艾姆斯房间

Sensation and Perception

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Overview

资料来源: 实验室的乔纳森 Flombaum — — 约翰 · 霍普金斯大学

视觉感知最困难的挑战常常被称为之一从二维视网膜恢复三维的空间的信息。视网膜是光敏感组织内人的眼睛。光反射从对象世界,铸造视网膜上的预测,刺激这些光敏感的细胞。对象是世界上并排会产生肩并肩刺激视网膜上的。但都从观察员更为遥远的物体不能产生更遥远的刺激,相对于周围的物体是。距离第三维度-折叠在视网膜上。

在三个维度,我们看到如何?答案是,人类的大脑以对特定输入收到的视网膜上的距离做出推论适用各种假设和启发式算法。在知觉的研究,以此来确定这些试探法和假设的一些使用视觉错觉的历史悠久。如果研究人员知道大脑使用什么花招,他们应该能够哄骗大脑不准确地看待事物。此影片将告诉你如何构建艾姆斯房间,一种视觉错觉,说明了人类视觉系统的应用,以恢复视觉深度的假设之一。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 感觉和知觉的精华. 艾姆斯房间. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Procedure

1.材料

  1. 打造埃姆斯房间将需要四块纸板,每 1 英尺高。四块应长短不同,包括一块 2 英尺,1 英尺两块和那是 1.5 英尺长的那一片。
  2. 您还需要两个俑的一些种、 公仔、 玩具士兵、 甚至毛绒的动物会做的把戏。这两个应该是大致相同的高度和短于 ¾ 英尺高。
  3. 美工刀和胶水或胶带也有必要。

2.组装 Ames 房间

  1. 开始用纸板 1 英尺两块之一。把一分钱放在上面,右在中心,和用美工刀切周围一分钱来产生一个洞。这将是艾姆斯房间的光圈。
  2. 图 1概要地描述了程序集,2.2 所述的三个初始步骤。-2.4。站起来一块带孔,以及其有权附加其他 1 英尺的一块纸板,使两者形成直角。你将有一个对象,当看着从上面看起来像图 1a 中的一个。

Figure 1
图 1: 楼艾姆斯房共计建筑 (从纸板) 不规则的四边形。第一步是刻在一块纸板 1 英尺的一便士大小窥视孔。然后将附加同样大小的一块纸板生产的地位,在 (A) 所示的直角。接下来,附加一块 2 英尺的纸板,还在冲洗的直角,左边的片断与窥视孔。B.在列出的结果是最后,附上一块 1.5 英尺的纸板以闭合多边形。C.所示的最终产品

  1. 现在将两英尺片在另一边的片断与孔径。你将有一个对象,看起来如图 1b 所从上面看的时候。
  2. 最后,附加 1.5 英尺片紧密结构。你将会有四个边的多边形类似于图 1 c。
  3. 完成艾姆斯房间并产生错觉看两个小雕像和一个在每个顶点 1.5 英尺纸板附加的位置对结构的其余部分。在图 2中,这两个位置被用绿色圆圈。俑应该面对的孔径。

Figure 2
图 2: 绿色圆点表示相对位移的艾姆斯房间内俑。要产生强烈的幻觉,两个小雕像被放置在两个非直角多边形顶点的至关重要。

3.看到的幻觉

  1. 想看到这个幻视,只需要看着艾姆斯房间看通过孔径。

视觉错觉往往利用这一事实的人接收输入,从两只眼睛看世界三个维度。

例如,如果有人与他们打开公寓大门的一位朋友谈话时,他们会辨别此个人作为站在前面的走廊墙上的几个步骤。这种看法是,部分归功于,事实上,人的大脑接收和结合两个图像的朋友 — — 一个来自右眼,和另一名来自左边。

然而,如果门忽然被猛地关上与出租人被迫着通过一个洞,一只眼睛看着他们的朋友 — — 大小和深度变得更难判断。

艾姆斯房间 — — 其眼科医生发明者 Aldebert Ames 命名的一种结构 — — 操纵这双目方面的视野,并巧妙地使用几何诱骗视觉系统将识别对象的大小作为不同当事实上它们是相同。

该视频演示了如何设计艾姆斯房间,幻想它创建,并讨论了如何这种欺骗用于电影特效的文件。

在这个实验中,参与者通过窥视孔查看扭曲的展有一只眼 — — 整个安装是艾姆斯的房间。强迫的透视确保大脑接收到的一幕,只有一个图像,并没有深度线索从对侧眼。

这里几何的诀窍就是长度的显示构造与侧壁的不规则,使后面的墙斜而不是长度的平行于前面的墙上。这种建设不会产生直角,预计在一个房间里。

相反,一种情况创建的两个同样大小的小雕像 — — 放在后面的角落里 — — 孔径距离会发生变化。那就是,左边的一个是远比一个在右边。

参与者被要求报告他们所看到的和他们的响应记录作为因变量。预计,他们将报告字符的权利作为大得多,即使它们是相同的大小。

与会者到达之前,组装规模较小的版本的埃姆斯的房间,使用剪刀或小刀、 磁带、 一把尺子、 四,一尺宽纸板片断的长短不一和两个同样大小的行动数字。

第一次使光圈: 周围一便士的脚长的片之一中心跟踪。围绕这一大纲切然后一部分推出以留下一个小的洞。站这一段,并用胶带,将它附加到其他一尺长的部分,纸板,形成对其右端的 90 ° 角。

现在系两脚片在左侧,形成另一种 90 ° 角。最后,连接其余的一脚半节,以闭合多边形。请注意背面不应形成直角。

与显示器组装,置于背角的两个数字的高度相同 — — 一个在每个顶点。

若要开始这项试验,确保背面覆盖,避免泄露这次展览的扭曲的几何和坐在前面的参与者。解释,她是要看看光圈和报告这两个人物是更大。

在这一点上,允许参与者在倾斜。虽然她窥视到里面,问她哪个是更大,并注意她的反应。[参与者说: 权利越大。]

在这个演示中,参与者被骗字符在大小不同的思维。在这种情况下,她报告说作为大于左一个右图。

在这里,根本的期望基于以往的经验 — — 墙应附加在直角。因为大脑无法收集反补贴的证据 — — 这样可以提供的另一只眼睛 — — 它因此应用假设。这导致在房间里出现矩形,与远处的墙占领所示的位置。

然后言下之意,这两个数字是肩并肩。现在,什么出现在视网膜上 — — 两个大小不同的预测 — — 被视为由大脑的大小差异,而不是站在不同的距离从观察者的物体所造成。

既然你已经熟悉艾姆斯房间幻想,让我们看看如何将其原则应用中涉及的特殊效果和虚拟现实查看情况。

有艾姆斯室内拍摄了很多电影场景设置。因为通过光圈的相机捕捉的帧,董事可以描绘作为超级小演员和机器人作为要远远大于它真的是由只适当地在房间里定位它们。

通过帮助我们理解人类需要感知在 3D 视觉世界的线索,艾姆斯房间还帮助研究人员设计更好聘请大小幻想的虚拟现实工具。

这种制度实际上可以帮助个人可视化回家的重构和设计项目。通过使用虚拟现实设备,可以定位对象,使观众可以察觉到在一个给定的空间内外观的现状。

你只是看着艾姆斯室朱庇特的视频。现在你应该有很好地理解如何设计展览和示范运行,以及如何解释反应和适用的原则在幻觉的背后。

谢谢观赏 !

Results

当你看进艾姆斯房间时,你看到了什么?图 3图式化的图解效果右边的雕像应该看起来远远大于一个在左边,即使你知道它们是相同的大小。

Figure 3
图 3:在埃姆斯的房间里,相比,事实上,人们看到的示意图,是真的存在。右边的图显示真实的相对大小和距离的小雕像在房间里: 他们都是同样的高度,和一个在左边是离观众越来越远。但当看通过光圈,幻觉,描绘在左边,左边雕像看起来站在右边,人旁边,那雕像也看起来小得多。

这是怎么回事?在解释之前艾姆斯房间特别是,我们需要考虑同时感知大小和深度的一般问题。一个对象产生在视网膜的投影将变化大小比例大小的对象;但预测也会有所差异的大小作为函数的对象的距离从表面它项目上 (在本例中视网膜)。换句话说,视网膜上的很大投影可能意味着相关对象是非常大和合理地远离观察者,或者它可能意味着相关对象是小,但非常接近的。大物体可以投射小突起,当他们很远,和小对象可以强制转换大预测,当他们都在附近。分离大小和距离是三维视觉面临的主要挑战之一。图 4图式化的图解这个普遍的问题,关于两棵树的大小相同但在不同的相对距离,从一名观察员。

Figure 4
图 4:示意图来说明同时感知大小和距离的问题。在左边的图是高度的两棵树相等。到他们的权利,是观察者,称为眼。由于对树木,观察员的相对位置和物理光学投影,左侧的观察员树将投下视网膜上的观察员,与右侧树相比规模较小的反射。这是因为右侧树是接近观察员。但鉴于预测两个三维的视网膜,应观察员认为,是什么在左边较小,或只是远树吗?

回到埃姆斯房间现在,什么特定的幻想演示是大脑用来估计对象大小和对象距离的技巧之一。具体而言,大脑适用一种假设: 它假定在缺乏强有力的反补贴的证据,表明结构连接到另一个直角。

让我们回过头看看艾姆斯房间配置现在,了解幻觉如何利用这种假设。房间的墙壁是所有相同的颜色,并且通过小孔径人无法告诉远处的墙是对角线。所以大脑就假设它是直-埃姆斯室是矩形而不是不规则的。这种假设的含义是房间的在左边 (相对孔径视图) 雕像是房间的比它实际上是房间的更接近观察员。事实上,言下之意是,它是在右边雕像距离相同的距离。因为它是实际上远,雕像左边右边项目较小的图像,在观察者的视网膜上比小雕像。但大脑做出了一项假定,意味着他们有相同的距离。所以什么可以解释的雕像预测大小的差异呢?欺骗大脑得到的: 它的原因在左边雕像实际上必须远小于一个关于权利产生幻觉。图 5走过这种推理与艾姆斯房间的几何。

Figure 5
图 5。Ames 房间技巧人类的大脑,产生大小幻觉,通过利用一种假设,大脑使关于几何。具体来说,人类的大脑假定墙附加到另一个直角。通过孔径的艾姆斯房间看,大脑不能收集反补贴的证据,并因此它适用于这种假设。结果是,它认为艾姆斯房间是长方形的与远处的墙占领虚线图中的位置。含义,然后,是两个俑并排,和左的雕像是更接近观察员比是准确的。大脑然后问自己为什么如此不同的两个肩并肩对象大小投射到视网膜上。它给出的答案: 他们必须有不同的大小。

Applications and Summary

了解如何人类对世界的感知视觉 3d 一直研究重点领域和感知的现代研究的一项重大成就。一些重要的应用程序产生,因此,处于 3D 和查看技术的虚拟现实的发展。艾姆斯房间专门已被用于长时间在看电影,作为一种特殊的作用。假设一部电影需要用来描绘一个巨人,或有人非常小。艾姆斯室内拍摄室内场景可以产生错觉查看器,有些人是多大 (或小) 比实际。相机,毕竟是孔径。

1.材料

  1. 打造埃姆斯房间将需要四块纸板,每 1 英尺高。四块应长短不同,包括一块 2 英尺,1 英尺两块和那是 1.5 英尺长的那一片。
  2. 您还需要两个俑的一些种、 公仔、 玩具士兵、 甚至毛绒的动物会做的把戏。这两个应该是大致相同的高度和短于 ¾ 英尺高。
  3. 美工刀和胶水或胶带也有必要。

2.组装 Ames 房间

  1. 开始用纸板 1 英尺两块之一。把一分钱放在上面,右在中心,和用美工刀切周围一分钱来产生一个洞。这将是艾姆斯房间的光圈。
  2. 图 1概要地描述了程序集,2.2 所述的三个初始步骤。-2.4。站起来一块带孔,以及其有权附加其他 1 英尺的一块纸板,使两者形成直角。你将有一个对象,当看着从上面看起来像图 1a 中的一个。

Figure 1
图 1: 楼艾姆斯房共计建筑 (从纸板) 不规则的四边形。第一步是刻在一块纸板 1 英尺的一便士大小窥视孔。然后将附加同样大小的一块纸板生产的地位,在 (A) 所示的直角。接下来,附加一块 2 英尺的纸板,还在冲洗的直角,左边的片断与窥视孔。B.在列出的结果是最后,附上一块 1.5 英尺的纸板以闭合多边形。C.所示的最终产品

  1. 现在将两英尺片在另一边的片断与孔径。你将有一个对象,看起来如图 1b 所从上面看的时候。
  2. 最后,附加 1.5 英尺片紧密结构。你将会有四个边的多边形类似于图 1 c。
  3. 完成艾姆斯房间并产生错觉看两个小雕像和一个在每个顶点 1.5 英尺纸板附加的位置对结构的其余部分。在图 2中,这两个位置被用绿色圆圈。俑应该面对的孔径。

Figure 2
图 2: 绿色圆点表示相对位移的艾姆斯房间内俑。要产生强烈的幻觉,两个小雕像被放置在两个非直角多边形顶点的至关重要。

3.看到的幻觉

  1. 想看到这个幻视,只需要看着艾姆斯房间看通过孔径。

视觉错觉往往利用这一事实的人接收输入,从两只眼睛看世界三个维度。

例如,如果有人与他们打开公寓大门的一位朋友谈话时,他们会辨别此个人作为站在前面的走廊墙上的几个步骤。这种看法是,部分归功于,事实上,人的大脑接收和结合两个图像的朋友 — — 一个来自右眼,和另一名来自左边。

然而,如果门忽然被猛地关上与出租人被迫着通过一个洞,一只眼睛看着他们的朋友 — — 大小和深度变得更难判断。

艾姆斯房间 — — 其眼科医生发明者 Aldebert Ames 命名的一种结构 — — 操纵这双目方面的视野,并巧妙地使用几何诱骗视觉系统将识别对象的大小作为不同当事实上它们是相同。

该视频演示了如何设计艾姆斯房间,幻想它创建,并讨论了如何这种欺骗用于电影特效的文件。

在这个实验中,参与者通过窥视孔查看扭曲的展有一只眼 — — 整个安装是艾姆斯的房间。强迫的透视确保大脑接收到的一幕,只有一个图像,并没有深度线索从对侧眼。

这里几何的诀窍就是长度的显示构造与侧壁的不规则,使后面的墙斜而不是长度的平行于前面的墙上。这种建设不会产生直角,预计在一个房间里。

相反,一种情况创建的两个同样大小的小雕像 — — 放在后面的角落里 — — 孔径距离会发生变化。那就是,左边的一个是远比一个在右边。

参与者被要求报告他们所看到的和他们的响应记录作为因变量。预计,他们将报告字符的权利作为大得多,即使它们是相同的大小。

与会者到达之前,组装规模较小的版本的埃姆斯的房间,使用剪刀或小刀、 磁带、 一把尺子、 四,一尺宽纸板片断的长短不一和两个同样大小的行动数字。

第一次使光圈: 周围一便士的脚长的片之一中心跟踪。围绕这一大纲切然后一部分推出以留下一个小的洞。站这一段,并用胶带,将它附加到其他一尺长的部分,纸板,形成对其右端的 90 ° 角。

现在系两脚片在左侧,形成另一种 90 ° 角。最后,连接其余的一脚半节,以闭合多边形。请注意背面不应形成直角。

与显示器组装,置于背角的两个数字的高度相同 — — 一个在每个顶点。

若要开始这项试验,确保背面覆盖,避免泄露这次展览的扭曲的几何和坐在前面的参与者。解释,她是要看看光圈和报告这两个人物是更大。

在这一点上,允许参与者在倾斜。虽然她窥视到里面,问她哪个是更大,并注意她的反应。[参与者说: 权利越大。]

在这个演示中,参与者被骗字符在大小不同的思维。在这种情况下,她报告说作为大于左一个右图。

在这里,根本的期望基于以往的经验 — — 墙应附加在直角。因为大脑无法收集反补贴的证据 — — 这样可以提供的另一只眼睛 — — 它因此应用假设。这导致在房间里出现矩形,与远处的墙占领所示的位置。

然后言下之意,这两个数字是肩并肩。现在,什么出现在视网膜上 — — 两个大小不同的预测 — — 被视为由大脑的大小差异,而不是站在不同的距离从观察者的物体所造成。

既然你已经熟悉艾姆斯房间幻想,让我们看看如何将其原则应用中涉及的特殊效果和虚拟现实查看情况。

有艾姆斯室内拍摄了很多电影场景设置。因为通过光圈的相机捕捉的帧,董事可以描绘作为超级小演员和机器人作为要远远大于它真的是由只适当地在房间里定位它们。

通过帮助我们理解人类需要感知在 3D 视觉世界的线索,艾姆斯房间还帮助研究人员设计更好聘请大小幻想的虚拟现实工具。

这种制度实际上可以帮助个人可视化回家的重构和设计项目。通过使用虚拟现实设备,可以定位对象,使观众可以察觉到在一个给定的空间内外观的现状。

你只是看着艾姆斯室朱庇特的视频。现在你应该有很好地理解如何设计展览和示范运行,以及如何解释反应和适用的原则在幻觉的背后。

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