На сетчатке двухмерное изображение
Человеческий глаз видит двухмерную картинку, но по ней способен составить трехмерный мир с полным представлением о расстоянии, сложной форме и с высокой точностью. Как природа способна на это?
Как известно, зрительный аппарат человека обрабатывает двухмерные пространства в трехмерные. То, что мы видим, можно распечатать на листе бумаге и никаких сложностей в понимании для нас не возникнет. Мы просматриваем видео, любуемся фотографиями в фотоальбоме, восхищаемся портретами в стиле реализма и можем понять, насколько объемно пространство за рамкой.
Неврологи установили, что в зрительной коре есть клетки, отвечающие только за реагирование на различия в положении изображения. Эти клетки называются бинокулярными нейронами и считаются ключевыми в восприятии трехмерного пространства. Нейроны имеют ограниченный диапазон возможностей и конец их формирования происходит еще в детстве – после этого люди оказываются в ограниченном восприятии мира.
Как работают глаза
Вид зрения, с помощью которого происходит такой эффект, называется «стереоскопическим». Такой вид имеет особенные характеристики, взаимосвязанные между собой.
Способность глаза к фокусировке
Зрение человека оптическое, а значит, не может видеть одинаково хорошо и дальнюю и ближнюю картину. Рассмотрим это на примере фотоаппарата: объектив выбирает, за какой участок «зацепиться» и в зависимости от этого подстраивает диафрагму объектива. Таким образом, в фокусе находится четкий объект, а лишнее игнорируется, становясь размытым. Возвращаясь к человеческому зрению, перефокусировка взгляда дает понять, в какой дистанции от нас находится объект. Важно заметить, что на эту опцию не нужно сразу два глаза – если закрыть один глаз рукой, второй с такой же точностью сделает всю работу.
Бинокулярное зрение
На сетчатку каждого глаза поступает картинка с немного разных ракурсов. Мозг обрабатывает эту информацию, за доли секунд проделывая огромные вычисления. На основе всего жизненного опыта строится трехмерная сетка, на которую накладывается считанное глазами изображение и получается конечный результат – 3D окружение. При рассмотрении объектов, удаленных на 10 метров, этот эффект становится почти незаметен.
Жизненный опыт
Большинство людей за время жизни привыкло к среднему размеру машин, зданий, деревьев, поэтому мозгу проще считать информацию. Зная это, можно оценить расстояние знакомого объекта и догадаться о размерах окружающей обстановки.
Перспектива, тени, освещенность.
Трехмерная сетка, о которой мы говорили ранее, имеет еще одну цель: показать перспективу прямых линий. А светотени, которые лежат на объекте в перспективной сетке, дополняют общую картину. По методу перспективы художники пишут картины и чертежники добиваются объемных фигур на плоском листе бумаги.
Близкие объекты закрывают дальние
Пожалуй, самое простое из списка. Нет ничего проще, чем закрыть рукой часть видимой стены и понять, что стена находится дальше руки, если она закрыта для глаза.
Существует зарядка для глаз с помощью стереокартинок. Это полезная игра, при которой снимается напряжение глазных мышц. Смысл в том, чтобы увидеть трехмерное изображение на плоскости с помощью фокусировки вглубь. Тогда изображение в обоих глазах сначала дублируется, а потом находятся новые точки, за которые цепляется глаз.
Источник
человек живет, ходит, дышит, видит, и т. д. в трехмерном пространстве. другое дело, что трехмерные предметы он воспринимает зрением через двухмерные образы, т. к. сетчатка глаза двухмерна. трехмерная сетчатка неэффективна по двум причинам: 1. информация (эл. -маг. волны, фотоны) из внутренних областей трехмерного тела не может попасть в глаз не иначе как через поверхность, 2. информация не может попасть во внутреннюю область трехмерного глаза из-за экранировки ее наружними слоями сетчатки. поэтому в природе не встречаются глаза с трехмерной сетчаткой.
Нет, зачем же нам тогда 2 глаза, а не 1.
в двумерном — одним глазом.
двумя — трехмерное изображение
4,5,6,7 и т. д. мерное пространство мы не можем увидеть. Но мы можем рассмотреть его проекцию на трехмерное пространство. Это все равно что нарисовать куб на листочке бумаги. (на листочке мы можем изображать ведь только двухмерные вещи, вот и делаем проекцию трехмерной фигуры на двухмерное пространство).
Конечно, ведь наша сетчатка двумерна, и мы воспринимаем трехмерное пространство только за счет бинокулярного зрения, хотя у него есть кое-какие ограничения. Чтобы видеть трехмерное пространство целиком, нужно выйти в четырехмерное и посмотреть на трехмерное пространство со стороны, как мы смотрим на лист бумаги. Правда для этого нужно иметь трехмерную сетчатку и четырехмерный хрусталик, ну и конечно частицы-переносчики, двигающиеся в четырехмерном пространстве.
Вообще-то природа трехмерна. Это мы люди создали двухмерное пространство, и живем в этом 2-мерном пространстве.
ни валнуйся, у большинства людей, особенно сидящих за компом 1 глаз перестает работать за ненадобностью, так что скоро все будем видеть мир плоским а потом и одномерным
Правда. Создавая видимую 3d- модель в одной проекции — двухмерной, в итоге мы получим лишь сечение в одной плоскости.. Собирая части деталей 3d-модели видимо в одной плоскости, а истинно в разных, мы рискуем не собрать 3d-модель никогда.
Источник
Стереоскопическое зрение – это способность зрительного аппарата воспринимать окружающие предметы в виде объёмной картинки. Двухмерное, трёхмерное виденье является физиологической нормой и свидетельствует о сложном устройстве человеческого глаза. Такая зрительная функция позволяет оценить глубину, формы, величину объектов, дистанцию между ними.
При попадании изображения на сетчатку проецируется двухмерная картинка. Каждый глаз в отдельности транспортирует в головной мозг две независимые друг от друга иллюстрации. Определённый отдел центральной нервной системы преобразовывает увиденное в единую трёхмерную картину.
Функция стереоскопического зрения позволяет:
- управлять сравнительной величиной предметов:
- контролировать приближённость, удалённость видимых предметов;
- реагировать на скорость перемещения человека относительно статических и динамических объектов.
Как устроено
Стереоскопическое или пространственное зрение создаёт трёхмерный образ на основе законов параллаксирования – изменение направления видения, смещение точки концентрации зрения под углом, под которым виден центр предмета и дистанции с двух точек, с которых велось наблюдение. Другими словами — человек способен разглядывать различные по величине предметы с разных сторон.
В оценке удалённости объектов также участвует такая функция, как аккомодация – физиологическое приспособление автоматически менять фокус (уменьшать или увеличивать расстояние) путём расслабления или сокращения цилиарных мышц глаз.
Человек не рождается со стереоскопическими способностями. Новорождённые дети не в состоянии фиксировать взгляд, глазные яблоки действуют несогласованно, отсутствует синхронность зрачков. Зрение младенцев монокулярное, видят предметы одним глазом. Только к двум месяцам формируется способность фиксировать предметы. Постепенно формируется фузионный рефлекс – световые пучки возбуждают кору головного мозга, появляется связь мозга с сетчаткой. Этот рефлекс является основополагающим в развитии стереоскопического зрения.
В ходе многочисленных научных исследований было установлено, что максимальный уровень стереоскопии достигается в возрасте от 17 до 23 лет. Начиная с 6 лет пространственное зрение у девочек более отчётливое, чем у мальчиков. К школе формируется 80% стереоскопии глаз. После 40 лет острота периферического зрения снижается, ухудшается боковой обзор.
Стереоскопическая функция зрительного аппарата у каждого человека индивидуальна.
Проверка стереопсиса
Проверка стереопсиса – это диагностическое исследование с целью определения порога пространственного зрения и выявления диспарантности – различие положения относительно друг друга точек на сетчатке. Явление представляет собой основу психофизиологических процессов в головном мозге, отвечающих за объёмное восприятие мира.
Диагностику проводят с помощью специальных аппаратов – стереоскоп Уитстона, фороптер.
Стереоскоп – бинокулярный прибор в офтальмологии, позволяющий в индивидуальном порядке просматривать объёмные картинки.
Виды устройства:
- эпископ или проектор – оптика, создающая реальное плоское изображение предмета на мониторе;
- диаскоп – прибор для визуализации прозрачных диапозитивов через световые лучи, проектирующиеся на экран;
- фороптер – оптометрический аппарат, замеряющий рефракционные патологические изменения физиологических линз.
Стереоскопическое зрение не всегда бывает устойчивым. Со временем или под действие внутренних и внешних факторов они изменяется, становится непостоянным или вовсе отсутствует.
Не все люди с одинаковой точностью воспринимают глубину предметов. Проверку уровня восприятия проводят с помощью картинок (стереопар).
Отклонения
Без полноценного пространственного зрения человек ограничен в выборе некоторых профессий, которые требуют концентрации внимания, быстрой реакции на изменения в окружающем пространстве.
Люди с отклонениями не могут быть практикующими хирургами, профессиональными спортсменами, водителями, пилотами, офицерами вооружённых сил, художниками, дизайнерами.
В офтальмологии есть такое определение, как стереослепота. Если у пациента функционирует только один глаз, то у него отсутствует стереоскопическое зрение.
Были проведены исследования среди молодых людей и студентов, которые не жаловались на некачественное зрение. Результаты ошеломили не только участников эксперимента, но и врачей-офтальмологов. Оказалось, что четыре человека из пяти не обладают классическим стереоскопическим видением. В исследовании участвовало 100 человек, только 20 из них удалось достичь стереоэффекта при просмотре предложенных изображений.
Нормальное состояние зрительного аппарата, комфортное самочувствие студентов, отсутствие жалоб объясняется активацией компенсаторных механизмов. Для проявления признаков глубины глаза используют перспективу, параллакс движения, частичное перекрытие одного предмета другим.
Патологическое нарушение стереопсиса связано с изменениями в коре головного мозга. При врождённом косоглазии без должной коррекции, когда зрачки продолжительное время работают несогласованно, нарушаются нейрогенные связи в коре. Патология может быть наследственной.
Что негативно влияет на содружество глазных яблок:
- косоглазие врождённое или приобретённое;
- амблиопия – «ленивый глаз», его выпадение из зрительного процесса;
- травмы различной этиологии.
Стереоскопия зрительной системы – уникальное природное явление, позволяющее видеть мир в ярких красках. Первые попытки отобразить этот эффект на компьютере пытались изобретатели в 50-х гг. прошлого века. Прорывом стало перенесение стереоскопии в виртуальный мир кинематографа в 2009 году, когда на широкие экраны вышел голливудский фильм «Аватар».
Источник
Оглавление темы «Температурная чувствительность. Висцеральная чувствительность. Зрительная сенсорная система.»: Зрачковый рефлекс. Проекция зрительного поля на сетчатку. Бинокулярное зрение. Конвергенция глаз. Дивергенция глаз. Поперечная диспарация. Ретинотопия.Регуляция интенсивности светового потокаПриспособление к изменяющимся условиям освещения происходит с помощью зрачкового рефлекса. Ширина зрачка уменьшается при ярком свете благодаря сокращению кольцевых мышц, управляемых парасимпатическими волокнами глазодвигательного нерва, а при слабом освещении зрачок расширяется с помощью радиальных мышц, получающих симпатическую иннервацию. Уменьшая просвет зрачка, глаз защищается от избытка света, а увеличивая ширину зрачка, он повышает чувствительность зрительной системы к воспринимаемым стимулам. Сужение зрачков повышает глубину резкости, что позволяет лучше видеть удаленные предметы. При расширении зрачков глубина резкости снижается, а вместе с ней снижается острота зрения, которая характеризуется максимальной способностью глаза различать две соседние точки зрительного пространства как отдельные. В норме глаз различает две точки, видимые под углом в одну минуту при достаточно ярком освещении.
Проекция зрительного поля на сетчаткуБлагодаря механизму аккомодации глаз представляет собой самофокусирующуюся оптическую систему, позволяющую получать на сетчатке четкое изображение приближенных и удаленных предметов. Кроме того, глаз подвижен, что позволяет ему следить за перемещающимися объектами. Движения глаза обеспечиваются сокращениями глазодвигательных мышц (двух косых и четырех прямых), которые позволяют повернуть глаз внутрь или наружу, вверх или вниз. Оба глаза поворачиваются бинокулярно, т. е. содружественно, и при рассмотрении близких предметов глазные оси сходятся (конвергенция глаз), а при рассмотрении далеких предметов — расходятся (дивергенция). Благодаря бинокулярному зрению каждая точка зрительного поля проецируется на соответствующие друг другу участки сетчатки обоих глаз. Изображение одного и того же предмета на сетчатках левого и правого глаза немного различается, поскольку глаза занимают разную позицию по отношению к зрительному полю. Разница изображений наблюдаемого предмета на сетчатке левого и правого глаза обозначается термином поперечная диспарация, она способствует последующему преобразованию двухмерного изображения на сетчатке в трехмерное изображение, создаваемое в процессе переработки зрительной информации в коре. Зрительное поле представляет собой область, видимую обоими глазами в тот момент, когда они и голова неподвижны. При таком условии левая половина зрительного поля проецируется на носовую половину сетчатки левого глаза и височную половину сетчатки правого глаза. Соответственно, правая половина зрительного поля проецируется на носовую половину сетчатки правого глаза и височную половину сетчатки левого глаза. Поскольку оптическая система глаза перевертывает изображение, верхняя половина зрительного поля проецируется на нижнюю половину сетчатки, а нижняя половина зрительного поля — на верхнюю половину сетчатки. При дальнейшей переработке информации в наружном коленчатом теле и первичной зрительной коре сохраняются все пространственные координаты зрительного поля: каждая область сетчатки связана с соответствующим представительством в коре, что называется ретинотопией (рис. 17.6). — Также рекомендуем «Движения глаз. Следящие движения глаз. Быстрые движения глаз. Центральная ямка. Саккадамы.» |
Источник
