зрения. В медицинской практике детально изучены в основном только случаи сужения поля зрения. Проблема повышения чувствительности бокового зрения, в частности, у спортсменов почти не изучена. Однако очевидно, что применение специальных упражнений для тренировки бокового зрения, повышающих его чувствительность, особенно важно для спортсменов, у которых правильная ориентировка в игровой обстановке в основном определяет уровень тактического мастерства. 
 
Роль бокового (периферического) зрения в тактике игры 
Основное правило игры в волейбол гласит: «В игре взор игрока все время должен быть направлен на мяч!». Если игрок нарушит это правило, мяч будет проигран. Впрочем, есть единственное исключение: блокирующий во время удара должен в прыжке смотреть не на мяч, а на нападающего. 
Некоторые игроки непосредственно перед выполнением нападающего удара смотрят на площадку противника, создавая у зрителей впечатление, что нападение будет построено, исходя из этих наблюдений. Если нападающий после этого проводит удачный удар, то, действительно, такое впечатление может создаться. Но можно прямо сказать, что целесообразность таких действий сомнительна: расстановка блокирующих и защитников на площадке противника, которую нападающий видит перед выполнением удара, моментально изменится за то время, когда он вынужден будет смотреть только на мяч. 
Покажем роль периферического зрения при выполнении отдельных приемов игры. 
Передача мяча. Связующий вышел с задней линии на переднюю. Трое нападающих стремительно разбегаются, готовясь нанести нападающий удар. Для того, чтобы выполнить передачу на удар в наиболее выгодном направлении, связующий игрок за счет бокового зрения (ведь основная зрительная ось глаза должна быть направлена на мяч!) должен оценить, где находятся блокирующие и в какой зоне им труднее организовать групповой блок. Если он разберется в игровой обстановке правильно, нападающий удар будет результативным. 
 
Нападающий удар. Велико значение бокового зрения в индивидуальной тактике нападения: благодаря этому зрению игрок должен увидеть свободную j от блока зону над сеткой и направить удар именно туда; увидеть расположение страхующих, что позволит ему правильно выбрать свободную зону для обманного удара. 
Игра в защите. Важную роль играет боковое зрение и в этом приеме игры. Благодаря ему защитник ориентируется в расположении своих игроков и правильно выбирает направление выполняемой им передачи; определяет, идет ли подача или удар противника в аут или мяч надо принимать, и так далее. 
В итоге надо подчеркнуть: если тактическое мастерство основано на высоко развитом боковом зрении, то в основе техники игры лежит центральное зрение

 

2. Наводка на резкость

Фокусное расстояние –  это одна из характеристик объектива, которая еще влияет на угол охвата (обзора) и масштабируемость. 

Про угол обзора и масштабируемоть мы поговорим позже, а сейчас посмотрим, как фокусное расстояние и величина диафрагмы влияют на  глубину резкости.

Если говорить упрощенно, то чем больше диафрагменное число  и меньше фокусное расстояние, тем  больше глубина резкости. И наоборот. 

В фотографии применяют термин Гипрефокальное Расстояние (ГР) и Глубина Резко Изображаемого Пространства (ГРИП).

ГРИП – это зона резко  изображаемого пространства, которая  начинается  с расстояния равному ½ ГР от фотоаппарата

и до бесконечности.

ГР можно прикинуть поделив величину фокусного расстояния на диафрагменное число.

Например при фокусном расстоянии 100 мм и диафрагме 4, получаем ГР=25м

Т.е. если мы наведем фокус  на предмет находящийся на расстоянии 25м от фотоаппарата, то зона резкого  пространства

начнется  с расстояния 12, 5м (1/2 ГР) и до бесконечности.

Плоскость оптимального фокуса и есть ГР.

Отрезок 1 -  ½ ГР. 

Расчеты эти -  оценочные,  но достаточные для большинства фотографических случаев, тем более, что современные

цифровые камеры, позволяют  достаточно оперативно проверить попали ли необходимые объекты в ГРИП.

А если производить фокусировку  не на ГР? 

См. рисунок. Пояснения к  рисунку.

1-я диаграмма, показывает, как при постоянном фокусном  расстоянии и фокусировке на 4,5 м, будет меняться ГРИП

при изменении диафрагмы.

2-я  показывает, как при постоянных значениях фокусного расстояния и диафрагмы меняется глубина резкости от

расстояния фокусировки.

3-я диаграмма, изменяем  только фокусное расстояние, при  неизменной диафрагме и расстояния  до точки фокусировки.

4-я диаграмма, изменяем фокусное расстояние и точку фокусировки, диафрагма остается неизменной.

Опять таки, все приведенные на диаграмме значения ГРИП, примерные, но отражающие суть происходящих процессов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптические термины.

f	фокусное расстояние
h	гиперфокальное расстояние h = f^2/(N*c)
M	увеличение M = Si/So, или M = (Si-f)/f
N	значение диафрагмы
Ne	эффективное значение диафрагмы Ne = N*(1+M)
c	максимально допустимый диаметр кружка нерезкости
So	расстояние от передней главной фокальной  плоскости до объекта
Sfar	расстояние от передней главной фокальной  плоскости до самой дальней резко  отображаемой точки Sfar = h * So / (h - (So - f))
Sclose	расстояние от передней главной фокальной  плоскости до самой ближней резко  отображаемой точки Sclose = h * So / (h + (So - f))
Si	расстояние от задней главной фокальной  плоскости до плоскости пленки

Фокус,фокальная точка

Фокальная точка это точка, в которой параллельные световые лучи от бесконечно далекого объекта  сходятся после прохождения через  объектив. Плоскость, перпендикулярная оптической оси, на которой находится  эта точка, называется фокальной  плоскостью. На этой плоскости, находящейся  там, где расположена пленка в  камере, объект виден резко и, как  говорят, находится "в фокусе". При обычных фотообъективах, состоящих  из нескольких линз, фокус можно  отрегулировать таким образом, чтобы  световые лучи от объекта, расположенного ближе, чем в "бесконечности", сходились  в какой-то точке на фокальной  плоскости.

Фокусное расстояние - это расстояние от главного фокуса до оптического центра.

Диафрагма -Фокусное расстояние объектива, деленное на диаметр входного зрачка (видимого со стороны объекта), равно относительному отверстию N (численному значению диафрагмы). Hадпись f/4 обозначает 1/4 фокусного расстояния. Освещенность изображения на пленке обратно пропорциональна квадрату относительного отверстия. Глубина резкости увеличивается, но дифракция уменьшает резкость с увеличением значения диафрагмы.

Гиперфокальное расстояние - минимальное расстояние, на котором объекты изображаются резко, когда объектив сфокусирован на бесконечность h = f^2/(N*c)

Круг нерезкости

Поскольку у всех объективов есть определенные аберрации и астигматизм, они не могут идеально сводить  лучи от точки объекта, чтобы они  образовывали истинную точку изображения (т.е. бесконечно малую точку с  нулевой площадью). Другими словами, изображения образуются из комплекса  точек, имеющих определенную площадь  или размеры. Поскольку изображение  становится менее резким по мере увеличения размеров этих точек, то эти точки  называют "кругами нерезкости". Таким образом, один из факторов, определяющих качество объектива, это самая малая  точка, которую он может образовать, или его "минимальный круг нерезкости". Максимально допустимый размер точки  на изображении называется "допустимым кругом нерезкости". Для 35мм камер  диаметр кружка нерезкости обычно принимают  с=0.03мм или с=1/1720 от диагонали кадра, что дает 0.025 для 35мм пленки.

Угол поля зрения -площадь съемочного плана, выраженная как угол, который может быть воспроизведен объективом в виде резкого изображения. Номинальный диагональный угол зрения определяется как угол, образуемый воображаемыми линиями, связывающими вторую главную точку объектива с обоими концами диагонали изображения (43,2 мм). Данные объектива с электронной фокусировкой обычно включают горизонтальный (36 мм) угол зрения и вертикальный (24 мм) угол зрения.

Угол зрения и  круг изображения можно рассчитать как 2*arctan(X/(2*f*(M+1))), где Х - ширина, высота или диагональ кадра, М - увеличение.

Минимальное и максимальное расстояния, на которых объекты изображаются резко могут быть расчитаны следующим образом: 
Sclose = h * So / (h + (So - f)) 
Sfar = h * So / (h - (So - f)) 
Если знаменатель равен нулю или отрицателен , то Sfar = бесконечности.

Глубина резкости -расстояние от ближайшей резкой точки до самой дальней резкой точки.

frontdepth = So - Sclose 
frontdepth = Ne*c/(M^2 * (1 + (So-f)/h)) 
frontdepth = Ne*c/(M^2 * (1 + (N*c)/(f*M)))

reardepth = Sfar - So 
reardepth = Ne*c/(M^2 * (1 - (So-f)/h)) 
reardepth = Ne*c/(M^2 * (1 - (N*c)/(f*M)))

Задняя дистанция резкости равна бесконечности, если знаменатель  равен нулю.

Аберрация - дефекты изображения, которые возникают из-за ограничений при проектировании и изготовлении объективов.

Изображение, cозданное идеальным фотообъективом, должно иметь следующие характеристики:

1) точка должна быть  образована как точка;

2) плоскость (такая, как  стена), перпендикулярная оптической  оси, должна быть образована  как плоскость;

3) изображение, образованное  объективом, должно иметь такую  же форму, как сам объект. Кроме  того, с точки зрения выражения  изображения объектив должен  показать истинный цвет воспроизводимого  объекта. Практически идеальная  работа объектива возможна только  в том случае, если используются  лишь лучи света, поступающие  в объектив вблизи оптической  оси, и если свет монохроматический  (свет только одной конкретной  длинны волны). Однако в случае  с обычным объективом, где большая  апертура используется для получения  достаточной яркости и объектив  должен сводить вместе лучи, проходящие  не только вблизи оптической  оси, но от всех частей изображения,  крайне трудно создать вышеупомянутые  идеальные условия в силу существования  следующих помех:

1)Поскольку большинство  объективов построено лишь из  линз со сферическими поверхностями,  лучи света от одной точки  объекта не отображаются на  изображении в виде идеальной  точки. (Проблема, которой невозможно  избежать при сферических поверхностях.)

2)У различных типов  света( т.е., у волн различной длины) разные положения фокальной точки.

3)Есть много требований, связанных с изменениями угла  зрения ( в особенности в объективах с переменным фокусным расстоянием и в телефотообъективах).

Основные типы аберраций:

-сферическая аберрация. Свет, проходящий через края линзы, фокусируется на ином расстоянии , чем свет, проходящий ближе к центру линзы,

-кома. Расстояние от оптической оси, на котором отображается точка объекта, расположенного не на оси, изменяется с расстоянием от центра объектива,

-кривизна поля изображения. Точки плоскости в пространстве предметов точно фокусируются на искривленной поверхности, а не на плоскости (пленки),