Екі көзбен көру арқылы кеңістікті қабылдау

Кіріспе

Екі көзді пайдалану арқылы тереңдікті қабылдау

Тереңдікті қабылдау

Стереопсис – бинокулярлық көру арқылы бинокулярлық айырмашылықтарды пайдалану арқылы алынатын тереңдікті қабылдаудың бір бөлігі. Бұл тереңдікті қабылдауға жалғыз себепкер емес, бірақ маңызды фактор. Бинокулярлық көрудің пайда болуына себеп – әр көздің (оң және сол) басының сәл бөлек орналасқандығына байланысты әртүрлі бейнелерді қабылдауы. Осы орналасу айырмашылықтары "көлденең айырмашылықтар" немесе, жалпы алғанда, "бинокулярлық айырмашылықтар" деп аталады. Айырмашылықтар мидың көру қабығында өңделіп, тереңдікті қабылдауға мүмкіндік береді. Екі көзбен нақты үш өлшемді көріністі қарағанда бинокулярлық айырмашылықтар табиғи түрде пайда болады, сонымен қатар оларды стереоскопия деп аталатын әдіс арқылы әр көзге екі түрлі суретті жасанды түрде көрсету арқылы да модельдеуге болады. Мұндай жағдайларда тереңдікті қабылдау "стереоскопиялық тереңдік" деп те аталады, бірақ көріністің тереңдігі бинокулярлық айырмашылықтардан алынғандай күшті болмайды. Сондықтан, стереопсис (немесе стереоскопиялық тереңдік) термині бинокулярлық көрумен байланысты тереңдіктің ерекше сезімін (көбінесе "3D-де көру" деп аталады) білдіруі мүмкін. Тереңдіктегі "нақты" бөлініс сезімі тереңдікті анықтаудың дәлдігімен байланысты екені және осы дәлдік туралы саналы түсінік – өзара әрекеттесу және нақтылық сезімі ретінде қабылданады – моторлық қимылдарды жоспарлауға көмектеседі деген пікір бар.

Этимология

"Стереопсис" термині туындайды.

Қиын және ұсақ стереопсис

Стереопсистің екі ерекше аспектісі бар: жалпы стереопсис және нақты стереопсис, және олар кеңістіктік және уақытша дәлдіктің әртүрлі деңгейлерінде тереңдік туралы ақпаратты қамтамасыз етеді. Жалпы стереопсис (ірі стереопсис деп те аталады) көздің шетіндегі стереоскопиялық қозғалысты бағалау үшін қолданылады. Ол адамға қоршаған ортаға енгендей сезім береді, сондықтан оны кейде сапалық стереопсис деп те атайды. Жалпы стереопсис, мысалы, баспалдақтан түсетін кезде, қозғалыс кезінде кеңістікте бағдарлану үшін маңызды. Нақты стереопсис негізінен статикалық айырмашылықтарға негізделген. Ол адамға орталық көру аймағындағы (Панумның біріктіру аймағы) объектілердің тереңдігін анықтауға мүмкіндік береді, сондықтан оны сандық стереопсис деп те атайды. Ол әдетте кездейсоқ нүктелермен сынақтарда өлшенеді; жалпы стереопсисі бар, бірақ нақты стереопсисі жоқ адамдар көру тығырықтарының салдарынан кездейсоқ нүктелермен сынақтарды орындауға жиі шамасы келмейді. Нақты стереопсис үшін екі көздің де шағын кеңістіктік айырмашылықтарды анықтау үшін жақсы көру қабілеті болуы керек және ерте көру қабілетінің жетіспеуінен оңай бұзылады. Сәбилердің көру жүйесінің даму барысында жалпы стереопсис нақты стереопсистен бұрын дамуы мүмкін екендігі және жалпы стереопсис нақты стереопсистің дамуы үшін қажетті конвергенциялық қозғалыстарды бағыттайды деген деректер бар. Бұған қоса, жалпы стереопсис – бұл косоқарастық операциясынан кейін екі көзді бір бағытта ұстап тұратын механизм.

Статикалық және динамикалық ынталандырулар

Сондай-ақ, стереоскопиялық тереңдік қабылдаудың екі түрлі түрін ажырату ұсынылған: статикалық тереңдік қабылдау (немесе статикалық стерео қабылдау) және тереңдіктегі қозғалыс қабылдау (немесе стерео қозғалыс қабылдау). Көзі қиық (страбизм) және статикалық стереотесттерді (әсіресе, Титмус тесттерін қолдану арқылы, контурлық стереотесттер туралы осы мақаланың бөлімін қараңыз) пайдаланғанда тереңдік қабылдауды көрсетпейтін кейбір адамдар динамикалық кездейсоқ нүкте стереограммаларын пайдаланып тексерілгенде тереңдікте қозғалысты қабылдайды. Бір зерттеуде қозғалыс стереопсисі және статикалық стереопсистің болмауы экзотроптарда ғана кездесетіні анықталды, эзотроптарда емес.

Түсінік механизмдерін зерттеу

Стереоскопиялық механизм кем дегенде екі, мүмкін үш қабылдау механизмінен тұратындығына күшті дәлелдер бар. Жалпы және нақты стереопсис екі түрлі физиологиялық жүйе арқылы өңделеді, ал жалпы стереопсис диплопиялық стимулдардан (яғни бинокулярлық бірігу диапазонынан тыс айырмашылықтары бар стимулдардан) туындайды және тереңдік мөлшерінің шамалы сезімін ғана береді. Жалпы стереоскопиялық жүйе кейбір адамдарда нақты стереопсисі жоқ болған жағдайда да бинокулярлық тереңдік туралы қалдық ақпаратты қамтамасыз ете алады. Адамдар әртүрлі стимулдарды, мысалы стереоскопиялық белгілер мен қозғалыс жабуын әртүрлі тәсілдермен біріктіреді. Мидың стерео, қозғалыс, конвергенция бұрышы және монокулярлық белгілер сияқты әртүрлі белгілерді тереңдіктегі қозғалысты және 3D нысандардың орнын сезіну үшін қалай біріктіретіні көру ғылымы және оған жақын салалардағы белсенді зерттеулердің нысаны болып табылады.

Адамдағы стереопсис таралуы мен әсері

Стереопсия арқылы көру қабілеті әркімде бірдей болмайды. Бір зерттеуде 97,3% адам 2,3 минут немесе одан аз көлденең айырмашылықтағы тереңдікті ажырата алатыны, ал кем дегенде 80% 30 секундтық көлденең айырмашылықтағы тереңдікті ажырата алатыны көрсетілген. Стереопсия инемен тігу, допты ұстау (әсіресе жылдам ойындарда), сұйықтық құю және басқа да практикалық тапсырмаларды орындауға оң әсер етеді. Кәсіби қызметте бинокулярлық микроскоп сияқты стереоскопиялық құралдарды пайдалануға мүмкіндік бар. Кейбір міндеттерде көру жүйесінің өтемақысы үшін басқа тереңдік белгілері жеткілікті болғанымен, стереопсия қажет болатын жағдайлар да бар. Қашықтықты дәл бағалауды талап ететін мамандықтарда стереопсияның белгілі бір деңгейін көрсету талабы болуы мүмкін; әсіресе, ұшақ ұшқыштары үшін мұндай талап бар (әлемді жеке ұшқан алғашқы ұшқыш Уайли Пост монокулярлық көрумен осы жетістікті атқарғанымен). Хирургтар әдетте жоғары стерео өткірлігін көрсетеді. Автокөлікті жүргізу кезіндегі зерттеу стереопсияның тек орташа қашықтықтағы нақты жағдайларда оң әсерін көрсетті. Сонымен қатар, қарт адамдармен жүргізілген зерттеуде жарық, көру өрісінің жоғалтылуы және пайдалы көру өрісі апатқа ұшыраудың маңызды көрсеткіштері екені анықталды, ал қарт адамдардың көру өткірлігі, контраст сезімталдығы және стерео өткірлігі апаттармен байланысты болмады. Бинокулярлық көру стереопсиядан басқа да артықшылықтарға ие, атап айтқанда бинокулярлық жиынтықтау арқылы көру сапасын жақсарту. Көздері қисайған (страбизм) адамдарда (тіпті екі көруі жоқ болса да) бинокулярлық жиынтық төмен болады, бұл оларды көруді қажет ететін жағдайларда бір көзін жұмуға итермелейді. Толық бинокулярлық көру, соның ішінде стереопсия, страбизмді түзетуден кейінгі нәтижелерді тұрақтандыруда маңызды фактор екені көптен бері белгілі. Стереопсиясы жоқ көптеген адамдарда көзге көрінетін страбизм болады, бұл балалар мен ересектер үшін әлеуметтік-экономикалық жағдайға әсер етуі мүмкін. Әсіресе, үлкен және кішкентай бұрышты страбизм өзіне сенімділікті төмендетуі мүмкін, себебі ол қалыпты көзбен байланысқа кедергі келтіріп, ұят, ашу және қиындық сезімдерін тудырады. Бұл туралы толық ақпаратты психосоциалдық әсерлер тақырыбынан қараңыз. 3D-дисплей технологиясының ойын-сауық, медицина және ғылыми бейнелеу саласында кеңінен қолданылуымен қатар, жоғары сапалы бинокулярлық көру, соның ішінде стереопсия, қазіргі қоғамда табысқа жетудің маңызды факторы болуы мүмкін. Дегенмен, стерео көрудің болмауы адамдарды басқа тәсілдермен өтемақы жасауға итермелейтінін көрсететін белгілер бар: атап айтқанда, стерео соқырлық адамдарға әртүрлі монокулярлық тереңдік белгілерін қолдана отырып, көріністі бейнелеу кезінде артықшылық бере алады, ал суретшілер арасында стереопсиясы жоқ адамдардың саны көптеп кездеседі. Атап айтқанда, Рембрандт стерео соқыр болуы мүмкін деген болжам бар.

