Календарь развития ребенка до года 

Объемное зрение. Мозолистое тело и стереоскопическое зрение Как по другому называется стереоскопическое зрение человека


Глаз формируется двумерное изображение, но невзирая на это, человек воспринимает глубину пространства, то есть имеет трехмерное, стереоскопическое зрение. Люди оценивают глубину благодаря разным механизмам. При наличии данных о величине предмета расценить расстояние к нему или понять, какой из объектов находится более близко, можно путем сравнения угловой величины объекта. Когда один предмет находится впереди другого и его частично заслоняет, то человеком передний объект воспринимается на более близком расстоянии. Если взять, например, проекцию параллельных линий (железнодорожных рельсов), которые уходят вдаль, то в проекции эти линии будут сближаться. Это является примером перспективы - весьма эффективного показателя глубины пространства.

Механизмы стереоскопического зрения

Выпуклый участок стены выглядит в верхней своей части более светлым, когда источник света расположен выше, а вот углубление в ее поверхности выглядит в верхней части более темным.

Удаленность предмета можно определить по такому важному признаку, как параллакс движения. Это кажущееся относительное смещение более далеких и близких предметов при движении головой в разных направлениях (вверх и вниз или вправо и влево). Все имели возможность наблюдать «железнодорожный эффект»: если смотреть из окна движущегося поезда, кажется, что скорость предметов, которые расположены более близко, большая, чем тех, которые находятся на большом расстоянии.

Стереопсис

Критерием удаленности предметов является величина глаза (напряжение цилиарного тела и цинновых связок, которые управляют ). Об удаленности объекта наблюдения также можно судить по усилению дивергенции или конвергенции. Все вышеперечисленные показатели удаленности, за исключением предпоследнего, монокулярные. Наиболее важным механизмом восприятия глубины пространства является стереопсис. Он зависит от возможности совместного использования двух глаз. Дело в том, что, когда человек рассматривает любую трехмерную сцену, каждый его глаз формирует несколько неодинаковые изображения на сетчатках. В процессе стереопсиса в коре головного мозга происходит сравнение изображения одной и той же сцены на обеих сетчатках и оценка относительной глубины. Процесс слияния двух монокулярных изображений, которые видны раздельно левым и правым глазом при рассматривании объекта одновременно обоими глазами, в одно объемное изображение, называется фузией.

Диспарантность

Диспарантностью называют отклонение от положения корреспондирующих точек (точки на сетчатках правого и левого глаза, в которых позиционируется одно и то же изображение). Если это отклонение не превышает в горизонтальном направлении 2°, а по вертикали - не больше нескольких угловых минут, то человек будет визуально воспринимать одиночную точку в пространстве как расположенную ближе, чем сама точка фиксации. В том случае, когда расстояния между проекциями точки меньше, а не больше, чем между корреспондирующими точками, будет казаться, что она расположена дальше точки фиксации. Третий вариант: если горизонтальное отклонение будет больше 2°, вертикальное превышает несколько угловых минут, то мы сможем увидеть две отдельные точки. Они могут казаться расположенными ближе или дальше точки фиксации. Этот эксперимент лежит в основе созданий целой серии стереоскопических приборов - от стереоскопа Уитстона до стереотелевидения и стереодальномеров.

Проверка стереопсиса

Не все люди могут воспринимать глубину с помощью стереоскопа. Поверить свой стереопсис можно при помощи такого рисунка. При наличии стереоскопа можно сделать копии стереопар, которые на нем изображены, и вставить их в стереоскоп. Также можно между двумя изображениями одной стереопары расположить перпендикулярно тонкий лист картона и, установив глаза параллельно, попытаться смотреть на свое изображение каждым глазом.

В США в 1960 году Бела Юлеш предложил использовать оригинальный способ демонстрации стереоэффекта, который исключает монокулярное наблюдение объекта. Книги, основанные на этом принципе, можно использовать также для тренировки стереопсиса. Один из рисунков представлен на рис.3. Если смотреть вдаль, как бы сквозь рисунок, можно увидеть стереоскопическую картину. Эти рисунки называются автостереограммами.

На основании этого метода создано устройство, которое позволяет исследовать порог стереоскопического зрения. Существует его модификация, которая позволяет повысить точность определения порога стереоскопического зрения. Каждому глазу наблюдателя представляются тест-объекты на рандомизированном фоне. Каждый из них является совокупностью точек на плоскости, которые расположены по индивидуальному вероятностному закону. Каждый тест-объект имеет идентичные области точек, представляющие собой фигуру произвольной формы. В том случае, когда значения параллактических углов идентичные точки фигур, расположенных на тест-объекте, нулевые, то наблюдатель может увидеть в обобщенном изображении точки, которые расположены в произвольном порядке. Он не способен выделить на рандомизированном фоне определенную фигуру. Так исключается монокулярное видение фигуры.

При перемещении одного из тест-объектов перпендикулярно оптической оси системы изменяется параллактический угол между фигурами. Когда он достигнет некоторого значения, наблюдатель сможет увидеть фигуру, которая как бы отрывается от фона и начинает или удаляться, или же приближаться к нему. Параллактический угол измеряют при помощи оптического компенсатора, который введен в одну из ветвей прибора. Когда фигура появляется фигуры в поле зрения, ее фиксирует наблюдатель, и на индикаторе появляется соответствующее значение порога стереоскопического зрения.

Нейрофизиология стереоскопического зрения

Благодаря исследованиям в области нейрофизиологии стереоскопического зрения в первичной зрительной коре головного мозга удалось выявить специфические клетки, которые настроены на диспарантность. Они существуют двух типов:

  • клетки первого типа реагируют только тогда, когда стимулы точно попадают на корреспондирующие участки обеих сетчаток;
  • вторая разновидность клеток отвечает только в том случае, когда предмет расположен дальше точки фиксации;
  • также имеются такие клетки, которые реагируют в том случае, когда стимул находится ближе точки фиксации.

Все эти клетки обладают свойством ориентационной избирательности. Они обладают хорошей реакцией на концы линий и движущиеся стимулы. Некоторые бинокулярные стимулы обрабатываются в коре головного мозга непонятно как. Также существует борьба полей зрения. В том случае, когда на сетчатках обоих глаз создаются изображения, которые сильно различаются между собой, то часто одно из них вообще перестает восприниматься. Этот феномен означает, что, если зрительная система не способна объединить изображения на двух сетчатках, она полностью или частично отвергает один из образов.

Для нормального стереоскопического зрения нужны следующие условия:

  • адекватная работа глазодвигательной системы глазных яблок;
  • достаточная острота зрения;
  • минимальная разница в остроте зрения обоих глаз;
  • прочная связь между аккомодацией, фузией и конвергенцией;
  • небольшое различие в масштабах изображений в обоих глазах.

Если на сетчатке левого и правого глаза при рассматривании одного и того же предмета изображение имеет разные размеры или неодинаковый масштаб, это называется . Она является одной из многих причин того, что стереоскопическое зрение становится неустойчивым или вовсе отсутствует. Анизейкония чаще всего развивается при наличии (разной глаз). Если она не превышает 2 - 2,5%, то можно провести коррекцию обычными стигматическими линзами. При более высокой анизейконии приходится использовать анизейконические очки.

Одной из причин появления является нарушение связи между конвергенцией и аккомодацией. При явном косоглазии имеется не только косметический изъян, но и снижается острота остроты зрения косящего глаза. Он может вообще выключиться из процесса восприятия образов. В случае скрытого косоглазия, или гетерофории, косметический дефект отсутствует, но оно может препятствовать стереопсису. Лица с гетерофорией, превышающей 3°, не способны работать с бинокулярными приборами.

Порог стереоскопического зрения находится в зависимости от разных факторов:

  • от яркости фона;
  • контраста объектов;
  • продолжительности наблюдения.

При оптимальных условиях наблюдении порог восприятия глубины находится в диапазоне от 10 - 12 до 5″.

