Overview
Source : Laboratoire de Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University
Le défi le plus difficile de la perception visuelle est souvent décrit comme l’un de récupérer des informations sur l’espace en trois dimensions de rétines bidimensionnels. La rétine est un tissu sensible à la lumière à l’intérieur de le œil humain. Lumière est réfléchie par les objets dans le monde, moulage des projections sur la rétine qui stimulent ces cellules sensibles de lumière. Les objets qui sont côte-à-côte dans le monde produira les stimulations by-side sur la rétine. Mais les objets qui sont plus éloignés de l’observateur ne peut pas produire des stimulations plus éloignées, par rapport aux objets environnants qui est. Distance-la troisième dimension-est s’est effondré sur la rétine.
Alors, comment voit-on en trois dimensions ? La réponse est que le cerveau humain s’applique à une variété d’hypothèses et méthodes heuristiques afin de procéder à des inférences sur les distances fournies les contributions reçues sur la rétine. Dans l’étude de la perception, il y a une longue tradition d’utilisation des illusions visuelles comme un moyen d’identifier certains de ces heuristiques et hypothèses. Si les chercheurs savent quelles ruses utilise le cerveau, ils devraient pouvoir inciter le cerveau à voir des choses inexactes. Cette vidéo vous montrera comment construire une chambre d’Ames, une illusion visuelle qui illustre une des hypothèses appliquées par le système visuel humain afin de récupérer la profondeur visuelle.
Procedure
1. les matériaux
- Pour construire une chambre d’Ames il faut quatre morceaux de carton, chacun 1 pi de haut. Les quatre pièces devraient varier de longueur, y compris un morceau de 2-pi, deux pièces de 1 pi et one piece qui est 1,5 pi de long.
- Vous aurez également besoin de deux figurines en quelque sorte, les figurines d’action, les soldats jouets, peluches même fera la le truc. Les deux devraient être à peu près la même hauteur et moins de ¾-ft tall.
- Un coupeur de boîte et de la colle ou la bande sera également nécessaire.
2. montage de la chambre d’Ames
- Commencez par l’un des deux morceaux de carton 1 pi. Mettre un sou sur elle, en plein centre et utiliser l’outil de coupe boîte pour couper autour du sou à produire un trou. Ce sera l’ouverture de la chambre d’Ames.
- La figure 1 illustre schématiquement les trois étapes initiales de l’Assemblée, décrite au point 2.2. -2,4. Comique de la pièce avec le trou et à sa droite attacher l’autre morceau de 1 pi de carton, afin que les deux forment un angle droit. Vous aurez un objet qui ressemble à celui de la Figure 1 a, quand le regardait d’en haut.
Figure 1 : construction d’une chambre d’Ames s’élève à la construction d’un polygone irrégulier à quatre côtés (à partir de carton). La première étape consiste à se tailler un peephole taille penny dans un morceau de 1 pi de carton. Puis fixez un morceau de même taille de carton pour produire une qualité pour agir, à angle droit comme celui montré en (A). Ensuite, attachez un morceau de 2 pieds de carton, également à angle droit chasse, sur la gauche de la pièce avec le Judas. Le résultat est schématisé en B. Enfin, attachez un morceau de 1,5 pi de carton pour fermer le polygone. Le produit final est indiqué en C.
- Maintenant fixer la pièce de deux pieds de l’autre côté de la pièce avec l’ouverture. Vous aurez un objet qui ressemble à celui de la Figure 1 b lorsque regardait d’en haut.
- Enfin, fixer la pièce de 1,5 pi pour fermer la structure. Vous aurez un polygone à quatre côtés, comme celui de la Figure 1C.
- Pour terminer la chambre d’Ames et de produire l’illusion sortir deux figurines et attache un à chacun des sommets où le carton de 1,5 pi pour le reste de la structure. Dans la Figure 2, ces deux endroits sont dénotés par des cercles verts. Les figurines doivent faire face à l’ouverture.
Figure 2 : les points verts indiquent le positionnement relatif de figurines dans la chambre d’Ames. Pour produire l’illusion plus forte, il est essentiel que les deux figurines de figurer sur les deux sommets non-querre du polygone.
3. Voir l’illusion
- Pour voir l’illusion, il suffit de regarder dans la chambre d’Ames en regardant à travers l’ouverture.
Illusions visuelles exploitent souvent le fait qu’une personne reçoit l’entrée des deux yeux pour voir le monde en trois dimensions.
Par exemple, si quelqu'un parle à un ami par le biais de leur porte de l’appartement ouverte, ils vont discerner cet individu comme debout à quelques pas en face de la paroi du couloir. Cette perception est due, en partie, au fait que le cerveau de la personne reçoit et combine les deux images de l’ami — celle de le œil droit et l’autre partant de la gauche.
Toutefois, si la porte claque soudainement fermée et le locataire est obligé de regarder leur ami avec un œil à travers un trou — taille et profondeur deviennent plus difficiles à juger.
La chambre d’Ames — une structure nommé d’après son inventeur ophtalmologiste Aldebert Ames — manipule cet aspect binoculaire de la vision et utilise habilement la géométrie pour tromper le système visuel en identifiant les tailles des objets comme étant différent quand en fait ils sont les mêmes.
Cette vidéo montre comment concevoir une chambre d’Ames, documents l’illusion, il crée et discute comment cette tromperie est utilisée dans les effets spéciaux pour les films.
Dans cette expérience, les participants découvre une pièce déformée avec un oeil simple en regardant à travers une ouverture — l’installation entière est la chambre d’Ames. La perspective forcée s’assure que le cerveau reçoit une seule image de la scène, et aucun profondeur ne cues de le œil controlatéral.
Le truc géométrique ici est que l’affichage est construite avec des parois latérales de longueur irrégulière, faisant le mur arrière diagonale plutôt que parallèlement à la paroi avant. Ces constructions ne produisent pas les angles droits qui sont attendus dans une salle.
Au contraire, est créé une situation où deux taille également des figurines — placés dans les coins arrière — modification à distance de l’ouverture. Autrement dit, l’un sur la gauche est plus loin que celui du côté droit.
Les participants sont priés de signaler ce qu’ils voient, et leurs réponses sont enregistrées comme variable dépendante. Il est prévu qu’elles rendront compte du caractère sur la droite comme étant beaucoup plus grand, même s’ils ont la même taille.
Avant que les participants arrivent, assembler une version de petite échelle de la chambre d’Ames, à l’aide de ciseaux ou un couteau, une règle, ruban, quatre, un pied large carton morceaux de différentes longueurs et deux, tout aussi les figurines taille.
Tout d’abord faire l’ouverture : Trace autour un sou dans le centre d’une des pièces pieds de long. Couper ce contour et puis poussez la partie de laisser un petit trou. Stand de ce segment vers le haut et avec du ruban adhésif, attacher à l’autre partie un pied long de carton pour former un angle de 90° sur ce qui sera son côté droit.
Maintenant fixer la pièce de deux pieds sur le côté gauche, formant un angle de 90°. Enfin, branchez la partie restante d’un-et-un-moitié-pied pour fermer le polygone. Notez que l’arrière ne devrait pas constituer angles droits.
Avec l’affichage monté, placer deux figures de la même hauteur dans les coins arrière, un à chaque sommet.
Pour commencer l’expérience, assurez-vous que le dos est couvert pour éviter de révéler la géométrie asymétrique de l’exposition et le siège en face, un participant. Expliquer qu’elle est se pencher sur l’ouverture et le rapport des deux personnages est plus grande.
À ce stade, permettre aux participants de se pencher dans. Alors qu’elle est en regardant à l’intérieur, lui demander quel est le plus grand et noter sa réponse. [Participant dit : droit est plus grand.]
Dans cette démonstration, le participant a été trompé en pensant que les caractères diffèrent dans la taille. Dans ce cas, elle a indiqué à la figure de droite comme étant plus grand que celui de gauche.
Ici, l’attente sous-jacente était fondée sur des expériences antérieures, que les murs devraient attacher à angle droit. Parce que le cerveau ne pourrait pas recueillir des preuves compensateur — comme ça qui pourraient être fournis par l’autre oeil, il a donc appliqué la prise en charge. Il en est résulté la salle apparaissant rectangulaire, avec le mur du fond occupant la position indiquée.
Ensuite, l’implication est que les deux personnages étaient côte-à-côte. Maintenant, ce qui est apparu sur la rétine — deux taille différemment les projections — a été interprétée par le cerveau comme une différence de taille, plutôt que celui causé par les objets à différentes distances de la visionneuse.
Maintenant que vous êtes familier avec l’illusion de la chambre d’Ames, regardons comment ses principes sont appliqués dans les cas où les effets spéciaux et observation de la réalité virtuelle.
Plusieurs scènes du film ont été tournés à l’intérieur d’une chambre d’Ames définie. Parce que les images sont capturées par les ouvertures des caméras, administrateurs peuvent représenter un acteur comme étant super petit et un robot comme étant beaucoup plus gros qu’il vraiment est de simplement plaçant convenablement autour de la salle.
En nous aidant à comprendre les repères nécessaires par l’homme de percevoir l’univers visuel en 3D, la chambre d’Ames a également aidé les chercheurs en concevoir de meilleurs outils de réalité virtuelle qui emploient les illusions de la taille.
Ces systèmes peuvent réellement aider les individus visualiser les projets de remodelage et de conception maison. En utilisant les dispositifs de réalité virtuelle, les objets peuvent être positionnés afin que les téléspectateurs peuvent percevoir l’actualité d’apparition au sein d’un espace donné.
Vous avez juste regardé les vidéo de JoVE sur la chambre d’Ames. Maintenant vous devriez avoir une bonne compréhension de la conception de la pièce et exécuter la démonstration, ainsi que la façon d’interpréter les réponses et d’appliquer les principes qui sous-tendent l’illusion.
Merci de regarder !
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Results
Ce que vous voyez quand vous regardez dans la chambre d’Ames ? Figure 3 RFI l’effet-la figurine sur le droit devrait ressembler beaucoup plus grande que celle sur la gauche, même si vous savez qu’ils ont la même taille.
Figure 3 : Représentation schématique de ce que les gens voient dans la chambre d’Ames, par rapport au fait de la question, c'est-à-dire , ce qui est réellement là. Le côté droit de la figure montre les véritables dimensions relatives et les distances des figurines dans la salle : ils sont tout aussi grandes, et celui de gauche est plu éloignée de la visionneuse. Mais quand on regarde à travers l’ouverture, l’illusion, à gauche, est que la figurine sur la gauche cherche à se tenir debout à côté de la personne sur le droit, et cette figurine attends également beaucoup plus petite.
Que se passe-t-il ? Avant d’expliquer la chambre d’Ames en particulier, nous devons examiner le problème général de percevoir la taille et la profondeur en même temps. La projection qu’un objet se produit sur la rétine varient dans la taille proportionnellement à la taille de l’objet ; mais les projections vont aussi varier en taille en fonction de la distance d’un objet à la surface il projets sur (dans ce cas la rétine). En d’autres termes, une très grande projection sur la rétine peut signifier que l’objet pertinent est très grand et assez loin de l’observateur, ou cela pourrait signifier que l’objet pertinent est petite, mais très proche. Objets volumineux peuvent monter petites projections quand ils sont loin, et petits objets peuvent monter des grandes projections lorsqu’ils soient trouvent à proximité. Séparant la taille et la distance est l’un des défis majeurs pour la 3D vision. Figure 4 RFI ce problème général en référence à deux arbres de la même taille, mais à des distances différentes relatives d’un observateur.
Figure 4 : Un schéma pour illustrer le problème de percevoir en même temps la taille et la distance. Sur le côté gauche de la figure sont deux arbres de même hauteur. À leur droite, est un observateur, dénoté comme un œil. En raison de la position relative de l’observateur aux arbres et la physique de la projection optique, l’arbre à gauche de l’observateur jettera une réflexion beaucoup plus petite sur la rétine de l’observateur, par rapport à l’arbre sur la droite. C’est parce que l’arbre sur la droite est plus proche de l’observateur. Mais étant donné les projections sur les deux dimension rétine, ce qui devrait l’observateur pense, est l’arbre à gauche plus petite, ou juste s’en éloigne ?
Retour à la chambre d’Ames, maintenant, ce que qu’illusions spécifiques montre est l’un des trucs le cerveau utilise pour estimer la taille de l’objet et les distances de l’objet. Plus précisément, le cerveau s’applique à une hypothèse : il suppose que, en l’absence de forte compensateurs des preuves, que les structures se connecter à un autre à angle droit.
Nous allons revenir sur la configuration de la chambre d’Ames maintenant de comprendre comment l’illusion exploite cette hypothèse. Les murs du salon sont tous de la même couleur, et regardant à travers un peuple de petite ouverture ne peut pas dire que le mur du fond est diagonal. Donc le cerveau suppose que c’est tout droit-que la chambre d’Ames est rectangulaire plutôt qu’irrégulière. L’implication de cette hypothèse est que la figurine sur le côté gauche de la pièce (par rapport à la vue de l’ouverture) est beaucoup plus proche de l’observateur qu’elle est réellement. En fait, l’implication est que c’est à la même distance que la figurine sur la droite. Parce que c’est en fait plus loin, la figurine sur la gauche projette une image plus petite sur la rétine de l’observateur que la figurine sur la droite. Mais le cerveau a formulé une hypothèse qui implique qu’ils sont à la même distance. Donc ce qui pourrait expliquer les différences dans les tailles des projections figurine ? L’EEG de cerveau est trompé : il des raisons que la figurine sur la gauche doit en fait être beaucoup plus petite que celle du droit sur produisant l’illusion. Figure 5 parcourt ce raisonnement à l’égard de la géométrie de la chambre d’Ames.
Figure 5. The Tea Room astuces du cerveau humain, produisant l’illusion de la taille, en tirant parti de l’hypothèse que le cerveau fait sur géométrie. Plus précisément, le cerveau humain suppose que les murs attachent à un autre à angle droit. Regardant à travers l’ouverture de la chambre d’Ames, le cerveau ne peut pas recueillir des preuves compensateur, et si elle s’applique à cette hypothèse. Le résultat est qu’il pense que la chambre d’Ames est rectangulaire, avec le mur du fond occupant des postes de la ligne pointillée sur la figure. Puis, il en découle que les deux figurines sont côte-à-côte, et que la figurine de gauche est beaucoup plus proche de l’observateur qu’est exacte. Le cerveau vous demande ensuite de lui-même pourquoi deux objets by-side monter si différemment taille des projections sur la rétine. La réponse qu’il donne : ils doivent être de différentes tailles.
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Applications and Summary
Comprendre comment les humains perçoivent le monde visuel en 3D a été une importante aire d’intérêt particulier et une grande réalisation de l’étude moderne de la perception. Parmi les applications importantes qui sont apparues, sont ainsi, dans le développement de la 3D et réalité virtuelle Regarde un technologie. La chambre d’Ames a spécifiquement été utilisée pendant une longue période dans les films, comme une sorte d’effet spécial. Supposons qu’un film doit dépeindre un géant, ou quelqu'un de très petits. Tournage des scènes d’intérieur à l’intérieur d’une chambre d’Ames peut produire l’illusion au spectateur que certaines personnes sont beaucoup plus (ou moins) qu’ils sont en réalité. Après tout, la caméra, est une ouverture.
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