Wizja stereoskopowa: co to jest, jak to działa, jak mierzy się?

Wizja stereoskopowa jest nieocenionym darem, który natura przyznała osobie.Dzięki temu mechanizmowi postrzegamy otaczający świat w całej jego głębi i wszechstronności. Obraz 3D tworzy mózg, gdy dana osoba patrzy na widoczne obiekty obiema oczami.

Wizja stereoskopowa umożliwiła współczesnemu człowiekowi stworzenie imitacji efektu stereo: filmów 3D, stereotypów i stereofotografii.Wszystko to sprawia, że ​​świat wokół nas jest jeszcze bardziej rozkoszny i tajemniczy.

Czym jest stereoskopowe widzenie i jak działa?

Definicja widzenia stereoskopowego

Wizja stereoskopowa to unikalna właściwość organów widzenia, która pozwala zobaczyć nie tylko wymiary obiektu w jednej płaszczyźnie, ale także jego kształt, a także wymiary obiektu w różnych płaszczyznach.

Taka trójwymiarowa wizja jest nieodłączna od każdej zdrowej osoby: na przykład, jeśli widzimy dom w oddali, możemy w przybliżeniu określić jego rozmiar i odległość od nas.

Stereoskopowe widzenie jest ważną funkcją wykonywaną przez ludzkie oko.

Mechanizm

Na siatkówce naszych oczu powstaje dwuwymiarowy obraz, jednak osoba postrzega głębię przestrzeni, czyli ma trójwymiarową stereoskopową wizję.

Jesteśmy w stanie ocenić głębokość z powodu różnych mechanizmów. Dysponując danymi na temat wielkości obiektu, osoba jest w stanie obliczyć odległość do niej lub zrozumieć, który z obiektów jest bliżej, porównując rozmiar kątowy obiektu. Jeśli jeden obiekt znajduje się przed drugim i częściowo go zaciemnia, obiekt przedni jest postrzegany z większej odległości.

Oddalenie obiektu można również określić za pomocą takiego znaku, jak ruch "paralaksy".Jest to widoczne przesunięcie bardziej odległych i intymnych obiektów, gdy głowa porusza się w różnych kierunkach. Przykładem jest "efekt kolei kiedy patrzymy z okna poruszającego się pociągu, wydaje nam się, że prędkość blisko położonych obiektów jest większa niż prędkość odległych obiektów.

Jedną z ważnych funkcji widoku stereoskopowego jest orientacja w przestrzeni. Dzięki szerokiemu dostępowi do obiektów lepiej orientujemy się w przestrzeni.

Jeśli dana osoba traci postrzeganie głębi przestrzeni, jego życie stanie się niebezpieczne.

Wizja stereoskopowa pomaga nam na wiele sposobów, na przykład w zajęciach sportowych.Bez oceny siebie i otaczających obiektów w kosmosie, występy gimnastyczek na barach i dziennikach staną się niemożliwe, tyczka słupowa nie będzie w stanie prawidłowo ocenić odległości do poprzeczki, a biathlonistom nie uda się trafić w cel.

Bez stereoskopowego widzenia, osoba nie może pracować w zawodach, które wymagają natychmiastowej oceny odległość lub związane z szybko poruszającymi się obiektami (pilot, maszynista, myśliwy, dentysta).

Odchylenia

Osoba ma kilka mechanizmów szacowania głębokości. Jeśli któryś z mechanizmów nie działa, jest to odchylenie od normy, co prowadzi do różnych ograniczeń w ocenie oddalenia obiektów i orientacji w przestrzeni. Najważniejszym mechanizmem percepcji głębi jest stereopsis.

Stereopsis

Stereopsis zależy od dzielenia obu oczu.Rozważając jakąkolwiek trójwymiarową scenę, oba oczy tworzą różne obrazy na siatkówce. Widać to, gdy patrzysz prosto przed siebie i szybko przesuwasz głowę z boku na bok lub szybko zamykasz jeden po drugim, potem kolejne oko. Jeśli masz przed sobą płaski przedmiot, wtedy nie zauważysz wielkiej różnicy. Jeśli jednak obiekty znajdują się w różnej odległości od ciebie, zauważysz znaczące zmiany w obrazie.W procesie stereopsji mózg porównuje obrazy tej samej sceny na dwóch siatkówkach i szacuje ich głębokość z względną dokładnością.

Manifestacja stereopsji

Rozbieżność

Jest to nazwa odchylenia od położenia odpowiednich punktów na siatkówce prawego i lewego oka, w którym ten sam obraz jest ustalony.Jeżeli odchylenie nie przekracza 2 ° w kierunku poziomym i nie więcej niż kilka minut kątowych w kierunku pionowym, wtedy osoba wizualnie postrzega pojedynczy punkt w przestrzeni jako usytuowany bliżej niż sam punkt fiksacja.Jeżeli odległość między występami punktu jest mniejsza niż między odpowiednimi punktami, osoba ta poczuje, że znajduje się poza punktem zamocowania.

Trzecia opcja obejmuje odchylenie większe niż 2°. Jeśli kierunek pionowy przekracza kilka minut kątowych, widzimy 2 oddzielne punkty, które pojawią się bliżej lub dalej od punktu mocowania.Eksperyment ten leży u podstaw stworzenia serii instrumentów stereoskopowych (stereoskop Wheatstone, stereofoniczna telewizja, zakresy stereo itp.).

Manifestacja różnic

Przydzielać zbieżne rozbieżności (w punktach w pobliżu punktu mocowania) i rozbieżne (w punktach położonych dalej niż punkt mocowania). Rozkład różnic w obrazie nazywany jest mapą różnic.

Sprawdzanie za pomocą stereospekcji

Niektórzy ludzie nie mogą postrzegać głębi obiektów za pomocą stereoskopu. Możesz sprawdzić swoją stereopsję za pomocą takiego zdjęcia.

Jeśli istnieje stereoskop, możesz wykonać kopie stereoskopów, które są na nim przedstawione i wstawić je do urządzenia. Druga opcja polega na prostopadłym ułożeniu cienkiego arkusza tektury między dwoma obrazami jednego stereopary. Po zainstalowaniu ich równolegle, możesz spróbować spojrzeć na swój obraz każdym okiem.

Korzystanie ze stereoskopu

W 1960 r. Naukowiec z USA, Bela Yulesh, zaproponował użycie unikalnego sposobu pokazania efektu stereo, z wyłączeniem jednoocznej obserwacji obiektu.Ta zasada może być używana do szkolenia stereopsji. Spójrz na zdjęcia-autostereogramy.

Jeśli spojrzysz w dal, przez rysunek zobaczysz stereoskopowy obraz.

W oparciu o tę metodę stworzono urządzenie, które umożliwia zbadanie progu widzenia stereoskopowego, autostereogramu.Istnieje również zmodyfikowane urządzenie, które pozwala bardzo dokładnie określić próg widzenia stereoskopowego.

Każde oko otrzymuje testowe obiekty, które mają ten sam obszar punktów i reprezentują kształt dowolnego kształtu.W przypadku, gdy wartości kątów paralaktycznych wynoszą zero, obserwator może zobaczyć w uogólnionych punktach obrazu umiejscowionych w dowolnej kolejności. Nie będzie mógł przydzielić określonej liczby na losowym tle. W ten sposób jednooczna wizja postaci jest wykluczona.

Przeprowadzanie testu

Przesuwając jeden z obiektów testowych prostopadle do osi optycznej systemu, widzimy, jak zmienia się paralaktyczny kąt między figurami. Kiedy osiągnie określoną wartość, obserwator będzie mógł zobaczyć figurę, jakby odrywając się od tła; figurę można również usunąć lub przybliżać do niej.

Kąt paralaktyczny jest mierzony za pomocą kompensatora optycznego, który jest wstawiany do jednego z odgałęzień urządzenia. Gdy w polu widzenia pojawia się postać, obserwator ją naprawia, a na wskaźniku pojawia się odpowiedni próg stereoskopowego progu widzenia.

Neurofizjologia widzenia stereoskopowego

Badania w dziedzinie neurofizjologii widzenia stereoskopowego umożliwiły identyfikację określonych komórek w pierwotnej korze wzrokowej mózgu, które są dostrojone pod kątem rozbieżności. Mogą być 2 rodzaje:

1. Komórki pierwszego typu reagują tylko wtedy, gdy bodźce są dokładnie zlokalizowane na odpowiednich częściach obu siatkówek.
2. Drugi typ komórki reaguje tylko wtedy, gdy obiekt znajduje się poza punktem zamocowania.

   Schemat widzenia objętościowego

Ponadto istnieją komórki, które reagują, gdy bodziec znajduje się bliżej punktu stabilizacji.

Wszystkie typy komórek mają właściwość selektywności orientacyjnej.Mają dobrą reakcję na poruszające się bodźce i końce linii.

Istnieje również walka pól wizualnych.W przypadku, gdy obrazy na siatkówce obu oczu są bardzo różne, często jeden z nich nie jest już postrzegany.Zjawisko to oznacza, że: jeśli system wzrokowy nie może łączyć obrazów na obu siatkówkach, to częściowo lub całkowicie odrzuca jeden z obrazów.

Warunki dla widzenia stereoskopowego

Aby uzyskać normalny widok stereoskopowy, konieczne są następujące warunki:

• Normalne funkcjonowanie układu ruchowego gałek ocznych;
• Dobra ostrość wzroku obu oczu;
• Związek między zakwaterowaniem, syntezą i konwergencją;
• Nieznaczna różnica w skalach obrazów obu oczu.

Jeśli na siatkówce obu oczu, podczas oglądania tego samego obiektu, obraz ma różne rozmiary lub inną skalę, nazywa się to aniseikoniey.

To odchylenie jest najczęstszym powodem, dla którego stereoskopowe widzenie staje się niestabilne lub zostaje utracone.

Aniseikonija, z reguły, rozwija się w obecności innego załamania oczu (anizometropii). Jeśli nie przekracza 2 %, wtedy można poprawić zwykłe soczewki stygmatyczne. W wyższym stopniu aniseukonium muszą być używane gogle aniseksyjne.

Normy i wskaźniki

Głównym powodem pojawienia się zeza jest naruszenie związku między konwergencją a zakwaterowaniem.W przypadku widocznego zeza występuje nie tylko defekt kosmetyczny, ale zmniejsza się ostrość widzenia kośca. Może nawet okresowo wyłączać proces percepcji obrazów (amblyopia).W przypadku heteroforii, czyli ukrytego zeza, nie ma kosmetycznej wady, ale patologia nadal zapobiegnie stereopsji. Osoby z heterofią przekraczającą 3 ° nie mogą pracować z instrumentami lornetkowymi.

Próg widzenia stereoskopowego jest determinowany przez wpływ różnych czynników, takich jak:

• Jasność tła;
• Kontrast obiektów;
• Czas obserwacji.

W dobrych warunkach obserwacji próg postrzegania głębokości waha się od 10 do 12 do 5 ".

Wizję stereoskopową można badać, oceniać, oceniać na kilka sposobów:

• Za pomocą stereoskopu według wykresów Pulfricha (minimalny próg to 15 ") 4
• Korzystanie ze stereoskopów z zestawem bardziej dokładnych tabel (zakres pomiarowy - od 10 do 90 ");
• Korzystanie z urządzenia zawierającego losowe tło (dopuszczalny błąd pomiaru to 1 - 2 ").

Wideo

Wnioski

Wizja stereoskopowa jest złożonym mechanizmem, bez którego trudno byłoby człowiekowi żyć w tym świecie.Pomaga nam zobaczyć obiekty nie tylko na płaszczyźnie, ale także w przestrzeni, pozwala nam obliczyć ich rozmiar, objętość, odległość. Możesz sprawdzić obraz stereoskopowy na kilka sposobów, zgodnie z opisem w tym artykule.

Przeczytaj także o tym, jak eksplorowane są pola widzenia.