6.6: Комната Эймса

1. Материалы

1. Чтобы построить комнату Эймса, вам понадобятся четыре куска картона, каждый высотой 1 фут. Четыре части должны различаться по длине, в том числе часть длиной 2 фута, две части длиной 1 фут и одна часть длиной 1,5 фута.
2. Вам также понадобятся две фигурки, фигурки, игрушечные солдатики, даже мягкие игрушки сделают свое дело. Они должны быть примерно одинакового роста и ниже 3/4 фута в высоту.
3. Канцелярский нож и клей или скотч также понадобятся.

2. Сборка комнаты Эймса

1. Начните с одного из двух 1-футовых кусков картона. Положите на него пятак прямо в центр и с помощью канцелярского ножа разрежьте вокруг пенни, чтобы получилось отверстие. Это будет отверстие для комнаты Эймса.
2. На рисунке 1 схематически изображены три начальных этапа сборки, описанных в пунктах 2.2.-2.4. Встаньте на кусок с отверстием и справа от него прикрепите другой кусок картона длиной 1 фут, чтобы они образовали прямой угол. У вас будет объект, который будет выглядеть так, как показано на рисунке 1а, если смотреть на него сверху.

Рисунок 1: Строительство комнаты Эймса сводится к построению (из картона) неправильного четырехстороннего многоугольника. Первый шаг — вырезать глазок размером с пенни на куске картона длиной 1 фут. Затем прикрепите кусок картона одинакового размера, чтобы получился стоячий прямой угол, как показано на рисунке (А). Затем прикрепите кусок картона длиной 2 фута, также под прямым углом, слева от куска с глазком. Исход схематизирован в В. Наконец, прикрепите кусок картона длиной 1,5 фута, чтобы закрыть многоугольник. Конечный продукт показан в C.

3. Теперь прикрепите двухфутовую деталь с другой стороны детали с отверстием. У вас будет объект, который выглядит так, как показано на рисунке 1b, если смотреть на него сверху.
4. Наконец, прикрепите 1,5-футовую деталь, чтобы закрыть конструкцию. У вас будет четырехсторонний многоугольник, как на рисунке 1c.
5. Чтобы завершить комнату Эймса и создать иллюзию, возьмите две фигурки и поместите по одной на каждую из вершин, где 1,5-футовый картон прикрепляется к остальной части конструкции. На рисунке 2 эти два местоположения обозначены зелеными кругами. Фигурки должны быть обращены к проему.

Рисунок 2: Зеленые точки обозначают относительное расположение статуэток в комнате Эймса. Чтобы создать самую сильную иллюзию, крайне важно, чтобы две фигурки были размещены в двух непрямых вершинах многоугольника.

3. Видение иллюзии

1. Чтобы увидеть иллюзию, достаточно заглянуть в комнату Эймса, посмотрев через отверстие.

Зрительные иллюзии часто используют тот факт, что человек получает входные данные от обоих глаз, чтобы видеть мир в трех измерениях.

Например, если кто-то разговаривает с другом через открытую дверь квартиры, он увидит этого человека, стоящего в нескольких шагах от стены коридора. Такое восприятие обусловлено, в частности, тем, что мозг человека получает и объединяет два образа друга: один из них исходит от правого глаза, а другой — от левого.

Однако, если дверь внезапно захлопывается и арендатор вынужден смотреть на своего друга одним глазом через отверстие, размер и глубину становится сложнее оценить.

Комната Эймса — структура, названная в честь изобретателя-офтальмолога Альдеберта Эймса — манипулирует этим бинокулярным аспектом зрения и умело использует геометрию, чтобы обмануть зрительную систему и идентифицировать объекты. размеры как разные, когда на самом деле они одинаковы.

В этом видео показано, как спроектировать комнату Эймса, задокументирована иллюзия, которую она создает, и обсуждается, как такой обман используется в спецэффектах для фильмов.

В этом эксперименте участники смотрят на искаженный экспонат одним глазом, глядя через отверстие — вся обстановка представляет собой комнату Эймса. Принудительная перспектива гарантирует, что мозг получает только одно изображение сцены, и никаких сигналов глубины от контралатерального глаза.

Геометрический трюк здесь заключается в том, что дисплей построен с боковыми стенками неправильной длины, что делает заднюю стенку диагональной, а не параллельной передней стене. Такая конструкция не дает прямых углов, которые ожидаются в помещении.

Вместо этого создается ситуация, когда две одинаковые по размеру статуэтки, расположенные в задних углах, различаются по расстоянию от проема. То есть тот, что слева, находится дальше, чем тот, что справа.

Участников просят сообщить о том, что они видят, и их ответы записываются в виде зависимой переменной. Ожидается, что они сообщат, что персонаж справа намного больше, хотя они одинакового размера.

Прежде чем участники придут, соберите уменьшенную версию комнаты Эймса, используя ножницы или нож, скотч, линейку, четыре картонных листа шириной в один фут разной длины и две фигурки одинакового размера.

Сначала сделайте отверстие: обведите вокруг монетки в центре одного из кусочков длиной в фут. Разрежьте вокруг этого контура, а затем вытолкните деталь, чтобы оставить небольшое отверстие. Поставьте этот сегмент вверх и с помощью скотча прикрепите его к другому куску картона длиной в один фут, чтобы получилась 90? угол на то, что будет его правой стороной.

Теперь закрепите двухфутовую деталь с левой стороны, сформировав еще 90? угол. Наконец, соедините оставшийся участок длиной в полтора фута, чтобы замкнуть многоугольник. Учтите, что тыльная сторона не должна образовывать прямых углов.

Собрав дисплей, поместите две фигуры одинаковой высоты в задние углы — по одной в каждой вершине.

Чтобы начать эксперимент, убедитесь, что задняя часть закрыта, чтобы не показать искаженную геометрию экспоната, и посадите участника впереди. Объясните, что она должна посмотреть в отверстие и сообщить, какой из двух символов больше.

На этом этапе позвольте участнику наклониться. Пока она заглядывает внутрь, спросите ее, какой из них больше, и обратите внимание на ее ответ. [Участник говорит: Право – это больше.]

В этой демонстрации участника обманули, заставив думать, что символы различаются по размеру. В этом случае она сообщила, что правая фигура больше левой.

В данном случае основное ожидание было основано на предыдущем опыте — что стены должны примыкать под прямым углом. Поскольку мозг не может собирать уравновешивающие доказательства, подобные тем, которые могут быть предоставлены другим глазом, он применил это предположение. Это привело к тому, что комната стала прямоугольной, а дальняя стена заняла показанное положение.

Тогда подразумевалось, что две фигуры находились бок о бок. То, что появлялось на сетчатке глаза — две проекции разного размера — интерпретировалось мозгом как разница в размерах, а не как причина, вызванная объектами, находящимися на разном расстоянии от зрителя.

Теперь, когда вы знакомы с иллюзией комнаты Эймса, давайте рассмотрим, как ее принципы применяются в ситуациях, связанных со спецэффектами и просмотром в виртуальной реальности.

Многие сцены из фильмов были сняты в комнате Эймса. Поскольку кадры снимаются через отверстия камер, режиссеры могут изобразить актера очень маленьким, а робота намного больше, чем он есть на самом деле, просто расположив их соответствующим образом по комнате.

Помогая нам понять сигналы, необходимые людям для восприятия визуального мира в 3D, комната Эймса также помогла исследователям разработать более совершенные инструменты виртуальной реальности, использующие иллюзии размера.

Такие системы действительно могут помочь людям визуализировать проекты по реконструкции и дизайну дома. С помощью устройств виртуальной реальности объекты могут быть расположены таким образом, чтобы зрители могли воспринимать реальность появления в заданном пространстве.

Вы только что посмотрели видео JoVE в комнате Эймса. Теперь у вас должно быть хорошее понимание того, как спроектировать выставку и провести демонстрацию, а также как интерпретировать ответы и применять принципы, лежащие в основе иллюзии.

Спасибо за просмотр!