LA PERCEZIONE VISIVA
 
L'occhio umano è un sistema che proietta le immagini su una superficie sensibile (retina), ne fa una prima elaborazione e trasmette l'informazione ai centri superiori (cervello), qui i dati vengono ulteriormente elaborati e si "forma" l'immagine definitiva.

Descritto così il sistema ottico assomiglia molto a quello di una macchina fotografica, ma in realtà non è così poiché bisogna prendere in considerazione il fenomeno detto "percezione visiva".

Ognuno di noi ha un "buco" nel proprio campo visivo, uno per occhio, e non lo percepisce: la parte di immagine che manca viene ricostruita deducendola da ciò che si vede intorno. Il cervello riesce a ricostruire l'immagine mancante attraverso un processo chiamato " riempimento".

Si è scoperto che la parte di corteccia visiva che corrisponde al punto cieco è attiva durante il processo di riempimento, anche se, direttamente, non riceve alcuna informazione dalla retina.

La percezione é una simulazione ricostruttiva generata dal cervello delle interazioni tra noi e l'ambiente che ci circonda e in base alle nostre conoscenze e alle nostre esperienze precedenti: cio' che e' percepito e' diverso dall'oggetto esterno che rappresenta... "la mappa non e' il territorio" e ognuno di noi costruisce mappe diverse dello stesso territorio e anche mappe diverse da momento a momento, in base al nostro grado di attenzione, ai nostri bisogni, alle nostre motivazioni.

occhio sm

Un altro fenomeno interessante della vista umana è l'adattamento alle diverse condizioni d'illuminazione, ad esempio quando si passa da un ambiente ben illuminato ad un ambiente completamente buio. Questo adattamento non è immediato, quindi si avrà un'elaborazione graduale dell'ambiente.

Prendiamo come esempio l'entrata in una sala cinematografica durante una proiezione, inizialmente percepiremo solamente lo schermo e alcune zone lievemente illuminate (avremo quindi una scena molto satura), poi gradualmente si avrà una visione monocromatica anche del resto degli oggetti presenti. La visione monocromatica dell'ambiente circostante poco illuminato sarà tendente al blu, per questo motivo se bisogna illuminare una scena buia conviene usare delle luci bluastre in modo tale da aumentare la percezione dell'intera scena senza distogliere l'attenzione dagli elementi maggiormente illuminati.

LuceBluastra

Processi delle informazioni visive

Come detto in precedenza già nella retina avvengono le prime elaborazioni, prima che le informazioni arrivino al cervello. Le cellule fotosensibili hanno il compito di filtrare e mixare gran parte dei fotoni per evitare che arrivino al cervello delle immagini piene di rumore, immagini lampeggianti o tremolanti.

Quindi al cervello per avere un'immagine completa dell'ambiente servono molte poche informazioni in confronto a quante ne arrivano nella retina.

Per questo motivo per far si che un filmato non appaia come una sequenza d'immagini lampeggianti bastano 24 - 30 frame al secondo, se producessimo un filmato con un numero di frame al secondo maggiore il cervello non se ne accorgerebbe e avremmo fatto del lavoro inutile.

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Le parti più periferiche della retina contengono solo bastoncelli e non distinguono né la forma, né i colori degli oggetti. Quando un oggetto entra nel campo visivo dell'occhio, determinano il movimento istintivo della testa e dell'occhio stesso al fine di portare l'immagine nella zona centrale della retina, ove si ha la massima capacità di "vedere". Man mano che ci si sposta verso la zona centrale della retina si ha una visione sempre più nitida.

La visione totale dell'occhio fermo abbraccia un campo di 140° in senso orizzontale e di circa 120° in senso verticale, la visione della macchia lutea (Livello medio alto di visione nitida) abbraccia un campo rispettivamente di 8 e 6 gradi, mentre quello della fovea (Livello ottimale di visione nitida) poco più di 1 grado.

L'analisi di una scena visiva, come l'osservazione di un quadro o di un panorama, e' strettamente associata alla visione foveale.

I movimenti dell'occhio

Se entriamo in una stanza buia con all'interno un'unica piccola fonte di luce avremo l'illusione che questa vibri (quest'effetto è denominato "tremor"), se la fissiamo + a lungo avremo l'impressione che faccia un movimento + ampio (drift), a questo punto l'occhio tenta di ricorreggere l'immagine riportando la fonte luminosa alla propria posizione (flick). Questi 3 effetti illusori sono dovuti ai cosiddetti movimenti saccadici degli occhi (piccoli movimenti a scatti) che subentrano quando si osserva una oggetto stazionario (tranne che per la lettura di un testo)... una sorta di refresh attraverso una serie d'immagini fisse.

Quando invece si osserva un oggetto in movimento ad una velocità relativamente lenta subentrano i movimenti di inseguimento costante e il movimento risulta uniforme e l'oggetto nitido, se l'oggetto si muove velocemente e passa non lontano dall'osservatore il sistema ottico usa una combinazione di movimenti saccadici e d'inseguimento costante con il risultato che il movimento sarà percepito come fluido ma l'oggetto in movimento sarà meno definito.

Se l'oggetto in movimento si trova a lato dell'osservatore si attiveranno i recettori periferici della retina e il campo visivo tenderà a spostarsi verso l'oggetto in movimento.

Queste nozioni in CG sono molto utili sia per la produzione di filmati che d'immagini statiche, ad esempio per decidere quanto "motion blur" dare ad un'oggetto.

MotionBlur

Immagine di Mico8

L'influenza dell'orecchio

Al cervello non arrivano solamente le informazioni dell'occhio, ma anche dell'orecchio... attraverso una specie di "giroscopio biologico" il cervello è sempre informato della posizione della testa in confronto ai 3 assi cartesiani.

Questa influenza dell'orecchio genera l'equilibrio e aiuta a percepire oltre che gli spostamenti e rotazioni della testa anche l'accelerazione e la distanza.

Questo sistema doppio può essere sfruttato per la realizzazione di ambienti virtuali 3d mediante l'uso di schermi emisferici (visione a 180°) e piattaforme mobili.

Nei sistemi + avanzati vengono usate anche filmati 3d capaci di simulare la profondità binoculare, rintracciando continuamente la posizione dell'osservatore reale (in base ai movimenti della piattaforma) e proiettando una sequenza d'immagini dalla giusta prospettiva, inoltre gli oggetti principali vengono maggiormente illuminati amplificando così la profondità (indicazione monoculare). In questo caso non c'è bisogno d'utilizzare schermi a 180°, ma intorno ai 90° - 120°.

cinerama

Grandezze relative

Se mettiamo in una scena 2 oggetti identici ma di scala diversa senza nessun altro riferimento si può avere l'impressione che siano posti a distanze differenti.
distanzaRelativa01

distanzaRelativa02

Texture Gradient
La percezione di profondità oltre che dall'illuminazione e dai sistemi di riferimento presenti nella scena può essere data anche dallo sfumare degli oggetti + lontani e dalla distanza di questi dalla linea d'orizzonte

TextureGradient

Interposizione

Quando due oggetti sono sovrapposti anche se posti alla medesima distanza dall'osservatore possono dare la percezione di profondità

interposizione



Prospettiva aerea

La percezione di profondità può essere anche data dalla dispersione della luce nella atmosfera, a causa di questo fenomeno gli oggetti in lontananza appaiono "annebbiati" e di colore blu

porto canale



Altezze relative

Gli oggetti posti sopra alla linea d'orizzonte appaiono + distanti degli oggetti posti sotto

AltezzaRelativa

Posizione delle ombre

Il nostro cervello è in grado di individuare e immaginare la forma e la profondità degli oggetti anche dalla forma e dalla posizione dell'ombra proiettata.
posOmb

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