Kako vidimo? - DiskusijeNET - eX YU

**dollar** · 22.04.2008, 07:00 PM

Odlican test i preporucujem da se procita

Naše viđenje je posledica odbijanja svetlosnih zraka od objekata u spoljašnjem svetu, koji zatim prolaze kroz zenicu i dospevaju na deo oka koji se zove mrežnjača. Prema tome, viđenje možemo opisati kao geometrijsku projekciju trodimenzionalnog sveta na dvodimenzionalnu ravan mrežnjače (slika 1).

Klikni na sliku da je vidiš u originalnim dimenzijama.

Slika 1: projekcija na mreznjaci oka

Ovaj proces sličan je onome kada slikar ili fotoaparat prenesu neku scenu na papir ili ekran. Prvi autor koji je na ovakav način opisao oko, tj kao mračnu komoru (camera obscura, slika 2) bio je arapski mislilac Alhazen (u originalu Ibn Al Hajtam).

Na mrežnjači, zatim, dolazi do aktivacije receptora i informacija se dalje prosleđuje u određenu zonu mozga koja se zove primarna vizuelna zona, a zatim i u ostale delove kore velikog mozga. Projekcija, koja pri tom procesu nastaje na mrežnjači oka, naziva se proksimalni (bliski) stimulus, a projektovani objekti nazivaju se distalni (udaljeni) stimulus.

Proksimalni i distalni stimulus međusobno se razlikuju jer se pri prenosu informacija od objekata ka oku, odnosno pri projekciji trodimenzionalnog u dvodimenzionalni prostor deo tih informacija gubi, pa se stimulacija koja stiže na mrežnjaču razlikuje od opaženog objekta.

slika 2: camera obscura

Uprkos ovakvom smanjenju broja dimenzija sa trodimenzionalnog na dvodimenzionalni prostor, naš opažaj okoline nije dvodimenzionalni složaj obojenih delića koji stimulišu mrežnjaču, niti skica projektovanih ivica i linija. Naprotiv, opažamo kompaktne objekte, sastavljene od različitih delova, postavljene na određenu udaljenost od nas u trodimenzionalnom prostoru.

Ako uzmemo u obzir da su vizuelnom sistemu direktno dostupne samo informacije sa mrežnjače, odnosno informacije o proksimalnom stimulusu, postavlja se pitanje kako se u tom slučaju opažaj u većoj meri slaže sa distalnim stimulusom, odnosno, sa karakteristikama objekata koje opažamo. Gubitak jedne dimenzije povlači za sobom distorziju brojnih karakteristika spoljašnjih objekata, kao što su oblik, položaj, treća dimenzija samih objekata. Međutim, kao što je navedeno, opažaj odgovara distalnom stimulusu, što znači da vizuelni sistem uspeva da nadoknadi veći deo izgubljenih informacija. Kako?

Od slikarstva do nauke - faktori dubine

Jedno od svojstava, čija je distorzija na proksimalnom stimulusu nejneposrednija posledica smanjenja broja dimenzija, jeste udaljenost objekata, odnosno opažaj dubine. Pri opažanju različitih objekata vizuelni sistem ih, između ostalog, lokalizuje u prostoru, odnosno određuje nihove prostorne koordinate. Položaj objekta u frontalnoj ravni specifikovan je direktno na mrežnjači preko x ose (levo-desno) i y ose (gore-dole). Udaljenost objekta u odnosu na posmatrača, tj. treća dimenzija (z osa, blizu-daleko) nije direktno data na mrežnjači, već se artikuliše preko različitih dodatnih informacija.

Tako, na primer, dve tačke (A i B) koje se nalaze na istom pravcu posmatranja, ali na različitoj daljini, projektovaće se na identično mesto (C) na mrežnjači oka (slika 3). Izvori tih dodatnih informacija, na osnovu kojih vizuelni sistem određuje daljinu opaženih objekata, nazivaju se faktori dubine. Njih možemo da klasifikujemo na različite načine, prema različitim kriterijumima.

slika 3: gubitak trece dimenzije

Možemo da govorimo o relativnim i apsolutnim informacijama, okularnim i optičkim informacijama, binokularnim i monokularnim informacijama, statičkim i dinamičkim informacijama, kvantitativnim i kvalitativnim informacijama. Neki autori ih grupišu na okularne, stereoskopske, dinamičke i slikovne informacije (Palmer, 1999). U narednoj tabeli dat je prikaz svih relevantnih faktora dubine uz osnovne informacije o svakom od njih (pojašnjenje u daljem tekstu).

Akomodacija je proces preko koga cilijarni mišići regulišu optički fokus očnog sočiva privremenim promenama njegovog oblika. Sočivo postaje izduženo pri opažanju udaljenih objekata i na taj način smanjuje prelamanje svetlosti, dok se pri opažanju bliskih objekata ispupčuje (slika 4).

slika 4: akomodacija

Ovaj faktor spada u monokularne znakove jer je za njegovu aktivaciju dovoljno opažanje jednim okom, a informacije koje pruža su apsolutne, odnosno govore o određenoj udaljenosti objekta bez obzira na okruženje.

Međutim, te informacije su diskriminativne samo za udaljenosti do 2-3 metra od opažača. Rezultati eksperimenata govore da je ovaj faktor slab izvor informacija o dubini (Hochberg, prema Palmer, 1999), ali da ga vizuelni sistem koristi za bliske objekte, kao i da se oslanja na njega pri proceni veličine objekata (Wallach & Floor, prema Palmer, 1999).

Relativna veličina (veličina proksimalnog stimulusa): jedna od posledica projekcije trodimenzionalnog prostora na dvodimenzionalnu retinu jeste i to da udaljeniji objekti projektuju manju sliku od bližih identične fizičke veličine (slika 5). Ukoliko isti objekat postavimo na različite udaljenosti od posmatrača, proksimalne stimulacije smanjivaće se sa povećanjem udaljenosti. Uprkos tome, opažaj veličine objekta ostaje konstantan, to jest, kada se udaljimo od neke osobe mi ne opažamo da se ona smanjila iako se proksimalni stimulus smanjio. Ova pojava se naziva konstantnost veličine. Relativna veličina može da obezbedi relativno precizne, kvantitativne informacije o udaljenosti jer se na osnovu nje može tačno odrediti položaj objekta u odnosu na opažača, a ne samo u odnosu na neki drugi objekat.

slika 5: relativna veličina

by Oliver Tošković

nastavice se.. ;)

**dollar** · 24.04.2008, 09:56 PM

Poznata veličina: ovaj faktor je jedan od retkih koji svedoče o ulozi iskustva i znanja u opažanju dubine. Ukoliko je sve ostalo jednako, poznatost veličine nekog objekta uticaće na procenu njegove udaljenosti. Ako opazimo čoveka, teško da ćemo proceniti da je on dvostruko niži i dvostruko dalji nego što stvarno jeste jer nam iskustvo govori koliko su približno visoki ljudi.

Dakle, znamo da čovek ne može biti visok 4 metra, već između metar i po i dva, a ako znamo otprilike veličinu objekta, u svakodnevnim uslovima, možemo odrediti i njegovu udaljenost. Međutim, ovim faktorom je moguće manipulisati jer je bitan odnos prikazanih veličina. Tako, na primer, ako posmatrate gornju sliku, imaćete utisak da posmatrate običan aerodrom, ali ako pogledate donju sliku, primetićete da su u pitanju samo makete (slika 6).

slika 6: poznata veličina

Maskiranje (interpretacija ivica): procena udaljenosti, tačnije, poređenje udaljenosti dvaju objekata zavisi i od činjenice da bliži zaklanja deo daljeg objekta. Ova informacija često se navodi kao poseban faktor opažanja dubine, kao faktor maskiranja.
Međutim, vizuelni sistem donosi odluku koji objekat zaklanja, a koji je zaklonjen, na osnovu interpretacije ivica i kontura.

U zavisnosti od toga kom objektu će opažene ivice biti pripisane, videćemo različit odnos njihovih udaljenosti. Onaj objekat kojem se pripisuju ivice obično se opaža kao bliži, pa se krug u središtu pravougaonika može videti kao krug koji lebdi iznad prvougaonika (kontura pripada krugu), ili kao otvor u sredini pravougaonika (kontura pripada pravougaoniku). Jedan od kriterijuma uspešne interpretacije ivica jeste detektovanje takozvanih T-spojeva.

Naime, ukoliko jedan objekat zaklanja drugi, linije zaklonjenog objekta biće prekinute, a linije onog koji ga zaklanja biće kontinuirane, pa će zajedno formirati konstrukciju oblika slova T (slika 7). Primere T-spojeva možemo uočiti u slikarstvu ili na fotografijama.

slika 7: maskiranje

Tako, zahvaljujući interpretaciji T-spojeva, na slikama pećinskog slikarstva možemo uočiti dubinu iako autori nisu znali da koriste druge znakove dubine (slika 8). Ovakvim znakovima moguće je manipulisati i praviti nemoguće konstrukcije T-spojeva, što dovodi do opažaja nemogućih objekata čiji su različiti delovi na međusobno krajnje različitim daljinama od posmatrača (slika 9).

slika 8: t-spojevi u pećinskom slikarstvu

slika 9: t-spojevi na slici Rene Magrita

Perspektiva: Prvi autor koji sistematski govori o ovom pojmu jeste Leonardo da Vinči. On razlikuje tri vrste perspektive, pomoću kojih je moguće na platnu predstaviti trodimenzionalnost:
1. perspektiva linija (paralelne linije seku se u daljini)
2. perspektiva boja (boje bližih objekata su svetlije i jasnije)
3. perspektiva detalja (na bližim objektima bolje se uočavaju detalji)
Međutim, i pre Leonarda slikari su znali za perspektivu, ali su uglavnom koristili samo linearnu perspektivu, dok im ostale nisu bili poznate. Leonardo, dakle, razlikuje tri vrste perspektive i u Traktatu o slikarstvu kaže da je perspektiva osnova sveg slikarstva.
Leonardovi radovi zanimljivi su i stoga što je on ovom problemu pristupao ne samo sa pozicija slikara, već i kao naučnik, te možemo reći da je njegova podela perspektive prvi pokušaj nabrajanja faktora dubine.

Perspektiva linija: paralelne linije sa horizontalne ravni trodimenzionalnog okruženja ne projektuju se u paralelne linije na dvodimenzionalnoj slici mrežnjače, već u linije koje konvergiraju ka tački nedogleda na liniji horizonta (slika 10). Ova konvergencija paralelnih linija na dvodimenzionalnoj slici naziva perspektiva se linija. Dakle, ukoliko je razmak između projekcije paralelnih linija manji, radi se o daljoj poziciji, odnosno, što je neka tačka bliža tački nedogleda, to je ona udaljenija od posmatrača.

slika 10: tačka nedogleda

Ako posmatramo slike italijanskog slikara Učela i Leonarda, uočićemo da i na slikama Učela postoji osećaj trodimenzionalnosti, ali da je on potpuniji na Leonardovim slikama. Postoje neki zapisi koji govore da je još grčki mislilac Agatharcos pisao o perspektivi, ali ti spisi nisu sačuvani. Prvu sačuvanu umetničku sliku izvedenu prema pravilima linearne perspektive naslikao je Mazačo, 1428. godine n.e (slika 11).

slika 11: perspektiva na slici Mazača

Slikari su koristili pravila perspektive da naslikaju dubinu, ali i da istaknu određene elemente na samoj slici. Tako, na Leonardovoj slici „Tajna večera“, linije perspektive seku se u tačci nedogleda koja se nalazi tačno na Hristovoj glavi (slika 12).

slika 12: Tajna večera

by Oliver Tošković

**Shadowed** · 25.04.2008, 06:08 AM

Dobar tekst. Ali cini mi se (nisam bas sve procitao) da nije pomenut najbitniji nacin utvrdjivanja trodimenzionalnosti a to je ugao pod kojim oci stoje jedno u odnosu na drugo da bi se slika dobila na istom polozaju. Stereogrami okoriste ovo da zavaraju oko da se radi o trodimenzionalnoj slici, kao i one slike/filmovi sa plavo-crvenim naocarima.

**dollar** · 25.04.2008, 07:07 AM

Zaboravio sam u prosloj poruci da napisem 'nastavice se'

Previse je teksta, pa moram da razvucem u nekoliko poruka. I idemo

Perspektiva detalja: ovaj vid perspektive odnosi se na to da su proksimalne stimulacije (projektovane slike na mrežnjači) bližih objekata bogatije detaljima, jasnije, dok su proksimalne stimulacije udaljenih objekata manje jasne, sa manje jasno izdvojenih detalja. Na prikazanoj slici vrlo jasno možete pročitati poruke demonstranata u redovima koji su bliži fotografu, ali poruke na udaljenim transparentima nije moguće identifikovati sa fotorafije (slika 13).

slika 13: perspektiva detalja

Perspektiva boja: postoje sistematske razlike u boji i kontrastu slike koja se odnosi na bliske i slike koja se odnosi na udaljene objekte. Slike bližih objekata su jasnijih boja, oštrije, dok slike udaljenih objekata deluju manje jasno i manje oštrih ivica.
Takođe, boje udaljenih objekata bliže se plavom delu spektra, zbog čega se preporučuje da se udaljeni objekti slikaju u plavo-ljubičastim nijansama i sa manje kontrasta (slika 14).

slika 14: perspektiva boja

Gradijent gustine predstavljaju sistematske promene u veličini jedinica, odnosno malih elemenata teksture, koja je sastavni deo većine površina u okolnoj sredini. Veličina pomenutih elemenata teksture smanjuje se sa povećanjem udaljenosti. Tačnije, sve dimenzije se smanjuju sa povećanjem udaljenosti od opažača, te stoje u obrnuto proporcionalnom odnosu sa udaljenošću. Gustina tih elemenata raste sa povećanjem udaljenosti, jer samim tim što su manji, veći broj njih nalazi se na istoj površini slike na mrežnjači (slika 15).

Senka i senčenje: varijacije u količini reflektovane svetlosti sa neke površine, koje su posledica promena u orijentaciji te površine u odnosu na izvor svetlosti, mogu biti značajan izvor informacija o udaljenosti različitih delova površine od posmatrača. Postoje dve vrste senki - vezana i bačena senka.
Vezana senka govori o reljefnosti posmatranog objekta, tj udubljenjima i ispupčenjima na samom objektu. Ukoliko je neki deo površine nagnutiji ka izvoru svetlosti, količina reflektovane svetlosti sa tog dela biće manja i obratno. Dakle, udaljenost i količina reflektovane svetlosti, odnosno svetlina, stoje u obrnutom odnosu.Ovaj tip senke slikari koriste tako što senčenjem različitih delova ističu reljefnost naslikanog objekta. Bačena senka odnosi se na senku koju objekti projektuju na površinu oko sebe. Odnos položaja ove senke i samog objekta pruža informacije o položaju objekta u odnosu na tlo. Tako, manipulacijom ove vrste senki možemo naslikati objekat koji lebdi u dvodimenzionalnom prostoru slike (slika 16).

slika 15: gradijent gustine - slika 16: bacena senka - Iv Klajn

Paralaks kretanja (optički tok): projekcije tačaka koje se nalaze na različitim distancama u odnosu na posmatrača kreću se različitim brzinama po retini, dok se posmatrač kreće (slika 17).
Tačnije, dok se krećemo, brzina pomeranja tačaka po retini smanjuje se sa povećanjem udaljenosti tih tačaka od nas, odnosno bliže tačke se kreću brže po retini od udaljenijih. Ova pojava naziva se paralaks kretanja i spada u dinamičke faktore opažanja dubine. Na ovom principu je, na primer, konstruisan skrin sejver sa pahuljicama koje padaju, a mi imamo utisak da su na različitoj daljini od nas iako znamo da je površina ekrana dvodimenzionalna.

slika 17: optički tok

Konvergencija predstavlja ugao koji zaklapaju optičke ose (prave koje spajaju mrežnjaču, zenicu i fiksirani objekat). Ako je fiksirani objekat blizu, ugao konvergencije je veći, a sa udaljavanjem od objekta postaje sve oštriji, odnosno manji (slika 18). Pošto su za konvergenciju neophodna oba oka, ovaj faktor spada u binokularne, a njegove informacije su, takođe, apsolutne. Informacije ovog faktora diskriminativne su samo za udaljenosti od nekoliko metara.

slika 18: konvergencija

Dvostruke slike: pri posmatranju, fiksirana tačka projektuje se u centralne jame (fovee, mesta najboljeg viđenja na mrežnjači) oba oka.
Ostale tačke u vizuelnom polju (one koje nisu fiksirane) projektuju se na ostala mesta dveju mrežnjača. Ako su ta mesta znatno različita u dva oka, posmatrani objekti mogu se videti dvostruko, pri čemu jedna slika potiče sa jednog oka, a druga sa drugog. Ovaj fenomen lako je opaziti ako postavite kažiprste dve ruke jedan ispred drugog, tako da jednu ruku skroz ispružite, a drugu postavite između glave i prve ruke. Ako fokusirate kažiprst leve ruke, kažiprst desne ćete videti dvostruko i obratno (slika 19).

slika 19: dvostruke slike

Stereopsija (disparatne slike): činjenica da svet oko nas opažamo sa dva oka, koja su međusobno udaljena nekoliko centimetara (6,5 cm u proseku), ima za posledicu lateralnu razmeštenost proksimalnih stimulacija. Odnosno, stimulacija sa leve retine ne slaže se u potpunosti sa stimulacijom desne retine. Jasno je da je ovaj faktor binokularni, a informacije koje stižu od njega su relativne, odnosno one nam samo mogu reći koji je objekat bliži, a koji dalji.
O tome koliko je određeni objekat dalji u odnosu na fiksiranu tačku možemo zaključiti na osnovu veličine dispariteta. Ne proizvode sve tačke okoline disparatne slike.
Postoji set tačaka koje stimulišu prostorno odgovarajuće tačke na dve retine, pa se slike koje se formiraju na osnovu tih tačaka ne razlikuju, odnosno nema dispariteta. Ovaj set tačaka naziva se horopter. Sa druge strane, što je međusobna udaljenost dveju tačaka u prostoru veća, razlika njihove razmaknutosti na dvema slikama biće veća.
Stereopsija se može izazvati i na veštački način, pomoću stereokamera, stereograma i stereoskopa. Stereokameru čine dve kamere, razmaknute 6,5 cm, čime se simulira prosečna razmaknutost očiju kod čoveka (slika 20). Na ovakav način dobijaju se dve slike, na kojima se međusobne udaljenosti pojedinih delova razlikuju (slika 21). Ako se slike posmatraju tako da levo oko vidi levu, a desno desni sliku, vizuelni sistem će ih spojiti u jednu trodimenzionalnu sliku.

slika 20: stereokamera

slika 21: stereogram

Sledeći ovakav princip, mađarski psiholog Bela Juleš napravio je takozvane autostereograme. Autostereogrami su takve slike, napravljene iz dva preklopljena dela, na kojima se međusobne udaljenosti pojedinih tačaka razlikuju. Ako posmatramo ovakve slike fokusirajući pogledom iza ili ispred njih, u vizuelnom sistemu nastaće dvostruka slika (kao što je opisano ranije), a pošto se te dvostruke slike blago međusobno razlikuju, nastaće trodimenzionalni opažaj. Tako, ako posmatrate sliku 22 i fokusirate iza nje (kao da posmatrate kroz nju) u jednom trenutku, kada pogodite odgovarajuću daljinu fokusiranja, opazićete trodimenzionalnu sliku Zemlje i na njoj jasno ocrtane konture američkog kontinenta.