PERCEZIONE 3D

Perché è importante vedere la terza dimensione?

Per avere una reazione accurata e veloce ad un certo oggetto è necessario

percepirlo in profondità.

L'immagine retinica è un'immagine bidimensionale, il mondo fenomenico

viene però percepito in maniera tridimensionale. Come avviene tutto

ciò?

L'ipotesi più accreditata è quella secondo la quale il cervello

"ricostruisce" la tridimensionalità partendo da alcuni indizi di profondità.

Indizi fisiologiciIndizi pittoriciIndizi dinamici

Indizi fisiologici di profondità:

1-Accomodazione2-Convergenza

3-Disparazione retinica.

1-Accomodazione:L'occhio contiene una lente, il

cristallino, che mette a fuoco sulla retina l'oggetto fissato.

Si chiama accomodazione il fenomeno per cui il grado di convessità del cristallino cambia a seconda della

distanza tra il soggetto che percepisce e l'oggetto percepito.

Quando un oggetto viene fissato da una distanza di 6 metri o più, i raggi che

raggiungo l'occhio sono praticamente paralleli ed i muscoli ciliari collegati al

cristallino sono rilassati.

Se l'oggetto si avvicina, i raggi diventano divergenti, ed il fuoco

dell'immagine si sposta dietro la retina. Per evitare che l'immagine appaia sfocata, i muscoli ciliari si tendono

aumentando la convessità del cristallino: i raggi vengono piegati e

messi a fuoco sulla retina.

L'accomodazione rappresenta un indizio di profondità perché la

curvatura del cristallino dipende dalla distanza dell'oggetto fissato.

Il nostro sistema visivo è in grado di "calcolare" in maniera grossolana la

distanza oggetto/soggetto basandosi sul grado di tensione dei muscoli ciliari.

Es della punta della matita e del problema della presbiobia.

2-Convergenza:

Quando fissiamo un oggetto, gli occhi devono convergere di un certo angolo affinchè l'immagine dell'oggetto cada

sulla fovea di ciascun occhio.

Tale attività viene svolta dai muscoli oculomotori ed è accompagnata da una

nota sensazione di tensione oculomotoria (es del braccio teso in

movimento rispetto al naso).

La convergenza è un indizio di profondità in quanto l'angolo di

convergenza oculare dipende dalla distanza dell'oggetto fissato, nel senso

che è tanto più grande quanto più vicino l'oggetto si trova.

Il nostro sistema visivo risulta in grado di "calcolare" tale distanza basandosi

sul grado di tensione dei muscoli oculomotori.

Il raggio di azione della convergenza è limitato a 6 metri, oltre il quale le due pupille del soggetto appaiono parallele

ad un osservatore esterno.

3-Disparazione retinica orizzontale:

Un'accurata percezione delle distanze fra gli oggetti dipende in larga misura dal fatto di avere due occhi separati fra

di loro di circa 6.4 cm.

Gli occhi vedono il mondo da due punti di vista lievemente diversi (esempio

della mano vista alternativamente dai due occhi da posizioni diverse).

La disparazione retinica rappresenta un indizio di profondità perché dipende dalla distanza dell'oggetto fissato: è

tanto più grande quanto più l'oggetto è vicino. La capacità di calcolare la

profondità basandosi sull'entità della disparazione retinica è detta stereopsi.

Il fatto che una piccola disparità fra due immagini altrimenti identiche sia sufficiente a provocare una vivida

impressione di profondità è dimostrato dallo stereoscopio (esempio dello

stereoscopio di Wheatstone e di quello a campo totale).

Le immagini (fotografie, diapositive, disegni, immagini al computer, etc) che vengono viste tramite uno stereoscopio

vengono chiamate stereogrammi (esempio stereogrammi con contorni, correlogrammi di puntini casuali di

Bela Julesz, autostereogrammi).

Il fenomeno della visione binoculare fu scoperto per la prima volta nel 1838 dal fisico inglese Charles Wheatstone, che

inventò lo stereoscopio:

Stereoscopio di Wheatstone

Stereoscopio a campo totale

Lo stereoscopio è un apparecchio che ricompone, grazie ad un sistema di

specchi, due immagini poste a pochi centimetri l'una dall'altra e raffiguranti lo stesso oggetto, ma con un angolo di visuale leggermente diverso. In questo

modo si riesce così ad ottenere la sensazione di profondità spaziale.

Nel 1839 venne inventata la fotografia e ci si rese ben presto conto che

l'occhio umano è molto simile ad una fotocamera.

Si riuscì poi ad ottenere delle immagini virtualmente identiche a quelle prodotte da ognuno dei nostri occhi, tramite una

particolare macchina fotografica stereografica, dotata di due obiettivi, posti a circa 6,5 cm l'uno dall'altro,

ognuno dei quali scattava una foto dello stesso oggetto da angolazioni diverse,

proprio come per gli occhi umani.

Successivamente con speciali apparecchi visori od anche solamente grazie ad una particolare tecnica, fu

possibile ricostruire, partendo dalle due fotografie, una visione tridimensionale dell'oggetto fotografato. Il fenomeno della stereoscopia fotografica divenne

una moda e restò a lungo al centro dell'attenzione popolare, poi pian piano

cadde nel dimenticatoio.

Stereoscopia fotografica

Oggi è possibile tramite il computer generare delle immagini di uno stesso oggetto con prospettive paragonabili a

quelle visualizzate dai nostri occhi, così da poter realizzare immagini

stereoscopiche, proprio come quelle prodotte da quelle antiche macchine fotografiche con 2 obiettivi che tanto

successo ebbero nel 1800.

Indizi pittorici di profondità

1-Interposizione2-Grandezza

3-Ombreggiatura4-Prospettiva lineare

5-Prospettiva tissurale6-Prospettiva aerea

7-Elevazione

Non abbiamo però dubbi sul fatto che fotografie, diapositive, dipinti danno origine ad una vivida impressione di

tridimensionalità.Questo effetto viene spiegato facendo

riferimento agli indizi pittorici di profondità: interposizione, ombreggiatura, prospettiva.

1-Interposizione:

Un oggetto che occluda parte di un altro oggetto viene visto

automaticamente come il più vicino dei due.

Interposizione

2-Grandezza:

L'indizio della grandezza relativa è quello per cui oggetti più grandi tendono ad apparire più vicini di oggetti identici ma più piccoli.

Bisogna infatti tenere presente che l'immagine retinica di un oggetto

diventa sempre più piccola mano a mano che l'oggetto si allontana.

Se due oggetti fisicamente della stessa grandezza proiettano immagini retiniche di dimensioni diverse,

significa che sono situati a distanze diverse dall'osservatore, ed in

particolare, che quello che proietta l'immagine retinica più piccola è più

lontano dell'altro.

Simmetricamente, se due oggetti proiettano immagini retiniche

equivalenti ma appaiono a distanze diverse, il più lontano sembrerà il più

grande.

L'indizio della grandezza familiare è quello per cui, in assenza di altre

informazioni di profondità, la conoscenza delle dimensioni normali di un certo oggetto tende ad influenzare la

distanza a cui ci appare.

3-Ombreggiatura:

Quando la luce, proveniente di solito dall'alto, colpisce un oggetto solido,

alcune parti dell'oggetto risultano normalmente più illuminate di altre.Il rapporto fra luci ed ombre dipende

dalla struttura tridimensionale dell'oggetto.

Ombreggiatura:

Fra tutti gli accorgimenti utili a simulare la profondità in un quadro, la prospettiva lineare è certamente il più

efficace.

4-Prospettiva lineare:

La rappresentazione prospettica di una scena è caratterizzata dal fatto che le

linee che nella scena sono fisicamente parallele convergono, nella

rappresentazione, verso un punto situato all'orizzonte.

L'apparente convergenza di linee parallele non si verifica soltanto nei quadri, ma anche nelle scene reali (esempio dei binari ferroviari o del

ponte).

Prospettiva lineare:

5-Prospettiva aerea:

E' noto che i contorni di oggetti molto distanti, come le montagne, appaiono meno nitidi degli oggetti più vicini.

Questo effetto si verifica perché la luce, nell'attraversare l'atmosfera, subisce

una diffrazione (i raggi vengono rinviati in tutte le direzioni) ad opera delle particelle di materia contenute

nell'aria.

La luce riflessa da oggetti più lontani deve attraversare, prima di giungere al

nostro occhio, una quantità d'aria maggiore, per cui subisce una

diffrazione maggiore; ne consegue che gli oggetti più lontani appaiono meno luminosi e i loro dettagli più indistinti.

L'atmosfera rende anche gli oggetti lontani più azzurrastri, perché le

lunghezze d'onda corte (che corrispondono alla percezione del blu) vengono diffuse in misura più elevata.

6-Prospettiva tissurale:

Secondo James Gibson la percezione visiva dello spazio (quindi anche della

tridimensionalità-profondità-inclinazione) è riducibile alla

percezione di superfici.Tali superfici possiedono sempre una

grana o tessitura.

Tessiture sono ad esempio: la corteccia di un albero, un muro di mattoni, gli

alberi che ricoprono una collina. Ogni tessitura possiede una specifica

struttura che riflette la luce in un modo unico e particolare, e ciò caratterizza

solo quella superficie in maniera diversa da un'altra.

Il punto fondamentale è che la densità delle tessiture cambia al cambiare della

distanza e dell'inclinazione della superficie stessa.

Il modo in cui la densità della tessitura cambia è detto gradiente di tessitura.

Quando una superficie presenta una densità uniforme il gradiente di

tessitura è pari a zero, e ciò significa che la superficie giace sul piano

frontoparallelo. Tanto più gli elementi sono piccoli e fitti, tanto più la

superficie appare distante rispetto a noi.

Se, invece di rimanere omogenea, la tessitura si fa progressivamente più densa in una direzione, ciò significa

che la superficie è inclinata e si allontana da noi.

“

7-Elevazione:Più un oggetto è vicino alla linea

dell'orizzonte più ci sembra lontano.

Indizi dinamici di profondità

1-Parallasse di movimento

Parallasse di movimento:

Tutti noi avremo notato un fenomeno molto evidente mentre viaggiamo in

automobile o in treno e guardiamo fuori dal finestrino laterale.

Gli oggetti vicini sembrano muoversi assai rapidamente, mentre quelli lontani

sembrano spostarsi più lentamente e quelli lontanissimi, come le montagne,

appaiono fermi o quasi fermi.

Questa differenza di velocità nel movimento apparente d'oggetti posti a distanze diverse è chiamata parallasse

di movimento.

La parallasse di movimento funziona come un indizio di profondità perchè il

nostro sistema visivo è in grado di "calcolare" le distanze a cui si trovano i vari oggetti basandosi sulla rapidità con cui essi sembrano spostarsi mentre noi

ci muoviamo.

La parallasse di movimento rappresenta un efficace indizio di profondità anche

nella situazione inversa a quella considerata finora, quella in cui noi

siamo fermi e sono gli oggetti a muoversi.

Se due oggetti a distanze diverse si muovono alla stessa velocità, sarà infatti l'immagine dell'oggetto più

vicino a spostarsi più rapidamente sulla retina.

Anche il movimento di un corpo umano o di un qualsiasi oggetto contiene una notevole informazione riguardo alla

tridimensionalità.Vediamo un esempio: