משקפי תלת־ממד – איך המוח יוצר עומק?
אנחנו מסתכלים על העולם סביבנו ורואים אותו כבעל:
גובה, רוחב וגם עומק.
אנחנו יודעים אם חפץ נמצא קרוב אלינו או רחוק, יכולים לתפוס כדור שנזרק אלינו ולהבין איזה עצם נמצא לפני איזה עצם.
אבל יש כאן שאלה מעניינת:
איך שתי תמונות שטוחות שמגיעות לעיניים הופכות אצלנו לעולם תלת־ממדי?
התשובה נמצאת בשיתוף הפעולה שבין:
שתי העיניים והמוח.
שתי עיניים – שתי תמונות
העיניים שלנו נמצאות במרחק קטן זו מזו.
לכן כל עין רואה את העולם מזווית מעט שונה.
אפשר לבדוק את זה בקלות:
החזיקו אצבע מול הפנים.
עצמו עין אחת.
עכשיו החליפו עין.
האצבע נראית כאילו היא ״זזה״ ביחס לרקע.
אבל האצבע לא זזה בכלל.
מה השתנה?
נקודת המבט.
כל עין קיבלה תמונה מעט שונה.
ומה עושה המוח?
המוח מקבל בו־זמנית את שתי התמונות:
אחת מהעין הימנית.
אחת מהעין השמאלית.
במקום שנראה שתי תמונות שונות, המוח משלב אותן לתמונה אחת.
ההבדלים הקטנים בין שתי התמונות מספקים למוח מידע על המרחק היחסי של עצמים.
התהליך הזה הוא חלק ממה שנקרא:
ראייה סטריאוסקופית
או בקיצור:
ראיית עומק באמצעות שתי העיניים.
למה כל עין רואה משהו קצת אחר?
נסו לחשוב על מצלמות.
אם נצלם אותו עצם משני מקומות שנמצאים במרחק קטן זה מזה, נקבל שתי תמונות כמעט זהות — אבל לא בדיוק.
עצם קרוב ייראה כאילו הוא משנה את מיקומו בין שתי התמונות יותר מעצם רחוק.
המוח שלנו יודע להשתמש בהבדלים האלה כדי להבין:
מה קרוב ומה רחוק.
פרלקסה – אותו עצם, נקודת מבט אחרת
להבדל במיקום הנראה של עצם כאשר משנים את נקודת המבט קוראים:
פרלקסה
זה נשמע מסובך, אבל אנחנו חווים אותה כל הזמן.
כשנוסעים במכונית:
עמודי חשמל קרובים נראים כאילו הם חולפים במהירות.
הרים רחוקים כמעט לא משנים את מיקומם.
גם שתי העיניים שלנו משתמשות בהבדל בין נקודות המבט כדי לעזור למוח להבין עומק.
האם עין אחת רואה עולם דו־ממדי?
לא בדיוק.
זה תיקון חשוב למערך המקורי.
גם בעין אחת אנחנו עדיין מסוגלים להבין הרבה מאוד על עומק ומרחק.
המוח משתמש ברמזים נוספים כגון:
גודל יחסי של עצמים.
הסתרה – עצם אחד מסתיר עצם אחר.
פרספקטיבה.
צללים.
תנועה.
חדות.
לכן כשעוצמים עין אחת העולם לא הופך פתאום לציור שטוח.
אבל אנחנו מאבדים חלק חשוב מאוד מהמידע שמגיע מההשוואה בין שתי העיניים.
ולכן במשימות שדורשות הערכת מרחק מדויקת, השימוש בשתי עיניים נותן יתרון משמעותי.
ומה הקשר למשקפי תלת־ממד?
עכשיו מגיע הטריק.
אם המוח יוצר תחושת עומק כאשר כל עין מקבלת תמונה מעט שונה —
אפשר לנסות לחקות את המצב הזה באופן מלאכותי.
וזה בדיוק מה שעושים משקפי תלת־ממד.
במקום להציג לעיניים את אותה תמונה בדיוק, אנחנו דואגים לכך:
שהעין הימנית תראה תמונה אחת
ו־
שהעין השמאלית תראה תמונה מעט שונה.
המוח מקבל את שתיהן, משלב אותן — ומפרש את ההבדלים כאילו יש עומק אמיתי.
זה העיקרון המרכזי גם במערך המקורי של HEARA.
אבל התמונה עצמה עדיין שטוחה
וזה אולי הדבר הכי מפתיע.
הכרטיס שאנחנו מסתכלים עליו הוא שטוח לחלוטין.
אין באמת עצם שיוצא ממנו.
אין באמת משהו שנמצא מאחוריו.
ובכל זאת המוח עשוי לגרום לנו להרגיש כאילו חלק מהתמונה נמצא:
קרוב יותר.
רחוק יותר.
לפנינו.
או מאחור.
כלומר:
התלת־ממד הוא תפיסה שהמוח יוצר מתוך המידע שהוא מקבל.
סטריאוסקופ – הבסיס לדגם שלנו
בדגם שאנחנו בונים, לכל עין מוצגת תמונה מעט שונה.
שתי התמונות מציגות את אותו נושא, אבל מזוויות שונות במקצת.
המשקף עוזר לכל עין לצפות בתמונה המיועדת לה.
כאשר שתי התמונות מגיעות למוח, הוא מנסה לאחד אותן.
אם הן תוכננו נכון, נוצרת:
אשליה של עומק.
זו למעשה גרסה פשוטה של עיקרון הסטריאוסקופ.
מהו סטריאוסקופ?
סטריאוסקופ הוא מכשיר שמאפשר לצפות בשתי תמונות של אותו נושא, שצולמו משתי נקודות מבט מעט שונות.
כל עין רואה רק אחת מהתמונות.
המוח מאחד אותן.
והצופה מקבל תחושה שהתמונה היא תלת־ממדית.
הרעיון קיים עוד הרבה לפני הקולנוע המודרני ומשקפי המציאות המדומה.
אז מה בעצם עושה המשקף?
המשקף אינו הופך תמונה שטוחה לחפץ אמיתי.
הוא גם אינו ״מוסיף עומק״ פיזית לתמונה.
התפקיד שלו הוא:
להפריד בין שתי נקודות המבט ולגרום לכל עין לקבל את התמונה המתאימה לה.
את העבודה המדהימה באמת עושה:
המוח.
האם כל תמונה יכולה להפוך לתלת־ממד?
לא.
אם נציג לשתי העיניים בדיוק אותה תמונה, לא נקבל את אותו מידע סטריאוסקופי.
כדי ליצור אפקט תלת־ממד טוב, צריך שהתמונות יהיו דומות מאוד — אבל עם הבדל קטן שמתאים לשתי נקודות מבט שונות.
אם ההבדל יהיה גדול מדי, המוח עלול להתקשות לאחד אותן.
אם ההבדל יהיה קטן מדי, תחושת העומק תהיה חלשה.
לכן נדרש איזון מדויק.
למה לפעמים קשה לנו ״לתפוס״ את התמונה?
לפעמים לוקח למוח כמה שניות עד שהתמונה מתחברת.
אנחנו צריכים להביט בצורה רגועה ולא לנסות ״להכריח״ את העיניים.
כאשר שתי התמונות מתיישבות נכון מבחינת המוח, פתאום מגיע הרגע הזה:
״אהה! עכשיו אני רואה את זה!״
וזה אחד הרגעים הכי יפים בשיעור.
מה גורם לחפץ להיראות קרוב או רחוק?
הדבר תלוי באופן שבו אותו עצם ממוקם בשתי התמונות.
שינוי קטן במיקום היחסי בין התמונה של העין הימנית לזו של העין השמאלית יכול לגרום למוח לפרש את העצם כאילו הוא נמצא בעומק שונה.
כלומר:
אנחנו משנים מידע בתמונה — והמוח בונה ממנו מרחב.
מתמונות תלת־ממד לקולנוע
אותו רעיון בסיסי משמש גם בקולנוע תלת־ממד.
המצלמות מצלמות את הסצנה משתי נקודות מבט מעט שונות.
בקולנוע יש דרכים שונות לוודא שכל עין מקבלת רק את התמונה שמיועדת לה.
כאשר המוח משלב את שתי התמונות, הצופה מקבל תחושת עומק.
ומה עם משקפיים בצבע אדום וכחול?
זו שיטה אחת ליצירת תלת־ממד שנקראת:
Anaglyph
שתי התמונות מקודדות בצבעים שונים.
המסננים במשקפיים עוזרים לכל עין לקבל בעיקר את התמונה המיועדת לה.
אבל זו רק אחת מהשיטות ליצירת תלת־ממד.
קיימות גם טכנולוגיות אחרות, כמו משקפיים מקוטבים ומשקפיים אקטיביים.
העיקרון המשותף נשאר אותו דבר:
תמונה שונה לכל עין.
ואיך זה קשור למציאות מדומה?
גם משקפי VR משתמשים בעיקרון דומה.
המסך מציג תמונה אחת לעין ימין ותמונה אחרת לעין שמאל.
אלא שב־VR המערכת יכולה גם לעקוב אחרי תנועות הראש ולעדכן את התמונות בזמן אמת.
כך נוצרת תחושה שאנחנו ממש:
נמצאים בתוך העולם הווירטואלי.
איפה עוד משתמשים בתלת־ממד?
טכנולוגיות של ראייה תלת־ממדית משמשות בתחומים רבים.
בקולנוע ובמשחקים.
בהדמיות רפואיות.
בהנדסה ואדריכלות.
באימון והדרכה.
במחקר מדעי.
במוזיאונים.
ובמערכות מציאות מדומה ורבודה.
המערך המקורי מציין שימושים דומים בתחומי החינוך, ההדמיה וההדרכה.
הדגם שהתלמידים בונים
ועכשיו אנחנו חוזרים למשקפי התלת־ממד שלנו.
בתמונה המקורית של המערך נמצא הדגם שהתלמידים בונים בפועל, ובמצגת חובה להשתמש דווקא בתמונה הזאת ולא להחליף אותה בדגם אחר.
בעזרת המשקף וכרטיסי התמונות נוכל לבדוק בעצמנו:
איך כל עין מקבלת מידע שונה.
איך המוח מחבר את המידע.
ואיך תמונה שטוחה יכולה להיראות כאילו יש בה עומק.
במהלך הפעילות כל תלמיד יכול לצפות בכרטיסים שונים ולבדוק:
איזה חלק נראה קרוב יותר?
איזה חלק נראה רחוק?
האם כולם רואים בדיוק את אותו עומק?
ומה משתנה כאשר סוגרים עין אחת?
רגע, אז מה אנחנו באמת רואים?
זה אולי המסר הכי מעניין של כל השיעור:
העיניים שלנו אינן מצלמות שפשוט שולחות למוח ״צילום של המציאות״.
הן אוספות מידע.
והמוח:
משווה.
מחבר.
מפרש.
ומייצר עבורנו את החוויה החזותית.
לכן אפשר לגרום למוח לחוות עומק גם כאשר העומק הזה:
בכלל לא קיים בתמונה עצמה.
המסר המרכזי של השיעור
כל אחת משתי העיניים רואה את העולם מזווית מעט שונה. המוח משווה ומאחד את שתי התמונות ומשתמש בהבדלים ביניהן כדי לעזור לנו להבין עומק ומרחק. משקפי תלת־ממד מנצלים את אותו עיקרון: הם מציגים לכל עין תמונה מעט שונה, והמוח מחבר אותן ויוצר תחושה של מרחב תלת־ממדי — למרות שהתמונה עצמה שטוחה.
למצגת בנושא משקפי תלת ממד לחצו כאן
לפודקאסט בנושא משקפי תלת ממד לחצו כאן
הארה בפייסבוק
