» » » » » » » Vederea tridimensională (Percepția în adâncime)

Vederea tridimensională (Percepția în adâncime)

postat în: Lumina | 0
Vederea tridimensională în fotografie
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Depth_cues_1.png 

(Perspectiva, dimensiunea relativă, ocluziunea și gradienții de textura, toate contribuie la aspectul tridimensional al acestei fotografii. )

Percepția în adâncime (percepția în în profunzime) este capacitatea vizuală de a percepe lumea în trei dimensiuni (3D) și distanța unui obiect. Senzația de adâncime este termenul corespunzător pentru animale, deoarece deși se știe că animalele pot detecta distanța unui obiect (din cauza capacității lor de a se deplasa cu exactitate sau de a răspunde în mod consecvent, în funcție de această distanță), nu se știe dacă acestea „percep” acest lucru în același mod subiectiv ca oamenii.

Percepția în adâncime apare dintr-o varietate de indicii de adâncime. Acestea sunt în mod obișnuit clasificate în indici binoculari, care se bazează pe primirea de informații senzoriale în trei dimensiuni, atât din ochi cât și din indiciile monoculare care pot fi reprezentate în doar două dimensiuni și observate cu un singur ochi. Indicațiile binoculare includ stereoscopia, convergența ochilor, disparitatea și adâncimea de la viziunea binoculară prin exploatarea paralaxelor. Indicațiile monoculare includ distanța (obiectele îndepărtate prezintă unghiuri vizuale mai mici decât obiectele apropiate), granulația, mărimea și paralaxa mișcării.

Indicii monoculare

Indiciile monoculare oferă informații despre adâncime atunci când se vizionează o scenă cu un singur ochi.

Paralaxa de mișcare: Atunci când un observator se mișcă, mișcarea relativă aparentă a mai multor obiecte staționare pe fundal oferă indicii despre distanța lor relativă. Dacă se cunosc informații despre direcția și viteza de mișcare, paralaxa de mișcare poate furniza informații absolute de adâncime. Acest efect poate fi văzut clar atunci când conduci într-o mașină. Lucrurile din apropiere trec mai repede, în timp ce obiectele îndepărtate apar ca fiind staționare. Unele animale care nu au o viziune binoculară datorită faptului că ochii lor au un câmp de vedere comun îngust folosesc paralaxa mișcării mai mult decât oamenii pentru percepția adâncimii (de exemplu, unele tipuri de păsări își mișcă rapid capul pentru a obține paralaxa mișcării, iar veverițele se mișcă în direcții ortogonale față de un obiect de interes pentru a face același lucru).

Adâncime de mișcare: Atunci când un obiect se deplasează spre observator, proiecția retinei unui obiect se extinde în timp, ceea ce duce la percepția mișcării într-o linie spre observator. Un alt nume pentru acest fenomen este adâncimea de expansiune optică. Schimbarea dinamică a stimulilor permite observatorului să nu vadă numai obiectul ca fiind în mișcare, ci să perceapă și distanța față de obiectul în mișcare. Astfel, în acest context, mărimea în schimbare servește ca un indiciu de distanță. Un fenomen asociat este capacitatea sistemului vizual de a calcula timpul de contact al unui obiect care se apropie din viteza expansiunii optice – o abilitate utilă în contexte variind de la conducerea unei mașini la jocul cu minge. Cu toate acestea, calculul timpul de contact este, în mod strict vorbind, percepția vitezei, mai degrabă decât a adâncimii.

Efect de adâncime cinetică: Dacă o figură rigidă staționară (de exemplu, un cub de sârmă) este plasată în fața unei surse punctuale de lumină, astfel încât umbra acesteia să cadă pe un ecran translucid, un observator din cealaltă parte a ecranului va vedea un model bidimensional de linii. Dar dacă cubul se rotește, sistemul vizual va extrage informațiile necesare pentru a percepe a treia dimensiune din mișcările liniilor și se va vedea un cub. Acesta este un exemplu al efectului de adâncime cinetică. Efectul apare și atunci când obiectul rotativ este solid (mai degrabă decât o figură conturată), cu condiția ca umbra proiectată să fie formată din linii care au colțuri sau puncte finale definite și că aceste linii se schimbă atât în ​​lungime cât și în orientare în timpul rotației.

Perspectiva: Proprietatea liniilor paralele de a converge la distanță, la infinit, ne permite să reconstruim distanța relativă a două părți ale unui obiect sau a caracteristicilor peisajului. Un exemplu ar fi să stăm pe un drum drept, privind în depărtare pe șosea și observând că drumul se îngustează cu cât este mai departe de noi.

Mărime relativă: Dacă se știe că două obiecte sunt de aceeași dimensiune (de exemplu, doi copaci), dar dimensiunea lor absolută este necunoscută, indicii de mărime relativă pot furniza informații despre adâncimea relativă a celor două obiecte. Dacă cineva observă unul sub un unghi vizual mai mare pe retină decât pe celălalt, obiectul cu unghiul vizual mai mare apare mai aproape.

Dimensiune familiară: Deoarece unghiul vizual al unui obiect proiectat pe retină scade cu distanța, această informație poate fi combinată cu cunoașterea anterioară a dimensiunii obiectului pentru a determina adâncimea absolută a obiectului. De exemplu, oamenii sunt în general familiarizați cu dimensiunea unui automobil mediu. Această cunoaștere prealabilă poate fi combinată cu informații despre unghiul pe care-l crează pe retină pentru a determina adâncimea absolută a unui automobil într-o scenă.

Dimensiune absolută: Chiar dacă dimensiunea reală a obiectului este necunoscută și există un singur obiect vizibil, un obiect mai mic pare mai departe decât un obiect mare în aceeași locație

Perspectivă aeriană: Datorită împrăștierii luminii de către atmosferă, obiectele care se află la o distanță mare au un contrast de luminanță mai scăzut și o saturație a culorii mai scăzută. Din această cauză, imaginile par mai neclare cu cât sunt mai departe de punctul de vedere al unei persoane. În grafica computerizată, acest lucru este adesea numit „ceață la distanță”. Partea din față are un contrast ridicat; fundalul are un contrast scăzut. Obiectele care diferă numai în contrast cu un fundal par să fie la adâncimi diferite. Culoarea obiectelor îndepărtate este de asemenea deplasată spre albastru (de exemplu, munții îndepărtați). Unii pictori, în special Cézanne, folosesc pigmenți „calzi” (roșii, galbeni și portocalii) pentru a aduce elementele mai în față, și „reci” (albastru, violet și verde-albastru) pentru a indica elementele mai departe de planul imaginii.

Acomodare: Acesta este un avantaj oculomotor pentru percepția adâncimii. Când încercăm să ne concentrăm asupra unor obiecte îndepărtate, mușchii ciliari întind lentilele oculare, făcându-le mai subțiri și, prin urmare, schimbând distanța focală. Senzațiile kinestezice ale mușchilor ciliari (mușchii intraoculari) care se contractă și se relaxează sunt trimise spre cortexul vizual unde se utilizează pentru interpretarea distanței/adâncimii. Acomodarea este eficientă numai pentru distanțe mai mici de 2 metri.

Ocultație: Ocultația (denumită și interpunere) se întâmplă atunci când suprafețele apropiate se suprapun peste suprafețele îndepărtate. Dacă un obiect blochează parțial vederea unui alt obiect, oamenii îl percep mai aproape. Această informație permite observatorului să creeze un „clasament” de proximitate relativă. Prezența ocluziilor monoculare ambientale constă în textura și geometria obiectului. Aceste fenomene sunt capabile să reducă latența de percepție a adâncimii atât în ​​cazul stimulilor naturali cât și artificiali.

Perspectivă curbilinie: La extremele exterioare ale câmpului vizual, liniile paralele devin curbe, ca într-o fotografie realizată printr-o lentilă ”ochi de pește”. Acest efect, deși este eliminat de obicei atât din artă cât și din fotografie prin trunchierea sau încadrarea unei imagini, sporește foarte mult sentimentul spectatorului de a fi poziționat într-un spațiu real tridimensional. (Perspectiva clasică nu are nici o utilitate pentru așa-numita „denaturare”, deși în fapt „distorsiunile” se supun strict legilor optice și furnizează informații vizuale perfect valide, la fel ca și perspectiva clasică pentru partea din câmpul de vizibilitate din cadrul său.)

Gradientul texturii: Detaliile fine despre obiectele din apropiere pot fi văzute clar, în timp ce astfel de detalii nu sunt vizibile pe obiecte îndepărtate. Gradienții de textura sunt granulații ale unui obiect. De exemplu, pe un drum lung cu pietriș, pietrișul din apropierea observatorului poate fi văzut în mod clar ca formă, dimensiune și culoare. În depărtare, textura drumului nu poate fi net diferențiată.

Iluminare și umbrire: Modul în care lumina cade pe un obiect și se reflectă pe suprafețele sale,și umbrele care lăsate de obiecte, oferă un indiciu eficient pentru creier pentru a determina forma obiectelor și poziția lor în spațiu.

Blur de defocalizare: Blurarea selectivă a imaginii este foarte frecvent utilizată în fotografie și video pentru a stabili impresia de profunzime. Acest lucru poate acționa ca un indiciu monocular chiar și atunci când toate celelalte indicii sunt eliminate. Aceasta poate contribui la perceperea profunzimii imaginilor pe retină naturale, deoarece adâncimea de focalizare a ochiului uman este limitată. În plus, există mai mulți algoritmi de estimare a adâncimii bazați pe defocalizare și neclaritate. Unii păianjeni care sar utilizează defocalizarea imaginii pentru a obține adâncimea.

Elevație: Atunci când un obiect este vizibil în raport cu orizontul, avem tendința să percepem obiecte care sunt mai aproape de orizont ca fiind mai îndepărtate de noi și obiecte care sunt mai departe de orizont ca fiind mai aproape de noi. În plus, dacă un obiect se deplasează dintr-o poziție aproape de orizont în o poziție mai mare sau mai mică decât orizontul, va apărea să se apropie mai mult de observator.

Indici binoculare

Indicațiile binoculare oferă informații despre adâncime atunci când se vizionează o scenă cu ambii ochi.

Stereoscopia sau disparitatea retinală (binoculară), sau paralaxă binoculară: Animalele care au ochii plasați frontal pot utiliza, de asemenea, informații derivate din proiecția diferită a obiectelor pe fiecare retină pentru a evalua adâncimea. Prin utilizarea a două imagini ale aceleiași scene obținute din unghiuri ușor diferite, este posibilă triangularea distanței față de un obiect cu un grad ridicat de precizie. Fiecare ochi privește un unghi ușor diferit al unui obiect văzut de ochii din stânga și din dreapta. Acest lucru se întâmplă din cauza paralaxei de separare orizontală a ochilor. Dacă un obiect este departe, diferența dintre imaginea care se încadrează pe ambele retine va fi mică. Dacă obiectul este aproape, discrepanța va fi mare. Stereoscopia este cea care îi face pe oameni să se gândească că percep profunzimea atunci când văd filme 3D și fotografii stereoscopice.

Convergenţă: Aceasta este un indiciu oculomotor binocular pentru percepția de distanță/adâncime. Din cauza stereoscopiei, cei doi ochi se concentrează pe același obiect. În acest sens, acestea converg. Convergența va întinde mușchii extraoculari. Așa cum se întâmplă cu indiciul de acomodare monocular, senzațiile kinestezice ale acestor mușchi extraoculari ajută, de asemenea, la perceperea profunzimii/distanței. Unghiul de convergență este mai mic atunci când ochiul se fixează pe obiecte îndepărtate. Convergența este eficientă pentru distanțe mai mici de 10 metri.

Stereoscopia umbrei: A. Medina Puerta a demonstrat că imaginile retinale fără disparitate de paralaxă, dar cu umbre diferite, sunt fuzionate în mod stereoscopic, conferind percepția adâncimii scenei imaginate. El a numit fenomenul „stereoscopia umbrei”. Umbrele sunt, prin urmare, un indiciu stereoscopic important pentru percepția adâncimii.

Din aceste indicii diferite, doar convergența, acomodarea și dimensiunea familiară oferă informații despre distanța absolută. Toate celelalte indicii sunt relative (adică, ele pot fi folosite numai pentru a spune care obiecte sunt mai apropiate față de altele). Stereoscopia este doar relativă deoarece o discrepanță mai mare sau mai mică pentru obiectele din apropiere ar putea însemna fie că aceste obiecte diferă mai mult sau mai puțin substanțial în profunzime relativă fie că obiectul perceput este mai aproape sau mai departe (cu cât scena este mai departe, cu atât este mai mică disparitate retinală care indică aceeași diferență de adâncime.)

Percepția tridimensională în artă

Fotografiile care captează perspectiva sunt imagini bidimensionale care ilustrează adesea iluzia profunzimii. Fotografia folosește mărimea, contextul de mediu, iluminatul, gradientul textural și alte efecte pentru a surprinde iluzia profunzimii. Stereoscoapele și filmele 3D utilizează viziunea binoculară forțând spectatorul să vadă două imagini create din poziții (puncte de vedere) ușor diferite. Charles Wheatstone a fost primul care a discutat despre percepția adâncimii ca un indiciu al disparității binoculare. El a inventat stereoscopul, care este un instrument cu două oculare care afișează două fotografii ale aceleiași locații/scene, luate din unghiuri diferite. Când se observă, separat de fiecare ochi, perechile de imagini induc un sentiment de profunzime. În schimb, un teleobiectiv – utilizat în sporturile televizate, de exemplu, pentru a mări imaginile publicului din stadion – are efectul opus. Observatorul vede dimensiunile și detaliile scenei ca și cum ar fi destul de aproape pentru a le atinge, dar perspectiva camerei este încă derivată din poziția sa efectivă de o sută de metri distanță, astfel încât fețele de fundal și obiectele apar la aceeași dimensiune ca cele din prim-plan.

Artiștii experimentați sunt foarte conștienți de diferitele metode de indicare a adâncimii spațiale (umbrirea culorii, ceață la distanță, perspectivă și mărimea relativă) și profită de ele pentru a face ca lucrările lor să pară „reale”. Observatorul simte că ar fi posibil să ia de nas personajul unui portret de Rembrandt, de ex., sau să ia un măr dintr-o natură moartă a lui Cezanne – sau să pășească în interiorul unui peisaj și să se plimbați printre copaci și pietre.

Cubismul s-a bazat pe ideea încorporării punctelor multiple de vedere într-o imagine pictată, ca și cum ar simula experiența vizuală a faptului că este fizic în prezența subiectului și văzând-o din diferite unghiuri. Experimentele radicale ale lui Georges Braque, ale lui Pablo Picasso, din Nu à la cheminée a lui Jean Metzinger, La Femme aux Phlox a lui Albert Gleizes, sau Turnul Eiffel al lui Robert Delaunay, utilizează unghiul exploziv al cubismului pentru a exagera iluzia tradițională a spațiului tridimensional. Utilizarea subtilă a mai multor puncte de vedere poate fi găsită în lucrările de pionierat ale lui Cézanne, care a anticipat și a inspirat primii cubiști actuali. Peisajele și naturile moarte ale lui Cézanne sugerează puternic percepția profunzimii artistului. În același timp, ca și ceilalți post-impresioniști, Cézanne învățase din arta japoneză semnificația respectării dreptunghiului plat (bidimensional) al imaginii în sine; Hokusai și Hiroshige au ignorat sau chiar inversat perspectiva liniară și, astfel, a reamintit observatorului că o imagine poate fi „adevărată” doar atunci când recunoaște adevărul propriului său plan plat. Prin contrast, pictura europeană „academică” a fost dedicată unui fel de tehnică Big Lie că suprafața pânzei este doar o ușă fermecătoare către o scenă „reală” care se desfășoară dincolo și că sarcina principală a artistului este de a distrage privitorul de la orice dezamăgire a conștientizării prezenței pânzei pictate. Cubismul și, într-adevăr, cea mai mare parte a artei moderne este o încercare de a se confrunta, dacă nu de a rezolva, paradoxul de a sugera adâncimea spațială pe o suprafață plană și de a explora această contradicție inerentă prin metode inovatoare de vizualizare, precum și noi metode de desen și pictură.

Summary
Review Date
Reviewed Item
Vederea tridimensională (Percepția în adâncime)
Author Rating
51star1star1star1star1star

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *