Ugrás a tartalomhoz

3D megjelenítési technikák

Dr. Fekete Róbert Tamás, Dr. Tamás Péter, Dr. Antal Ákos, Décsei-Paróczi Annamária (2014)

BME-MOGI

Összefoglalás

Összefoglalás

Az érzékelés az a folyamat, amely során a külvilágból érkező információk valamely érzékszervünkön keresztül elérhetővé válnak a feldolgozórendszerünk számára. Az észlelési folyamat magából az érzékelésből és a hozzá kapcsolódó kognitív feldolgozásból áll.

Az emberi szem a 380 és 780 nm közötti hullámhossztartományt képes érzékelni. Az emberi szem a fej elülső oldalán helyezkedik el, egymással egy síkban és egymástól 63 mm-es távolságban. Látómezőnk közel 90 fokban sztereolátást tesz lehetővé. Szemünk mozgását a szem körül elhelyezkedő három pár extraokuláris izom teszi lehetővé. A konjunktív szemmozgás során két szemünk egy irányba mozog, vergens szemmozgás során szemünk a közeledő, illetve távolodó tárgyakra néz. Szemünk kétféle szemmozgást képes kivitelezni. Az egyik egy szakaszos, szaggatott, gyors szemmozgás, a másik egy folyamatos mozgás. A szakaszos szemmozgás ugrásait szakkádoknak, a megállásait fixációnak nevezzük. A gyors szemmozgások alatt nincs információfelvétel. A követő szemmozgáskor a mozgás sebessége és iránya folyamatosan változik. Az emberi szem három koncentrikus rétegből, két kamrából, a szivárványhártyából, a pupillából és a lencséből áll. A fotoreceptorok a retinán helyezkednek el. A retinán az éleslátás helye az úgynevezett fovea. Ahol a gyűjtősejtek idegrostjai elhagyják a retinát az agy felé, nincsenek fotoreceptorok. A retinán lévő fotoreceptorok száma 130 millió. A receptorok két fő típusa a csapok és pálcikák. A pálcikák több fotont képesen elnyelni több irányból, egy ganglionsejthez több pálcika idegrostja fut be. A csapok három altípusát különböztetjük meg. Léteznek rövid, közép és hosszú hullámhosszakra érzékeny csapok. Az éleslátás helyén szinte csak csapok vannak, a periférián szinte csak pálcikák. A fotoreceptorok neuronális jelei a gyűjtősejteken keresztül a retinális ganglionsejtekhez jutnak. A ganglionsejtek száma körülbelül 1 millió. A ganglionsejtekhez kapcsolódó fotoreceptorok egy kvázi kör alakú, úgynevezett receptív mezőt alkotnak, amelynek a közepén lévő receptorokat ingerelve növelhető, a perifériát ingerelve csökkenthető a ganglionsejt reakciója. A retina fotoreceptorai receptív mezőkbe tömörülve térbeli integrációt végeznek. A retina és a látókéreg között a látópálya teremt kapcsolatot. A retinális ganglionsejtek axonjai alkotják tehát a látóideget. A V1 látórendszer egy úgynevezett retiotopikus reprezentációval rendelkezik. A ganglionsejteknek van egy kiterjedtebb dendritfával és egy kisebb dendritfával rendelkező típusa. A nagyobb receptív mezővel rendelkező ganglionsejteket M sejteknek, a kisebb receptív mezővel rendelkezőket pedig P sejteknek hívjuk. Az M sejtek a CGL terület magnocelluláris rétegéhez, a P sejtek a CGL parvocelluláris rétegéhez kapcsolódnak. Mivel az M sejtekhez több receptor tartozik, azért a térbeli felbontóképességük rosszabb, mint a P sejteknek, viszont az M sejtek időbeli felbontóképessége sokkal jobb, mint a P sejteké, mert aktivitásuk kevesebb ideig marad fönn. Továbbá, az M sejtek csak világosságot kódolnak, míg a P sejtek színeket is. A V1 területről az információk egy része az agy felső részébe, a parientális lebenybe tart, a dorzális területre, egy másik részük pedig az agy alsó részébe, a temporális lebeny ventrális területére. A dorzális területre az M sejtek tartanak, a ventrális területre pedig a P sejtek. Az M sejtek inkább a mozgás és a gyors időbeli változások lekövetéséért felelősek, a P sejtek inkább a finom részletek, a szín, a textúra reprezentálásáért. Az emberi szem retináján négy különböző spektrális érzékenységű fotoreceptor található. A három csaptípusunk különböző spektrális érzékenységi görbével rendelkezik, amelyeket ezért hosszú, közép és rövid hullámhosszú csapoknak vagy kék, zöld és vörös csapoknak nevezünk. Látórendszerünk a csapok jeleiből különbségeket állít elő, és ezzel határozza meg az adott színárnyalatot. Feldolgozórendszerünk rendelkezik bizonyos képességekkel, amelyek elősegítik, hogy a látórendszer által érzékelt információt különböző körülmények között is azonosnak értékeljük.

A térérzékelésben két fő jelzőmozzanat típust különböztethetünk meg. Az egy szemmel is működő monokuláris és a két szemmel használható binokuláris jelzőmozzanatokat. A binokuláris látásunk csupán korlátozott távolságon belül használható hatékonyan, ezek kívül nem jobb, mint az egyszemes látás.

Elsődleges monokuláris jelzőmozzanat, hogy a térben elhelyezkedő tárgy mekkora területet foglal el a retinán. A tárgyak távolságának becslésében az is segítség, hogy a látómezőnk horizontja fölött vagy alatt helyezkedik el. Ha egy tárgy eltakarja egy másik tárgy bizonyos részeit, akkor arra következtetünk, hogy az közelebb van hozzánk. Szintén tanult, és mélyen rögzült jelenség, hogy a párhuzamosnak gondolt élek a távolban összetartanak. A textúrát személve észrevehetjük, hogy a közelebbi textúrákat jóval részletgazdagabbaknak találjuk, mint a távolabbiakat. A Nap összetett fénye a Föld légkörén áthaladva szóródik. A szóródás a kék tartományokban magasabb, így a nappali légkört kéknek látjuk. Ha egy távoli tárgy és közöttünk nagy légtömeg van, a tárgy képe elkékül. Ennek a kékülésnek a mértéke arányos a tárgy távolságával. A távoli tárgyak nem csupán kékülnek a közbenső légtömeg miatt, hanem a kontrasztjuk is romlik, éleik elmosódnak és színeik tompulnak. További segítség lehet egy tárgy térbeli elhelyezkedésének és kiterjedésének becslésére, a tárgyon feltűnő árnyék és fény viszonya, határvonala, illetve annak tranziense is. Ha látunk két tárgyat, amelyről nincsenek priori információink, illetve azonos méretűnek gondolnánk azokat, akkor a két tárgy közül azt látjuk nagyobbnak, amelyik mérete a retinánkon nagyobb. Egy kevésbé kognitív jelzőmozzanat lehet a szemlencse akkomodációja. Az azonos sebességgel mozgó tárgyak közül azt érzékeljük közelebbinek, amely gyorsabban halad át a látómezőnkön.

Az egyik legegyszerűbb binokuláris jelzőmozzanat a konvergencia. Amikor a két szemünkkel egy 6-10 méter távolságon belüli tárgyra nézünk, látórendszerünk a két szem tengelyét igyekszik összetartóan a tárgyra fordítani. Ennek a konvergenciának a foka fontos jelzőmozzanat a tárgy távolságának becslésére. A másik jelzőmozzanat a binokuláris parallaxis. Ha két szemünkkel egy tárgyra nézünk a térben, és megjelenik egy másik tárgy is, amely az előzőhöz viszonyítva más-más helyen bukkan fel, attól függően, hogy melyik szemünkkel nézzük. Ha a két tárgy azonos távolságban található, akkor a két szemünkkel ugyanazt az elhelyezkedést látjuk. Ha a két tárgy különböző távolságban van, akkor az egyikre nézve, és a két szemet egyenként kinyitva azt tapasztaljuk, hogy a tárgyak távolsága változik a szemeink által látott képen. Ennek, a vízszinten távolságváltozásnak, az úgynevezett parallaxisnak annál nagyobb a mértéke, minél nagyobb volt a két tárgy közötti különbség. Binokuláris jelzőmozzanat továbbá a tárgyak nézete is. Amikor két szemünkkel nézzük a közeli tárgyakat, akkor szemeink különböző nézetekből látják a tárgyakat, és ezért a retinánkra érkező kép nem csupán parallaxist tartalmaz, hanem a tárgyak más-más oldalának képét is.

A teljes tér csak egy csekély szeletét látjuk igazi sztereolátással. Azt a jelenséget, hogy két szemünk retináján két, kissé különböző kép keletkezik, binokuláris diszparitásnak nevezzük. Horopternek hívjuk azt a térbeli felületet, amely minden pontját azonos szögből látjuk a két szemünkkel. A fixált tárgy körül van egy mező, amelyen belül valódi sztereolátásunk működhet, azon kívül a képek szétesnek, és kettős látás jön létre.