La percezione della terza dimensione è essenziale per avere reazioni precise agli oggetti, e il cervello ricostruisce la tridimensionalità tramite indizi di profondità fisiologici, pittorici e dinamici. Tra gli indizi ci sono l'accomodazione, la convergenza e la disparazione retinica, che aiutano a calcolare la distanza degli oggetti. Inoltre, la prospettiva lineare, l'ombreggiatura e altri fattori visivi contribuiscono a creare l'illusione di profondità nelle immagini bidimensionali.

1. PERCEZIONE 3D

2. Perché è importante vedere la terza
dimensione?

3. 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?

4. L'ipotesi più accreditata è quella
secondo la quale il cervello
"ricostruisce" la tridimensionalità
partendo da alcuni indizi di profondità.
Indizi fisiologici
Indizi pittorici
Indizi dinamici

5. Indizi fisiologici di profondità:
1-Accomodazione
2-Convergenza
3-Disparazione retinica.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. L'accomodazione rappresenta un
indizio di profondità perché la
curvatura del cristallino dipende dalla
distanza dell'oggetto fissato.

10. 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.

11. 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.

12. 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).

13. 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.

14. Il nostro sistema visivo risulta in grado
di "calcolare" tale distanza basandosi
sul grado di tensione dei muscoli
oculomotori.

15. 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.

16. 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.

17. Gli occhi vedono il mondo da due punti
di vista lievemente diversi (esempio
della mano vista alternativamente dai
due occhi da posizioni diverse).

18. 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.

19. 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).

20. 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).

22. Il fenomeno della visione binoculare fu
scoperto per la prima volta nel 1838 dal
fisico inglese Charles Wheatstone, che
inventò lo stereoscopio:

23. Stereoscopio di Wheatstone

24. Stereoscopio a campo totale

25. 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.

26. Nel 1839 venne inventata la fotografia
e ci si rese ben presto conto che
l'occhio umano è molto simile ad una
fotocamera.

27. 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.

28. 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.

29. Stereoscopia fotografica

30. 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.

31. Indizi pittorici di profondità
1-Interposizione
2-Grandezza
3-Ombreggiatura
4-Prospettiva lineare
5-Prospettiva tissurale
6-Prospettiva aerea
7-Elevazione

32. 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.

33. 1-Interposizione:
Un oggetto che occluda parte di un
altro oggetto viene visto
automaticamente come il più vicino dei
due.

34. Interposizione

35. 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.

36. Bisogna infatti tenere presente che
l'immagine retinica di un oggetto
diventa sempre più piccola mano a
mano che l'oggetto si allontana.

37. 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.

38. Simmetricamente, se due oggetti
proiettano immagini retiniche
equivalenti ma appaiono a distanze
diverse, il più lontano sembrerà il più
grande.

39. 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.

40. 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.

41. Ombreggiatura:

42. Fra tutti gli accorgimenti utili a
simulare la profondità in un quadro, la
prospettiva lineare è certamente il più
efficace.
4-Prospettiva lineare:

43. 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.

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

45. Prospettiva lineare:

46. 5-Prospettiva aerea:
E' noto che i contorni di oggetti molto
distanti, come le montagne, appaiono
meno nitidi degli oggetti più vicini.

47. 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.

48. 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.

49. 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.

50. 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.

51. 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.

52. 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.

53. 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.

54. 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.

56. 7-Elevazione:
Più un oggetto è vicino alla linea
dell'orizzonte più ci sembra lontano.

57. Indizi dinamici di profondità
1-Parallasse di movimento

58. Parallasse di movimento:
Tutti noi avremo notato un fenomeno
molto evidente mentre viaggiamo in
automobile o in treno e guardiamo fuori
dal finestrino laterale.

59. 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.

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

61. 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.

62. 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.

63. 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.

64. Anche il movimento di un corpo umano
o di un qualsiasi oggetto contiene una
notevole informazione riguardo alla
tridimensionalità.
Vediamo un esempio: