Referat zur Bewegungswahrnehmung
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Bewegungswahrnehmung Referentin: Nicola Désirée Schulte Dozent: Dr. Alexander Schütz Seminar: Visuelle Wahrnehmung Kurs A SS 2009 22. Juni 2009 1. Warum sehen wir die Welt nicht verschwommen? Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Verschluss zu lange offen & Kamera bewegt Visuelle Bewegungswahrnehmung 2 2. Warum erkennen wir die Umwelt als statisch und andere(s) darin bewegt? Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Visuelle Bewegungswahrnehmung 3 Gruppendiskussion Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie 1. Warum sehen wir die Welt nicht verschwommen, obwohl das Auge keinen „Verschluss“ hat? Zerlegung d. optischen Flusses 2. Warum erkennen wir aus dem Wirrwarr des optischen Flusses auf unserer Netzhaut, dass die Umwelt statisch ist und andere(s) sich darin bewegt? Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Visuelle Bewegungswahrnehmung 4 Antwort zur ersten Frage Einstieg • Photorezeptoren arbeiten anders als Film Euklidische vs. projektive Geometrie • Aufgabe von photographischem Film: Zerlegung d. optischen Flusses • Aufgabe von Photorezeptoren: Übertragung auf biologische Bewegungen • Experimentell belegt: Zusammenfassung – Festhalten eines statischen Bildes – Vermitteln von Veränderungen im Lichtfluss – Keine Veränderung auf der Netzhaut keine visuelle Wahrnehmung Visuelle Bewegungswahrnehmung 5 Antwort zur 2. Frage Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung a) Warum wir den Raum statisch wahrnehmen: - Globaler Lichtfluss auf der Retina bei Fortbewegung - Lokaler Lichtfluss bei Objektbewegung - Reafferenzprinzip (Rückmeldung über Augenbewegungen) Ergänzungen durch andere Sinnesorgane b) Wie wir die einzelnen sich bewegenden Komponenten im optischen Fluss erkennen: „Das visuelle System ist beim Entschlüsseln des optischen Flusses darauf aus, nach bestimmten Regeln Komponenten von projektiven Invarianzen zu extrahieren.“ (S. 173) Visuelle Bewegungswahrnehmung 6 Weiter Gliederung Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Euklidische versus projektive Geometrie • Zerlegung des optischen Flusses – 5 kurze Experimente • Übertragung der experimentellen Erkenntnisse auf biologische Bewegungen • Zusammenfassende Antwort auf die Frage nach dem Erkennen der Komponenten Visuelle Bewegungswahrnehmung 7 Euklidische Geometrie Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie PARALLEL Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Parallelenaxiom: Parallele Geraden schneiden einander NIE. Visuelle Bewegungswahrnehmung 8 Projektive Geometrie Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung – Geometrie des Strahlenganges – Grundlage für das perspektivische Zeichnen WICHTIG: – Parallelenaxiom aufgehoben – Konstante Verhältnisse zw. geometrischen Größen Visuelle Bewegungswahrnehmung 9 Projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Würfel wird gedreht Euklidische vs. projektive Geometrie • Beispiele für Invarianzen von Verhältnissen Mädchen entfernt sich Einstieg Größe des Netzhautbildes verändert sich Bunte Flächen ≠ Quadrate Körperproportionen bleiben gleich Form wird trotzdem als Würfel erkannt Visuelle Bewegungswahrnehmung 10 Zerlegung des optischen Flusses Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Das menschliche Sehsystem extrahiert aus der Umwelt spontan Invarianzen von Verhältnissen und bildet daraus (euklidisch invariante) starre Objekte, die sich im dreidimensionalen Raum bewegen. Visuelle Bewegungswahrnehmung 11 Experiment 1 Einstieg A Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung B C Visuelle Bewegungswahrnehmung 12 Experiment 1 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Ergebnis: – Nur A und C bewegen sich: unsichtbare Verbindung zw. Punkt A und C – Nur Punkt B bewegt sich Diagonale Bewegung – Alle drei Punkte zusammen bewegen sich: B bewegt sich auf einer Senkrechten mit den Punkten A und C hin und her Visuelle Bewegungswahrnehmung 13 Experiment 1 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses • Erklärung: – A und C bilden ein bewegtes Bezugssystem für B A, B und C bilden eine Bewegungseinheit – Bewegung von B wird in 2 vektorielle Komponenten zerlegt: eine relative Bewegung zu A und eine zu C Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Visuelle Bewegungswahrnehmung 14 Experiment 1 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses • Bezug zur Frage nach dem Erkennen von Bewegungskomponenten: Gleiche Bewegungskomponenten (A und C ODER der Körper des Kindes) bilden ein bewegtes Bezugssystem Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung für andere Bewegungskomponenten (B ODER Hand des Kindes oder Marienkäfer) Visuelle Bewegungswahrnehmung 15 Experiment 1 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Das visuelle System zerlegt den optischen Fluss in eine hierarchisch geordnete Reihe von bewegten Bezugssystemen und relativen Bewegungen zu jedem davon. Visuelle Bewegungswahrnehmung 16 Experiment 2 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Ergebnisse: – Statt zwei Punkten, die sich auf einer Ellipse bewegen, nimmt man eine starre Verbindung zw. den Punkten wahr, die sich auf einem gekippten Kreis bewegen. Wahrnehmungsanalyse erfolgt spontan nach den Prinzipien der projektiven Geometrie. Visuelle Bewegungswahrnehmung 17 Experiment 3 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Ergebnis: – Statt einer Formveränderung bevorzugt das visuelle System automatisch die Wahrnehmung einer Vorund Zurückbewegung eines Quadrates mit invarianter Größe. Visuelle Bewegungswahrnehmung 18 Experiment 4 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Ergebnis: – Wahrnehmung einer Formveränderung bei gleichzeitiger Wahrnehmung einer Bewegung ist natürlich trotzdem möglich. – Bsp.: Wolken o.ä. Visuelle Bewegungswahrnehmung 19 Experiment 5 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Ergebnis: – Zur Interpretation der Veränderung einer Figur als kontinuierliche, perspektivische Transformation entsteht sogar der Eindruck, dass eine Fläche biegsam ist. Visuelle Bewegungswahrnehmung 20 Fazit der Experimente Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Der Betrachter ist nicht fähig, frei zu wählen zw. der euklidischen Interpretation einer sich verändernden Geometrie einer Figur und einer projektiven Interpretation. Visuelle Bewegungswahrnehmung 21 Übertragung auf biologische Bewegungen Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung • Bewegte Endpunkte ansonsten unsichtbarer Linien genügen, um eine starre Linie wahrzunehmen, die sich im dreidimensionalen Raum bewegt. 12 bewegte Lichtpunkte können innerhalb 1/10 Sek. als menschliche Bewegung wahrgenommen werden. Visuelle Bewegungswahrnehmung Annahme: Erkennung von Invarianzen = Produkt „fest verdrahteter“ Nerven von Retina zum Cortex (S. 176) 22 Fazit Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Lichtspuren einer gehenden Person • Das visuelle System abstrahiert aus den sich bewegenden Lichtpunkten Invarianzen von Verhältnissen, die es ermöglichen die menschliche Bewegung wahrzunehmen. Point-Light-Walker: Person mit Lichtern an 12 wichtigen Gelenken Visuelle Bewegungswahrnehmung 23 Antwort auf die Frage 2 Einstieg Euklidische vs. projektive Geometrie Erkennen von projektiven Invarianzen Zerlegung d. optischen Flusses Übertragung auf biologische Bewegungen Zusammenfassung Visueller Fluss Wahrnehmen verschiedener Bewegungen Zusammensetzen zu bewegten Bezugssystemen Visuelle Bewegungswahrnehmung Zerlegung in Vektoren 24 Alles verstanden? Vielen Dank für Eure Mitarbeit und Aufmerksamkeit! Beispielfragen für die Klausur • Wieso sehen wir die Welt nicht verschwommen? Antwort: s. Folie 5 • Erkläre anhand eines Beispiels die Zerlegung des optischen Flusses! Antwort: s. Folien 13 und 14 • Wie ist es zu erklären, dass wir 12 bewegte Punkte innerhalb kürzester Zeit als menschliche Bewegung erkennen? Antwort: s. Folien 22 und 23 Quellen • Textgrundlage: G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986) • Bilder (Stand: 14 Juni 2009): – Auge: http://www.scharfe-preise.net/Home/Infos/Auge.png – Kamera: http://www.u-steinke.de/Cameras/JPG-www/Canon_EOS.jpg – Kamera, graphisch:http://www.openfoto.de/wpcontent/uploads/2009/01/grafik_3a.gif – Bild, verwackelt:: http://www.theartcompany.de/content/de/K1SPaCE1DCNSTLER/ULRIC H1SPaCE120STAEGE/05_lichtfluss170.jpg – Mann am Tisch: https://www.mev.de/imagedb/LAYOUT_WZ/ART/VOL_01/AC0010216.jp g – Mädchen: http://www.schulbilder.org/schlafen-gehen-t7310.jpg – Regal: http://www.buecher-regalsystem.de/buecher-max/buecherregal_c_36.jpg – Fluchtpunkt: http://www.kunstkurs-online.de/Seiten/perspektivischzeichnen/perspektive-malen.jpg – Fragen: http://p3.focus.de/img/gen/S/6/HBS6h0y6_Pxgen_r_220xA.jpg – Restliche Bilder aus: G. Johansson: Visuelle Wahrnehmung (1986)