Not everyone has the same ability to see using stereopsis. One study shows that 97.3% are able to distinguish depth at horizontal disparities of 2.3 minutes of arc or smaller, and at least 80% could distinguish depth at horizontal differences of 30 seconds of arc. Stereopsis has a positive impact on exercising practical tasks such as needle threading, ball catching (especially in fast ball games), pouring liquids, and others. Professional activity may involve operating stereoscopic instruments such as a binocular microscope. While some of these tasks may profit from compensation of the visual system by means of other depth cues, there are some roles for which stereopsis is imperative. Occupations requiring the precise judgment of distance sometimes include a requirement to demonstrate some level of stereopsis; in particular, there is such a requirement for aeroplane pilots (even if the first pilot to fly around the world alone, Wiley Post, accomplished his feat with monocular vision only.) Also surgeons normally demonstrate high stereo acuity. As to car driving, a study found a positive impact of stereopsis in specific situations at intermediate distances only; furthermore, a study on elderly persons found that glare, visual field loss, and useful field of view were significant predictors of crash involvement, whereas the elderly persons' values of visual acuity, contrast sensitivity, and stereoacuity were not associated with crashes. Binocular vision has further advantages aside from stereopsis, in particular the enhancement of vision quality through binocular summation; persons with strabismus (even those who have no double vision) have lower scores of binocular summation, and this appears to incite persons with strabismus to close one eye in visually demanding situations. It has long been recognized that full binocular vision, including stereopsis, is an important factor in the stabilization of post surgical outcome of strabismus corrections. Many persons lacking stereopsis have (or have had) visible strabismus, which is known to have a potential socioeconomic impact on children and adults. In particular, both large angle and small angle strabismus can negatively affect self esteem, as it interferes with normal eye contact, often causing embarrassment, anger, and feelings of awkwardness. For further details on this, see psychosocial effects of strabismus. It has been noted that with the growing introduction of 3D display technology in entertainment and in medical and scientific imaging, high quality binocular vision including stereopsis may become a key capability for success in modern society. Nonetheless, there are indications that the lack of stereo vision may lead persons to compensate by other means: in particular, stereo blindness may give people an advantage when depicting a scene using monocular depth cues of all kinds, and among artists there appear to be a disproportionately high number of persons lacking stereopsis. In particular, a case has been made that Rembrandt may have been stereoblind.

Стереопсисті зерттеудің тарихы

Леонардо да Винчи көзден әртүрлі қашықтықтағы заттар екі көзге көлденең орналасуы бойынша әртүрлі бейнелерді түсіретінін түсінген, бірақ бұл суретшіге бір ғана холсттан сахнаның тереңдігін нақты бейнелеу мүмкін емес деген қорытындыға келді. Леонардо жақын нысан үшін дөңгелек қимасы бар бағананы, ал алыс нысан үшін жалпақ қабырғаны таңдады. Егер ол басқа жақын нысанды таңдаса, онда оның бедерінің көлденең айырмашылығын байқаған болар еді. Оның бағанасы екі көзге бірдей бейнелерді көрсететін сирек нысанның бірі болды. Стереопсисті алғаш рет 1838 жылы Чарльз Уиттстон түсіндірді: "Адамның санасы үш өлшемді нысанды екі торлы көзге түсірген екі түрлі суреттер арқылы қабылдайды". Ол әр көздің көрнекі әлемді көру бұрышы біршама әртүрлі болғандықтан, әр көздің бейнесі екіншісінен өзгеше екенін мойындады. Көзден әртүрлі қашықтықтағы заттар екі көзге көлденең орналасуы бойынша әртүрлі бейнелерді шығарады, бұл көлденең айырмашылықтың тереңдік белгісін береді, оны торсық айырмашылығы немесе бинокулярлық айырмашылық деп те атайды. Уиттстон бұл тек көлденең айырмашылықпен ерекшеленетін жазық суреттерден тереңдікті сезінуге мүмкіндік беретінін көрсетті. Суреттерді екі көзге бөлек көрсету үшін Уиттстон стереоскопты ойлап тапты. Стереоскопия Виктория дәуірінде Дэвид Брюстердің призмалы стереоскопты ойлап тапқаннан кейін танымал болды. Бұл, фотосуретке түсірумен бірге, ондаған мың стереограммалар жасалды дегенді білдіреді. 1960 жылдарға дейін стереопсияны зерттеу оның шектерін және бір көзбен көрумен байланысын зерттеуге арналды. Зерттеушілердің қатарына Питер Людвиг Панум, Эвальд Херинг, Адельберт Эймс-младший және Кеннет Н. Огл кірді. 1960 жылдары Бела Жюльц кездейсоқ нүктелер стереограммасын ойлап тапты. Алдыңғы стереограммалардан айырмашылығы, оларда әр жарты суретте танымал заттар көрсетілген, алғашқы кездейсоқ нүкте стереограммаларының әр жартысы шамамен 10,000 шағын нүктеден тұратын шаршы матрицаны көрсетті, әр нүкте қара немесе ақ болуының 50% ықтималдығына ие болды. Суреттің екі жартысында да танымал заттар байқалмады. Кездейсоқ нүктелер стереограммасының екі жартысы, негізінен, бірдей, тек бір нүктелердің шаршы ауданы бір немесе екі нүкте диаметрлерімен көлденең ауысқан, яғни көлденең айырмашылықты тудырды. Жылжытудан қалған бос орын жаңа кездейсоқ нүктелермен толтырылып, жылжитын квадратты жасырады. Алайда екі жарты суретті бір-бірінен қараған кезде, шаршы алаң бірден көрінеді, өйткені ол фонға қарағанда жақын немесе алыс болып сезіледі. Жюльс бұл алаңға тек бір көзі бар мифтік Циклоптың есімімен Циклопеялық бейне деп атады. Себебі, біздің миымызда циклоп көзі бар сияқты, ол циклоптық тітіркендіргіштерді біздің көздерімізден жасырып көреді. Кездейсоқ нүктелер стереограммасы стереопсияның сәйкестік мәселесін көрсетті. Бұл мәселе бойынша бір жарты суреттегі кез келген нүкте екінші жарты суреттегі көптеген бірдей түсті нүктелермен жұпталуы мүмкін. Біздің көру жүйесіміз сәйкестік мәселесін шешеді, өйткені біз жалған сәйкестіктердің тұмарынан гөрі, қалаулы тереңдікті көреміз. Зерттеулер оның себебін түсінуге көмектесті. Сондай-ақ 1960 жылдары Хорас Барлоу, Колин Блейкмор және Джек Петтигрю мысықтардың көру қабығында рецептивті өрістері екі көздің әртүрлі көлденең орналасуында болатын нейрондарды тапты. Бұл стереопсияның нейрондық негізін қалыптастырды. Олардың бұл тұжырымдарына Дэвид Губель мен Торстен Визель қарсы болды, бірақ олар маймылдың көру қабығында ұқсас нейрондар тапқаннан кейін, ақыр соңында мойындады. 1980 жылдары Джан Поджио және басқалар маймыл миының V2 бөлігінде кездейсоқ нүктелер стереограммасының тереңдігіне жауап беретін нейрондарды тапты. 1970 жылдары Кристофер Тайлер стереоскопсыз көруге болатын автостереограммаларды ойлап тапты. Бұл танымал "Сақ көз" суреттерінің пайда болуына себеп болды. 1989 жылы Антонио Медина Пуэрта фотосуреттер арқылы параллакс айырмашылығы жоқ, бірақ әр түрлі көлеңкелері бар ретиналық бейнелердің стереоскопиялық түрде біріктірілетінін, суреттелген сахнаға тереңдікті қабылдауды беретінін көрсетті. Ол бұл құбылысты "көлеңкелі стереопсис" деп атады. Сондықтан көлеңкелер тереңдікті қабылдау үшін маңызды стереоскопиялық белгі болып табылады. Ол осы құбылыстың қаншалықты тиімді екенін Айдың екі суретін әр түрлі уақытта түсіріп, әр түрлі көлеңкелермен түсіріп, Айды басқа стереоскопиялық белгілердің жоқтығына қарамастан, үш өлшемді көрінетіндей етіп көрсетті.

Leonardo da Vinci had realized that objects at different distances from the eyes project images in the two eyes that differ in their horizontal positions, but had concluded only that this made it impossible for a painter to portray a realistic depiction of the depth in a scene from a single canvas. Leonardo chose for his near object a column with a circular cross section and for his far object a flat wall. Had he chosen any other near object, he might have discovered horizontal disparity of its features. His column was one of the few objects that projects identical images of itself in the two eyes. Stereopsis was first explained by Charles Wheatstone in 1838: " the mind perceives an object of three dimensions by means of the two dissimilar pictures projected by it on the two retinæ ". He recognized that because each eye views the visual world from slightly different horizontal positions, each eye's image differs from the other. Objects at different distances from the eyes project images in the two eyes that differ in their horizontal positions, giving the depth cue of horizontal disparity, also known as retinal disparity or binocular disparity. Wheatstone showed that this was an effective depth cue by creating the illusion of depth from flat pictures that differed only in horizontal disparity. To display his pictures separately to the two eyes, Wheatstone invented the stereoscope. Stereoscopy became popular during Victorian times with the invention of the prism stereoscope by David Brewster. This, combined with photography, meant that tens of thousands of stereograms were produced. Until about the 1960s, research into stereopsis was dedicated to exploring its limits and its relationship to singleness of vision. Researchers included Peter Ludvig Panum, Ewald Hering, Adelbert Ames Jr., and Kenneth N. Ogle. In the 1960s, Bela Julesz invented random dot stereograms. Unlike previous stereograms, in which each half image showed recognizable objects, each half image of the first random dot stereograms showed a square matrix of about 10,000 small dots, with each dot having a 50% probability of being black or white. No recognizable objects could be seen in either half image. The two half images of a random dot stereogram were essentially identical, except that one had a square area of dots shifted horizontally by one or two dot diameters, giving horizontal disparity. The gap left by the shifting was filled in with new random dots, hiding the shifted square. Nevertheless, when the two half images were viewed one to each eye, the square area was almost immediately visible by being closer or farther than the background. Julesz whimsically called the square a Cyclopean image after the mythical Cyclops who had only one eye. This was because it was as though we have a cyclopean eye inside our brains that can see cyclopean stimuli hidden to each of our actual eyes. Random dot stereograms highlighted a problem for stereopsis, the correspondence problem. This is that any dot in one half image can realistically be paired with many same coloured dots in the other half image. Our visual systems clearly solve the correspondence problem, in that we see the intended depth instead of a fog of false matches. Research began to understand how. Also in the 1960s, Horace Barlow, Colin Blakemore, and Jack Pettigrew found neurons in the cat visual cortex that had their receptive fields in different horizontal positions in the two eyes. This established the neural basis for stereopsis. Their findings were disputed by David Hubel and Torsten Wiesel, although they eventually conceded when they found similar neurons in the monkey visual cortex. In the 1980s, Gian Poggio and others found neurons in V2 of the monkey brain that responded to the depth of random dot stereograms. In the 1970s, Christopher Tyler invented autostereograms, random dot stereograms that can be viewed without a stereoscope. This led to the popular Magic Eye pictures. In 1989 Antonio Medina Puerta demonstrated with photographs that retinal images with no parallax disparity but with different shadows are fused stereoscopically, imparting depth perception to the imaged scene. He named the phenomenon "shadow stereopsis". Shadows are therefore an important, stereoscopic cue for depth perception. He showed how effective the phenomenon is by taking two photographs of the Moon at different times, and therefore with different shadows, making the Moon to appear in 3D stereoscopically, despite the absence of any other stereoscopic cue.

Халықтық мәдениеттегі адам стереописі

Стереоскоп – әр көзге әртүрлі кескіндер көрсетуге мүмкіндік беретін құрылғы, бұл стереоскопияны әр көзге екі кескінмен стимуляциялауға жағдай жасайды. Бұл стереоскопияға деген қызығушылықтың әртүрлі толқындарына әкелді, көбінесе жаңа стереоскоптардың пайда болуымен байланысты. Виктория дәуірінде бұл призмалық стереоскоп (стереофотографияларды қарауға мүмкіндік береді) болды, ал 1920 жылдары – қызыл-жасыл көзілдірік (стереофильмдерді қарауға мүмкіндік береді). 1939 жылы призмалық стереоскоптың идеясы технологиялық тұрғыдан күрделі View Master құрылғысына қайта жұмыс жасалып, бүгінгі күнге дейін өндірісте. 1950 жылдары поляризациялық көзілдіріктер түсті фильмдердің стереоскопиялық көрінісіне мүмкіндік берді. 1990 жылдары стереоскопты қажет етпейтін, бірақ көрермендердің әр көзі әртүрлі кескіндерді қабылдауын қамтамасыз ететін еркін біріктіру принципіне негізделген Magic Eye суреттері (автостереограммалар) пайда болды.

Геометриялық негіз

Стереопсис сүтқоректілердің көру қабығында екі көздің әртүрлі көлденең орналасуындағы қабылдағыш өрістері бар бинокулярлық жасушаларда өңделеді. Мұндай жасуша тек қана оның таңдаған тітіркендіргіші сол көздің дұрыс және оң көздің дұрыс орнында болғанда ғана белсенді болады, бұл оны айырмашылықты анықтаушы етеді. Адам бір нысанға қарағанда, екі көздің көздері бір-біріне жақын келеді, сондықтан ол нысан екі көздің де торшасының ортасында көрінеді. Басты нысанның айналасындағы басқа заттар басты нысанға қатысты ығысқандай көрінеді. Келесі мысалда, басты нысан (дельфин) екі көздегі екі бейнеде де орталықта қалады, ал текше сол көздің бейнесінде оңға, ал оң көздің бейнесінде солға ығысады. Әр көздің көлденең орналасуы әртүрлі болғандықтан, әрқайсысының сахнаға қатысты сәл әртүрлі көзқарасы бар, нәтижесінде әртүрлі ретиналық бейнелер пайда болады. Әдетте екі бейне байқалмайды, оның орнына бір ғана көрініс пайда болады, бұл құбылыс көрістің біртұтастығы деп аталады. Дегенмен, екі көзді екіге бөлу кезінде де стереопсис мүмкін. Стереопсияның бұл түрін Кеннет Огл сапалық стереопсия деп атады. Егер бейнелер өте әртүрлі болса (мысалы, көздерді қисайту арқылы немесе стереоскопта әртүрлі бейнелер көрсету арқылы), онда бір уақытта бір бейне көрінуі мүмкін, бұл құбылыс бинокулярлық бәсекелестік деп аталады. Стереопсиямен байланысты гистерезис әсері бар. Бірігу мен стереопсия орнықты болғаннан кейін, екі бейнені бір-бірінен баяу және симметриялық түрде көлденең бағытта біршама ығыстырған кезде де бірігу мен стереопсия сақталады. Тік бағытта да осыған ұқсас, бірақ аз дәрежеде әсер бар. Бұл әсер алғаш рет кездейсоқ нүктелер стереограммасында көрсетілді және бастапқыда Панумның бірігу аймағының кеңейтілуі ретінде түсіндірілді. Кейін гистерезис әсері Панумның бірігу аймағынан әлдеқайда асып түсетіні және стереоскопиялық тереңдікті шамамен 15 градусқа жететін циклодиспаритеттердің болуына қарамастан, кездейсоқ сызықтық стереограммаларда да қабылдауға болатындығы көрсетілді, және бұл диплопиямен стереопсия ретінде түсіндірілді.

Stereopsis appears to be processed in the visual cortex of mammals in binocular cells having receptive fields in different horizontal positions in the two eyes. Such a cell is active only when its preferred stimulus is in the correct position in the left eye and in the correct position in the right eye, making it a disparity detector. When a person stares at an object, the two eyes converge so that the object appears at the center of the retina in both eyes. Other objects around the main object appear shifted in relation to the main object. In the following example, whereas the main object (dolphin) remains in the center of the two images in the two eyes, the cube is shifted to the right in the left eye's image and is shifted to the left when in the right eye's image. Because each eye is in a different horizontal position, each has a slightly different perspective on a scene yielding different retinal images. Normally two images are not observed, but rather a single view of the scene, a phenomenon known as singleness of vision. Nevertheless, stereopsis is possible with double vision. This form of stereopsis was called qualitative stereopsis by Kenneth Ogle. If the images are very different (such as by going cross eyed, or by presenting different images in a stereoscope) then one image at a time may be seen, a phenomenon known as binocular rivalry. There is a hysteresis effect associated with stereopsis. Once fusion and stereopsis have stabilized, fusion and stereopsis can be maintained even if the two images are pulled apart slowly and symmetrically to a certain extent in the horizontal direction. In the vertical direction, there is a similar but smaller effect. This effect, first demonstrated on a random dot stereogram, was initially interpreted as an extension of Panum's fusional area. Later it was shown that the hysteresis effect reaches far beyond Panum's fusional area, and that stereoscopic depth can be perceived in random line stereograms despite the presence of cyclodisparities of about 15 deg, and this has been interpreted as stereopsis with diplopia.

Стереопсистің басқа тереңдік белгілерімен өзара әрекеттесуі

Қалыпты жағдайда стереопсис арқылы анықталатын тереңдік, қозғалыс параллаксы (күзетші бір нүктеге қарап қозғалғанда, фиксация нүктесіне жақын және алыс нүктелер, тиісінше, фиксация нүктесінен қашықтығына пропорционалды жылдамдықпен қозғалысқа қатысты қозғалады) және суперпозиция (жақын объектілер алыстағы объектілерді жабады) және таныс мөлшер (жақын объектілер алыстағылардан үлкен көрінеді) сияқты басқа тереңдік белгілерімен сәйкес келеді. Дегенмен, зерттеушілер стереоскопты пайдаланып, стереопсис қоса алғанда, әртүрлі тереңдік белгілеріне қарсы әсер ете алды. Бұның ең күрделі түрі – псевдоскопия, онда стереограммалардың жартылай кескіндері көздер арасында ауыстырылып, бинокулярлық айырмашылық кері қайтарылады. Уитстон (1838) байқаушылардың суреттік белгілерге сәйкес келетін көріністің жалпы тереңдігін әлі де бағалай алатынын анықтады. Стереоскопиялық ақпарат жалпы тереңдікпен үйлесімді болды. Екі камера бір көріністің суретін түсіреді, бірақ олар арақашықтығы біздің көзіміздей болады. Компьютер екі суретті салыстырып, бір-біріне сәйкес келетін бөліктерді табу үшін оларды біріктіріп жылдырады. Жылдыру мөлшері дисперсия деп аталады. Суреттегі объектілердің ең жақсы сәйкес келетін дисперсиясы компьютерде олардың қашықтығын есептеу үшін қолданылады. Адамның көзі байқалатын объектіге қарай бұрылу бұрышын өзгертеді. Компьютер үшін бұл геометриялық есептеулерде (эпиполярлық геометрия) айтарлықтай күрделілікті білдіреді. Шындығында, ең қарапайым геометриялық жағдай – камераның сурет жазықтықтары бір жазықтықта болғанда. Суреттерді сызықтық түрлендіру арқылы қайта проекциялау арқылы бір сурет жазықтығында болу үшін түрлендіруге болады. Бұл суретті түзету деп аталады. Тұрақты жарықтандырумен көп камералы компьютерлік стерео көруі қозғалыстан құрылым деп аталады. Белгілі бір камера мен белгілі жарықтандыруды пайдаланатын техникалар фотометриялық стерео техникалары немесе "көкден пішін табу" деп аталады.

Under normal circumstances, the depth specified by stereopsis agrees with other depth cues, such as motion parallax (when an observer moves while looking at one point in a scene, the fixation point, points nearer and farther than the fixation point appear to move against or with the movement, respectively, at velocities proportional to the distance from the fixation point), and pictorial cues such as superimposition (nearer objects cover up farther objects) and familiar size (nearer objects appear bigger than farther objects). However, by using a stereoscope, researchers have been able to oppose various depth cues including stereopsis. The most drastic version of this is pseudoscopy, in which the half images of stereograms are swapped between the eyes, reversing the binocular disparity. Wheatstone (1838) found that observers could still appreciate the overall depth of a scene, consistent with the pictorial cues. The stereoscopic information went along with the overall depth. Two cameras take pictures of the same scene, but they are separated by a distance – exactly like our eyes. A computer compares the images while shifting the two images together over top of each other to find the parts that match. The shifted amount is called the disparity. The disparity at which objects in the image best match is used by the computer to calculate their distance. For a human, the eyes change their angle according to the distance to the observed object. To a computer this represents significant extra complexity in the geometrical calculations (epipolar geometry). In fact the simplest geometrical case is when the camera image planes are on the same plane. The images may alternatively be converted by reprojection through a linear transformation to be on the same image plane. This is called image rectification. Computer stereo vision with many cameras under fixed lighting is called structure from motion. Techniques using a fixed camera and known lighting are called photometric stereo techniques, or "shape from shading".

Компьютерлік стерео дисплейі

Адамның стерео көруін жылдам өзгеріп отыратын компьютерлік дисплейлерде қайта жаңғыртуға көптеген талпыныстар жасалды, және осы мақсатта 3D теледидар мен киноға қатысты көптеген патенттер АҚШ патент ведомствосына (USPTO) тіркелді. Кем дегенде АҚШ-та, осы патенттерге байланысты коммерциялық қызмет патент иелерінің грант алғандармен және лицензиаттарымен ғана шектелді, олардың мүдделері өтінім берілген сәттен бастап жиырма жылға дейін сақталады. 3D теледидар мен киноны ескермесек (әдетте, IMAX 3D кинотеатрында жылжымалы бейнелер механикалық түрде байланыстырылған бірнеше цифрлық проекторларды қажет етеді), Sharp бірнеше стереоскопиялық LCD-ді ұсынатын болады, ол қазірдің өзінде стереоскопиялық LCD орнатылған ноутбуктерді шығара бастады. Ескі технология пайдаланушыдан компьютерлік графикалық бейнелерді (CGI) көру үшін көзілдірік немесе визор киюді талап етсе, жаңа технология сұйық кристалды дисплейлердің үстіне Френель линзаларын немесе пластиналарын орнатуға бейім, бұл пайдаланушыны арнайы көзілдірік немесе визор кию қажеттілігінен босатады.

Сынақтар

Стереопсиялық сынақтарда (қысқаша: стереотесттер) әр көзге сәл әртүрлі кескіндер көрсетіледі, осылайша стерео көру қабілеті болған жағдайда 3D кескін қабылданады. Бұл вектография (поляризацияланған көзілдірікпен көрінетін), анаглиф (қызыл-жасыл көзілдірікпен көрінетін), линзалық (жалаңаш көзбен көрінетін) немесе басқа орнатылатын дисплей технологиясы арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Көздер арасындағы айырмашылықтың түрі, стереоакутизмнің қандай деңгейін анықтау қажеттігіне байланысты өзгеруі мүмкін. Сондықтан, таңдалған деңгейлерге арналған стереотесттер сериясы стереоакутизмді тексеру құралы болып табылады. Стереопсия және стереоакутизмді тексеру үшін қолданылатын екі негізгі клиникалық тест бар: кездейсоқ нүктелі стереотесттер және контурлық стереотесттер. Кездейсоқ нүктелі стереотесттер стерео фигураларын кездейсоқ нүктелердің фонында бейнелейтін кескіндерді пайдаланады. Контурлық стереотесттерде әр көзге көрсетілетін нысаналар көлденең бөлінген кескіндер қолданылады.

Кездейсоқ нүктелік стереотесттер

Стереопсия қабілетін, мысалы, Ланг стереотесті арқылы тексеруге болады, ол кездейсоқ нүктелерден тұратын стереограммадан құралған, үстіне цилиндрлі линзалардың параллель жолақтары белгілі бір пішінде басылған. Бұл жолақтар әр көзбен көрілетін бейнелерді осы аймақтарда бөліп тұрады, голограмма сияқты. Стереопсия болмаған жағдайда, сурет тек кездейсоқ нүктелер жиынтығындай көрінеді, бірақ стереопсияның күшінше пішіндер аңғарылады және әдетте мысықтан (торлық қарама-қарсылықтың 1200 секундтық доғасының стереопсия қабілетін көрсетеді), жұлдыздан (600 секундтық доға) және автомобильден (550 секундтық доға) тұрады.

Жетіспеушілік және емдеу

Стереопсияның жетіспеушілігі толық болуы (онда стереосоқырлық деп аталады) немесе әртүрлі дәрежеде бұзылуы мүмкін. Мұның себептері: бір көздің соқырлығы, нашар көру (амблиопия) және қиғаш көздік (страбизм). Стереопсиясы жоқ адамдарды емдеудің бір жолы – көзбен емдеу. Көзбен емдеу арқылы адамдар көз қозғалысын күшейту және жақсарту сияқты жаттығулар жасап, көру қабілеттерін арттыра алады. Жақындағы зерттеулер нашар көру (амблиопия) бар адамдарда қабылдау арқылы үйренудің көмегімен стереоакуитетті жақсартуға болатынын көрсетіп отыр (қ. Амблиопияны емдеу).

Жануарларда

Жануарлар әлемінде стереопсис кеңінен таралғанына сенімді дәлелдер бар. Ол көптеген сүтқоректілерде, құстарда, бауырымен жорғалаушыларда, қосмекенділерде, балықтарда, шаяңқы бунақтыларда, өрмекшілерде және жәндіктерде кездеседі.