Об'ємний зір. Мозолисте тіло та стереоскопічний зір Як інакше називається стереоскопічний зір людини

Око формується двовимірне зображення, але незважаючи на це, людина сприймає глибину простору, тобто має тривимірний, стереоскопічний зір. Люди оцінюють глибину завдяки різним механізмам. За наявності даних про величину предмета розцінити відстань до нього або зрозуміти, який з об'єктів знаходиться ближче, можна порівняти кутову величину об'єкта. Коли один предмет знаходиться попереду іншого та його частково заступає, то людиною передній об'єкт сприймається на ближчій відстані. Якщо взяти, наприклад, проекцію паралельних ліній (залізничних рейок), які йдуть у далечінь, то в проекції ці лінії зближатимуться. Це приклад перспективи - дуже ефективного показника глибини простору.

Механізми стереоскопічного зору

Випукла ділянка стіни виглядає у верхній своїй частині світлішою, коли джерело світла розташоване вище, а ось заглиблення в її поверхні виглядає у верхній частині темнішим.

Відстань предмета можна визначити за такою важливою ознакою, як паралакс руху. Це відносне зміщення більш далеких і близьких предметів при русі головою в різних напрямках (вгору і вниз або вправо і вліво). Всі мали можливість спостерігати «залізничний ефект»: якщо дивитися з вікна поїзда, що рухається, здається, що швидкість предметів, які розташовані ближче, більша, ніж тих, які знаходяться на великій відстані.

Стереопсис

Критерієм віддаленості предметів є величина ока (напруга циліарного тіла та цинових зв'язок, які керують). Про віддаленість об'єкта спостереження можна судити з посиленню дивергенції чи конвергенції. Всі перераховані вище показники віддаленості, за винятком передостаннього, монокулярні. Найважливішим механізмом сприйняття глибини простору є стереопсис. Він залежить від можливості спільного використання двох очей. Справа в тому, що коли людина розглядає будь-яку тривимірну сцену, кожне її око формує кілька неоднакові зображення на сітківках. У процесі стереопсису в корі головного мозку відбувається порівняння зображення однієї і тієї ж сцени на обох сітківках та оцінка відносної глибини. Процес злиття двох монокулярних зображень, які видно окремо лівим і правим оком при розгляді об'єкта одночасно обома очима, в одне об'ємне зображення, називається фузією.

Диспарантність

Диспарантністю називають відхилення від положення кореспондуючих точок (крапки на сітківках правого та лівого ока, в яких позиціонується одне й те саме зображення). Якщо це відхилення не перевищує в горизонтальному напрямку 2 °, а по вертикалі - не більше кількох кутових хвилин, то людина візуально сприйматиме одиночну точку в просторі як розташовану ближче, ніж сама точка фіксації. У тому випадку, коли відстані між проекціями точки менше, а не більше, ніж між точками, що кореспондують, буде здаватися, що вона розташована далі точки фіксації. Третій варіант: якщо горизонтальне відхилення буде більшим за 2°, вертикальне перевищує кілька кутових хвилин, то ми зможемо побачити дві окремі точки. Вони можуть здаватися розташованими ближче чи далі точки фіксації. Цей експеримент лежить в основі створення цілої серії стереоскопічних приладів - від стереоскопа Уітстона до стереотелебачення та стереодальномірів.

Перевірка стереопсису

Не всі люди можуть сприймати глибину за допомогою стереоскопу. Повірити свій стереопсис можна за допомогою такого малюнка. За наявності стереоскопа можна зробити копії стереопар, які на ньому зображені, та вставити їх у стереоскоп. Також можна між двома зображеннями однієї стереопари розташувати перпендикулярно тонкий аркуш картону і, встановивши очі паралельно, спробувати дивитися своє зображення кожним оком.

У 1960 року Біла Юлеш запропонував використовувати оригінальний спосіб демонстрації стереоефекту, який виключає монокулярне спостереження об'єкта. Книги, що ґрунтуються на цьому принципі, можна використовувати також для тренування стереопсису. Один із малюнків представлений на рис.3. Якщо дивитися в далечінь, ніби крізь малюнок, можна побачити стереоскопічну картину. Ці малюнки називаються автостереограмами.

З цього методу створено пристрій, що дозволяє досліджувати поріг стереоскопічного зору. Існує його модифікація, що дозволяє підвищити точність визначення порога стереоскопічного зору. Кожному оку спостерігача видаються тест-об'єкти на рандомізованому тлі. Кожен з них є сукупністю точок на площині, які розташовані за індивідуальним законом ймовірності. Кожен тест-об'єкт має ідентичні області точок, що є фігурою довільної форми. У тому випадку, коли значення паралактичних кутів ідентичні точки фігур, розташованих на тест-об'єкті, нульові, спостерігач може побачити в узагальненому зображенні точки, які розташовані в довільному порядку. Він здатний виділити на рандомизированном тлі певну постать. Так виключається монокулярне бачення постаті.

При переміщенні одного з тест-об'єктів перпендикулярно до оптичної осі системи змінюється паралактичний кут між фігурами. Коли він досягне певного значення, спостерігач зможе побачити фігуру, яка ніби відривається від фону і починає або віддалятися, або наближатися до нього. Паралактіческій кут вимірюють за допомогою оптичного компенсатора, який введений в одну з гілок приладу. Коли фігура з'являється у полі зору, її фіксує спостерігач, і на індикаторі з'являється відповідне значення порога стереоскопічного зору.

Нейрофізіологія стереоскопічного зору

Завдяки дослідженням у галузі нейрофізіології стереоскопічного зору у первинній зоровій корі головного мозку вдалося виявити специфічні клітини, які налаштовані на диспарантність. Вони існують двох типів:

клітини першого типу реагують лише тоді, коли стимули точно потрапляють на кореспондуючі ділянки обох сітківок;
другий різновид клітин відповідає тільки в тому випадку, коли предмет розташований далі від точки фіксації;
також є такі клітини, які реагують у тому випадку, коли стимул знаходиться ближче до точки фіксації.

Всі ці клітини мають властивість орієнтаційної вибірковості. Вони мають гарну реакцію на кінці ліній і рухомі стимули. Деякі бінокулярні стимули обробляються в корі головного мозку як незрозуміло. Також є боротьба полів зору. У тому випадку, коли на сітківках обох очей створюються зображення, які дуже різняться між собою, то часто одне з них взагалі перестає сприйматися. Цей феномен означає, що якщо зорова система не здатна об'єднати зображення на двох сітківках, вона повністю або частково відкидає один із образів.

Для нормального стереоскопічного зору потрібні такі умови:

адекватна робота окорухової системи очних яблук;
достатня гострота зору;
мінімальна різниця в гостроті зору обох очей;
міцний зв'язок між акомодацією, фузією та конвергенцією;
невелика відмінність у масштабах зображень обох очах.

Якщо на сітківці лівого та правого ока при розгляді одного і того ж предмета зображення має різні розміри або неоднаковий масштаб, це називається . Вона є однією з багатьох причин того, що стереоскопічний зір стає нестійким або зовсім відсутнім. Анізейконія найчастіше розвивається за наявності (різне око). Якщо вона вбирається у 2 - 2,5%, можна провести корекцію звичайними стигматическими лінзами. При вищій анізейконії доводиться використовувати анізейконічні окуляри.

Однією з причин появи є порушення зв'язку між конвергенцією та акомодацією. При явній косоокості є не тільки косметична вада, а й знижується гострота гостроти зору ока, що косить. Він може взагалі виключитися із процесу сприйняття образів. У разі прихованої косоокості, або гетерофорії, косметичний дефект відсутній, але може перешкоджати стереопсису. Особи з гетерофорією, що перевищує 3°, не здатні працювати з бінокулярними приладами.

Поріг стереоскопічного зору залежить від різних факторів:

від яскравості тла;
розмаїття об'єктів;
тривалість спостереження.

За оптимальних умов спостереження поріг сприйняття глибини перебуває у діапазоні від 10 - 12 до 5″.

Оцінювати, визначати та досліджувати стереоскопічний зір можна кількома методами:

за допомогою стереоскопа за таблицями Пульфріха (у цьому випадку мінімальний поріг стереоскопічного сприйняття дорівнює 15”);
різного виду стереоскопами з набором точніших таблиць (діапазон виміру - від 10 до 90″);
застосовуючи пристрій, що використовує рандомізоване тло, яке виключає монокулярне спостереження об'єктів (допустима похибка вимірювання дорівнює 1 - 2″).

Форми, розмірів і відстані до предмета, наприклад завдяки бінокулярному зору (кількість очей може бути і більше 2-х, як наприклад у ос - два складних ока і три простих ока (очі), скорпіонів - 3-6 пар очей) або іншим типам зору.

Функції органів зору

Функції органів зору включають:

центральний чи предметний зір
стереоскопічний зір
периферичний зір
відчуття кольору
світловідчуття

Бінокулярний зір

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Стереоскопічний зір" в інших словниках:

Просторовий (об'ємний) зір. Фізична енциклопедія

Стереоскопічний зір- Перцептуальне сприйняття тривимірних об'єктів завдяки поєднанню двох точок огляду (очі) та наявності зорових каналів, що передають інформацію в головний мозок. Психологія А Я. Словник довідник/Пер. з англ. К. С. Ткаченка. М.: ФАІР ПРЕС. Велика психологічна енциклопедія

стереоскопічний зір- erdvinis regėjimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. stereoscopic vision vok. räumliches Sehen, n; стереоскопічні Sehen, n; Tiefensehen, n rus. просторовий зір, n; стереоскопічний зір, n pranc. vision stéréoscopique, f … Fizikos terminų žodynas

СТЕРЕОСКОПІЧНИЙ ЗІР- Див. зір, стереоскопічний … Тлумачний словник з психології

Глобальний стереоскопічний зір- Процес, що лежить в основі сприйняття стереограм, утворених випадковими конфігураціями точок, що вимагає повного, або глобального порівняння диспарантних елементів, загальних для обох половин стереопари. Психологія відчуттів: глосарій

Провідні шляхи зорового аналізатора 1 Ліва половина зорового поля, 2 Права половина зорового поля, 3 Око, 4 Сітківка, 5 Зорові нерви, 6 Окоруховий нерв, 7 Хіазма, 8 Зоровий тракт, 9 Латеральне колінчасте тіло, 10… … Вікіпедія

Оптична ілюзія: соломинка здається зламаною … Вікіпедія

Просторове зображення, яке при розгляданні представляється зорово об'ємним (тривимірним), що передає форму зображених об'єктів, характер їх поверхні (блиск, фактуру), взаємне розташування в просторі та інш. ознаки. Фізична енциклопедія

I Зір (visio, visus) фізіологічний процес сприйняття величини, форми та кольору предметів, а також їх взаємного розташування та відстані між ними; джерелом зорового сприйняття є світло, що випромінюється або відбивається від предметів. Медична енциклопедія

Здатність одночасно чітко бачити зображення предмета обома очима; у разі людина бачить одне зображення предмета, який він дивиться. Бінокулярний зір не є вродженим, а розвивається у перші кілька місяців життя. Медичні терміни

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Стереоскопічний зір. Методи та засоби

Вступ

1.1Монокулярні компоненти стереосприйняття

1.1.1 Паралакс руху

1.1.2 Перспектива

1.1.3 Повітряна перспектива

1.1.4 Акомодація

1.2.1 Стереопсис

1.2.2 Конвергенція очей

Вступ

Стереоскопічний зір - найбільший дар, наданий людині природою. Завдяки йому людина має можливість сприймати навколишній світ у всій його глибині та багатогранності. Об'ємне зображення формує мозок у природних умовах, коли людина розглядає реальні об'єкти обома очима.

Стереоскопічний зір є особливий вид зору, у якому ми можемо бачити як розміри об'єкта лише у площині, а й його форму, відстань до нього, розміри об'єкта у різних площинах. Такий об'ємний зір притаманне кожній здоровій людині: якщо ми бачимо будинок на горі вдалині, ми можемо прикинути приблизно, якого розміру, на якій відстані від нас знаходиться. По суті стереоскопічний зір є однією з функцій людських очей.

1. Механізми формування зорового стереоефекту
Об'ємне, просторове (стереоскопічне) зображення формується мозком при розгляді реальних об'єктів обома очима. Мозок враховує сукупність різних видів інформації, яка сприймається зоровим апаратом, і формує єдиний просторовий образ, використовуючи сукупність різних механізмів.
Серед цих механізмів можна виділити монокулярні та бінокулярні, перспектива, конвергенція очей, сприйняття глибини простору при русі голови та інші.
1.1 Монокулярні компоненти стереосприйняття
1.1.1 Паралакс руху
Параламкс (зміна, чергування) - зміна видимого положення об'єкта щодо віддаленого фону в залежності від положення спостерігача.
Знаючи відстань між точками спостереження L (база) та кут зміщення?, можна визначити відстань до об'єкта:
Для малих кутів (? - У радіанах):
Паралакс використовується в геодезії та астрономії для вимірювання відстані до віддалених об'єктів (зокрема у спеціальних одиницях – парсеках). На явищі паралаксу засновано бінокулярний зір.
зір оклюзія очей стереоефект
1.1.2 Перспектива
Перспектимва (фр. perspective від латів. perspicere - дивитися крізь) - техніка зображення просторових об'єктів на будь-якій поверхні відповідно до тих, що здаються скороченнями їх розмірів, змінами обрисів форми і світлотіньових відносин, які спостерігаються в натурі.
Іншими словами, це:
1. Образотворче спотворення пропорцій та форми реальних тіл при їх візуальному сприйнятті. Наприклад, дві паралельні рейки здаються схожими на горизонті.
2. Спосіб зображення об'ємних тіл, що передає їх власну просторову структуру та розташування у просторі. У образотворчому мистецтві можливе різне застосування перспективи, яка використовується як один із художніх засобів, що посилюють виразність образів.
Залежно від призначення перспективного зображення, перспектива включає такі види:
Пряма лінійна перспектива
Вид перспективи, розрахований на нерухому точку зору і передбачає єдину точку сходу лінії горизонту (предмети зменшуються пропорційно в міру віддалення їх від переднього плану). Теорія лінійної перспективи вперше з'явилася в Амброджо-Лоренцетті в XIV столітті, а знову вона була розроблена в епоху Відродження (Брунеллескі, Альберті), ґрунтувалася на простих законах оптики та чудово підтверджувалася практикою. Відображення простору на площину спочатку простою камерою обшкіра з простим отвором (стенопом), а потім і лінзою повністю підпорядковане законам лінійної перспективи. Пряма перспектива довго визнавалася як єдине вірне відображення світу у картинній площині. З огляду на те, що лінійна перспектива - це зображення, побудоване на площині, площина може розташовуватися вертикально, похило і горизонтально залежно від призначення перспективних зображень. Вертикальна площина, на якій будують зображення за допомогою лінійної перспективи, використовується при створенні картини (верстатковий живопис) та настінних панно (на стіні всередині приміщення або зовні будинку переважно на його торцях). Побудову перспективних зображень на похилих площинах застосовують у монументальному живописі - розписи на похилих фризах усередині приміщення палацових споруд та соборів. На похилій картині у станковому живописі будують перспективні зображення високих будівель зблизька або архітектурних об'єктів міського пейзажу з висоти пташиного польоту. Побудову перспективних зображень на горизонтальній площині застосовують під час розпису стель (плафонів). Відомі, наприклад, мозаїчні зображення на овальних плафонах станції метро "Маяковська" художника А. А. Дейнекі. Зображення, збудовані в перспективі на горизонтальній площині стелі, називають плафонною перспективою.
Лінійна перспектива на горизонтальній та похилій площинах має деякі особливості, на відміну від зображень на вертикальній картині.
У наш час домінує використання прямої лінійної перспективи, більшою мірою через більшу «реалістичність» такого зображення і зокрема використання цього виду проекції в 3D-іграх.
У фотографії для отримання лінійної перспективи на знімку близькому до реальної використовують об'єктиви з фокусною відстанню приблизно рівною діагоналі кадру. Для посилення ефекту лінійної перспективи використовують ширококутні об'єктиви, які роблять передній план більш опуклим, а для пом'якшення – довгофокусні, які зрівнюють різницю розмірів далеких та близьких предметів.
Зворотна лінійна перспектива
Вид перспективи, застосовуваний у візантійської та давньоруської живопису, коли він зображені предмети видаються такими, що збільшуються в міру віддалення від глядача, картина має кілька горизонтів і точок зору, та інші особливості. При зображенні у перспективі предмети розширюються за її віддаленні від глядача, немов центр сходу ліній перебуває не так на горизонті, а всередині самого глядача.
Зворотна перспектива виникла у пізньоантичному та середньовічному мистецтві (мініатюра, ікона, фреска, мозаїка) як у західноєвропейському, так і у візантійському колі країн. Серед причин появи феномена зворотної перспективи найпростішою і очевидною критиків було невміння художників зображати світ, яким його бачить спостерігач. Тому таку систему перспективи вважали хибним прийомом, а саму перспективу - хибною. Однак на думку П. А. Флоренського, зворотна перспектива має суворий математичний опис, математично вона рівноцінна прямій перспективі, духовно ж утворює цілісний символічний простір, орієнтований на глядача і передбачає його духовний зв'язок зі світом символічних образів. Отже, зворотна перспектива відповідає завдання втілення надчуттєвого сакрального змісту у зримій, але позбавленої матеріальної конкретності формі. Відповідно до теорії Л. Ф. Жегіна, зворотна перспектива є перенесення на площину суми зорових сприйняттів спостерігача, що виявляється таким чином «точкою сходу». При цьому вона є не єдиною системою організації мальовничого простору (що було б оптично неможливо, оскільки предмети заднього плану просто не поміщалися б у «рамку» огляду), а поєднується з перспективою «збігається» з різними точками сходу. Б. В. Раушенбах, спростовуючи оману про зворотну перспективу як єдину систему в середньовічному живописі, показує разом з тим, що в певних умовах (на малій відстані) людське око сприймає зображення не в прямій, а у зворотній перспективі, феномен якої, таким чином , лежить у сфері самого сприйняття, а не зображення, як вважав Жегін.
p align="justify"> Зворотна перспектива узагальнюється в проблемах сприйняття за рамками образотворчого мистецтва. Наприклад, психофізіологи за допомогою псевдоскопа вивчають сприйняття зворотної перспективи людиною у динамічних умовах. Психологами досліджується механізм породження зорового образу загалом, важливим елементом якого є особистісний сенс.
Панорамна перспектива
Зображення, що будується на внутрішній циліндричній (іноді кульової) поверхні. Слово панорама означає все бачу, в буквальному перекладі це перспективне зображення на картині всього того, що глядач бачить навколо себе. При малюванні точку зору розташовують на осі циліндра (чи центрі кулі), а лінію горизонту - на колі, що перебуває в висоті очей глядача. Тому при розгляді панорам глядач повинен знаходитися в центрі круглого приміщення, де, як правило, мають оглядовий майданчик. Перспективні зображення на панорамі поєднують з переднім предметним планом, тобто з реальними предметами, що знаходяться перед нею. Загальновідомими у Росії є панорами «Оборона Севастополя» (1902--1904 рр.) і «Бородинська битва» (1911 рр.) у Москві (автор - Ф. А. Рубо) і «Сталінградська битва» (1983 р.) м. Волгоград. Частину панорами з реальними предметами, що лежать між циліндричною поверхнею та глядачем, називають діорамою. Як правило, діорама займає окреме приміщення, в якому передню стіну замінюють циліндричною поверхнею, і на ній зображають пейзаж чи панораму міста. У діорамах часто застосовують підсвічування для створення ефекту освітлення.
Правила панорамної перспективи використовують при малюванні картин та фресок на циліндричних склепіннях та стелях, у нішах, а також на зовнішній поверхні циліндричних ваз та судин; при створенні циліндричних та кульових фотопанорам.
Сферична перспектива
Сферична перспектива, зроблена об'єктивом «риб'яче око»
Сферичні викривлення можна спостерігати на сферичних дзеркальних поверхнях. При цьому очі глядача завжди знаходяться у центрі відображення на кулі. Це позиція головної точки, яка реально не прив'язана до рівня горизонту, ні до головної вертикалі. При зображенні предметів у сферичній перспективі всі лінії глибини матимуть точку сходу у головній точці і залишатимуться строго прямими. Також строго прямими будуть головна вертикаль та лінія горизонту. Всі інші лінії будуть у міру віддалення від головної точки дедалі більше згинатися, трансформуючись у коло. Кожна лінія, що не проходить через центр, продовжена, є напівеліпсом.
Тональна перспектива
Тональна перспектива - поняття техніки живопису. Тональна перспектива - це зміна в кольорі і тон предмета, зміна його контрастних характеристик у бік зменшення, приглушення при видаленні вглиб простору. Принципи тональної перспективи першим обгрунтував Леонардо да Вінчі.
Перцептивна перспектива
Академік Б. В. Раушенбах вивчав, як людина сприймає глибину у зв'язку з бінокулярністю зору, рухливістю точки зору та сталістю форми предмета в підсвідомості і дійшов висновку, що ближній план сприймається у зворотній перспективі, неглибокий далекий в аксонометричній перспективі, далекий план у прямій лінійній перспективі.
Ця загальна перспектива, що поєднала зворотну, аксонометричну та пряму лінійну перспективи, називається перцептивною.
1.1.3 Повітряна перспектива
Повітряна перспектива характеризується зникненням чіткості та ясності обрисів предметів у міру їхнього видалення від очей спостерігача. При цьому далекий план характеризується зменшенням насиченості кольору (колір втрачає свою яскравість, контрасти світлотіні пом'якшуються), таким чином - глибина здається темнішою, ніж передній план. Повітряна перспектива пов'язані з зміною тонів, тому може називатися і тональної перспективою. Перші дослідження закономірностей повітряної перспективи зустрічаються ще в Леонардо да Вінчі. «Речі на відстані, – писав він, – здаються тобі двозначними та сумнівними; роби і ти їх з такою самою розпливчастістю, інакше вони в твоїй картині здадуться на однаковій відстані... не обмежуй речі, віддалені від ока, бо на відстані не лише ці межі, а й частини тіл невідчутні». Великий художник зазначив, що віддалення предмета від ока спостерігача пов'язане із зміною кольору предмета. Тому для передачі глибини простору в картині найближчі предмети повинні бути зображені художником у їхніх власних кольорах, віддалені набувають синюватого відтінку, «…а найостанніші предмети, в ньому видимі, як, наприклад, гори внаслідок великої кількості повітря, що знаходиться між твоїм оком та горою , Здаються синіми, майже кольору повітря ... ».
Повітряна перспектива залежить від вологості та запиленості повітря та яскраво виражена під час туману, на світанку над водоймою, у пустелі чи степу під час вітряної погоди, коли піднімається пил.
1.1.4 Акомодація
Акомодація (від латів. accommodatio - пристосування, пристосування) - пристосування органу чи організму загалом зміну зовнішніх умов (значення близько до терміну «адаптація»).
Найчастіше термін застосовується при описі змін заломлюючої сили оптичної системи ока для ясного сприйняття об'єктів, розташованих на різній відстані. Обсяг акомодації визначає межі можливості зміни заломлюючої сили оптичної системи ока для сприйняття об'єктів, розташованих на різній відстані. Визначається методом Дашевського А.Н. (за допомогою негативних лінз), а також на приладах ДКА та ПОРЗ.
Акомодація фізіологічна - акомодація збудливих тканин (м'язової, нервової), пристосування до дії подразнення, що повільно наростає за силою. Акомодація гістологічна - зміна форми і співвідношення тканинних елементів (клітин) у процесі пристосування до умов, що змінилися.
У птахів та ссавців забезпечується зміною кривизни кришталика під дією циліарного м'яза, а у риб, земноводних та головоногих – за рахунок переміщення кришталика щодо сітківки. Рептилії можуть використовувати обидва механізми акомодації. Теоретичне обґрунтування акомодації ока дали англійський фізик Томас Юнг (1793) та німецький фізіолог Гельмгольц (1853).
У людини за допомогою акомодації забезпечується точне підстроювання в межах 5 діоптрій. При чіткому зорі на кожній конкретній відстані обсяг акомодації ділиться на дві частини: витрачену і запас, що залишилася (резерв).
1.1.5 Оклюзія (екранування)
Оклюзія (закривання одного з очей) - основний метод лікування амбліопії (функціонального зниження гостроти зору) та косоокості.
Мета оклюзії при амбліопії - змусити працювати очей, що погано бачить, і виключити вплив на нього закритого ока, який пригнічує його зорові враження, особливо якщо це закрите око бачить краще.
1.2 Бінокулярні компоненти стереосприйняття
1.2.1 Стереопсис
Стереопсис (стерео-ефект) - відчуття протяжності простору та рельєфності, що виникають при спостереженні реальних об'єктів, розгляді стереопар, стереофотографій, стереозображень та голограм. Часто згадується як "сприйняття глибини".
Як відомо, зображення видиме лівим оком трохи відрізняється від зображення, що отримується правим оком. Завдяки чому наш мозок може відновити «глибину» сцени, що спостерігається. Однак як саме він це робить, та й як це взагалі можливо знає далеко не багато.
У 1838 році англійський вчений CharlesWheatstone відкрив (точніше пояснив) природу тривимірного зору.
Якщо уявити оптичну систему людини з двох очей з більш менш паралельними оптичними осями (parallax), то виявляється що відмінність у зображеннях (disparity) якраз оределяется глибиною. Якщо точніше, диспарити (чи диспаратність) обернено пропорційна глибині (відстань), тобто. наприклад нескінченно віддалена точка проектуватиметься однаково на обидві сітківки (диспарити=0), а близька-лежача точка проектуватиметься в різні місця сітківок (великий диспарити).
1.2.2 Конвергенція очей
Конвергенція очей - зведення зорових осей обох очей при фіксації погляду близько розташованих предметах. При цьому відбувається звуження зіниці. Конвергенція очей здійснюється рефлекторно у процесі бінокулярного зору.
Недостатність конвергенції очей призводить до розвитку косоокості, що розходиться. У дітей, які страждають далекозорістю, якщо вони не користувалися коригуючими окулярами, легко розвивається спазм конвергенції очей, що призводить до появи косоокості, що сходить.
1.3 Способи імітації стереоефекту
Стереоефект - відчуття об'ємності, просторового розташування (видимих предметів, джерел звуку)
У зоровому сприйнятті стереоефект - відчуття протяжності простору та рельєфності об'єктів, що виникають завдяки стереоскопічному зору, при спостереженні реальних об'єктів двома очима, а також при розгляді стереофотографій - стереопар за допомогою стереоскопа, растрових стереозображень, мистецтв.
Відчуття стереоефекту можна імітувати, наприклад створивши частковий аналог природного об'єкта, точки якого розташовані в просторовій системі координат X, Y, Z або відображаються за допомогою стреогеометрії на малюнку, кресленні, стереофотографії. Видимі точки предмета розглядаються двома очима одночасно, причому деякі з них можуть бути видимі лише одним з очей. Наприклад, скульптура - приклад об'ємного уявлення об'єкта. Для отримання об'ємного зображення його слід розглядати з кількох сторін. При розгляді предмета з одного боку (при звичайному фотографуванні) ми проектуємо всі точки предмета на одну площину, де зображення плоске.
Це завдання природа вирішила, наділивши деяких тварин та людини бінокулярним зором. База між очима людини дорівнює в середньому 64 мм (50-70мм). Розглядаючи предмети двома очима ми бачимо предмети об'ємно як у статиці, так і під час руху.
2. Роль стереоскопічного зору у житті
Життя тварин та людини багато в чому залежить від зору, особливо бінокулярно-стереоскопічного. Головна його функція - орієнтація у просторі. Завдяки можливості бачити навколишній світ об'ємно, ми краще орієнтуємося в ньому. Більше того, життя людини стане набагато складнішим, якщо вона втратить сприйняття глибини простору. Не тільки в дикій природі - у спортивній діяльності нам допомагає стереоскопічний зір: наприклад, без орієнтації в просторі немислимі виступи гімнастів на колодах, на брусах та ін, легкоатлетів стрибунів з жердиною, у висоту і т.д.
Бінокулярний мікроскоп (вид мікроскопа для спостереження об'ємного збільшеного зображення малих об'єктів) дозволяє розглянути всі деталі комах, зразки мінералів, деталі пристрою мікросхем. Нейрохірург не може провести складну операцію без стереоапаратури, за допомогою якої він бачить свій інструмент, просторове розташування оперованих нервових стовбурів і будову навколишніх тканин.
3. Технічні прийоми для створення штучних стереозображень
Нескінченно різноманітні сфери використання оптичних зображень у науці, техніці та у побуті вимагають таких методів створення та відтворення образів, які дозволяють отримати максимальне наближення до реальності.
Стереозображення може бути отримано за допомогою технічних систем та пристроїв, що використовують принцип бінокулярного зору - оптичних систем, що забезпечують роздільне поле зору для кожного ока. При цьому окремі зображення (стереопари), що розглядаються, потрапляють на сітківки очей окремо, і зливаються в одне об'ємне зображення в корі головного мозку людини.
Одним із перших пристроїв був стереоскоп, створення якого було природним наслідком розвитку фотографії.
Пізніше з'явилися окуляри-анагліфи, які забезпечують отримання об'ємного зображення за спрощеною схемою; правда якість таких ілюстрацій досить невисока, їх не можна робити багатобарвними і, крім того, перегляд анагліфів стомлює очі.
Лінзово-растрова стереоскопія знайшла застосування у виробництві листівок та значків.
Наприкінці ХХ століття великі надії покладалися на голограми, як на спосіб відтворення об'ємних зображень, проте їх застосування на практиці нині невелике.
Стереоскопія (від грец. stereos ... - твердий, об'ємний, просторовий; + грец. ... skopeo - дивлюся, розглядаю, спостерігаю) - спосіб отримання стереозображень, при якому забезпечується умови одночасного розгляду об'єкта двома очима, що імітують природний бінокулярний зір.
Стереоскопічне зображення у техніці та кінематографії нерідко називають 3D-зображенням, від англ. Словосполучення 3-Dimensions – «тривимірний». Стереозображення може бути реалізовано також в обсязі прозорих матеріалів, у вигляді голограм та ін методами.
Стереоскопічний зір забезпечує людині найкраще сприйняття структури об'єкта, просторового розташування окремих її елементів. Стереозображення може бути записано у вигляді стереопар, стереофільмів, стереотелебачення або стереоскопічних комп'ютерних ігор, і т. п..
В останні роки стереоскопія стає затребуваним незамінним методом у науці, у прикладних галузях – електроніці, медицині. За допомогою звичайної скануючої мікроскопії, оптичної мікроскопії та ін можна отримати «плоскі» зображення об'єктів дослідження, які, однак, у ряді випадків не дозволяють оцінити рельєф об'єкта з достатньою ясністю. Останні досягнення в електроніці, в галузі нанотехнологій, у створенні світлочутливих матеріалів - фотосенсорів, систем АЦП дозволяють отримувати стереоскопічне зображення (яке потім може бути виведено на монітор або фотодрук, збережено в пам'яті комп'ютера або передане системою телевідеокомунікації у вигляді тривимірного образу - 3D ).
Загалом стереоскопія поділяється на розділи:
· Стереофотографія
· Стереофотодрук
Кошти для реалізації стереоскопічного зображення

· Дзеркальні, Оптичні (винайдені Чарльзом Уітстоном у 1837 р).

· Растрові,

· Лінзово-растрові,

· Анагліфні,

· Стерефотографічні,

· Стереомікроскопічні,

· Стереорентгенографічні,

· Комп'ютерні із застосуванням форматів файлу VRML (Vir-tualRealituModelingLanguage) - форматів файлів для показу на моніторі тривимірних об'єктів 3D-дисплеїв,

· Голографічні та ін.

Історія створення стереоскопії.

У 1837 році Вітстон, Чарльз винайшов перший оптичний стереоскоп, виготовлений в Англії приблизно в 1850 році, що містить два окуляри (з базовою відстанню меду ними 65 мм).

У 1883 році було створено перший дзеркальний стереоскоп. Його творець також Чарльз Уітстон (Через три роки, в 1886 Даггером вперше створена перша фотографія). Його конструкція не містить оптичних систем типу окулярів і складається із двох дзеркал. Очі спостерігача за допомогою цих дзеркал бачать окремо та одночасно два зображення стереопари. Хід променів створює роздільний розгляд кожного зображення та створює уявне об'ємне зображення у площині. За останні понад 100 років створено безліч стереоприладів, включаючи мікроскопи, що дають змогу розглядати стереофотозображення. У 1896 році вперше спосіб сепарації стереозображень без окулярів відкрив Бертьє. За допомогою оптичних растрових грат, виконаних на плоско-паралельному склі, отримана можливість без окулярів розглядати одну стереопару в одній площині під певним кутом.

У 1908 створено Лінзовий растр - творець - професор Паризького університету Габріель Йонас Ліппман (1845-1921). Досконала оптична система лінзовий растр забезпечує розгляд стереопари, стереофотографії, стереозображення. Їх отримують на базі різних матеріалів (скло, пластмаса, метал на поверхні яких нанесений фотоемульсірний шар або флюоресцентне покриття (оптичного скла моніторів телебачення) і які розглядаються з окулярами та без окулярів під різними кутами.

В 1929 SetonRochwite почав проектувати і виготовляти власні стереофотоапарати, а в 1940 він створив перший дослідний зразок. Компанія DavidWhite Мілуокі прийняла проект і в 1947 році успішно розпочала серійне виробництво стереофотоапаратів «StereoRealist» Сетона Рохвіте.

До кінця 1960-х років через складність розгляду стереозображень до стереофотографи впав інтерес і вона швидко почала втрачати позиції. Виробництво стереофотоапаратів припинилося.

Анагліфна стереофотографія.

Анагліф - зображення, створене з метою отримання стереоефекту за допомогою суміщеної при друкарської друку стереопари, створеної двома монохромними кольоровими зображеннями (зазвичай - червоним та блакитним). Для перегляду стереозображень, призначених для лівого та правого ока, використовують окуляри, одне з «стекол» яких є блакитним, а друге - червоним світлофільтром.

Стереофотографія.

Стереофотографія понад 40 років почала відроджуватися. Це пов'язано зі швидким розвитком цифрової фотографії, яка змінюється аналоговою із застосуванням фотоплівки. Стереофотографія знаходить широке застосування в мікроскопії, лабораторіях при дослідженнях, в медицині при діагностиці захворювань та лікуванні в медицині, космосі, військовій техніці і т.д.

Стереофотоапарат.

Поява цифрових і плівкових стереофотоапаратів у серійному виробництві викликана зростанням попиту на ринку.

У 2008 році з'явився стереофотоапарат від FujifilmCellNews. Стереоскопічний фотоапарат за своєю конструкцією нічим не відрізняється від звичайних. Два об'єктиви з базовою відстанню як у всіх попередників, але замість фотоплівки застосовані фотосенсори.

Компанія 3D World (Китай) випустила серійний стереофотоапарат TL120-1, який працює на середньоформатній плівці формату 120. Він дозволяє вести зйомки у двох режимах. Це стереозйомка та зйомка в режимі одним фотооб'єктивом.

Стереофотозображення - стереозображення, що сприймається бінокулярним зором, матеріальним носієм якого є електромагнітне випромінювання або світло. Промені світла при проходженні через оптичну систему (очі, фотоапарата ...) утворюють певним чином трансформоване стереозображення в структурі, що сприймає (на сітківці, на екрані, фотоматеріалі, фотосенсорі та ін) відповідно до законів перспективи.

Растрова стереофотографія.

Растрова стереофотрафія, нині, використовується переважно при стереофотопечати з допомогою лінзового растру. Вона застосовується при стереофодруку та бере участь у кодуванні стереофотозображень при експонуванні на фотоматеріал зображень стереопар та приклеюванні лінзових растрів на поверхню цих фотографій після сушіння.

Кодування – це спосіб нанесення вузьких вертикальних смужок.

Одна пара смужок кодує одну стереопару стереозображення і називається паралакс стереограмою.

Кодування зображень, де багато стереопар, називають паралакс-панорамограмою.

Сутність звичайного способу:

Стереофотодрук проводиться в послідовності дій - це:

· встановлення стереонегативів у 2-х об'єктивний фотозбільшувач;

· Наведення на різкість кожного з 2-х об'єктивів до отримання різких зображень у розрахунковому масштабі;

· Поєднання 2-х зображень у площині фотоматеріалів;

· Одночасне експонування кадрів стереопари через лінзово-растрову платівку (лінзовий растр)!;

· Хімобробка фотоматеріалів;

Після сушіння фотоматеріалу проводиться накладання лінзового растру на отриману закодовану фотографію з юстуванням положення лінзових елементів до отримання чіткого стереозображення з одночасним закріпленням спеціальним прозорим оптично клеєм.

Сутність досконалішого способу:

Кодування здійснюється із застосуванням плоского оптичного растру. При цьому експонування ведеться у два прийоми. Перший будь-який кадр експонується як завжди, поле чого зміщується растр на крок l = p/2. Потім експонується 2 кадр. Все інше теж саме. Даний спосіб відрізняється тим, що не потрібно розрахунків налаштувань форматів кадру і, найголовніше, не виникає муара через товщину лінзового растру при кодуванні. Оптичний растр точно розташований у площині світлочутливого шару фотоматеріалу.

Псевдостереоскопія.

Технологія GIF-анімації дозволяє створити відчуття об'єму навіть за монокулярного зору.

Схожий механізм сприйняття обсягу реалізує і природа - наприклад, кури йдуть, постійно похитуючи головою вперед-назад, що забезпечує їм високоякісне зорове стереосприйняття для кожного ока (хоча поля зору їх очей перекриваються дуже мало). Це дозволяє виділити дрібних комах у траві, зерна та інший корм.

Сприйняття обсягу може бути отримано не тільки за допомогою одночасного розгляду об'єкта або зображення двома очима одночасно, але й шляхом швидкої зміни зображень в одному каналі зображення (при монокулярному зорі).

Аналогічний метод запропонований і для «псевдостереотелебачення» - шляхом створення анагліфічного зображення для динамічних об'єктів, що рухаються.

Замість одночасного розгляду зображення відеосигнал розщеплюється по двох колірних каналах (зазвичай - червоний і блакитний, із застосуванням відповідних окулярів). p align="justify"> Динамічне плоске кольорове монокулярне зображення обробляється таким чином, що на одне око (наприклад, червоний канал) подається незмінний відеосигнал, а на другий (блакитний канал) - подають сигнал з невеликою тимчасовою затримкою, від динамічної сцени, що змінилася. За рахунок руху об'єктів у сцені, людський мозок отримує «об'ємне зображення» (але якщо об'єкти переднього плану або зміщуються, або повертаються). Недоліком даного методу є обмеженість типу сцен, у яких може виникнути стереоефект, а також помітна втрата якості кольорової картинки (кожне око отримує майже монохроматичне кольорове зображення).

Ще один метод отримання псевдостереозображення - використання нервових затримок зорового апарату. Темне зображення сприймається оком дещо повільніше, ніж світле. Якщо примружити одне око (або дивитися через темне скло) - попереднє зображення відеоряду, що запізнюється, накладеться на поточне зображення, що сприймається іншим оком. Якщо камера рухається паралельно площині кадру («зйомка з вікна поїзда») – «затемнене» око сприйматиме відеоряд зі свого ракурсу, а друге – з близької точки, що породжує несподівано сильний стереоефект. Практичного застосування не має через обмеженість можливих ракурсів, але легкий в експериментальному отриманні - достатньо мобільного телефону з камерою, електрички та примруженого ока.

Розміщено на Allbest.ur

Подібні документи

Проводять шляхи зорового аналізатора. Око людини, стереоскопічний зір. Аномалії розвитку кришталика та рогівки. Пороки розвитку сітківки. Патологія провідникового відділу зорового аналізатора (Колобома). Запалення зорового нерва.

курсова робота , доданий 05.03.2015

Зі всіх почуттів людини зір завжди визнавалося найкращим даром природи. Око людини – це прилад для прийому та переробки світлової інформації. Анатомічна та фізіологічна будова органу зору. Найбільш поширені захворювання очей.

реферат, доданий 09.07.2008

Гострі порушення зору. Зниження або повна втрата зору, виникнення пелени перед очима (затуманювання зору), двоїння чи викривлення предметів, випадання з поля зору. Внутрішньоочні сторонні тіла. Поразка очей отруйними комахами.

доповідь, доданий 23.07.2009

Можливість стереоскопічного зору. Механізм та основні умови для бінокулярного зору. Визначення відстані між предметами. Здатність до біфовеального злиття. Косоокість, гетерофорія та страбізм. Хірургічне лікування косоокості.

презентація , додано 18.10.2015

Будова людського ока та його захисні системи. Причини порушення функцій органу зору людини та їх профілактика. Комплекс вправ гімнастики для очей. Найбільш поширені захворювання: короткозорість, глаукома, катаракта, кон'юнктивіт.

презентація , доданий 25.12.2014

Узагальнення видів поранення органів зору. Клінічна картина, ускладнення та методи лікування поранення повік, очниці, очного яблука. Непроникні поранення рогівки та склери. Проникаюче поранення з випаданням райдужної оболонки і циліарного тіла. Контузії органу зору.

презентація , доданий 06.12.2012

Сутність поняття "зір". Захворювання очей: катаракта, глаукома, далекозорість, короткозорість. Методика М. Корбетта, її основні засади. Вправи для очей під час роботи за комп'ютером. Будова органів слуху. Зовнішній, середній та внутрішній отит.

реферат, доданий 07.12.2014

Найпоширеніші причини захворювань очей у дітей. Можливі порушення зору у дітей та методи їх діагностики. Профілактика захворювань та вправи для очей. Скіаскопія (тіньова проба). Близорукість, аномалії рефракції ока. Корисні для очей заборони.

курсова робота , доданий 23.03.2015

Око та його функції. Вплив кривизни рогівки – основної фокусуючої тканини – на гостроту зору. Гострота зору та практична сліпота. Аномалії рефракції: далекозорість, короткозорість, астигматизм. Роль фізичної культури у запобіганні міопії.

презентація , додано 19.06.2014

Будова та функції ока. Дефекти зору та захворювання очей: короткозорість (міопія), далекозорість, пресбіопія (вікова далекозорість), астигматизм, катаракта, глаукома, косоокість, кератоконус, амбліопія. Захворювання сітківки: відшарування та дистрофія.

ОБ'ЄМНИЙ ЗІР

ОБ'ЄМНИЙ ЗІР, здатність очей визначати положення предметів у тривимірному просторі СІТЧАТКА створює двовимірне зображення, а інформація про глибину простору створюється у мозку. Для цього є такі «показники глибини», як лінійна перспектива, ПАРАЛЛАКС, відносний розмір предметів. Враховується також і те, що кожне око бачить предмет дещо по-іншому.

Науково-технічний енциклопедичний словник.

Дивитись що таке "ОБ'ЄМНИЙ ЗІР" в інших словниках:

Я; пор. Одне із п'яти зовнішніх почуттів, органом якого є око; здатність бачити. Орган зору. Втратити зору. Зіпсувати, перевіряти з. З. покращало, погіршилося, відновилося. Гострий, хороший, поганий, слабкий з. ◊ Поле зору. 1.… … Енциклопедичний словник

зір- ▲ сприйняття зовнішній вигляд, за допомогою, поглинання, електромагнітні хвилі, зір, сприйняття організмом зовнішнього вигляду об'єктів за допомогою уловлювання вихідних від них світлових коливань. простим оком. анагліфія. стереорентгенографія.

ЗІР- процес сприйняття зовніш. світу, що зумовлює уявлення про величину, форму, колір предметів, їх взаємне розташування і відстань між ними Орган 3. Око людини наділене здатністю сприймати світлові хвилі в діапазоні від 360 до ... Російська педагогічна енциклопедія

об'ємне зображення- ▲ зображення об'ємний голографія. ↓ зір, скульптура … Ідеографічний словник української мови

Бінокулярний зір- (Від лат. Bini пара, два, oculus очей) зір, в якому беруть участь обидва очі, а отримані ними зображення зливаються в одне, що відповідає предмету, що розглядається. Б.З. забезпечує об'ємне (стереоскопічне) сприйняття ... ... Корекційна педагогіка та спеціальна психологія. Словник

Примати- (загін Primates) велика група видів ссавців (загін), до якої систематично ставиться сучасна людина та її еволюційні попередники. У просторіччі мавпи (що не дуже правильно). Найбільш важливі відмінні… Фізична антропологія. Ілюстрований тлумачний словник.

У книзі відомого американського нейрофізіолога, лауреата Нобелівської премії, узагальнено сучасні уявлення про те, як влаштовані нейронні структури зорової системи, включаючи кору головного мозку, і як вони переробляють зорову інформацію. За високого наукового рівня викладу книга написана простою, ясною мовою, чудово ілюстрована. Вона може служити навчальним посібником з фізіології зору та зорового сприйняття.

Для студентів біологічних та медичних вузів, нейрофізіологів, офтальмологів, психологів, фахівців з обчислювальної техніки та штучного інтелекту.

Книга:

<<< Назад

Вперед >>>

Механізм оцінки віддаленості, заснований на порівнянні двох сітчастих зображень, настільки надійний, що багато людей (якщо вони не психологи і не фахівці з фізіології зору) навіть не підозрюють про його існування. Щоб переконатися у важливості цього механізму, спробуйте протягом кількох хвилин вести автомобіль чи велосипед, грати в теніс чи покататися на лижах, заплющивши одне око. Стереоскопи вийшли з моди і ви можете знайти їх тільки в антикварних магазинах. Проте більшість читачів дивилися стереоскопічні фільми (коли глядачеві доводиться надягати спеціальні очки). Принцип дії як стереоскопа, так і стереоскопічних окулярів ґрунтується на використанні механізму стереопсису.

Зображення на сітківках двовимірні, а тим часом бачимо світ тривимірним. Вочевидь, що як людини, так тварин важлива здатність визначати відстань до об'єктів. Так само сприйняття тривимірної форми предметів означає оцінку відносної глибини. Розглянемо як простий приклад круглий предмет. Якщо він розташований похило по відношенню до лінії погляду, його зображення на сітківках буде еліптичним, проте зазвичай ми легко сприймаємо такий предмет як круглий. Для цього потрібна здатність до сприйняття глибини.

Людина має багато механізмів оцінки глибини. Деякі з них настільки очевидні, що навряд чи заслуговують на згадку. Проте я їх згадаю. Якщо приблизно відома величина об'єкта, наприклад у разі таких об'єктів, як людина, дерево чи кішка, можна оцінити відстань до нього (щоправда, є ризик помилитися, якщо ми зіштовхнемося з карликом, карликовим деревом чи левом). Якщо один предмет розташований попереду іншого і частково його заступає, ми сприймаємо передній об'єкт як розташований ближче. Якщо взяти проекцію паралельних ліній, наприклад залізничних рейок, що йдуть в далечінь, то в проекції вони зближуватимуться. Це приклад перспективи – дуже ефективного показника глибини. Випукла ділянка стіни здається світлішою у верхній своїй частині, якщо джерело світла розташоване вище (зазвичай джерела світла і знаходяться вгорі), а заглиблення в її поверхні, якщо воно висвітлюється зверху, здається у верхній частині темнішим. Якщо джерело світла помістити внизу, то опуклість буде виглядати як поглиблення, а поглиблення - як опуклість. Важливою ознакою віддаленості є паралакс руху- уявне відносне зміщення близьких і більш далеких предметів, якщо спостерігач рухатиме головою вліво і вправо або вгору і вниз. Якщо якийсь твердий предмет повертається, навіть на невеликий кут, то відразу ж виявляється його тривимірна форма. Якщо ми фокусуємо кришталик нашого ока на близько розташованому предметі, то більш віддалений предмет буде не у фокусі; в такий спосіб, змінюючи форму кришталика, тобто. змінюючи акомодацію ока (див. гл. 2 і 6), ми маємо можливість оцінювати віддаленість предметів. Якщо змінювати відносний напрямок осей обох очей, зводячи їх або розводячи (здійснюючи конвергенцію або дивергенцію), можна звести разом два зображення предмета і утримувати їх у цьому положенні. Таким чином, керуючи або кришталиком, або положенням очей, можна оцінити віддаленість об'єкта. На цих принципах засновані конструкції ряду далекомірів. За винятком конвергенції та дивергенції, всі інші показники віддаленості, перераховані досі, є монокулярними. Найбільш важливий механізм сприйняття глибини – стереопсис – залежить від спільного використання двох очей. При розгляді будь-якої тривимірної сцени два ока формують кілька різних зображень на сітківці. Ви легко можете в цьому переконатися, якщо дивитися прямо вперед і швидко переміщатимете голову з боку в бік приблизно на 10 см або швидко закривати по черзі то одне, то інше око. Якщо перед вами об'єкт плоский, ви не помітите особливої різниці. Однак, якщо сцена включає предмети на різній відстані від вас, ви помітите суттєві зміни у картині. У процесі стереопсису мозок порівнює зображення однієї й тієї сцени на двох сітківках і з великою точністю оцінює відносну глибину.

Припустимо, спостерігач фіксує поглядом деяку точку P. Це твердження еквівалентно тому, як ми скажемо: очі направляються в такий спосіб, щоб зображення точки опинилися у центральних ямках обох очей (F на рис. 103). Припустимо тепер, що Q - це інша точка простору, яка здається спостерігачеві розташованою на такій же глибині, що і P. Нехай Q L і Q R - зображення точки Q на сітківках лівого та правого ока. У цьому випадку точки Q L і Q R називають кореспондуючими точкамидвох сітківок. Очевидно, що дві точки, що збігаються із центральними ямками сітківок, будуть кореспондуючими. З геометричних міркувань ясно також, що точка Q", що оцінюється спостерігачем як розташована ближче, ніж Q, даватиме на сітківках дві проекції - Q" L і Q" R - в некореспондуючих точках, розташованих далі один від одного, ніж у тому випадку, якби ці точки були кореспондуючими (ця ситуація зображена в правій частині малюнка).Так само, якщо розглядати точку, розташовану далі від спостерігача, то виявиться, що її проекції на сітківках будуть розташовані ближче один до одного, ніж точки, що кореспондують. що сказано вище про кореспондуючі точки, - це частково визначення, а частково твердження, що випливають із геометричних міркувань.При розгляді цього питання враховується також психофізіологія сприйняття, оскільки спостерігач суб'єктивно оцінює, далі або ближче точки P розташований об'єкт. Введемо ще одне визначення. , які, подібно до точки Q (і, звичайно, точки P), сприймаються як рівновіддалені, лежать на гороптері- Поверхні, що проходить через точки P і Q, форма якої відрізняється як від площини, так і від сфери і залежить від нашої здатності оцінювати віддаленість, тобто. від нашого мозку. Відстань від центральної ямки F до проекцій точки Q (Q L і Q R) близькі, але не рівні. Якби вони завжди були рівні, то лінія перетину гороптера з горизонтальною площиною була б коло.

Рис. 103. Ліворуч:якщо спостерігач дивиться на точку P, два її зображення (проекції) потрапляють на центральні ямки двох очей (точки F). Q - точка, яка, за оцінкою спостерігача, знаходиться на такій самій відстані від нього, що і P. У цьому випадку кажуть, що дві проекції точки Q (Q L і Q R) потрапляють до кореспондуючих точок сітківок. (Поверхня, складену з усіх точок Q, які здаються на однаковій відстані від спостерігача, такій, як точка P, називають гороптером, що проходить через точку P). Праворуч:якщо точка Q" знаходиться ближче до спостерігача, ніж Q, то її проекції на сітківках (Q" L і Q" R) відстоятимуть один від одного по горизонталі далі, ніж якби вони знаходилися в точках, що кореспондують. Якби точка Q" знаходилася далі, то проекції Q L і Q R виявилися б зрушеними по горизонталі ближче один до одного.

Припустимо тепер, що ми фіксуємо поглядом деяку точку в просторі і що в цьому просторі розташовані два точкові джерела світла, які дають проекцію на кожній сітківці у вигляді світлової точки, причому ці точки не кореспондують: відстань між ними дещо більше,ніж між кореспондуючими точками. Будь-яке таке відхилення від положення точок, що кореспондують, ми будемо називати диспаратністю.Якщо це відхилення в горизонтальному напрямку не перевищує 2 ° (0,6 мм на сітківці), а по вертикалі не більше кількох кутових хвилин, то ми візуально сприйматимемо одиночну точку в просторі, розташовану ближче, ніж та, яку ми фіксуємо. Якщо ж відстані між проекціями точки будуть не більшими, а менше,ніж між кореспондуючими точками, то дана точка здаватиметься розташованою далі, ніж точка фіксації. Нарешті, в тому випадку, якщо вертикальне відхилення буде перевищувати кілька кутових хвилин або горизонтальне буде більше 2 °, то ми побачимо дві окремі точки, які, можливо, здадуться розташованими далі або ближче точки фіксації. Ці експериментальні результати ілюструють основний принцип стереосприйняття, вперше сформульований в 1838 сером Ч. Уітстоном (який також винайшов прилад, відомий в електротехніці як «місток Уітстона»).

Здається майже неймовірним, що до цього відкриття жодна людина, мабуть, не усвідомлювала того, що наявність ледь помітних відмінностей у зображеннях, що проектуються на сітківки двох очей, може призводити до виразного враження глибини. Такий стереоефект може продемонструвати за кілька хвилин будь-яка людина, здатна довільно зводити або розводити осі своїх очей, або той, хто має олівець, шматок паперу і кілька невеликих дзеркал або призм. Незрозуміло, як пройшли повз це відкриття Евклід, Архімед і Ньютон. У своїй статті Вітстон зазначає, що Леонардо да Вінчі був дуже близьким до відкриття цього принципу. Леонардо вказував, що куля, розташована перед якоюсь просторовою сценою, видно кожним оком по-різному - лівим оком ми трохи далі бачимо його ліву сторону, а правим оком - праву. Далі Вітстон зазначає, що якби замість кулі Леонардо вибрав куб, то він, безумовно, помітив би, що його проекції для різних очей різні. Після цього він міг би, як і Вітстон, зацікавитися тим, що буде, якщо спеціально спроектувати два подібні зображення на сітківки двох очей.

Важливим фізіологічним фактом є те, що відчуття глибини (тобто можливість «безпосередньо» бачити, далі чи ближче точки фіксації розташований той чи інший об'єкт) виникає у тих випадках, коли два сітчасті зображення дещо зміщені відносно один одного в горизонтальному напрямку – розсунуті або, навпаки, зближені (якщо це зміщення не перевищує приблизно 2°, а вертикальне зсув близько до нуля). Це, зрозуміло, відповідає геометричним співвідношенням: якщо стосовно деякої точки відліку відстані об'єкт розташований ближче чи далі, його проекції на сітківках будуть розсунуті чи зближені по горизонталі, тоді як істотного вертикального зміщення зображень не відбудеться.

На цьому і заснована дія стереоскопа, винайденого Уїтстоном. Стереоскоп протягом приблизно півстоліття був настільки популярний, що був майже в кожному будинку. Той самий принцип лежить в основі стереокіно, яке ми зараз дивимося, використовуючи для цього спеціальні поляроїдні окуляри. У початковій конструкції стереоскопа спостерігач розглядав два зображення, поміщені в ящик, за допомогою двох дзеркал, які були розташовані таким чином, що кожне око бачило лише одне зображення. Для зручності тепер часто використовують призми та лінзи, що фокусують. Два зображення ідентичні у всьому, крім невеликих горизонтальних зсувів, які й справляють враження глибини. Будь-який може виготовити фотографію, придатну для використання у стереоскопі, якщо вибере якийсь нерухомий об'єкт (або сцену), зробить знімок, а потім зрушить фотоапарат на 5 сантиметрів праворуч або ліворуч і зробить другий знімок.

Не всі мають здатність сприймати глибину за допомогою стереоскопа. Ви можете легко перевірити свій стереопсис, якщо скористаєтеся стереопарами, наведеними на рис. 105 та 106. Якщо у вас є стереоскоп, ви можете зробити копії зображених тут стереопар і вставити їх у стереоскоп. Ви також можете помістити тонкий шматок картону перпендикулярно між двома зображеннями з однієї стереопари і спробувати дивитися кожним оком на своє зображення, встановивши очі паралельно, якби ви дивилися вдалину. Можна також навчитися зводити і розводити очі за допомогою пальця, помістивши його між очима та стереопарою і пересуваючи вперед або назад, поки зображення не зіллються, після чого (це найважче) ви зможете розглядати злите зображення, намагаючись, щоб воно не розділилося на два. Якщо у вас це вийде, то відносини глибини, що здаються, будуть протилежні тим, які сприймаються при використанні стереоскопа.

Рис. 104. А.Стереоскоп Вітстон. Б.Схема стереоскопа Уїтстона, складена ним самим. Спостерігач сидить перед двома дзеркалами (А і А"), поставленими під кутом 40 ° до напрямку його погляду, і дивиться на дві поєднані в поле зору картинки - Е (правим оком) та Е" (лівим оком). У створеному пізніше більш простому варіанті дві картинки поміщаються поруч так, що відстань між їхніми центрами приблизно дорівнює відстані між очима. Дві призми відхиляють напрям погляду отже при належної конвергенції ліве око бачить ліве зображення, а праве око - праве зображення. Ви можете спробувати обійтися без стереоскопа, уявивши собі, що дивіться на дуже віддалений предмет очима, осі яких встановлено паралельно одне одному. Тоді ліве око дивитиметься на ліве зображення, а праве – на праве.

Навіть якщо вам не вдасться повторити досвід із сприйняттям глибини - чи через те, що у вас немає стереоскопа, чи тому, що ви не можете довільно зводити і розводити осі очей, - ви все-таки зможете зрозуміти суть справи, хоча не отримаєте задоволення від стереоефекту.

У верхній стереопарі на рис. 105 у двох квадратних рамках є по невеликому кухлі, один з яких зміщений трохи вліво від центру, а інший - трохи вправо. Якщо розглядати цю стереопару двома очима, використовуючи стереоскоп або інший метод поєднання зображень, то ви побачите кружок не в площині листа, а попереду на відстані близько 2,5 см. Якщо так само розглядати нижню стереопару на рис. 105, то кружок буде видно за площиною листа. Ви сприймаєте становище гуртка таким чином тому, що на сітківки ваших очей потрапляє в точності така ж інформація, як коли б гурток справдізнаходився попереду чи позаду площини рамки.

Рис. 105. Якщо верхню стереопару вставити в стереоскоп, то кружок виглядатиме розташованим попереду площини рамки. У нижній стереопарі він розташовуватиметься позаду площини рамки. (Ви можете зробити такий досвід без стереоскопа, шляхом конвергенції або дивергенції очей; для більшості людей конвергенція легша. Для полегшення завдання можна взяти шматок картону і поставити його між двома зображеннями стереопари. Спочатку ця вправа може здатися вам складною і стомливою; не старайтеся; При конвергенції очей на верхній стереопарі кружечок буде видно далі площини, а на нижній - ближче).

У 1960 році Бела Юлєш з фірми Bell Telephone Laboratories вигадав дуже корисну і витончену методику для демонстрації стереоефекту. Зображення представлене на рис. 107 на перший погляд здається однорідною випадковою мозаїкою з маленьких трикутничків. Так воно і є, за винятком того, що в центральній частині є прихований трикутник більшого розміру. Якщо ви розглядатимете це зображення за допомогою двох шматочків кольорового целофану, поміщених перед очима, - червоного перед одним оком і зеленого перед іншим, то ви повинні побачити в центрі трикутник, що виступає з площини листа вперед, як у попередньому випадку з маленьким кружком на стереопарах . (Можливо, вперше вам доведеться дивитися хвилину або близько цього, поки не виникне стереоефект.) Якщо поміняти шматки целофану місцями, станеться інверсія глибини. Цінність цих стереопар Юліша полягає в тому, що якщо у вас порушено стереосприйняття, то ви не побачите трикутника попереду або позаду навколишнього фону.

Рис. 106. Ще одна стереопара.

Підсумовуючи, можна сказати, що наша здатність відчувати стереоефект залежить від п'яти умов:

1. Є багато непрямих ознак глибини - часткове заслонення одних предметів іншими, паралакс руху, обертання предмета, відносні розміри, відкидання тіней, перспектива. Однак найпотужнішим механізмом є стереопсис.

2. Якщо ми фіксуємо поглядом якусь точку у просторі, то проекції цієї точки потрапляють у центральні ямки обох сітківок. Будь-яка точка, яка оцінюється як розташована на тій самій відстані від очей, що і точка фіксації, утворює дві проекції в точках кореспондують сітківок.

3. Стереоефект визначається простим геометричним фактом - якщо деякий об'єкт знаходиться ближче точки фіксації, то дві його проекції на сітківках виявляються далі один від одного, ніж кореспондуючі точки.

4. Головний висновок, заснований на результатах експериментів з випробуваними, полягає в наступному: об'єкт, проекції якого на сітківках правого та лівого ока потрапляють на кореспондуючі точки, сприймається як розташований на тій самій відстані від очей, що і точка фіксації; якщо проекції цього об'єкта розсунуті в порівнянні з кореспондуючими точками, об'єкт здається розташованим ближче за точку фіксації; якщо вони, навпаки, зближені, об'єкт здається розташованим далі точки фіксації.

5. При горизонтальному зміщенні проекцій більше ніж на 2° або вертикальному зміщенні більше кількох кутових хвилин виникає двоїння.

Рис. 107. Щоб отримати це зображення, зване анагліфом,Бела Юлес спочатку збудував дві системи випадково розташованих маленьких трикутників; вони відрізнялися тільки тим, що 1) в одній системі були червоні трикутники на білому тлі, а в іншій – зелені на білому тлі; 2) у межах великої трикутної зони (поблизу центру малюнка) всі зелені трикутники дещо зміщені вліво проти червоними. Після цього дві системи поєднуються, але з невеликим зрушенням, тому самі трикутники не накладаються один на одного. Якщо на отримане зображення дивитися через зелений фільтр із целофану, то будуть видно лише червоні елементи, а якщо через червоний фільтр – лише зелені. Якщо перед одним оком помістити зелений фільтр, а перед іншим - червоний, то ви побачите великий трикутник, що виступає приблизно на 1 см перед сторінкою. У разі зміни фільтрів місцями трикутник буде видно за площиною сторінки.

<<< Назад

Вперед >>>