Оценивать, определять и исследовать стереоскопическое зрение можно несколькими методами:

  • с помощью стереоскопа по таблицам Пульфриха (в этом случае минимальный порог стереоскопического восприятия равен 15″);
  • различного вида стереоскопами с набором более точных таблиц (диапазон измерения - от 10 до 90″);
  • применяя устройство, использующее рандомизированный фон, который исключает монокулярное наблюдение объектов (допустимая погрешность измерения равна 1 - 2″).

Формы, размеров и расстояния до предмета, например благодаря бинокулярному зрению (количество глаз может быть и больше 2-х, как например у ос - два сложных глаза и три простых глаза (глазка), скорпионов - 3-6 пар глаз) или другим типам зрения.

Функции органов зрения

Функции органов зрения включают в себя:

  • центральное или предметное зрение
  • стереоскопическое зрение
  • периферическое зрение
  • цветоощущение
  • светоощущение

Бинокулярное зрение


Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Стереоскопическое зрение" в других словарях:

    Пространственное (объёмное) зрение … Физическая энциклопедия

    Стереоскопическое зрение - Перцептуальное восприятие трехмерных объектов, благодаря сочетанию двух точек обзора (глаза) и наличию зрительных каналов, передающих информацию в головной мозг. Психология. А Я. Словарь справочник / Пер. с англ. К. С. Ткаченко. М.: ФАИР ПРЕСС.… … Большая психологическая энциклопедия

    стереоскопическое зрение - erdvinis regėjimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. stereoscopic vision vok. räumliches Sehen, n; stereoskopisches Sehen, n; Tiefensehen, n rus. пространственное зрение, n; стереоскопическое зрение, n pranc. vision stéréoscopique, f … Fizikos terminų žodynas

    СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЕ ЗРЕНИЕ - См. зрение, стереоскопическое … Толковый словарь по психологии

    Глобальное стереоскопическое зрение - Процесс, лежащий в основе восприятия стереограмм, образованных случайными конфигурациями точек, требующий полного, или глобального, сравнения диспарантных элементов, общих для обеих половин стереопары … Психология ощущений: глоссарий

    Проводящие пути зрительного анализатора 1 Левая половина зрительного поля, 2 Правая половина зрительного поля, 3 Глаз, 4 Сетчатка, 5 Зрительные нервы, 6 Глазодвигательный нерв, 7 Хиазма, 8 Зрительный тракт, 9 Латеральное коленчатое тело, 10… … Википедия

    Основная статья: Зрительная система Оптическая иллюзия: соломинка кажется сломанной … Википедия

    Пространственное изображение, к рое при рассматривании представляется зрительно объёмным (трёхмерным), передающим форму изображённых объектов, характер их поверхности (блеск, фактуру), взаимное расположение в пространстве и др. внеш. признаки.… … Физическая энциклопедия

    I Зрение (visio, visus) физиологический процесс восприятия величины, формы и цвета предметов, а также их взаимного расположения и расстояния между ними; источником зрительного восприятия является свет, излучаемый или отражаемый от предметов… … Медицинская энциклопедия

    Способность одновременно четко видеть изображение предмета обоими глазами; в этом случае человек видит одно изображение предмета, на который он смотрит. Бинокулярное зрение не является врожденным, а развивается в первые несколько месяцев жизни.… … Медицинские термины

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стереоскопическое зрение. Методы и средства

Введение

1.1Монокулярные компоненты стереовосприятия

1.1.1 Параллакс движения

1.1.2 Перспектива

1.1.3 Воздушная перспектива

1.1.4 Аккомодация

1.2.1 Стереопсис

1.2.2 Конвергенция глаз

Введение

Стереоскопическое зрение - величайший дар, данный человеку природой. Благодаря ему человек имеет возможность воспринимать окружающий мир во всей его глубине и многогранности. Объемное изображение формирует мозг в естественных условиях, когда человек рассматривает реальные объекты обоими глазами.

Стереоскопическое зрение представляет собой особый вид зрения, при котором мы можем видеть не только размеры объекта в одной плоскости, но и его форму, расстояние до него, размеры объекта в разных плоскостях. Такое объемное зрение присуще каждому здоровому человеку: если мы видим дом на горе вдалеке, мы можем прикинуть приблизительно, какого он размера, на каком расстоянии от нас находится. По сути, стереоскопическое зрение является одной из функций человеческих глаз.

  • 1. Механизмы формирования зрительного стереоэффекта
  • Объёмное, пространственное (стереоскопическое) изображение формируется мозгом, при рассматривании реальных объектов обеими глазами. Мозг учитывает совокупность различных видов информации, воспринимаемой зрительным аппаратом, и формирует единый пространственный образ, используя совокупность различных механизмов.
  • Среди этих механизмов можно выделить монокулярные и бинокулярные, перспектива, конвергенция глаз, восприятие глубины пространства при движении головы, и другие.
  • 1.1 Монокулярные компоненты стереовосприятия
  • 1.1.1 Параллакс движения
  • Паралламкс (смена, чередование) -- изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя.
  • Зная расстояние между точками наблюдения L (база) и угол смещения?, можно определить расстояние до объекта:
  • Для малых углов (? -- в радианах):
  • Параллакс используется в геодезии и астрономии для измерения расстояния до удалённых объектов (в частности в специальных единицах -- парсеках). На явлении параллакса основано бинокулярное зрение.
  • зрение окклюзия глаз стереоэффект
  • 1.1.2 Перспектива
  • Перспектимва (фр. perspective от лат. perspicere -- смотреть сквозь) -- техника изображения пространственных объектов на какой-либо поверхности в соответствии с теми кажущимися сокращениями их размеров, изменениями очертаний формы и светотеневых отношений, которые наблюдаются в натуре.
  • Другими словами, это:
  • 1. Изобразительное искажение пропорций и формы реальных тел при их визуальном восприятии. Например, два параллельных рельса кажутся сходящимися в точку на горизонте.
  • 2. Способ изображения объемных тел, передающий их собственную пространственную структуру и расположение в пространстве. В изобразительном искусстве возможно различное применение перспективы, которая используется как одно из художественных средств, усиливающих выразительность образов.
  • В зависимости от назначения перспективного изображения перспектива включает следующие виды:
  • Прямая линейная перспектива
  • Вид перспективы, рассчитанный на неподвижную точку зрения и предполагающий единую точку схода на линии горизонта (предметы уменьшаются пропорционально по мере удаления их от переднего плана). Теория линейной перспективы впервые появилась у АмброджоЛоренцетти в XIV веке, а вновь она была разработана в эпоху Возрождения (Брунеллески, Альберти), основывалась на простых законах оптики и превосходно подтверждалась практикой. Отображение пространства на плоскость сначала простой камерой обскура с простым отверстием (стенопом), а затем и с линзой полностью подчинено законам линейной перспективы. Прямая перспектива долго признавалась как единственное верное отражение мира в картинной плоскости. С учетом того, что линейная перспектива -- это изображение, построенное на плоскости, плоскость может располагаться вертикально, наклонно и горизонтально в зависимости от назначения перспективных изображений. Вертикальная плоскость, на которой строят изображения с помощью линейной перспективы, используется при создании картины (станковая живопись) и настенных панно (на стене внутри помещения или снаружи дома преимущественно на его торцах). Построение перспективных изображений на наклонных плоскостях применяют в монументальной живописи -- росписи на наклонных фризах внутри помещения дворцовых сооружений и соборов. На наклонной картине в станковой живописи строят перспективные изображения высоких зданий с близкого расстояния или архитектурных объектов городского пейзажа с высоты птичьего полета. Построение перспективных изображений на горизонтальной плоскости применяют при росписи потолков (плафонов). Известны, например, мозаичные изображения на овальных плафонах станции метро «Маяковская» художника А. А. Дейнеки. Изображения, построенные в перспективе на горизонтальной плоскости потолка, называют плафонной перспективой.
  • Линейная перспектива на горизонтальной и наклонной плоскостях имеет некоторые особенности, в отличие от изображений на вертикальной картине.
  • В наше время доминирует использование прямой линейной перспективы, в большей степени из-за большей «реалистичности» такого изображения и в частности из-за использования данного вида проекции в 3D-играх.
  • В фотографии для получения линейной перспективы на снимке близкой к реальной используют объективы с фокусным расстоянием приблизительно равным диагонали кадра. Для усиления эффекта линейной перспективы используют широкоугольные объективы, которые делают передний план более выпуклым, а для смягчения -- длиннофокусные, которые уравнивают разницу размеров дальних и близких предметов.
  • Обратная линейная перспектива
  • Вид перспективы, применяемый в византийской и древнерусской живописи, при которой изображенные предметы представляются увеличивающимися по мере удаления от зрителя, картина имеет несколько горизонтов и точек зрения, и другие особенности. При изображении в обратной перспективе предметы расширяются при их удалении от зрителя, словно центр схода линий находится не на горизонте, а внутри самого зрителя.
  • Обратная перспектива возникла в позднеантичном и средневековом искусстве (миниатюра, икона, фреска, мозаика) как в западноевропейском, так и в византийском круге стран. Среди причин появления феномена обратной перспективы самой простой и очевидной для критиков было неумение художников изображать мир, каким его видит наблюдатель. Потому такую систему перспективы считали ошибочным приемом, а саму перспективу -- ложной. Однако по мнению П. А. Флоренского, обратная перспектива имеет строгое математическое описание, математически она равноценна прямой перспективе, духовно же образует целостное символическое пространство, ориентированное на зрителя и предполагающее его духовную связь с миром символических образов. Следовательно, обратная перспектива отвечает задаче воплощения сверхчувственного сакрального содержания в зримой, но лишенной материальной конкретности форме. Согласно теории Л. Ф. Жегина, обратная перспектива представляет собой перенесение на плоскость суммы зрительных восприятий наблюдателя, оказывающегося таким образом «точкой схода». При этом она является не единственной системой организации живописного пространства (что было бы оптически невозможно, так как предметы заднего плана попросту не помещались бы в «рамку» обзора), а сочетается с перспективой «усиленно сходящейся» с разными точками схода. Б. В. Раушенбах, опровергая заблуждение об обратной перспективе как единственной системе в средневековой живописи, показывает вместе с тем, что в определённых условиях (на малом расстоянии) человеческий глаз воспринимает изображение не в прямой, а в обратной перспективе, феномен которой, таким образом, лежит в сфере самого восприятия, а не изображения, как считал Жегин.
  • Обратная перспектива обобщается в проблемах восприятия за рамками изобразительного искусства. Например, психофизиологи с помощью псевдоскопа изучают восприятие обратной перспективы человеком в динамических условиях. Психологами исследуется механизм порождения зрительного образа в целом, важным элементом которого является личностный смысл.
  • Панорамная перспектива
  • Изображение, строящееся на внутренней цилиндрической (иногда шаровой) поверхности. Слово «панорама» означает «всё вижу», в буквальном переводе это перспективное изображение на картине всего того, что зритель видит вокруг себя. При рисовании точку зрения располагают на оси цилиндра (или в центре шара), а линию горизонта -- на окружности, находящейся на высоте глаз зрителя. Поэтому при рассматривании панорам зритель должен находиться в центре круглого помещения, где, как правило, располагают смотровую площадку. Перспективные изображения на панораме объединяют с передним предметным планом, то есть с находящимися перед ней реальными предметами. Общеизвестными в России являются панорамы «Оборона Севастополя» (1902--1904 гг.) и «Бородинская битва» (1911 гг.) в Москве (автор -- Ф. А. Рубо) и «Сталинградская битва» (1983 г.) в г. Волгограде. Часть панорамы с реальными предметами, лежащими между цилиндрической поверхностью и зрителем, называют диорамой. Как правило, диорама занимает отдельное помещение, в котором переднюю стену заменяют цилиндрической поверхностью, и на ней изображают пейзаж или панораму города. В диорамах часто применяют подсветку для создания эффекта освещения.
  • Правила панорамной перспективы используют при рисовании картин и фресок на цилиндрических сводах и потолках, в нишах, а также на внешней поверхности цилиндрических ваз и сосудов; при создании цилиндрических и шаровых фотопанорам.
  • Сферическая перспектива
  • Сферическая перспектива, сделанная объективом «рыбий глаз»
  • Сферические искажения можно наблюдать на сферических зеркальных поверхностях. При этом глаза зрителя всегда находятся в центре отражения на шаре. Это позиция главной точки, которая реально не привязана ни к уровню горизонта, ни к главной вертикали. При изображении предметов в сферической перспективе все линии глубины будут иметь точку схода в главной точке и будут оставаться строго прямыми. Также строго прямыми будут главная вертикаль и линия горизонта. Все остальные линии будут по мере удаления от главной точки все более и более изгибаться, трансформируясь в окружность. Каждая линия, не проходящая через центр, будучи продлённой, является полуэллипсом.
  • Тональная перспектива
  • Тональная перспектива -- понятие техники живописи. Тональная перспектива -- это изменение в цвете и тоне предмета, изменение его контрастных характеристик в сторону уменьшения, приглушения при удалении вглубь пространства. Принципы тональной перспективы первым обосновал Леонардо да Винчи.
  • Перцептивная перспектива
  • Академик Б. В. Раушенбах изучал, как человек воспринимает глубину в связи с бинокулярностью зрения, подвижностью точки зрения и постоянством формы предмета в подсознании и пришёл к выводу, что ближний план воспринимается в обратной перспективе, неглубокий дальний в аксонометрической перспективе, дальний план -- в прямой линейной перспективе.
  • Эта общая перспектива, соединившая обратную, аксонометрическую и прямую линейную перспективы, называется перцептивной.
  • 1.1.3 Воздушная перспектива
