ПРИЧИНЫ ДИСБАЛАНСА ФУНКЦИЙ В БИНОКУЛЯРНОЙ СИСТЕМЕ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЙ В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
advertisement
ПРИЧИНЫ ДИСБАЛАНСА ФУНКЦИЙ В БИНОКУЛЯРНОЙ СИСТЕМЕ У НЕКОТОРЫХ ЛЮДЕЙ ПРИ ПРОСМОТРЕ СТЕРЕОФИЛЬМОВ И СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЙ В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И.Э.Рабичев ФГБОУ ВПО Московский педагогический государственный университет В последнее время расширилось распространения широкоформатных и компьютерных стереофильмов фильмов, а также налажен выпуск стререовидеокамер и стереотелевизоров. Это привело к тому, что участились случаи жалоб людей: после просмотра стереофильмов утомляется зрительная система, болят глаза и даже болит голова. Проблема дискомфорта от просмотра стереофильмов уже обсуждается в прессе и по телевидению. Однако, научно обоснованного ответа нет. Мы предприняли попытку научно обосновать вероятные причины возникновения дисбаланса функций в бинокулярной системе у некоторых людей при просмотре стереофильмов и стереокартин в искусственных условиях. Исследуя движения глаз при восприятии статических стереоизображения [1, 2], мы доказали, что вергентные и микровергентные движения глаз всегда совершаются при рассматривании стереокартин, особенно активно, когда стереокартины предъявляются впервые. Логично заключить, опираясь на наши результаты, что чем больше глубина стереокартины, тем больше амплитуда вергенции. Обследуя тренированных наблюдателей, мы обнаружили, что для трехмерного восприятия впервые предъявленной стереокартины, требуется от 1 до 5 сек с момента предъявления до момента появления стереообраза. При повторных предъявлениях это время сокращается до 250 мс. Известно также, что для адекватного восприятия стереосюжета в стереофильме, его длительность его должна быть не менее 2 сек. Этот интервал времени обусловлен тем, что глаза должны совершить вергентные и микровергентные движения, образно говоря, «сканировать» пространство стереосюжета по глубине. В естественных, комфортных условиях, когда уже существуют стереотипы управления глазными мышцами и сенсомоторной памяти, процесс оценки трехмерных зрительных сцен протекает в среднем за 250 мс, а может и быстрее у тренированных людей. Мы получили данные, [3], что при одном и том же расстоянии от глаз до теста, но при различных расстояниях между центрами зрачков обследуемых, при изменениях угла вергенции за счет изменения позиции стереопар изображение, восприятие абсолютной и относительной удаленности объектов и их деталей индивидуально для каждого человека. При одном и том же горизонтальном параллаксе, у людей с меньшим межзрачковым расстоянием зрительный образ воспринимается на больших расстояниях, а с большим межзрачковым расстоянием - ближе. Кроме того, глубина и другие параметры стереообраза зависит от величины межзрачкового расстояния, чем меньше расстояние между цен- трами зрачков, тем глубже восприятие пространства виртуального стереообраза в искусственных условиях. Как показывают наши опыты, очевидно, что при анализе каждого фрагмента картины, обеспечивающие зрительный процесс центры мозга учитывают состояние глазных мышц управляющих вергенцией и вводят свою корректировку для адекватного восприятия окружающего нас мира. У каждого человека с нормальным бинокулярным зрением, при наблюдении одной стереокартины (при одном и том же горизонтальном параллаксе), изменение угла вергенции вызывает разное восприятие параметров стереообраза по глубине, зависящие от величины угла вергенции. Именно этот процесс в жизни обеспечивает точную оценку всех параметров трехмерности зрительной сцены. Полученные результаты стимулировали нас сделать расчеты глубины пространства при одном и том же горизонтальном параллаксе, с расстояния от глаз до экрана 10 м, для разных межзрачковых расстояний. Известно, что максимальный горизонтальный параллакс стереопары в стереофильмах, используют 64 или 65 мм, из расчета, что это среднее значение межзрачковое расстояния взрослого человека. Наш расчет сделан по формулам равнобедренного и прямоугольного треугольников, поэтому результаты вычислений не абсолютны и лишь эквивалентны реальной локализации реперных точек пространства. Расчеты относительной глубины пространства в виртуальном стерео образе для различных расстояниях между центрами зрачков, при величинах параллакса 60 – 62 мм показали: если для межзрачкового расстояния 64 мм при заданном параллаксе, то расчетная дистанция от наблюдателя составит от 160 до 320 м, т.е относительная дистанция просмотра пространства равна 160 м ; для межзрачкового расстояния – 68 мм, при тех же величинах параллакса расчетная дистанция составит 85 – 160 м , т.е. относительная дистанция просмотра пространства равна 75 м. А для межзрачкового расстояния – 58 мм зрительные оси будут незначительно дивергированны, (разведены к вискам), в пределах физиологической нормы, но восприятие глубины может уже нарушится; а у детей возраста 6 - 8 лет при межзрачковых расстояниях 54 - 56 мм, это приведет к дискомфорту восприятия пространства, что может спровоцировать экзофорию, (скрытое расходящееся косоглазие). Зрительная система людей с меньшей величиной межзрачкового расстояния утомляется из-за большей амплитуды вергенции при «сканировании» пространства по глубине. У людей с большим межзрачковым расстоянием амплитуда этого «сканирования» меньше по глубине и дискомфорта может не быть, если нет дисфункции в бинокулярной системе. Большая амплитуда вергенции и дивергенция больше физиологической нормы являются причинами переутомления глаз от просмотра стереофильмов. Расчет абсолютной и относительной удаленности в условиях свободного пространства с использованием стереопар с горизонтальным параллаксом 3 мм, при расстояния от глаз до стереокартины 500 мм и при рас- стоянием между стереопарами 42 мм, показал: что при межзрачковом расстоянием 68 мм – относительная удаленность (глубина объекта) 171 мм, при этом диспаратность в угловом выражении составляет 10,26 угл. мин, а при межзрачковом расстоянием 58 мм – относительная удаленность (глубина объекта) 419 мм, при этом диспаратность в угловом выражении составляет 10,32 угл. мин. Линейное различие более чем в 2 раза, и составляет 248 мм. А различие относительной удаленности в угловом выражении не существенное, всего 0,06 угл. мин. Расчет горизонтального параллакса для стереокартин при просмотре с расстояния 300 – 500 мм от глаз наблюдателя и эксперименты показали, что для комфортного стереовосприятия этот параллакс в линейном выражении не должен превышать 5 мм. Выводы: Если стереопары сюжетов трехмерный сцен выполнены без технических ошибок причины зрительного дискомфорта при просмотре стереофильмов и стереокартин следующие: - Утомления глаз и болевые ощущения глаз и головы при просмотре стереофильмов возникает из-за повышенной активности глазодвигательного аппарата и повышенного более нормы отклонения зрительных осей к вискам. - При одном стереоскопическом параллаксе воспринимаемая величина глубины и ориентации объектов в пространстве индивидуальна и зависит от межзрачкового расстояния. Чем меньше межзрачковое расстояние, тем больше глубина трехмерности виртуального образа, а значит, необходима большая амплитуда вергенции для стереовосприятия, что и приводит к дискомфорту в работе бинокулярной системы. - В искусственных условиях для восприятия трехмерных зрительных сцен требуется время для настройки бинокулярной системы на состояние близкое к адекватному зрительному восприятию, эта перестройка системы может вызывать состояние зрительного утомления и дискомфорта. Список литературы 1.Рабичев И.Э, Кузнецова О.Ю., Усанов Д.А. , Скрипаль А.В., Абрамов А.В. К проблеме моделирование систем технического зрения для оценки параметров трехмерных объектов. // Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине – 2010 : Материалы ежегодной Всерос. Науч. Школы –семинара/ Под. Ред. Проф. Д.А.Усанова. Саратов : Изд-во Сарат. Ун-та, 2010.- С. 103-106. 2.Рабичев И.Э. Котов А.В. Концепция сенсомоторной и мотивационной интеграции в механизмах бинокулярного зрения. Научный журнал «Наука и образование» Якутск. 2012, 2 (66).- С.97-102. 3.Рабичев И.Э. Системная организация функции бинокулярного восприятия пространства и стереовосприятия. // Труды межведомственного научного совета по экспериментальной и прикладной физиологии. Том 12. Системный подход в физиологии. М. 2004.- С. 234-244.
