תפיסה – עומק, אוקולומוטרייה

תפיסת עומק (Depth Perception)

או: תפיסת תלת-ממד.

היכולת לראות את הממד השלישי / לראות עומק / לראות למרחק.

דרושה ע”מ שנוכל לתפקד כראוי בעולם הפיזיקלי התלת-ממדי המקיף אותנו (למשל לתפוס חפץ שנזרק אלינו).

בעיית ההיפוך (Inverse Problem)

לעומת האופן המוגדר והברור שבו נוצרת התמונה הדו-ממדית על הרשתית, איננו יודעים כיצד המח ממיר את התמונה הדו-ממדית בחזרה לתמונה התלת-ממדית שיצרה אותה.

מדוע?

מפני שישנם אינספור עולמות תלת-ממדיים אפשריים שהיו עשויים ליצור את התמונה הדו-ממדית על הרשתית.

רמזי עומק (Depth Cues)

מסייעים בכך שמספקים מידע לגבי מיקום האובייקט בממד השלישי (מיקומו בעומק/מרחקו מאיתנו).

ישנם 2 סוגי רמזים:

  1. רמזים אוקולומוטוריים (Oculomotor Cues): רמזים הקשורים לשינויים החלים בשרירי העין.

ישנם 2 רמזים אוקולומוטוריים:

  1. התלכדות (Convergence).
  2. אקומודציה (Accommodation).
  3. רמזים פיקטוריאליים/ויזואליים (Pictorial/Visual Cues): מצויים בגירוי עצמו.

נחלקים ל-2 תת-סוגים:

  1. רמזים חד-עיניים (Monocular Cues): מתקיימים גם אם מסתכלים רק בעין אחת.

ישנם 8 רמזים חד-עיניים:

  • א. הסתרה חלקית (Occlusion).
  • ב. פרספקטיבת אוויר (Atmospheric Perspective).
  • ג. פרספקטיבה ליניארית (Linear Perspective).
  • ד. שיפוע המרקם (Texture Gradient).
  • ה. הצללה (Shading).
  • ו. גובה יחסי (Relative Height).
  • ז. גודל (Size).
  • ח. היסטי תנועה (Motion Parallax).
    1. רמזים דו-עיניים (Binocular Cues): מתקיימים רק אם מסתכלים ב-2 העיניים.

יש רק רמז דו-עיני אחד, והוא נקרא פער דו-עיני (Binocular Disparity).

רמזים אוקולומוטוריים

התלכדות

הערה: רמז זה אינו קשור לרמת ההתלכדות של הפוטורצפטורים.

רמז זה מתבסס על העובדה שזווית הראייה משתנה כאשר אנו צופים באובייקט קרובים ורחוקים:

  • אובייקט קרוב: העיניים פונות יותר לכיוון האף.
  • אובייקט רחוק: העיניים פונות יותר כלפי חוץ.

בשלב מסוים, כאשר האובייקט ממש רחוק, העיניים מביטות ישר וקווי הראייה שלהן מקבילים.

כיצד מערכת התפיסה משתמשת ברמז זה?

מפני שהעיניים זזות בעזרת שרירים, מערכת התפיסה קוגניטיבית בודקת את מידת כיווצם של השרירים, וכך יודעת באיזה מרחק מצוי האובייקט.

אקומודציה

שינויים במידת הקמירות של העדשה:

  • אובייקט קרוב: העדשה הופכת קמורה יותר (שמנה יותר).
  • אובייקט רחוק: העדשה הופכת קמורה פחות (רזה יותר).

כיצד מערכת התפיסה משתמשת ברמז זה?

גם האקומודציה מתבצעת בעזרת שרירים (אחרים).

מערכת התפיסה בודקת את מידת הקמירות לה גרמו השרירים וכך יודעת באיזה מרחק מצוי האובייקט.

יתרון וחסרון לרמזים האוקולומוטוריים

  • יתרון: רמזים אבסולוטיים.

הרמזים האוקולומוטוריים הם היחידים שמספקים מידע על מרחקו האבסולוטי של האובייקט מאיתנו (למשל בכמה ס”מ האובייקט רחוק מאיתנו).

כל הרמזים האחרים הם רמזים יחסיים, כלומר, הם מספקים מידע על מרחקו היחסי של האובייקט מאיתנו או מאובייקט אחר (למשל אובייקט A רחוק יותר מאובייקט B).

  • חסרון: פועלים רק למרחקים קצרים (2-4 מ’).

רמזים פיקטוריאליים

רמזים חד-עיניים

הסתרה חלקית

חפיפה חלקית או מלאה של אובייקטים היוצרת את הרושם שהאובייקטים המוסתרים רחוקים יותר.

תפקידי ההסתרה החלקית:

  1. סיוע בהשלמת וזיהוי אובייקטים:

ההסתרה מאפשרת לנו להשלים את זהות האובייקט המוסתר.

כלומר, אנו תופסים את האובייקט המוסתר כשלם למרות היותו “מקוטע”.

תפיסת צמתי T מלמדת על הסתרה.

  1. רמז לשקיפות (Transparency):

אם אנו יכולים לראות את האובייקט המוסתר, כנראה שהאובייקט הקרוב יותר שקוף.

תפיסת צמתי X מלמדת על שקיפות.

  1. הסבר לאשליית קווי מתאר (Illusory Contours):

לדוגמה: משולש קניצה (Kanizsa Triangle): אנו תופסים משולש לבן המסתיר משולש בעל גבולות שחורים ושלושה עיגולים, ולא שלושה סמיילים ושלושה זוויות.

