Посмотри на тень



    Сейчас много разговоров о распознавании образов, машинном зрении, и всего с этим связанного не говоря уже о банальной трёхмерной графике. Однако далеко не все знают, и даже задумываются над тем, как же и что же мы видим на самом деле.

    Хочу сделать небольшой обзор на эту тему. Думаю что будет познавательно и интересно.


    Давайте начнем с вопроса: «Почему всё вокруг нас объемное ?». То есть почему на плоской проекции нашего трёхмерного мира, которая попадает в наш мозг и имеет только координаты X и Y, мы безошибочно можем определить у предметов третью координату Z.

    Вы скажете что два глаза получают немного различное изображение… очки в кинотеатре и очки виртуальной реальности… А теперь давайте закроем один глаз, убедимся что ничего не изменилось и попробуем разобраться.

    Глаз уже можно открывать.

    Наличие бинокулярного зрения действительно помогает в восприятии изображения на относительно близких расстояниях. В частности в кинотеатрах объем достигается эффектом присутствия объекта между экраном и вами. На больших расстояниях разница между изображениями теряется, но эффект объемности остаётся.



    На самом деле, как не удивительно, но всё дело в тенях. Вот два круга, но второй уже как-то больше похож на шар. Хотя разница между ними только в наличии на втором градиентного светлого пятна.



    Поиграв немного с этим пятном мы получим уже информацию о свойствах поверхности объекта. в частности о его гладкости. Чем меньше светлое пятно, тем более гладкий объект. А чем больше блик, тем более зеркальными свойствами обладает поверхность.



    Всю информацию о форме поверхности объекта мы получаем на основании этих градиентных переходов. Помимо бликов, света и тени бывает ещё рефлекс — высветленный участок тени образуемой за счет отбрасывания на объект света от окружающих объектов.

    Давайте разместим их на какой нибудь поверхности



    О, отлично! Теперь мы можем поговорить о взаимном положении этих объектов. Они одного размера и лежат на одной линии. Но что-то тут не так.



    Ничего не меняя на исходной картинке мы просто добавили тень и теперь уже один шарик стал ближе и взлетел, а второй визуально немного увеличился в размерах по сравнению с первым. Не говоря уже о том, что тень добавляет существенного реализма изображению.

    Вот такая она великая и загадочная эта Тень, и просто может творить чудеса с нашим восприятием.



    Но для компьютеров она просто кошмарна как в части построения её в трёхмерных сценах, так и в обработке её в алгоритмах компьютерного зрения.
    Поделиться публикацией

    Комментарии 15

      0
      А теперь давайте закроем один глаз, убедимся что ничего не изменилось

      Люди, потерявшие зрение на один глаз, сообщают о существенных затруднениях с восприятием глубины, в частности с определением расстояния до объектов.

      В то же время, известная особенность зрения — если смотреть на плоское изображение (фото, видео) одним глазом, оно до некоторой степени начинает восприниматься как объёмное, в зависимости от точки съёмки, движения камеры и т.д. То есть включаются вспомогательные механизмы ориентации в пространстве при монокулярном восприятии.
        0
        А разве не за счет аккомодации определяется расстояние до объектов? imho, механизмов определения расстояния несколько — вблизи лучше работает стерео, подальше и более грубо — аккомодация… и это всё hardware, к которому можно добавить software обработку мозгом (по теням, в том числе). У меня примерно такое мнение о работе глаз сложилось из усвоенного.
        Что касается людей с одним глазом, у меня был директор, который прекрасно справлялся с определением расстояний и (с его слов, разумеется) никаких особых проблем не испытывал.
          0
          Определение расстояния до объектов основано исключительно на нашем опыте, на нашем знании размеров предметов. Если мы увидим какую-то хрень в небе, где нет ориентиров, то мы не сможем определить не её размер ни насстояние до неё.
            +1
            Всё правильно, механизмов несколько. Замечание к тому, что изначальная предпосылка — ничего не изменилось от закрытия глаза — неверна, а из неё строится всё дальнейшее. Причём теням придаётся решающее значение, а про параллакс, например, ни слова.

            Друг, потерявший глаз в 20 с небольшим, говорил, что у него появились трудности с определением дистанции при вождении машины, и не только. Вероятно у разных людей бывает по разному.
              0
              Я знаю только что у людей с вражденними дефектами глаз, например с сильным косоглазием есть проблемы, но больше не с определением расстояния а с определением глубины. И то это можно лечить специальными тренировками.
              0
              Попробуйте походить с одним закрытым глазом некоторое время. Даже просто дома. ;)
              По своему опыту могу сказать, что когда при катании на велосипеде попадает что-нибудь в глаз и приходится его закрыть — ехать становится до безобразия страшно, потому как сразу начинаются огромные проблемы с определением дистанции до препятствий. На небольших расстояниях или скоростях эффект, возможно, не столь заметен, но тоже игнорировать его сложно.

              Одноглазые обычно не имеют привычки быстро передвигаться, ну и у них банально огромная практика.
                0
                Просто поиграть в настольный теннис с закрытым глазом. Попасть по шарику будет весьма затруднительно.
            +1

            На картинке с шарами тень съехала:
            Шары освещены справа. Тень от источника, расположенного слева.

              –2

              Ага. Это был тест на внииательность. Получи звёздочку )

                0
                Зависит от положения и размера источника света. Если источник расположен близко к поверхности шара, то можно иметь блик и тень (как собственную, так и отбрасываемую) с одной и той же половинки шара.
                0
                Э… А почему всё на первой половине остановилось? Во всех курсах рисования учат как передавать объём.

                — Конструкция (дальние объекты меньше ближних, ближние заслоняют дальние)
                — светотень
                — воздушная перспектива.

                Вот про воздушную перспективу у вас ни слова. Ближние объекты контрастнее далёких, причём это действует даже на расстоянии единиц метров.

                  0

                  Ну это не учебник. Контрастность не имеет отношения к тени, а про перекрытие объектов и отбрасывание тени от них друг на друга я думаю достаточно очевидно чтобы об этом писать.

                    0
                    Ну теория теней неплохая, бесспорно, но думаю это немного не так. Ощущение объема одним глазом остается по двум причинам. 1)Мы привыкли видеть все в объеме и даже если закрыть на некоторое время глаз, мы будем так же нормально понимать дальность того или иного предмета. Но как говорил человек выше, люди, живущие со зрением на один глаз, имеют проблемы с пониманием того, насколько далеко предмет. 2)Фокусировка глаза. Она помогает нам определять предметы вблизи и вдалеке. Когда мы смотрим на предмет около нас, мы одним образом напрягаем глаз, когда на далекий предмет — другим, так и приходит понимание объема.
                      0
                      Так мы понимаем расстояние и то не всегда. Такой механизм легко обмануть.
                      image
                      Расстояние это тоже глубина не спорю, но я говорил про объем отдельного объекта.
                        0
                        я говорил вообще про расстояние довольно различимое. То есть предмет перед тобой и предмет за ним. Фокусируясь на один предмет, предметы сзади находятся вне фокуса и слегка/сильно расплываются) и да, на картинке обмануть легко, но в жизни такое врят ли прокатит, в фотографиях изначально нет объема, просто мы исходя из знаний размеров сами понимаем что дальше, а что ближе.

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое