المصدر: مختبر جوناثان فلومباوم – جامعة جونز هوبكنز
غالبا ما يوصف التحدي الأصعب للإدراك البصري بأنه أحد استعادة المعلومات حول الفضاء ثلاثي الأبعاد من شبكية العين ثنائية الأبعاد. شبكية العين هي الأنسجة الحساسة للضوء داخل العين البشرية. ينعكس الضوء من أجسام في العالم ، ويلقي إسقاطات على شبكية العين تحفز هذه الخلايا الحساسة للضوء. ستنتج الأشياء التي تكون جنبا إلى جنب في العالم محفزات جنبا إلى جنب على شبكية العين. لكن الأجسام البعيدة عن المراقب لا يمكنها إنتاج محفزات بعيدة ، مقارنة بالأشياء القريبة. المسافة – البعد الثالث – تنهار على شبكية العين.
فكيف نرى في ثلاثة أبعاد؟ الجواب هو أن الدماغ البشري يطبق مجموعة متنوعة من الافتراضات والاستدلال من أجل إجراء استنتاجات حول المسافات بالنظر إلى المدخلات المستلمة على شبكية العين. في دراسة الإدراك ، هناك تقليد طويل لاستخدام الأوهام البصرية كوسيلة لتحديد بعض هذه الاستدلالات والافتراضات. إذا كان الباحثون يعرفون الحيل التي يستخدمها الدماغ ، فيجب أن يكونوا قادرين على خداع الدماغ لرؤية الأشياء بشكل غير دقيق. سيوضح لك هذا الفيديو كيفية بناء غرفة أميس ، وهو وهم بصري يوضح أحد الافتراضات التي يطبقها النظام البصري البشري من أجل استعادة العمق البصري.
1. المواد
2. تجميع غرفة أميس
الشكل 1: بناء غرفة أميس يرقى إلى بناء (من الورق المقوى) مضلع غير منتظم رباعي الجوانب. تتمثل الخطوة الأولى في نحت ثقب بحجم بنس واحد في قطعة من الورق المقوى بطول 1 قدم. ثم قم بإرفاق قطعة من الورق المقوى بحجم متساو لإنتاج زاوية قائمة قائمة مثل تلك الموضحة في (A). بعد ذلك ، قم بإرفاق قطعة من الورق المقوى بطول 2 قدم ، أيضا بزاوية قائمة متدفقة ، على يسار القطعة مع ثقب الباب. النتيجة مخططة في B. أخيرا ، قم بإرفاق قطعة من الورق المقوى بطول 1.5 قدم لإغلاق المضلع. يظهر المنتج النهائي في C.
الشكل 2: تشير النقاط الخضراء إلى الموضع النسبي للتماثيل داخل غرفة أميس. لإنتاج أقوى وهم ، من الأهمية بمكان أن يتم وضع التمثالين عند رأسي الزاوية غير اليمنى للمضلع.
3. رؤية الوهم
غالبا ما تستغل الأوهام البصرية حقيقة أن الشخص يتلقى مدخلات من كلتا العينين لرؤية العالم في ثلاثة أبعاد.
على سبيل المثال ، إذا كان شخص ما يتحدث إلى صديق من خلال باب شقته المفتوح ، فسوف يميز هذا الشخص على أنه يقف على بعد خطوات قليلة أمام جدار الردهة. يرجع هذا الإدراك ، جزئيا ، إلى حقيقة أن دماغ الشخص يتلقى ويجمع بين صورتين للصديق – واحدة من العين اليمنى والأخرى من اليسار.
ومع ذلك ، إذا أغلق الباب فجأة واضطر المستأجر إلى النظر إلى صديقه بعين واحدة من خلال ثقب – يصبح الحكم على الحجم والعمق أكثر صعوبة.
تتلاعب غرفة أميس – وهي هيكل سمي على اسم مخترع طبيب العيون ألديبرت أميس – بهذا الجانب المجهر من الرؤية ، وتستخدم الهندسة بذكاء لخداع النظام البصري لتحديد أحجام الأشياء على أنها مختلفة عندما تكون في الواقع متشابهة.
يوضح هذا الفيديو كيفية تصميم غرفة أميس ، ويوثق الوهم الذي تخلقه ، ويناقش كيفية استخدام هذا الخداع في المؤثرات الخاصة للأفلام.
في هذه التجربة ، يشاهد المشاركون معرضا مشوها بعين واحدة من خلال التحديق من خلال فتحة – الإعداد بأكمله هو غرفة أميس. يضمن المنظور القسري أن يتلقى الدماغ صورة واحدة فقط للمشهد ، ولا توجد إشارات عمق من العين المقابلة.
الحيلة الهندسية هنا هي أن الشاشة مبنية بجدران جانبية غير منتظمة الطول ، مما يجعل الجدار الخلفي قطريا وليس موازيا للجدار الأمامي. مثل هذا البناء لا ينتج الزوايا الصحيحة المتوقعة في الغرفة.
بدلا من ذلك ، يتم إنشاء موقف حيث يختلف تمثالان متساويان الحجم – موضوعان في الزوايا الخلفية – في المسافة من الفتحة. أي أن الموجود على اليسار أبعد من الموجود على الجانب الأيمن.
يطلب من المشاركين الإبلاغ عما يرونه ، ويتم تسجيل ردودهم كمتغير تابع. من المتوقع أن يبلغوا عن الشخصية الموجودة على اليمين على أنها أكبر بكثير ، على الرغم من أنها بنفس الحجم.
قبل وصول المشاركين ، قم بتجميع نسخة صغيرة الحجم من غرفة أميس ، باستخدام مقص أو سكين ، وشريط ، ومسطرة ، وأربع قطع من الورق المقوى بعرض قدم واحد بأطوال متفاوتة ، وشخصيتين متساويتين في الحجم.
قم أولا بعمل الفتحة: تتبع حول فلس واحد في وسط إحدى القطع التي يبلغ طولها قدما. قم بقص هذا المخطط التفصيلي ثم ادفع الجزء للخارج لترك ثقب صغير. قم بتثبيت هذا الجزء ، وباستخدام الشريط ، قم بتثبيته بالجزء الآخر الذي يبلغ طوله قدما واحدة من الورق المقوى لتشكيل زاوية 90 درجة على ما سيكون جانبه الأيمن.
الآن اربط القطعة التي يبلغ طولها قدمين على الجانب الأيسر ، لتشكيل زاوية أخرى بزاوية 90 درجة. أخيرا ، قم بتوصيل القسم المتبقي الذي يبلغ طوله قدم ونصف لإغلاق المضلع. لاحظ أن الجانب الخلفي يجب ألا يشكل زوايا قائمة.
مع تجميع الشاشة، ضع شكلين من نفس الارتفاع في الزوايا الخلفية – واحد في كل رأس.
لبدء التجربة ، تأكد من تغطية الجزء الخلفي لتجنب الكشف عن الهندسة المنحرفة للمعرض ووضع أحد المشاركين في المقدمة. اشرح لها أن تنظر في الفتحة وتبلغ عن أي من الشخصيتين أكبر.
في هذه المرحلة ، اسمح للمشارك بالاتكاء. بينما تحدق في الداخل ، اسألها أيهما أكبر ولاحظ ردها. [يقول المشارك: اليمين أكبر.]
في هذا العرض التوضيحي ، تم خداع المشارك للاعتقاد بأن الشخصيات تختلف في الحجم. في هذه الحالة ، أبلغت عن الشكل الأيمن على أنه أكبر من الرقم الأيسر.
هنا ، استند التوقع الأساسي إلى التجارب السابقة – أن الجدران يجب أن تعلق بزوايا قائمة. نظرا لأن الدماغ لم يستطع جمع أدلة تعويضية – مثل تلك التي يمكن أن توفرها العين الأخرى – فقد طبق الافتراض. نتج عن ذلك ظهور الغرفة مستطيلة الشكل ، حيث يحتل الجدار البعيد الموضع الموضح.
كان المعنى الضمني بعد ذلك هو أن الشخصين كانا جنبا إلى جنب. الآن ، ما ظهر على شبكية العين – إسقاطان مختلفان الحجمان – تم تفسيره من قبل الدماغ على أنه اختلاف في الحجم ، وليس اختلافا ناتجا عن الأجسام التي تقف على مسافات مختلفة من المشاهد.
الآن بعد أن أصبحت على دراية بوهم غرفة أميس ، دعنا نلقي نظرة على كيفية تطبيق مبادئه في المواقف التي تنطوي على مؤثرات خاصة ومشاهدة الواقع الافتراضي.
تم تصوير العديد من مشاهد الأفلام داخل مجموعة غرفة أميس. نظرا لأن الإطارات يتم التقاطها من خلال فتحات الكاميرات ، يمكن للمخرجين تصوير الممثل على أنه صغير جدا والروبوت على أنه أكبر بكثير مما هو عليه بالفعل بمجرد وضعه بشكل مناسب حول الغرفة.
من خلال مساعدتنا على فهم الإشارات التي يحتاجها البشر لإدراك العالم المرئي في 3D ، ساعدت غرفة أميس الباحثين أيضا على تصميم أدوات واقع افتراضي أفضل تستخدم أوهام الحجم.
يمكن أن تساعد هذه الأنظمة الأفراد في الواقع على تصور مشاريع إعادة تصميم وتصميم المنزل. باستخدام أجهزة الواقع الافتراضي ، يمكن وضع الكائنات بحيث يمكن للمشاهدين إدراك حقيقة المظهر داخل مساحة معينة.
لقد شاهدت للتو فيديو JoVE في غرفة أميس. الآن يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصميم المعرض وتشغيل العرض التوضيحي ، وكذلك كيفية تفسير الردود وتطبيق المبادئ الكامنة وراء الوهم.
شكرا للمشاهدة!
ماذا ترى عندما تنظر إلى غرفة أميس؟ الشكل 3 يرسم التأثير – يجب أن يبدو التمثال الموجود على اليمين أكبر بكثير من التمثال الموجود على اليسار ، على الرغم من أنك تعلم أنهما بنفس الحجم.
الشكل 3: تمثيل تخطيطي لما يراه الناس في غرفة أميس ، مقارنة بحقيقة الأمر ، أي ، ما هو موجود بالفعل. يظهر الجانب الأيمن من الشكل الأحجام والمسافات النسبية الحقيقية للتماثيل في الغرفة: فهي طويلة بنفس القدر ، والتماثيل الموجودة على اليسار أبعد عن المشاهد. ولكن عند النظر من خلال الفتحة ، فإن الوهم ، المصور على اليسار ، هو أن التمثال الموجود على اليسار يبدو وكأنه يقف بجوار الشخص الموجود على اليمين ، وأن هذا التمثال يبدو أيضا أصغر بكثير.
ماذا يحدث؟ قبل شرح غرفة أميس على وجه الخصوص ، نحتاج إلى النظر في المشكلة العامة المتمثلة في إدراك الحجم والعمق في نفس الوقت. يختلف حجم الإسقاط الذي ينتجه جسم ما على شبكية العين بما يتناسب مع حجم الجسم. لكن الإسقاطات ستختلف أيضا في الحجم كدالة لمسافة الجسم من السطح الذي يسقط عليه (في هذه الحالة شبكية العين). بمعنى آخر ، قد يعني الإسقاط الكبير جدا على شبكية العين أن الجسم ذي الصلة كبير جدا وبعيد بشكل معقول عن المراقب ، أو قد يعني أن الجسم المعني صغير ، ولكنه قريب جدا. يمكن للأجسام الكبيرة أن تلقي إسقاطات صغيرة عندما تكون بعيدة ، ويمكن للأجسام الصغيرة أن تلقي إسقاطات كبيرة عندما تكون قريبة. يعد فصل الحجم والمسافة أحد التحديات الرئيسية للرؤية ثلاثية الأبعاد. يرسم الشكل 4 هذه المشكلة العامة في إشارة إلى شجرتين من نفس الحجم ولكن على مسافات نسبية مختلفة من المراقب.
الشكل 4: رسم تخطيطي لتوضيح مشكلة إدراك الحجم والمسافة في وقت واحد. على الجانب الأيسر من الشكل توجد شجرتان متساويتان في الارتفاع. على يمينهم ، يوجد مراقب ، يشار إليه بالعين. بسبب الموضع النسبي للمراقب إلى الأشجار ، وفيزياء الإسقاط البصري ، فإن الشجرة الموجودة على يسار المراقب ستلقي انعكاسا أصغر بكثير على شبكية المراقب ، مقارنة بالشجرة الموجودة على اليمين. وذلك لأن الشجرة الموجودة على اليمين أقرب إلى المراقب. ولكن بالنظر إلى الإسقاطات على شبكية العين ثنائية الأبعاد ، ما الذي يجب أن يفكر فيه المراقب ، هل الشجرة الموجودة على اليسار أصغر أم أبعد قليلا؟
بالعودة إلى غرفة أميس الآن ، فإن ما توضحه هذه الأوهام المحددة هو إحدى الحيل التي يستخدمها الدماغ لتقدير أحجام الأشياء ومسافات الكائن. على وجه التحديد ، يطبق الدماغ افتراضا: يفترض أنه في حالة عدم وجود أدلة تعويضية قوية ، فإن الهياكل تتصل ببعضها البعض بزوايا قائمة.
دعونا نلقي نظرة على تكوين غرفة أميس الآن لفهم كيف يستغل الوهم هذا الافتراض. جدران الغرفة كلها من نفس اللون ، وبالنظر من خلال فتحة صغيرة لا يمكن للناس معرفة أن الجدار البعيد قطري. لذلك يفترض الدماغ أنه مستقيم – أن غرفة أميس مستطيلة بدلا من غير منتظمة. المعنى الضمني لهذا الافتراض هو أن التمثال الموجود على الجانب الأيسر من الغرفة (بالنسبة لعرض الفتحة) أقرب بكثير إلى المراقب مما هو عليه في الواقع. في الواقع ، المعنى الضمني هو أنه على نفس مسافة التمثال الموجود على اليمين. نظرا لأنه في الواقع أبعد ، فإن التمثال الموجود على اليسار يعرض صورة أصغر على شبكية المراقب من التمثال الموجود على اليمين. لكن الدماغ قد افترض يعني أنهما على نفس المسافة. إذن ما الذي يمكن أن يفسر الاختلافات في أحجام إسقاطات التمثال؟ يتم خداع الدماغ: إنه يتسبب في أن التمثال الموجود على اليسار يجب أن يكون في الواقع أصغر بكثير من التمثال الموجود على اليمين الذي ينتج الوهم. يوضح الشكل 5 هذا المنطق فيما يتعلق بهندسة غرفة أميس.
الشكل 5. تخدع غرفة أميس الدماغ البشري ، وتنتج وهم الحجم ، من خلال الاستفادة من افتراض أن الدماغ يتخذه حول الهندسة. على وجه التحديد ، يفترض الدماغ البشري أن الجدران تلتصق ببعضها البعض بزوايا قائمة. بالنظر إلى فتحة غرفة أميس ، لا يستطيع الدماغ جمع أدلة تعويضية ، وبالتالي فهو يطبق هذا الافتراض. والنتيجة هي أنها تعتقد أن غرفة أميس مستطيلة الشكل ، حيث يحتل الجدار البعيد مواضع الخط المنقط في الشكل. المعنى الضمني ، إذن ، هو أن التمثالين جنبا إلى جنب ، وأن التمثال الأيسر أقرب بكثير إلى المراقب مما هو دقيق. ثم يسأل الدماغ نفسه لماذا يلقي جسمان جنبا إلى جنب إسقاطات مختلفة الحجم على شبكية العين. الجواب الذي يقدمه: يجب أن تكون أحجام مختلفة.
Understanding how humans perceive the visual world in 3D has been a major area of research focus and a major achievement of the modern study of perception. Some of the important applications that have arisen, as a result, are in the development of 3D and virtual reality viewing technology. The Ames Room specifically has been used for a long time in the movies, as a sort of special effect. Suppose a movie needs to depict a giant, or someone very small. Shooting interior scenes inside an Ames Room can produce the illusion for the viewer that some people are much larger (or smaller) than they actually are. The camera, is after all an aperture.
غالبا ما تستغل الأوهام البصرية حقيقة أن الشخص يتلقى مدخلات من كلتا العينين لرؤية العالم في ثلاثة أبعاد.
على سبيل المثال ، إذا كان شخص ما يتحدث إلى صديق من خلال باب شقته المفتوح ، فسوف يميز هذا الشخص على أنه يقف على بعد خطوات قليلة أمام جدار الردهة. يرجع هذا الإدراك ، جزئيا ، إلى حقيقة أن دماغ الشخص يتلقى ويجمع بين صورتين للصديق – واحدة من العين اليمنى والأخرى من اليسار.
ومع ذلك ، إذا أغلق الباب فجأة واضطر المستأجر إلى النظر إلى صديقه بعين واحدة من خلال ثقب ، يصبح الحكم على الحجم والعمق أكثر صعوبة.
تتلاعب غرفة أميس – وهي هيكل سمي على اسم مخترع طبيب العيون ألديبرت أميس – بهذا الجانب المجهر من الرؤية ، وتستخدم الهندسة بذكاء لخداع النظام البصري لتحديد الأشياء؟ الأحجام مختلفة عندما تكون في الواقع متشابهة.
يوضح هذا الفيديو كيفية تصميم غرفة أميس ، ويوثق الوهم الذي تخلقه ، ويناقش كيفية استخدام هذا الخداع في المؤثرات الخاصة للأفلام.
في هذه التجربة ، يشاهد المشاركون معرضا مشوها بعين واحدة من خلال التحديق من خلال فتحة العدسة – الإعداد بأكمله هو غرفة أميس. يضمن المنظور القسري أن يتلقى الدماغ صورة واحدة فقط للمشهد ، ولا توجد إشارات عمق من العين المقابلة.
الحيلة الهندسية هنا هي أن الشاشة مبنية بجدران جانبية غير منتظمة الطول ، مما يجعل الجدار الخلفي قطريا وليس موازيا للجدار الأمامي. مثل هذا البناء لا ينتج الزوايا الصحيحة المتوقعة في الغرفة.
بدلا من ذلك ، يتم إنشاء موقف حيث يختلف تمثالان متساويان في الحجم – موضوعان في الزوايا الخلفية – في المسافة من الفتحة. أي أن الموجود على اليسار أبعد من الموجود على الجانب الأيمن.
يطلب من المشاركين الإبلاغ عما يرونه ، ويتم تسجيل ردودهم كمتغير تابع. من المتوقع أن يبلغوا عن الشخصية الموجودة على اليمين على أنها أكبر بكثير ، على الرغم من أنها بنفس الحجم.
قبل وصول المشاركين ، قم بتجميع نسخة صغيرة الحجم من غرفة أميس ، باستخدام مقص أو سكين ، وشريط ، ومسطرة ، وأربع قطع من الورق المقوى بعرض قدم واحد بأطوال متفاوتة ، وشخصيتين متساويتين في الحجم.
قم أولا بعمل الفتحة: تتبع حول فلس واحد في وسط إحدى القطع التي يبلغ طولها قدما. قم بقص هذا المخطط التفصيلي ثم ادفع الجزء للخارج لترك ثقب صغير. ضع هذا الجزء ، وباستخدام شريط لاصق ، قم بتثبيته بالجزء الآخر الذي يبلغ طوله قدما واحدة من الورق المقوى لتشكيل 90؟ زاوية على ما سيكون جانبه الأيمن.
الآن ربط القطعة التي يبلغ طولها قدمان على الجانب الأيسر ، لتشكيل 90 أخرى؟ زاوية. أخيرا ، قم بتوصيل القسم المتبقي الذي يبلغ طوله قدم ونصف لإغلاق المضلع. لاحظ أن الجانب الخلفي يجب ألا يشكل زوايا قائمة.
مع تجميع الشاشة ، ضع شكلين من نفس الارتفاع في الزوايا الخلفية – واحد في كل رأس.
لبدء التجربة ، تأكد من تغطية الجزء الخلفي لتجنب الكشف عن الهندسة المنحرفة للمعرض ووضع المشارك في المقدمة. اشرح لها أن تنظر في الفتحة وتبلغ عن أي من الشخصيتين أكبر.
في هذه المرحلة ، اسمح للمشارك بالاتكاء. بينما تحدق في الداخل ، اسألها أيهما أكبر ولاحظ ردها. [يقول المشارك: اليمين أكبر.]
في هذا العرض التوضيحي ، تم خداع المشارك للاعتقاد بأن الشخصيات تختلف في الحجم. في هذه الحالة ، أبلغت عن الشكل الأيمن على أنه أكبر من الرقم الأيسر.
هنا ، استند التوقع الأساسي إلى التجارب السابقة – أن الجدران يجب أن تعلق بزوايا قائمة. نظرا لأن الدماغ لم يستطع جمع أدلة تعويضية – مثل تلك التي يمكن أن توفرها العين الأخرى – لذلك طبق الافتراض. نتج عن ذلك ظهور الغرفة مستطيلة الشكل ، حيث يحتل الجدار البعيد الموضع الموضح.
كان المعنى الضمني بعد ذلك هو أن الشخصين كانا جنبا إلى جنب. الآن ، ما ظهر على شبكية العين – إسقاطان مختلفان الحجمان – تم تفسيره من قبل الدماغ على أنه اختلاف في الحجم ، وليس اختلافا ناتجا عن الأجسام التي تقف على مسافات مختلفة من المشاهد.
الآن بعد أن أصبحت على دراية بوهم غرفة أميس ، دعنا نلقي نظرة على كيفية تطبيق مبادئه في المواقف التي تنطوي على مؤثرات خاصة ومشاهدة الواقع الافتراضي.
تم تصوير العديد من مشاهد الأفلام داخل مجموعة غرفة أميس. نظرا لأن الإطارات يتم التقاطها من خلال فتحات الكاميرات ، يمكن للمخرجين تصوير الممثل على أنه صغير جدا والروبوت على أنه أكبر بكثير مما هو عليه بالفعل بمجرد وضعه بشكل مناسب حول الغرفة.
من خلال مساعدتنا على فهم الإشارات التي يحتاجها البشر لإدراك العالم المرئي في 3D ، ساعدت غرفة أميس الباحثين أيضا على تصميم أدوات واقع افتراضي أفضل تستخدم أوهام الحجم.
يمكن أن تساعد هذه الأنظمة الأفراد في الواقع على تصور مشاريع إعادة تصميم وتصميم المنزل. باستخدام أجهزة الواقع الافتراضي ، يمكن وضع الكائنات بحيث يمكن للمشاهدين إدراك حقيقة المظهر داخل مساحة معينة.
لقد شاهدت للتو فيديو JoVE في غرفة أميس. الآن يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصميم المعرض وتشغيل العرض التوضيحي ، وكذلك كيفية تفسير الردود وتطبيق المبادئ الكامنة وراء الوهم.
شكرا للمشاهدة!
Related Videos
Sensation and Perception
11.3K المشاهدات
Sensation and Perception
17.6K المشاهدات
Sensation and Perception
12.0K المشاهدات
Sensation and Perception
7.1K المشاهدات
Sensation and Perception
18.7K المشاهدات
Sensation and Perception
17.7K المشاهدات
Sensation and Perception
13.5K المشاهدات
Sensation and Perception
15.1K المشاهدات
Sensation and Perception
16.1K المشاهدات
Sensation and Perception
5.8K المشاهدات
Sensation and Perception
15.7K المشاهدات
Sensation and Perception
16.2K المشاهدات
Sensation and Perception
15.5K المشاهدات
Sensation and Perception
24.5K المشاهدات
Sensation and Perception
6.6K المشاهدات