בנוסף, אנו בד”כ תופסים את המשולש הלבן כבהיר יותר וכקרוב יותר.

מדוע? מפני שבמציאות, כשמערכת התפיסה שלנו רואה דברים כאלה, בד”כ משמעות הדבר היא שאובייקט מסוים מסתיר את האובייקטים האחרים.

פרספקטיבת אוויר

אובייקטים רחוקים יותר נתפסים כמטושטשים יחסית וכבעלי גוון כחלחל.

מדוע השמיים כחולים?

האטמוספרה מכילה חלקיקים רבים.

כאשר אור השמש, המכיל את כל אורכי הגלים, עובר באטמוספרה, רוב הגלים הארוכים עוברים דרכה, אך מפני שהגלים הקצרים נפיצים יותר, הם נשברים כנגד החלקיקים ומתפזרים (Scattered) לכל הכיוונים, וכך מוחזרים אלינו, ואנו תופסים את השמיים ככחולים.

מה קורה כשיש זיהום אוויר?

במצב כזה האוויר מתמלא בחלקיקים נוספים, ואז גם גלים ארוכים נשברים ואנו תופסים את האופק כאדום יותר.

פרספקטיבה ליניארית

אפקט גיאומטרי שבו קווים מקבילים נתפסים כאילו הם נפגשים במרחק.

ככל שאנו מביטים רחוק יותר, הקווים נראים קרובים יותר אחד לשני.

שיפוע המרקם

ככל שהעצמים רחוקים יותר, המרקם הופך דחוס יותר והאלמנטים המרכיבים אותו נעשים צפופים ואחידים יותר.

על-פי גיבסון (Gibson), אם אין שינוי בצפיפות המרקם, אין תפיסת עומק.

שינויים בשיפועי המרקם

מספקים מידע לגבי צורות או שטח, מפני ששינוי פתאומי או מהיר במרקם מרמז על שינוי פתאומי בעומק (למשל פנייה או כיפוף חד).

הצללה

רמז המתבסס על העובדה שעצמים תלת-ממדיים מטילים צל.

מפני שאנו רגילים לכך שהאור תמיד מגיע מלמעלה (מהשמש), מערכת התפיסה שלנו מפרשת שינויים בעוצמת האור כרמזי עומק.

לדוגמה:

  • החלק העליון בהיר: האובייקט נתפס כקמור.
  • החלק התחתון בהיר: האובייקט נתפס כקעור.

אם ההארה מופיעה בצדדים, האשליה נעלמת.

גובה יחסי

  • אובייקטים מתחת לאופק: ככל שהאובייקט גבוה יותר (מתקרב לאופק), הוא נתפס כרחוק יותר.
  • אובייקטים מעל לאופק: ככל שהאובייקט נמוך יותר (מתקרב לאופק), הוא נתפס כרחוק יותר.

כלומר, ככל שהאובייקט קרוב יותר לקו האופק, הוא נתפס כרחוקים יותר.

גודל

כאשר שני עצמים שווים בגודלם מצויים במרחקים שונים,

הקרוב יותר ייראה גדול יותר, והרחוק יותר ייראה קטן יותר.

ככל שעצם מסוים יותר רחוק מאיתנו, הדמות שלו על הרשתית קטנה יותר.

היסטי תנועה

רמז המסתמך על תפיסת תנועה על-פני הרשתית.

על סמך התנועה ניתן לקבוע את מיקום האובייקט המרחב.

התנועה על-פני הרשתית עשויה להיווצר ע”י:

  • תנועת אובייקט (כשאנחנו לא זזים).
  • תנועה שלנו (כשהאובייקט אינו זז).

להיסטי תנועה 2 אספקטים:

  1. כיוון התנועה: למשל כשנוסעים ברכבת ומביטים החוצה.

כאשר אנו זזים וממקדים את המבט בנקודה כלשהי בחוץ:

  • אובייקטים קרובים אלינו ביחס לנקודת המיקוד: ינועו על-פני הרשתית בכיוון הנגדי לכיוון תנועתנו.
  • אובייקטים רחוקים מאיתנו ביחס לנקודת המיקוד: ינועו על-פני הרשתית עם כיוון התנועה.
  1. מהירות התנועה: ככל שהאובייקט רחוק יותר מאיתנו, כך הוא נע לאט יותר על-פני הרשתית.

ההבדל בין היסטי תנועה לבין פער דו-עיני:

  • פער דו-עיני: השוואה בין 2 העיניים (מוסבר בהמשך).
  • היסטי תנועה: השוואה בין 2 נקודות בזמן בעין אחת בלבד (היכן האובייקט נפל על הרשתית ברגע אחד והיכן ברגע אחר).

רמזים דו-עיניים

מה דרוש כדי שנוכל להיעזר בשתי העיניים לקביעת עומק?

על שדה הראייה שלהן להיות חופף במידה מסוימת, ולשם כך על העיניים להיות בקדמת הראש.

חפיפה בין העיניים בבע”ח:

  • טורפים: העיניים בד”כ מצויות בקדמת הראש.

כנראה שזה כך מפני שטורפים צריכים לאמוד בצורה מדויקת את המרחק בינם לבין הטרף שלהם.

  • נטרפים: העיניים בד”כ מצויות בצדי הראש, ולכן אין הם יכולים להשתמש ברמזים דו-עיניים.

כפיצוי על כך, לבע”ח כאלה יש שדה ראייה רחב יותר, וזאת כנראה מפני שחשוב שישימו לב אם טורף מתקדם לכיוונם מהצד, והדיוק התלת-ממדי פחות חשוב להם.

לדוגמה: ארנב.

 

למידע נוסף ניתן לקרוא כאן