  • Воздушная перспектива характеризуется исчезновением четкости и ясности очертаний предметов по мере их удаления от глаз наблюдателя. При этом дальний план характеризуется уменьшением насыщенности цвета (цвет теряет свою яркость, контрасты светотени смягчаются), таким образом -- глубина кажется более тёмной, чем передний план. Воздушная перспектива связана с изменением тонов, потому она может называться также и тональной перспективой. Первые исследования закономерностей воздушной перспективы встречаются еще у Леонардо да Винчи. «Вещи на расстоянии, -- писал он, -- кажутся тебе двусмысленными и сомнительными; делай и ты их с такой же расплывчатостью, иначе они в твоей картине покажутся на одинаковом расстоянии… не ограничивай вещи, отдаленные от глаза, ибо на расстоянии не только эти границы, но и части тел неощутимы». Великий художник отметил, что отдаление предмета от глаза наблюдателя связано с изменением цвета предмета. Поэтому для передачи глубины пространства в картине ближайшие предметы должны быть изображены художником в их собственных цветах, удаленные приобретают синеватый оттенок, «…а самые последние предметы, в нем видимые, как, например, горы вследствие большого количества воздуха, находящегося между твоим глазом и горою, кажутся синими, почти цвета воздуха…».
  • Воздушная перспектива зависит от влажности и запылённости воздуха и ярко выражена во время тумана, на рассвете над водоёмом, в пустыне или степи во время ветреной погоды, когда поднимается пыль.
  • 1.1.4 Аккомодация
  • Аккомодация (от лат. accommodatio -- приспособление, приноровление) -- приспособление органа либо организма в целом к изменению внешних условий (значение близко к термину «адаптация»).
  • Чаще всего термин применяется при описании изменений преломляющей силы оптической системы глаза для ясного восприятия объектов, расположенных на разном расстоянии. Объём аккомодации описывает пределы возможности изменения преломляющей силы оптической системы глаза для восприятия объектов, расположенных на разном расстоянии. Определяется по методу Дашевского А.Н. (при помощи отрицательных линз), а также на приборах ДКА и ПОРЗ.
  • Аккомодация физиологическая -- аккомодация возбудимых тканей (мышечной, нервной), приспособление к действию медленно нарастающего по силе раздражения. Аккомодация гистологическая -- изменение формы и соотношения тканевых элементов (клеток) в процессе приспособления к изменившимся условиям.
  • У птиц и млекопитающих обеспечивается изменением кривизны хрусталика под действием цилиарной мышцы, а у рыб, земноводных и головоногих -- за счёт перемещения хрусталика относительно сетчатки. Рептилии могут использовать оба механизма аккомодации. Теоретическое обоснование аккомодации глаза дали английский физик Томас Юнг (1793) и немецкий физиолог Гельмгольц (1853).
  • У человека посредством аккомодации обеспечивается точная подстройка в пределах 5 диоптрий. При чётком зрении на каждом конкретном расстоянии объём аккомодации делится на две части: израсходованную и оставшуюся в запасе (резерв).
  • 1.1.5 Окклюзия (экранирование)
  • Окклюзия (закрывание одного из глаз) - основной метод лечения амблиопии (функционального понижения остроты зрения) и косоглазия.
  • Цель окклюзии при амблиопии - заставить работать плохо видящий глаз и исключить влияние на него закрытого глаза, который подавляет его зрительные впечатления, особенно если этот закрытый глаз видит лучше.
  • 1.2 Бинокулярные компоненты стереовосприятия
  • 1.2.1 Стереопсис
  • Стереопсис (стерео-эффект) -- ощущение протяжённости пространства и рельефности, возникающие при наблюдении реальных объектов, рассматривании стереопар, стереофотографий, стереоизображений и голограмм. Часто упомянается как «восприятие глубины».
  • Как известно, изображение видимое левым глазом слегка отличается от изображения, получаемого правым глазом. Благодаря чему наш мозг в состоянии восстановить «глубину» наблюдаемой сцены. Однако как именно он это делает, да и как это вообще возможно знают далеко не многие.
  • В 1838 году, английский ученый CharlesWheatstone открыл (точнее объяснил) природу 3х-мерного зрения.
  • Если представить оптическую систему человека из двух глаз с более или менее параллельными оптическими осями (parallax), то оказывается что различие в изображениях (disparity) как раз оределяется глубиной. Если быть точнее, диспарити (или диспаратность) обратно пропорциональна глубине (расстоянию), т.е. например бесконечно удаленная точка будет проецироваться одинаково на обе сетчатки (диспарити=0), а близко-лежащая точка будет проецироваться в совсем разные места сетчаток (большой диспарити).
  • 1.2.2 Конвергенция глаз
  • Конвергенция глаз -- сведение зрительных осей обоих глаз при фиксации взгляда на близко расположенных предметах. При этом происходит сужение зрачка. Конвергенция глаз осуществляется рефлекторно в процессе бинокулярного зрения.
  • Недостаточность конвергенции глаз приводит к развитию расходящегося косоглазия. У детей, страдающих дальнозоркостью, если они не пользовались корригирующими очками, легко развивается спазм конвергенции глаз, приводящий к появлению сходящегося косоглазия.
  • 1.3 Способы имитации стереоэффекта
  • Стереоэффект - ощущение объёмности, пространственного расположения (видимых предметов, источников звука)
  • В зрительном восприятии стереоэффект - ощущение протяжённости пространства и рельефности объектов, возникающие благодаря стереоскопическому зрению, при наблюдении реальных объектов двумя глазами, а также при рассматривании стереофотографий - стереопар с помощью стереоскопа, растровых стереоизображений, голограмм, стереограмм и других искусственных изображений.
  • Ощущение стереоэффекта можно имитировать, например создав частичный аналог естественного объекта, точки которого расположены в пространственной системе координат X,Y,Z или отображаются при помощи стреогеометрии на рисунке, чертеже, стереофотографии. Видимые точки предмета рассматриваются двумя глазами одновременно, причём некоторые из них могут быть видимы лишь одним из глаз. Например, скульптура -- пример объёмного представления объекта. Для получения объёмного изображения необходимо его рассматривать с нескольких сторон. При рассмотрении предмета с одной стороны (при обычном фотографировании) мы проецируем все точки предмета на одну плоскость, где получаемое изображение плоское.
  • Эту задачу природа решила, наделив некоторых животных и человека бинокулярным зрением. База между глазами человека равна в среднем 64 мм (50-70мм).Рассматривая предметы двумя глазами мы видим предметы объёмно как в статике, так и при движении.
  • 2. Роль стереоскопического зрения в жизни
  • Жизнь животных и человека во многом зависит от зрения, особенно бинокулярно-стереоскопического. Главная его функция -- ориентация в пространстве. Благодаря возможности видеть окружающий нас мир объёмно, мы лучше ориентируемся в нём. Более того, жизнь человека станет намного сложнее, если он потеряет восприятие глубины пространства. Не только в дикой природе -- в спортивной деятельности нам помогает стереоскопическое зрение: например, без ориентации в пространстве немыслимы выступления гимнастов на бревне, на брусьях и др., легкоатлетов прыгунов с шестом, в высоту и т. д.
  • Бинокулярный микроскоп (вид микроскопа для наблюдения объёмного увеличенного изображения малых объектов) позволяет рассмотреть все детали строения насекомых, образцы минералов, детали устройства микросхем. Нейрохирург не может провести сложную операцию без стереоаппаратуры, с помощью которой он видит свой инструмент, пространственное расположение оперируемых нервных стволов и строение окружающих тканей.
  • 3. Технические приёмы для создания искусственных стереоизображений
  • Бесконечно разнообразные сферы использования оптических изображений в науке, технике и в быту требуют таких методов создания и воспроизведения образов, которые позволяют получить максимальное приближение к реальности.
  • Стереоизображение может быть получено с помощью технических систем и устройств, использующих принцип бинокулярного зрения -- оптических систем, обеспечивающих раздельное поле зрения для каждого глаза. При этом рассматриваемые отдельные изображения (стереопары) попадают на сетчатки глаз раздельно, и сливаются в одно объёмное изображение в коре головного мозга человека.
  • Одним из первых устройств был стереоскоп, создание которого было естественным следствием развития фотографии.
  • Позже появились очки-анаглифы, обеспечивающие получение объёмного изображения по упрощённой схеме; правда качество таких иллюстраций довольно невысокое, их нельзя делать многоцветными и, кроме того, просмотр анаглифов утомляет глаза.
  • Линзово-растровая стереоскопия нашла применение в производстве открыток и значков.
  • В конце ХХ века большие надежды возлагались на голограммы, как на способ воспроизведения объёмных изображений, однако их применение на практике в настоящее время невелико.
  • Стереоскопия (от греч. stereos… -- твёрдый, объёмный, пространственный; + греч. …skopeo -- смотрю, рассматриваю, наблюдаю) -- способ получения стереоизображений, при котором обеспечивается условия одновременного рассмотрения объекта двумя глазами, иммитирующие естественное бинокулярное зрение.
  • Стереоскопическое изображение в технике и кинематографии нередко называют 3D-изображением, от англ. словосочетания 3-Dimensions - «трехмерный». Стереоизображение может быть реализовано также в объёме прозрачных материалов, в виде голограмм и др. методами.
  • Стереоскопическое зрение обеспечивает человеку наилучшее восприятие структуры объекта, пространственного расположения отдельных его элементов. Стереоизображение может быть записано в виде стереопар, стереофильмов, стереотелевидения или стереоскопических компьютерных игр, и т. п.. Устройства для просмотра стереизображений -- стереоскопы, стереокинотеатры, компьютерные программы (VRML) и др..
  • В последние годы стереоскопия становится востребованным незаменимым методом в науке, в прикладных областях - электронике, медицине. С помощью обычной сканирующей микроскопии, оптической микроскопии и др. можно получить «плоские» изображения объектов исследования, которые, однако, в ряде случаев не позволялют оценить рельеф объекта с достаточной ясностью. Последние достижения в электронике, в области нанотехнологий, в создании светочувствительных материалов -- фотосенсоров, систем АЦП позволяют получать стереоскопическое изображение (которое затем может быть выведено на монитор или на фотопечать, сохранено в памяти компьютера или передано системой телевидеокоммуникации в виде трехмерного образа -- 3D).
  • В целом стереоскопия делится на разделы:
  • · Стереофотография
  • · Стереофотопечать
  • Средства для реализации стереоскопического изображения

· Зеркальные, Оптические (изобретенные Чарльзом Уитстоном в 1837 г).

· Растровые,

· Линзово-растровые,

· Анаглифные,

· Стерефотографические,

· Стереомикроскопические,

· Стереорентгенографические,

· Компютерные с применением форматов файла VRML (Vir-tualRealituModelingLanguage) -- форматов файлов для показа на мониторе трёхмерных объектов 3D-дисплеев,

· Голографические и др.

История создания стереоскопии.

В 1837 году Уитстон, Чарльз изобрёл первый оптический стереоскоп, изготовленный в Англии примерно в 1850 году, содержащий два окуляра (с базовым расстоянием меду ними 65 мм).

В 1883 году был создан первый зеркальный стереоскоп. Его создатель также Чарльз Уитстон (Через три года, в 1886 году Даггером впервые создана первая фотография). Его конструкция не содержит оптических систем типа окуляров и состоит из двух зеркал. Глаза наблюдателя посредством этих зеркал видят раздельно и одновременно два изображения стереопары. Ход лучей создаёт раздельное рассмотрение каждого изображения и создаёт мнимое объёмное изображение в плоскости. За последние более 100 лет создано множество стереоприборов, включая микроскопы, дающие возможность рассматривать стереофотоизображения. В 1896 году впервые способ сепарации стереоизображений без очков открыл Бертье. При помощи оптической растровой решётки, выполненной на плоско-параллельном стекле, получена возможность без очков рассматривать одну стереопару в одной плоскости под определённым углом.

В 1908 году создан Линзовый растр -- создатель -- профессор Парижского университета Габриель ИонасЛиппман (1845-1921). Совершенная оптическая система линзовый растр обеспечивает рассмотрение стереопары, стереофотографии, стереоизображения. Их получают на базе разных материалов (стекло, пластмасса, металл на поверхности которых нанесен фотоэмульсирнный слой или флюорэсцентое покрытие (оптических стекол мониторов телевидения) и которые рассматриваются с очками и без очков под разными углами.

В 1929 году SetonRochwite начал проектировать и изготавливать собственные стереофотоаппараты, а в 1940 году он создал первый опытный образец. Компания DavidWhite Милуоки приняла проект и в 1947 году успешно начала серийное производство стереофотоаппаратов «StereoRealist» СетонаРохвите.

К концу 1960-ых годов из-за сложности рассматривания стереоизображений к стереофотографи упал интерес и она быстро стала терять позиции. Производство стереофотоаппаратов прекратилось.

Анаглифная стереофотография.

Анаглиф -- изображение, созданное с целью получения стереоэффекта с помощью совмещённой при типографской печати стереопары, созданной двумя монохромными цветными изображениями (обычно -- красным и голубым). Для просмотра стереоизображений, предназначенных для левого и правого глаза, используют очки, одно из «стёкол» которых представляет собой голубой, а второе -- красный светофильтр.

Стереофотография.

Cтереофотография спустя более 40 лет начала возрождаться. Это связано с быстрым развитием цифровой фотографии, которая приходит на смену аналоговой с применением фотоплёнки. Стереофотография находит широкое применением в микроскопии, лабораториях при исследованиях, в медицине при диагностике заболеваний и лечении в медицине, космосе, военной технике и т.д.

Стереофотоаппарат.

Появление цифровых и плёночных стереофотоаппаратов в серийном производстве вызвано возросшим спросом на рынке.

В 2008 году появился Стереофотоаппарат от FujifilmCellNews. Стереоскопический фотоаппарат по своей конструкции ничем не отличается от обычных. Два объектива с базовым расстоянием как у всех предшественников, но вместо фотоплёнки применены фотосенсоры.

Компания 3D World(Китай) выпустила серийный стереофотоаппарат TL120-1, работающий на среднеформатной плёнке формата 120. Он позволяет вести съёмки в двух режимах. Это стереосъёмка и съёмка в режиме одним фотообъективом.

Стереофотоизображение -- воспринимаемое бинокулярным зрением стереоизображение, материальным носителем которого является электромагнитное излучение или свет. Лучи света при прохождении через оптическую систему (глаза, фотоаппарата...) образуют определённым образом трансформированное стереоизображение в воспринимающей структуре (на сетчатке, на экране, фотоматериале, фотосенсоре и др.) в соответствии с законами перспективы.

Растровая стереофотография.

Растровая стереофотрафия, в настоящее время, используется в основном при стереофотопечати с использованием линзового растра. Она применяется при стереофопечати и участвует в кодировании стереофотоизображений при экспонировании на фотоматериал изображений стереопар и приклейке линзовых растров на поверхность этих фотографий после сушки.

Кодирование -- это способ нанесения узких вертикальных полосок.

Одна пара полосок кодирует одну стереопару стереоизображения и называется параллакс стереограммой.

Кодирование изображений, где много стереопар, называют параллакс-панорамограммой.

Сущность обычного способа:

Стереофотопечать производится в последовательности действий -- это:

· Установка стереонегативов в 2-х объективный фотоувеличитель;

· Наводка на резкость каждого из 2-х объективов до получения резких изображений в расчётном масштабе;

· Совмещение 2-х изображений в плоскости фотоматериалов;

· Одновременное экспонирование кадров стереопары через линзово-растровую пластинку (линзовый растр)!;

· Химобработка фотоматериалов;

После сушки фотоматериала производится наложение линзового растра на полученную закодированную фотографию с юстировкой положения линзовых элементов до получения чёткого стереоизображения с одновременным закреплением специальным оптически прозрачным клеем.

Сущность более совершенного способа:

Кодирование производится с применением плоского оптического растра. При этом, экспонирование ведётся в два приёма. Первый любой кадр экспонируется как обычно, поле чего смещается растр на шаг l=p/2. Затем экспонируется 2-й кадр. Всё остальное тоже самое. Данный способ отличается тем, что не требуется расчётов настроек форматов кадра и самое главное, не возникает муара из-за толщины линзового растра при кодировании. Оптический растр точно расположен в плоскости светочувствительного слоя фотоматериала.

Псевдостереоскопия.

Технология GIF-анимации позволяет создать ощущение объёма даже при монокулярном зрении.

Похожий механизм восприятия объёма реализует и природа -- например, куры идут, постоянно покачивая головой вперёд-назад, что обеспечивает им высококачественное зрительное стереовосприятие для каждого глаза (хотя поля зрения их глаз перекрываются очень мало). Это позволяет выделить мелких насекомых в траве, зёрна, и другой корм.

Восприятие объёма может быть получено не только с помощью одновременного рассматривания объекта или изображения двумя глазами одновременно, но и путём достаточно быстрой смены изображений в одном канале изображения (при монокулярном зрении).

Аналогичный метод предложен и для «псевдостереотелевидения» -- путём создания анаглифического изображения для движущихся, динамических объектов.

Вместо одновременного рассматривания изображения, видеосигнал расщепляется по двум цветовым каналам (обычно -- красный и голубой, с применением соответствующих очков). Динамическое плоское цветное монокулярное изображение обрабатывается таким образом, что на один глаз (например, красный канал) подаётся неизменный видеосигнал, а на второй (голубой канал) -- подают сигнал с небольшой временной задержкой, от изменившейся динамической сцены. За счёт движения объектов в сцене, человеческий мозг получает «объёмное изображение» (но только если объекты переднего плана либо смещаются, либо поворачиваются). Недостатком данного метода является ограниченность типа сцен, в которых может возникнуть стереоэффект, а также заметная потеря качества цветной картинки (каждый глаз получает почти монохроматическое цветное изображение).

Ещё один метод получения псевдостереоизображения -- использование нервных задержек зрительного аппарата. Тёмное изображение воспринимается глазом несколько медленнее, чем светлое. Если прищурить один глаз (или смотреть через тёмное стекло) -- «запаздывающее» предыдущее изображение видеоряда наложится на текущее изображение, воспринимаемое другим глазом. Если камера движется параллельно плоскости кадра («съёмка из окна поезда») -- «затемнённый» глаз будет воспринимать видеоряд со своего ракурса, а второй -- с близкой точки, что порождает неожиданно сильный стереоэффект. Практического применения не имеет из-за ограниченности возможных ракурсов, но лёгок в экспериментальном получении -- достаточно мобильного телефона с камерой, электрички и прищуренного глаза.

Размещено на Allbest.ur

Подобные документы

    Проводящие пути зрительного анализатора. Глаз человека, стереоскопическое зрение. Аномалии развития хрусталика и роговицы. Пороки развития сетчатки. Патология проводникового отдела зрительного анализатора (Колобома). Воспаление зрительного нерва.

    курсовая работа , добавлен 05.03.2015

    Из всех чувств человека зрение всегда признавалось наилучшим даром природы. Глаз человека - это прибор для приема и переработки световой информации. Анатомическое и физиологическое строение органа зрения. Наиболее распространенные заболевания глаз.

    реферат , добавлен 09.07.2008

    Острые нарушения зрения. Снижение или полная потеря зрения, возникновение пелены перед глазами (затуманивание зрения), двоение или искривление предметов, выпадение из поле зрения. Внутриглазные инородные тела. Поражение глаз ядовитыми насекомыми.

    доклад , добавлен 23.07.2009

    Возможность стереоскопического зрения человека. Механизм и основные условия для бинокулярного зрения. Определение расстояния между предметами. Способность к бифовеальному слиянию. Косоглазие, гетерофория и страбизм. Хирургическое лечение косоглазия.

    презентация , добавлен 18.10.2015

    Строение человеческого глаза и его защитные системы. Причины нарушения функций органа зрения человека и их профилактика. Комплекс упражнений гимнастики для глаз. Наиболее распространённые заболевания: близорукость, глаукома, катаракта, конъюнктивит.

    презентация , добавлен 25.12.2014

    Обобщение видов ранения органов зрения. Клиническая картина, осложнения и методы лечения ранения век, глазницы, глазного яблока. Непроникающие ранения роговицы и склеры. Проникающее ранение с выпадением радужки и цилиарного тела. Контузии органа зрения.

    презентация , добавлен 06.12.2012

    Сущность понятия "зрение". Заболевания глаз: катаракта, глаукома, дальнозоркость, близорукость. Методика М. Корбетта, её основные принципы. Упражнения для глаз при работе за компьютером. Строение органов слуха. Наружный, средний и внутренний отит.

    реферат , добавлен 07.12.2014

    Распространенные причины заболеваний глаз у детей. Возможные нарушения зрения у детей и методы их диагностики. Профилактика заболеваний и упражнения для глаз. Скиаскопия (теневая проба). Близорукость, аномалии рефракции глаза. Полезные для глаз запреты.

    курсовая работа , добавлен 23.03.2015

    Глаз и его функции. Влияние кривизны роговицы – основной фокусирующей ткани – на остроту зрения. Острота зрения и практическая слепота. Аномалии рефракции: дальнозоркость, близорукость, астигматизм. Роль физической культуры в предупреждении миопии.

    презентация , добавлен 19.06.2014

    Строение и функции глаза. Дефекты зрения и заболевания глаз: близорукость (миопия), дальнозоркость, пресбиопия (возрастная дальнозоркость), астигматизм, катаракта, глаукома, косоглазие, кератоконус, амблиопия. Заболевания сетчатки: отслойка и дистрофия.

ОБЪЕМНОЕ ЗРЕНИЕ

ОБЪЕМНОЕ ЗРЕНИЕ , способность глаз определять положение предметов в трехмерном пространстве. СЕТЧАТКА создает двумерное изображение, а информация о глубине пространства создается в мозгу. Для этого служат такие «показатели глубины», как линейная перспектива, ПАРАЛЛАКС, относительный размер предметов. Учитывается также и то, что каждый глаз видит предмет несколько иначе.


Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое "ОБЪЕМНОЕ ЗРЕНИЕ" в других словарях:

    I Зрение (visio, visus) физиологический процесс восприятия величины, формы и цвета предметов, а также их взаимного расположения и расстояния между ними; источником зрительного восприятия является свет, излучаемый или отражаемый от предметов… … Медицинская энциклопедия

    Я; ср. Одно из пяти внешних чувств, органом которого является глаз; способность видеть. Орган зрения. Лишиться зрения. Испортить, проверять з. З. улучшилось, ухудшилось, восстановилось. Острое, хорошее, плохое, слабое з. ◊ Поле зрения. 1.… … Энциклопедический словарь

    зрение - ▲ восприятие внешний вид, посредством, поглощение, электромагнитные волны зрение восприятие организмом внешнего вида объектов посредством улавливания исходящих от них световых колебаний. простым глазом. анаглифия. стереорентгенография.… …

    ЗРЕНИЕ - процесс восприятия внеш. мира, обусловливающий представление о величине, форме, цвете предметов, их взаимном расположении и расстоянии между ними Орган 3. глаз Глаз человека наделен способностью воспринимать световые волны в диапазоне от 360 до… … Российская педагогическая энциклопедия

    объемное изображение - ▲ изображение объемный голография. ↓ зрение, скульптура … Идеографический словарь русского языка

    Бинокулярное зрение - (от лат. bini пара, два, oculus глаз) зрение, в котором принимают участие оба глаза, а получаемые ими изображения сливаются в одно, соответствующее рассматриваемому предмету. Б.з. обеспечивает объемное (стереоскопическое) восприятие наблюдаемых… … Коррекционная педагогика и специальная психология. Словарь

    Приматы - (отряд Primates) обширная группа видов млекопитающих (отряд), к которой в систематическом отношении относится современный человек и его эволюционные предшественники. В просторечии обезьяны (что не очень верно). Наиболее важные отличительные… … Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь.

    Проводящие пути зрительного анализатора 1 Левая половина зрительного поля, 2 Правая половина зрительного поля, 3 Глаз, 4 Сетчатка, 5 Зрительные нервы, 6 Глазодвигательный нерв, 7 Хиазма, 8 Зрительный тракт, 9 Латеральное коленчатое тело, 10… … Википедия

    Проводящие пути зрительного анализатора 1 Левая половина зрительного поля, 2 Правая половина зрительного поля, 3 Глаз, 4 Сетчатка, 5 Зрительные нервы, 6 Глазодвигательный нерв, 7 Хиазма, 8 Зрительный тракт, 9 Латеральное коленчатое тело, 10… … Википедия

В книге известного американского нейрофизиолога, лауреата Нобелевской премии, обобщены современные представления о том, как устроены нейронные структуры зрительной системы, включая кору головного мозга, и как они перерабатывают зрительную информацию. При высоком научном уровне изложения книга написана простым, ясным языком, прекрасно иллюстрирована. Она может служить учебным пособием по физиологии зрения и зрительного восприятия.

Для студентов биологических и медицинских вузов, нейрофизиологов, офтальмологов, психологов, специалистов по вычислительной технике и искусственному интеллекту.

Книга:

<<< Назад
Вперед >>>

Механизм оценки удаленности, основанный на сравнении двух сетчаточных изображений, настолько надежен, что многие люди (если они не психологи и не специалисты по физиологии зрения) даже не подозревают о его существовании. Для того чтобы убедиться в важности этого механизма, попробуйте в течение нескольких минут вести автомобиль или велосипед, играть в теннис или прокатиться на лыжах, закрыв один глаз. Стереоскопы вышли из моды, и вы можете найти их только в антикварных магазинах. Однако большинство читателей смотрели стереоскопические фильмы (когда зрителю приходится надевать специальные очки). Принцип действия как стереоскопа, так и стереоскопических очков основан на использовании механизма стереопсиса.

Изображения на сетчатках двумерны, а между тем мы видим мир трехмерным. Очевидно, что как для человека, так и для животных важна способность определять расстояние до объектов. Точно так же восприятие трехмерной формы предметов означает оценку относительной глубины. Рассмотрим в качестве простого примера круглый предмет. Если он расположен наклонно по отношению к линии взора, его изображение на сетчатках будет эллиптическим, однако обычно мы без труда воспринимаем такой предмет как круглый. Для этого необходима способность к восприятию глубины.

Человек обладает многими механизмами оценки глубины. Некоторые из них столь очевидны, что вряд ли заслуживают упоминания. Тем не менее я их упомяну. Если приблизительно известна величина объекта, например в случае таких объектов, как человек, дерево или кошка, то можно оценить расстояние до него (правда, есть риск ошибиться, если мы столкнемся с карликом, карликовым деревом или львом). Если один предмет расположен впереди другого и частично его заслоняет, то мы воспринимаем передний объект как расположенный ближе. Если взять проекцию параллельных линий, например железнодорожных рельсов, уходящих вдаль, то в проекции они будут сближаться. Это пример перспективы - весьма эффективного показателя глубины. Выпуклый участок стены кажется более светлым в верхней своей части, если источник света расположен выше (обычно источники света и находятся вверху), а углубление в ее поверхности, если оно освещается сверху, кажется в верхней части более темным. Если же источник света поместить внизу, то выпуклость будет выглядеть как углубление, а углубление - как выпуклость. Важным признаком удаленности служит параллакс движения - кажущееся относительное смещение близких и более далеких предметов, если наблюдатель будет двигать головой влево и вправо или вверх и вниз. Если какой-то твердый предмет поворачивается, пусть даже на небольшой угол, то сразу же выявляется его трехмерная форма. Если мы фокусируем хрусталик нашего глаза на близко расположенном предмете, то более удаленный предмет будет не в фокусе; таким образом, меняя форму хрусталика, т.е. изменяя аккомодацию глаза (см. гл. 2 и 6), мы получаем возможность оценивать удаленность предметов. Если изменять относительное направление осей обоих глаз, сводя их или разводя (осуществляя конвергенцию или дивергенцию), то можно свести вместе два изображения предмета и удерживать их в этом положении. Таким образом, управляя либо хрусталиком, либо положением глаз, можно оценить удаленность объекта. На этих принципах основаны конструкции ряда дальномеров. За исключением конвергенции и дивергенции, все остальные показатели удаленности, перечисленные до сих пор, являются монокулярными. Наиболее важный механизм восприятия глубины - стереопсис - зависит от совместного использования двух глаз. При рассматривании любой трехмерной сцены два глаза формируют несколько различные изображения на сетчатке. Вы легко можете в этом убедиться, если будете смотреть прямо вперед и быстро перемещать голову из стороны в сторону примерно на 10 см или же быстро закрывать поочередно то один, то другой глаз. Если перед вами плоский объект, вы не заметите особой разницы. Однако, если сцена включает предметы на разном расстоянии от вас, вы заметите существенные изменения в картине. В процессе стереопсиса мозг сравнивает изображения одной и той же сцены на двух сетчатках и с большой точностью оценивает относительную глубину.

Предположим, наблюдатель фиксирует взором некоторую точку P. Это утверждение эквивалентно тому, как если мы скажем: глаза направляются таким образом, чтобы изображения точки оказались в центральных ямках обоих глаз (F на рис. 103). Предположим теперь, что Q - это другая точка пространства, которая кажется наблюдателю расположенной на такой же глубине, что и P. Пусть Q L и Q R - изображения точки Q на сетчатках левого и правого глаза. В этом случае точки Q L и Q R называют корреспондирующими точками двух сетчаток. Очевидно, что две точки, совпадающие с центральными ямками сетчаток, будут корреспондирующими. Из геометрических соображений ясно также, что точка Q", оцениваемая наблюдателем как расположенная ближе, чем Q, будет давать на сетчатках две проекции - Q" L и Q" R - в некорреспондирующих точках, расположенных дальше друг от друга, чем в том случае, если бы эти точки были корреспондирующими (эта ситуация изображена в правой части рисунка). Точно так же, если рассматривать точку, расположенную дальше от наблюдателя, то окажется, что ее проекции на сетчатках будут расположены ближе друг к другу, чем корреспондирующие точки. То, что сказано выше о корреспондирующих точках, - это частично определения, а частично утверждения, вытекающие из геометрических соображений. При рассмотрении этого вопроса учитывается также психофизиология восприятия, поскольку наблюдатель субъективно оценивает, дальше или ближе точки P расположен объект. Введем еще одно определение. Все точки, которые, подобно точке Q (и, конечно, точке P), воспринимаются как равноудаленные, лежат на гороптере - поверхности, проходящей через точки P и Q, форма которой отличается как от плоскости, так и от сферы и зависит от нашей способности оценивать удаленность, т.е. от нашего мозга. Расстояния от центральной ямки F до проекций точки Q (Q L и Q R) близки, но не равны. Если бы они всегда были равны, то линия пересечения гороптера с горизонтальной плоскостью представляла бы собой круг.


Рис. 103. Слева: если наблюдатель смотрит на точку P, то два ее изображения (проекции) попадают на центральные ямки двух глаз (точки F). Q - точка, которая, по оценке наблюдателя, находится на таком же расстоянии от него, что и P. В этом случае говорят, что две проекции точки Q (Q L и Q R) попадают в корреспондирующие точки сетчаток. (Поверхность, составленную из всех точек Q, которые кажутся находящимися на одинаковом расстоянии от наблюдателя, таком же, как точка P, называют гороптером, проходящим через точку P). Справа: если точка Q" находится ближе к наблюдателю, чем Q, то ее проекции на сетчатках (Q" L и Q" R) будут отстоять друг от друга по горизонтали дальше, чем если бы они находились в корреспондирующих точках. Если бы точка Q" находилась дальше, то проекции Q" L и Q" R оказались бы сдвинутыми по горизонтали ближе друг к другу.

Предположим теперь, что мы фиксируем взглядом некоторую точку в пространстве и что в этом пространстве расположены два точечных источника света, которые дают проекцию на каждой сетчатке в виде световой точки, причем эти точки - не корреспондирующие: расстояние между ними несколько больше, чем между корреспондирующими точками. Любое такое отклонение от положения корреспондирующих точек мы будем называть диспаратностью. Если это отклонение в горизонтальном направлении не превышает 2° (0,6 мм на сетчатке), а по вертикали не больше нескольких угловых минут, то мы будем зрительно воспринимать одиночную точку в пространстве, расположенную ближе, чем та, которую мы фиксируем. Если же расстояния между проекциями точки будут не больше, а меньше, чем между корреспондирующими точками, то данная точка будет казаться расположенной дальше, чем точка фиксации. Наконец, в том случае, если вертикальное отклонение будет превышать несколько угловых минут или же горизонтальное будет больше 2°, то мы увидим две отдельные точки, которые, возможно, покажутся расположенными дальше или ближе точки фиксации. Эти экспериментальные результаты иллюстрируют основной принцип стереовосприятия, впервые сформулированный в 1838 году сэром Ч. Уитстоном (который также изобрел прибор, известный в электротехнике как «мостик Уитстона»).

Кажется почти невероятным, что до этого открытия ни один человек, по-видимому, не отдавал себе отчета в том, что наличие едва заметных различий в изображениях, проецируемых на сетчатки двух глаз, может приводить к отчетливому впечатлению глубины. Такой стереоэффект может продемонстрировать за несколько минут любой человек, способный произвольно сводить или разводить оси своих глаз, или же тот, у кого есть карандаш, кусок бумаги и несколько небольших зеркал или призм. Непонятно, как прошли мимо этого открытия Евклид, Архимед и Ньютон. В своей статье Уитстон отмечает, что Леонардо да Винчи был очень близок к открытию этого принципа. Леонардо указывал, что шар, расположенный перед какой-либо пространственной сценой, виден каждым глазом по-разному - левым глазом мы немного дальше видим его левую сторону, а правым глазом - правую. Далее Уитстон отмечает, что если бы вместо шара Леонардо выбрал куб, то он, безусловно, заметил бы, что его проекции для разных глаз различны. После этого он мог бы, как и Уитстон, заинтересоваться тем, что будет, если специально спроецировать два подобных изображения на сетчатки двух глаз.

Важным физиологическим фактом является то, что ощущение глубины (т.е. возможность «непосредственно» видеть, дальше или ближе точки фиксации расположен тот или иной объект) возникает в тех случаях, когда два сетчаточных изображения несколько смещены относительно друг друга в горизонтальном направлении - раздвинуты или, наоборот, сближены (если только это смещение не превышает примерно 2°, а вертикальное смещение близко к нулю). Это, разумеется, соответствует геометрическим соотношениям: если по отношению к некоторой точке отсчета расстояния объект расположен ближе или дальше, то его проекции на сетчатках будут раздвинуты или сближены по горизонтали, тогда как существенного вертикального смещения изображений не произойдет.

На этом и основано действие стереоскопа, изобретенного Уитстоном. Стереоскоп в течение примерно полувека был настолько популярен, что имелся чуть ли не в каждом доме. Тот же принцип лежит в основе и стереокино, которое мы сейчас смотрим, используя для этого специальные поляроидные очки. В первоначальной конструкции стереоскопа наблюдатель рассматривал два изображения, помещенные в ящик, с помощью двух зеркал, которые были расположены таким образом, что каждый глаз видел только одно изображение. Для удобства теперь часто используют призмы и фокусирующие линзы. Два изображения идентичны во всем, кроме небольших горизонтальных смещений, которые и создают впечатление глубины. Любой может изготовить фотографию, пригодную для использования в стереоскопе, если выберет какой-либо неподвижный объект (или сцену), сделает снимок, а затем сдвинет фотоаппарат на 5 сантиметров вправо или влево и сделает второй снимок.

Не все обладают способностью воспринимать глубину с помощью стереоскопа. Вы сами можете легко проверить свой стереопсис, если воспользуетесь стереопарами, приведенными на рис. 105 и 106. Если у вас есть стереоскоп, вы можете сделать копии изображенных здесь стереопар и вставить их в стереоскоп. Вы можете также поместить тонкий кусок картона перпендикулярно между двумя изображениями из одной стереопары и попытаться смотреть каждым глазом на свое изображение, установив глаза параллельно, как если бы вы смотрели вдаль. Можно также научиться сводить и разводить глаза с помощью пальца, поместив его между глазами и стереопарой и передвигая вперед или назад, пока изображения не сольются, после чего (это самое трудное) вы сможете рассматривать слитое изображение, стараясь, чтобы оно не разделилось на два. Если у вас это получится, то кажущиеся отношения глубины будут противоположны тем, которые воспринимаются при использовании стереоскопа.



Рис. 104. А. Стереоскоп Уитстона. Б. Схема стереоскопа Уитстона, составленная им самим. Наблюдатель сидит перед двумя зеркалами (А и А"), поставленными под углом 40° к направлению его взора, и смотрит на две совмещенные в поле зрения картинки - Е (правым глазом) и Е" (левым глазом). В созданном позже более простом варианте две картинки помещаются рядом так, что расстояние между их центрами примерно равно расстоянию между глазами. Две призмы отклоняют направление взора так, что при надлежащей конвергенции левый глаз видит левое изображение, а правый глаз - правое изображение. Вы сами можете попробовать обойтись без стереоскопа, представив себе, что смотрите на очень удаленный предмет глазами, оси которых установлены параллельно друг другу. Тогда левый глаз будет смотреть на левое изображение, а правый - на правое.

Даже если вам не удастся повторить опыт с восприятием глубины - из-за того ли, что у вас нет стереоскопа, или потому, что вы не можете произвольно сводить и разводить оси глаз, - вы все-таки сможете понять суть дела, хотя не получите удовольствия от стереоэффекта.

В верхней стереопаре на рис. 105 в двух квадратных рамках имеется по небольшому кружку, один из которых смещен немного влево от центра, а другой - немного вправо. Если рассматривать эту стереопару двумя глазами, используя стереоскоп или иной метод совмещения изображений, то вы увидите кружок не в плоскости листа, а впереди него на расстоянии около 2,5 см. Если так же рассматривать нижнюю стереопару на рис. 105, то кружок будет виден позади плоскости листа. Вы воспринимаете положение кружка таким образом потому, что на сетчатки ваших глаз попадает в точности такая же информация, как если бы кружок действительно находился впереди или позади плоскости рамки.


Рис. 105. Если верхнюю стереопару вставить в стереоскоп, то кружок будет выглядеть расположенным впереди плоскости рамки. В нижней стереопаре он будет располагаться позади плоскости рамки. (Вы можете проделать такой опыт без стереоскопа, путем конвергенции или дивергенции глаз; для большинства людей конвергенция легче. Для облегчения задачи можно взять кусок картона и поставить его между двумя изображениями стереопары. Поначалу это упражнение может показаться вам трудным и утомительным; не усердствуйте при первой попытке. При конвергенции глаз на верхней стереопаре кружочек будет виден дальше плоскости, а на нижней - ближе).

В 1960 году Бела Юлеш из фирмы Bell Telephone Laboratories придумал весьма полезную и изящную методику для демонстрации стереоэффекта. Изображение, представленное на рис. 107, на первый взгляд кажется однородной случайной мозаикой из маленьких треугольничков. Так оно и есть, за исключением того, что в центральной части имеется скрытый треугольник большего размера. Если вы будете рассматривать это изображение с помощью двух кусочков цветного целлофана, помещенных перед глазами, - красного перед одним глазом и зеленого перед другим, то вы должны увидеть в центре треугольник, выступающий из плоскости листа вперед, как в предыдущем случае с маленьким кружком на стереопарах. (Быть может, в первый раз вам придется смотреть минуту или около этого, пока не возникнет стереоэффект.) Если поменять куски целлофана местами, произойдет инверсия глубины. Ценность этих стереопар Юлеша заключается в том, что если у вас нарушено стереовосприятие, то вы не увидите треугольника впереди или позади окружающего фона.


Рис. 106. Еще одна стереопара.

Подводя итоги, можно сказать, что наша способность ощущать стереоэффект зависит от пяти условий:

1. Имеется много косвенных признаков глубины - частичное заслонение одних предметов другими, параллакс движения, вращение предмета, относительные размеры, отбрасывание теней, перспектива. Однако наиболее мощным механизмом является стереопсис.

2. Если мы фиксируем взглядом какую-то точку в пространстве, то проекции этой точки попадают в центральные ямки обеих сетчаток. Любая точка, которая оценивается как расположенная на том же расстоянии от глаз, что и точка фиксации, образует две проекции в корреспондирующих точках сетчаток.

3. Стереоэффект определяется простым геометрическим фактом - если некоторый объект находится ближе точки фиксации, то две его проекции на сетчатках оказываются дальше друг от друга, чем корреспондирующие точки.

4. Главный вывод, основанный на результатах экспериментов с испытуемыми, заключается в следующем: объект, проекции которого на сетчатках правого и левого глаза попадают на корреспондирующие точки, воспринимается как расположенный на том же расстоянии от глаз, что и точка фиксации; если проекции этого объекта раздвинуты по сравнению с корреспондирующими точками, объект кажется расположенным ближе точки фиксации; если же они, наоборот, сближены, объект кажется расположенным дальше точки фиксации.

5. При горизонтальном смещении проекций больше чем на 2° или вертикальном смещении больше нескольких угловых минут возникает двоение.


Рис. 107. Для того чтобы получить это изображение, называемое анаглифом, Бела Юлес сначала построил две системы случайно расположенных маленьких треугольников; они различались только тем, что 1) в одной системе были красные треугольники на белом фоне, а в другой - зеленые на белом фоне; 2) в пределах большой треугольной зоны (вблизи центра рисунка) все зеленые треугольники несколько смещены влево по сравнению с красными. После этого две системы совмещаются, но с небольшим сдвигом, так что сами треугольники не накладываются друг на друга. Если на полученное изображение смотреть через зеленый фильтр из целлофана, то будут видны только красные элементы, а если через красный фильтр - только зеленые. Если же перед одним глазом поместить зеленый фильтр, а перед другим - красный, то вы увидите большой треугольник, выступающий примерно на 1 см перед страницей. В случае перемены фильтров местами треугольник будет виден за плоскостью страницы.

<<< Назад
Вперед >>>