Liebe Raumbild-Fans,
ausgehend von einem anderen Faden, in dem ich mit Hubert einige Aspekte der ( Größen- und Tiefenwahrnehmung bei Stereobildern (https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?msg=382255)) diskutiert habe, möchte ich hier einige praktische Übungen anhand von Beispielbildern vorstellen.
Richtig mitmachen kann aber leider nur, wer zumindest eine Rot-Cyan-Anaglyphenbrille hat und am besten auch noch sowohl den Kreuz- als auch den Parallelblick beherrscht. Vorteilhaft ist dabei auch, wenn man PICOLAY installiert hat. Vielleicht kann man dann am Ende auch verstehen, weshalb man bei PICOLAY-Stereobildern den Betrachtungswinkel einstellen kann, je nachdem, ob man die Bilder auf einem Monitor in der Nähe oder auf einer entfernten Leinwand präsentieren möchte...
Hier nun eine Diatomee (Actinoptychus) in einem Anaglyphenbild. Links wurde für die Darstellung eine Distanz (+8) eingegeben, rechts ein negativer Wert (-8), so dass die Zelle vor dem Bildschirm zu schweben scheint. Erreicht wird das durch einfache seitliche Verschiebung der beiden Teilbilder gegeneinander.
(http://www.picolay.de/forum/2xAnaglyph_10-28-2025_01.jpg)
Beide Bilder sind gleichgroß. Davon kann man sich überzeugen, indem man sie ohne Brille vergleicht, oder indem man jeweils ein Brillenglas verdeckt. Jedoch erscheint das rechte, scheinbar näher gelegene kleiner. Hier dominiert in unserem Gehirn die Wahrnehmung der räumlichen Tiefe die der Größe. Sprich: Wenn auf unserer Netzhaut die beiden Algen gleichgroß abgebildet sind, die rechte aber näher liegt, dann muss diese "in Wirklichkeit" kleiner sein.
Nun der erste Trick: Dreht die Anaglyphen-Brille, so dass jetzt das rechte Auge durch den roten Filter blickt. Sofort möchte uns unser Gehirn überzeugen, dass die rechte Alge größer als die linke ist!
Jetzt versuchen wir einmal, das Anaglyphenbild ohne Brille mit dem Kreuzblick zu betrachten. Das gelingt so nicht, da die Farbseparierung fehlt. (Für das Stereo-Sehen sind die Stäbchen farbsensitiven Zäpfchen zuständig, und nicht die Zäpfchen Stäbchen.) Aber mit der Anaglypenbrille auf der Nase kann der Kreuzblick gelingen. Wer es schafft, sieht in der Mitte von drei Bildern ein kleineres Stereobild mit weniger Tiefe als die beiden äußeren ohne Kreuzblick einzeln betrachtet.
Woran liegt nun das? Wir versuchen, der Sache ohne Anaglyphen mit dem Kreuz- und Parallelblick auf die Spur zu kommen. Dazu noch eine Hilfe: Die einfachste VR-Brille der Welt :)
(http://www.picolay.de/forum/VR-Brille.jpg)
Einfach die Brille mit zwei Papierstreifen im Abstand von 6.0-6.5 cm versehen, so dass das linke Auge nur das rechte Bild sehen kann und umgekehrt. Für den Parallelblick macht man sich einfach einen 5 cm breiten Papierstreifen, den man sich vor die Nase hält, so dass ein Kreuzblick unmöglich ist. Durch diese Tricks kann man verhindern, das beide Augen beide Bilder sehen, und so den Stereoblick leichter einüben.
(http://www.picolay.de/forum/SBS_Bild1_Bild2.jpg)
(http://www.picolay.de/forum/SBS_Bild2_Bild1.jpg)
Wer mit dem Kreuzblick auf diese beiden Bilder schaut, sieht die dunkleren Dreiecke oben konvex und unten konkav. Mit dem Parallelblick ist es umgekehrt. Wer beides kann, kann vergleichen und wird feststellen, dass mit dem Parallelblick die Tiefe deutlich größer ist als beim Kreuzblick. Woran liegt das nun? Das Gehirn misst auch den Augenwinkel! Und zieht den Schluss: Wenn die Unterschiede der Teilbilder mit parallel ausgerichteten Augen gesehen werden, müssen sie auf größerer Tiefenausdehnung beruhen, als wenn ich dieselben Unterschiede mit starker Konvergenz sehe.
Dazu nun noch das Königsexperiment für echte Kreuzgucker-Experten:
(http://www.picolay.de/forum/Bild1.jpg)
(http://www.picolay.de/forum/Bild2.jpg)
Ladet euch die beiden Bilder herunter, öffnet sie beide in einem Viewer, der sie gleichgroß darstellen kann (z.B. mit PICOLAY). Schaut sie bzw. das entstehende Stereobild vor grauem Hintergrund mit dem Kreuzblick an (parallel wird es eher schwierig), während ihr die Bilder seitlich aufeinander zu oder voneinander wegbewegt.
Was seht ihr?
Herzliche Grüße und viel Spaß beim Schielen,
Heribert
Hallo Heribert,
witzige Erfahrung. Je weiter man die Bilder voneinander entfernt, desto kleiner erscheint das Stereobild.
Freundliche Grüße
Peter
Hallo,
die letzte Demo kann man für diejenigen ohne entsprechende technische Möglichkeiten auch auf einem Bild zeigen. Wenn man mit ausreichendem Abstand (damit der Kreuzblick bequemer ist) erst das obere Bildpaar mit Kreuzblick betrachtet, und dann auf das untere übergeht indem man gleichzeitig die Augenkonvergenz etwas erhöht, sieht man den scheinbaren Größenunterschied sehr deutlich. Das hin und her Wechseln zwischen beiden Bildpaaren ist wahrscheinlich auch eine gute Kreuzblick-Übung. ;)
Kreuzblick Bildabstand.jpg
ZitatWer beides kann, kann vergleichen und wird feststellen, dass mit dem Parallelblick die Tiefe deutlich größer ist als beim Kreuzblick. Woran liegt das nun? Das Gehirn misst auch den Augenwinkel! Und zieht den Schluss: Wenn die Unterschiede der Teilbilder mit parallel ausgerichteten Augen gesehen werden, müssen sie auf größerer Tiefenausdehnung beruhen, als wenn ich dieselben Unterschiede mit starker Konvergenz sehe.
Das sehe ich im wahrsten Sinn des Wortes allerdings etwas anders. Die (absolute) Tiefenausdehnung des Objekts wird dadurch nicht vergrößert. Ich persönlich habe sogar den Eindruck, dass das durch stärkere Augenkonvergenz kleiner erscheinende Objekt eine etwas größere Plastizität besitzt (relative Tiefenausdehnung im Vergleich zur Objektbreite). Weil die Tiefenausdehnung von der relativen Bildverschiebung einer Struktur im Vordergrund im Vergleich zur Struktur im Hintergrund abhängt. Und die verändert sich durch die unterschiedliche Augenkonvergenz nicht.
Stattdessen kommt der gesamte Verkleinerungseffekt des Objekts durch die vom Gehirn vermutete Diskrepanz zwischen starker Augenkonvergenz (also eigentlich sehr nahes Objekt) und der nur mäßig starken Bildverschiebung (Deviation) zwischen Vorder- und Hintergrundstrukturen. Und daraus folgert das Gehirn dass das Objekt jetzt kleiner (bezüglich Breite und Höhe) sein muss als es real auf der Netzhaut erscheint.
Wenn das Objekt verkleinert erscheint, aber die gleiche Tiefe erkennen lässt wie das original große Objekt, dann wirkt es räumlich plastischer.
Hubert
Hallo Hubert,
> dein Demobild hat oben keinerlei Tiefe, sondern zeigt offenbar zweimal dasselbe Bild. Könntest du das austauschen?
ZitatIch persönlich habe sogar den Eindruck, dass das durch stärkere Augenkonvergenz kleiner erscheinende Objekt eine etwas größere Plastizität besitzt
> Das kann ich nicht nachvollziehen, sonder sehe es umgekehrt.
ZitatStattdessen kommt der gesamte Verkleinerungseffekt des Objekts durch die vom Gehirn vermutete Diskrepanz zwischen starker Augenkonvergenz (also eigentlich sehr nahes Objekt) und der nur mäßig starken Bildverschiebung (Deviation) zwischen Vorder- und Hintergrundstrukturen.
> Das ist, was ich auch sage ;)
Liebe Grüße,
Heribert
Hallo Heribert,
ich habe in der Eile die falsche Bildmontage eingestellt, jetzt ist es ausgetauscht.
Hubert
Dankeschön - das kann ja mal passieren...
Lieber Heribert,
das mit Abstand coolste Bild in diesem Beitrag ist das zweite Bild, Du bist einfach ein Unikat!
lG
anne
Hallo Heribert,
es ist immer wieder faszinierend, was unser Gehirn aus den Informationen macht, die die Augen ihm liefern. Wieder viel gelernt! Besonders das war mir neu:
ZitatFür das Stereo-Sehen sind die Stäbchen zuständig, und nicht die farbsensitiven Zäpfchen.
Danke!
Gerd
Hallo,
ZitatFür das Stereo-Sehen sind die Stäbchen zuständig, und nicht die farbsensitiven Zäpfchen. Deswegen kann man Graubilder sehr gut in der Anaglypentechnik berachten.
das dürfte eine Fehlinterpretation sein. Stereosehen entsteht ganz allgemein durch die (leichte) Verschiebung der Netzhautbilder des Augenpaares relativ zueinander. Im Bereich des schärfsten Sehens im Zentrum mit ganz grob etwa 1 mm Durchmesser gibt es sowieso nur Zapfen. Da ist aber Stereosehen auch möglich, wenn man sich z.B. auf eine Struktur konzentriert. Zum Rande hin nehmen die Stäbchen schnell zu und dominieren, das Maximum der Stäbchendichte liegt bei etwa 15°-20° Entfernung von der Gesichtsfeldmitte. Trotz der dann hohen SW-Rezeptorendichte nimmt die Sehschärfe kontinuierlich vom Zentrum zum Rand hin stark ab, bei 20° ist die relative Sehschärfe auf nur noch 10% der zentralen Sehschärfe abgesunken. Das liegt an der Abbildungsqualität der Augenlinse. Aber natürlich lässt sich auch dort noch Stereosehen ermöglichen soweit es die Bildschärfe zulässt.
Der evolutionäre Grund für die - allerdings nur kleinräumige - Verschmelzungsfähigkeit zweier etwas ungleicher Netzhautbereiche (sog. Panumbereich) liegt nach Meinung der Wissenschaft darin begründet, dass es sonst aufgrund der andauernden Augenbewegungen beim Abtasten des Gesichtsfeldes ein sehr störendes Problem mit Doppelbildern gäbe wenn hier nicht eine räumliche Toleranz zur Verschmelzung existieren würde. Stereosehen ist dann sozusagen der dadurch mögliche Zusatznutzen. Die hier schon angesprochenen Stereo-Effekte durch Konvergenz der Augenachsen und unterschiedliche Akkommodation sind nur verstärkende Elemente, die allein kein Stereosehen ermöglichen.
Der Nachweis dass Stereosehen im Gehirn erfolgt und nicht durch die realen Bilder auf der Netzhaut wurde übrigens erstmalig 1959 durch Versuche mit sog. Random-Dot Stereogrammen geführt. Auf diesen Bildern mit zufälligen (meist) SW-Strukturen ist das Stereoobjekt nicht zu erkennen, also auch nicht auf der Netzhaut abgebildet. Erst durch die Analyse im Gehirn ist das Bild sichtbar. Hier ein Beispiel für Kreuzblick, ein Rechteck im Vordergrund. Das 2. Bildpaar zeigt zwei in der Tiefe gestaffelte Rechtecke. Und das dritte Bild ein Einzelbildstereogramm (für Parallelblick) mit einer Kreisscheibe im Vordergrund.
RandomDotStereogramm Rechteck.jpg
RandomDotStereogramm 2Rechtecke.jpg
RandomDotStereogramm Kreis.jpg
Dass man Graubilder gut als Anaglyphen betrachten kann liegt darin begründet, dass man hier keine komplexe Berechnung der Farbaufteilung für das linke und rechte Bild vornehmen muss, die ja nie die realen Farben für beide Brillenfilter voll wiedergeben kann sondern nur sehr eingeschränkt (bei Rot/Cyan-Brillen lässt sich Blau, Grün und Gelb in sehr gedämpfter Sättigung und nur als "schmutzige" Mischfarbe darstellen). Wenn dagegen die rot und cyan eingefärbten Bilder eines SW-Stereopaars in der Intensität so abgestimmt sind dass eine real graue (oder weiße) Bildfläche gleiche Intensitätsanteile für Rot, Grün und Blau aufweist (= Weiß bei additiver Farbmischung), wird das Ergebnis bei der Bildverschmelzung beider Augen neutral Grau.
Hubert
Hallo zusammen,
again what learned!
Vielen Dank!
Michael
Hallo Hubert,
danke für die Erläuterungen.
Zitat von: Lupus in November 01, 2025, 11:34:21 VORMITTAGHier ein Beispiel für Kreuzblick, ein Rechteck im Vordergrund. Das 2. Bildpaar zeigt zwei in der Tiefe gestaffelte Rechtecke. Und das dritte Bild ein Einzelbildstereogramm (für Parallelblick) mit einer Kreisscheibe im Vordergrund.
Im ersten Bildpaar sehe ich übrigens gestaffelt ein Quadrat im Vordergrund und ein dahinter liegendes Rechteck mit (scheinbar) gleicher Kantenlänge wie das Vordergrund-Quadrat in y-Richtung und längerer Kante in x-Richtung.
Das Bildpaar 2 und Bild 3 dann so wie Du es beschrieben hast.
Grüße
Thomas
Hallo Hubert,
danke für deine Ausführungen. Ich sehe allerdings bei entsprechendem Abstand sogar bei jedem Bildpaar 3 Ebenen und auch beim 3. Bild 3 Ebenen. Wenn ich das erste und zweite Bildpaar in der Höhe auf dem Monitor zusammen postiere, sehe ich beide gleichzeitig zu je drei Ebenen.
Gruß von Siegfried
Hallo Thomas,
ZitatIm ersten Bildpaar sehe ich übrigens gestaffelt ein Quadrat im Vordergrund und ein dahinter liegendes Rechteck mit (scheinbar) gleicher Kantenlänge wie das Vordergrund-Quadrat in y-Richtung und längerer Kante in x-Richtung.
dann bist Du in den Parallelblick geraten, dabei invertiert sich die Tiefenstaffelung.
Richtig ist dass auch das vor dem Hintergrund schwebende Rechteck speziell bei Fokussierung auf den seitlichen Randbereich des Rechtecks noch eine dort herausragende, zwischen Rechteck und Hintergrund liegende Fläche zeigt.
Hubert
Hallo Siegfried,
z.T. gilt das gerade Gesagte bei Parallelblick. Man kann bei entsprechenden "Einrastungen" der Blickrichtung auch wie von Dir beschrieben die 3 Ebenen sehen, das liegt an der Methode dass hier ja kein echtes Bild besteht sondern die Formen durch rechnerische Verschiebung des Zufallsrasters entsteht. Da kann man auch bei entsprechendem größerem Schielwinkel solche Effekte erzielen.
Hubert
Hallo Hubert,
Danke für die Richtigstellung wg. Stäbchen und Zäpfchen, das hatte ich verwechselt und hab's korrigiert!
Einen versehentlichen Parallelblick kann man durch Scheuklappen (Bild 2) oder einen entsprechenden 6 cm-Spalt zwischen den hochgehaltenen Händen leicht verhindern. Dann sieht man immer noch die von Siegfried beschriebenen 2 Rechtecke im ersten Bild.
LG
Heribert
Hallo,
beim letzten Spot-Stereogramm mit dem Kreis kann man je nach Augenstellung und Fokussierung 4 Varianten erhalten, vom Kreis im Vordergrund über zwei verschiedene Bilder mit seltsam zusammengesetzten Kreisbruchstücken in 3 bzw. 4 Ebenen bis zur kreisförmigen Öffnung im Vordergrund. Das könnte an einer erkennbaren horizontalen Periodizität des "statistischen" Hintergrundmusters liegen (was eigentlich nicht sein sollte).
Hubert
Stimmt, die Beobachtung habe ich auch gemacht, woran es liegt, weiß ich nicht....
Zitat von: Lupus in November 01, 2025, 11:34:21 VORMITTAGTrotz der dann hohen SW-Rezeptorendichte nimmt die Sehschärfe kontinuierlich vom Zentrum zum Rand hin stark ab, bei 20° ist die relative Sehschärfe auf nur noch 10% der zentralen Sehschärfe abgesunken. Das liegt an der Abbildungsqualität der Augenlinse. Aber natürlich lässt sich auch dort noch Stereosehen ermöglichen soweit es die Bildschärfe zulässt.
Hallo Hubert,
vielen Dank für die interessanten Ausführungen. Mit der zitierten Aussage habe ich allerdings meine Probleme. Das Nachlassen der Sehschärfe beim Wechsel zum Stäbchensehen dürfte nur sehr untergeordnet durch Abbildungsfehler der Augenlinse verursacht sein. Vielmehr sind die Rezeptoren mit zunehmendem Abstand vom Sehzentrum zu Gruppen verschaltet. Dies dient zur Erhöhung der Lichtempfindlichkeit auf Kosten der Sehschärfe. Einzelverschaltete Sehzellen gibt es wohl nur bei den Zäpfchen und dies auch nur im Sehzentrum. Die Abbildungsqualität der Augenlinse kann bei dieser Abweichung von 20° kaum so stark abfallen und wird eher von der Blendenöffnung (Pupillenweite) beeinflusst. Außerdem würden sich diese Fehler auch zentral auswirken. Falls du Astronomie betreibst, kennst du vielleicht die Technik, lichtschwache Objekte, die an der Wahrnehmungsgrenze liegen, durch diese peripheren lichtemofindlicheren Netzhautstellen zu fixieren. Sie werden dadurch nicht schärfer abgebildet aber überhaupt sichtbar, was bei direkter Fixierung nicht möglich wäre. Würde die Abbildungsqualität der Augenlinse eine Rolle spielen, müsste das Bild in diesem Falle viel schärfer sein.
Liebe Grüße
Manfred
Hallo Heribert,
ZitatStimmt, die Beobachtung habe ich auch gemacht, woran es liegt, weiß ich nicht....
ich habe das Funktionsprinzip dieser "Einzelbildstereogramme" oder "Autostereogramme" nochmal nachvollzogen: Die Funktion gegenüber zwei getrennten Bildern mit Kreuz- oder Parallelblick besteht darin dass der Hintergrund horizontal
periodische Muster aufweist, mit nicht zu großer oder zu kleiner Periodizität. Gerade so dass man je nach Bildgröße und Betrachtungsabstand das Bild z.B. im Parallelblick um genau einen Periodenabstand versetzt verschmelzen kann. Wenn das Muster genau periodisch ist ändert sich am versetzt verschmolzenen Bild nichts gegenüber dem normal betrachteten Bild.
Wenn aber eine räumlich abzubildende Struktur wie hier z.B. ein Kreis verwendet wird um das Hintergrundmuster um einige Pixel nach links zu verschieben, die Verschiebung am rechten Kreisrand aber wieder reduziert wird und das Muster auf die alte Position zurück kehrt, dann sehen beide Augen dort wo der Kreis sein soll unterschiedlich überlappende Hintergrundmuster, und daher einen in der Tiefe versetzten Kreis. Hier habe ich beim schon gezeigten Autostereogramm zur Demonstration das gleiche Bild - um eine Periode verschoben (siehe roter Pfeil rechts oben) - in roter Farbe mit 50% Transparenz überlagert gezeichnet. Man sieht den Hintergrund wieder unverändert deckungsgleich, der Kreis hebt sich aber für die beiden Augen unterschiedlich verschoben deutlich ab.
Wenn dann bei entsprechender Bildgröße/Betrachtungsabstand auch eine doppelte Verschiebung durch stärkeres "Schielen" möglich wird, kommen solche Effekte mit "zerstückelten" Objektformen in zusätzlichen Tiefenebenen zustande.
RandomDotStereogramm Kreis Prinzip.jpg
Weil ich das Bild so faszinierend finde noch eine weiteres Autostereogramm ohne "störenden" seltsamen Hintergrund: Auf Wikipedia zu dem Thema fand ich dieses Beispiel eines Schachspiels, wo die notwendige Periodizität durch den horizontalen Schachfigurenabstand gegeben ist. Durch die perspektivische Verzerrung (siehe nach hinten divergent verlaufende Schachbrettlinien) sind die Figurenabstände allerdings vorne und hinten nicht gleich. Wenn man dieses Bild mit Parallelblick betrachtet entsteht ein vollkommen ungestörtes farbiges 3D-Bild. Der horizontale Abstand benachbarter Schachfiguren darf dabei natürlich nicht größer als der Augenabstand sein. Hier ist der Trick dass durch die echte Perspektivenänderung von Schachfigur zu Schachfigur die beiden Augen jetzt reale, perspektivisch unterschiedliche Bilder sehen.
(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Chess_Single_Image_Stereogram_by_3Dimka.jpg)
Hubert
Hallo Manfred,
ZitatDas Nachlassen der Sehschärfe beim Wechsel zum Stäbchensehen dürfte nur sehr untergeordnet durch Abbildungsfehler der Augenlinse verursacht sein. Vielmehr sind die Rezeptoren mit zunehmendem Abstand vom Sehzentrum zu Gruppen verschaltet.
Es ist richtig dass die geringere periphere Sehschärfe auch von der Verschaltung insbesondere der Stäbchen abhängt. Die Dichte der Ganglienzellen nimmt im ähnlichen Maße zum Rande hin ab wie auch die Sehschärfe. Daraus folgt aber nicht unbedingt ein ausschließlicher direkter Zusammenhang mit der Sehschärfe, weil wiederum die Änderung der Sehzelleneigenschaften nach außen hin etwas mit der evolutionären Funktion (z.B. Erkennen von Bewegung und Gefahren, auch in Dunkelheit) sowie der optimalen Anpassung an die bestehenden optischen Mängel des Auges zu tun hat.
ZitatDie Abbildungsqualität der Augenlinse kann bei dieser Abweichung von 20° kaum so stark abfallen und wird eher von der Blendenöffnung (Pupillenweite) beeinflusst. Außerdem würden sich diese Fehler auch zentral auswirken.
Zwischen den axialen und den peripheren Bildfehlern gibt es bezüglich der physikalischen Ursache große Unterschiede, Koma oder Astigmatismus treten nur bei außeraxialen Strahlenbündeln auf. Das Auge ist kein sehr gutes optisches System, es besteht im Prinzip nur aus einer Linse und kann daher solche Fehler nicht kompensieren (etwas korrigierende Effekte gibt es durch die z.T. asphärische Form der Augenlinse). Das Bild zeigt schematisch typische außeraxiale unsymmetrische Bildfehler. Das 2. Bild die gerechnete Bildqualität eines Objektpunktes für eine augenähnliche Linse bis 20° außeraxialer Abstand und mittlerem Pupillendurchmesser (4 mm).
Auge Bildfehler.jpg
Bildfehler Peripherie 20grd.jpg
Z.B. beträgt der Farbfehler zwischen Blau und Rot bis zu 1.5 Dioptrien, d.h. man kann ein voll chromatisches Objekt nicht scharf sehen. Das wurde aber durch die Evolution dadurch Großteils kompensiert dass es im innersten Netzhautbereich der schärfsten Sehens, der Foveola, nur noch grüne und rote Zapfen gibt. So wie auch die zentrale Zapfengröße nahezu ideal mit dem notwendigen Sensordurchmesser für die beugungsbegrenzte Auflösung des Auges übereinstimmt. Ich gehe jedenfalls davon aus dass sich auch die periphere Stäbchenzahl und ihre Verschaltung z.T. an die reale optische Abbildungsqualität angepasst hat.
Hubert
Hallo Hubert,
Zitatdass der Hintergrund horizontal periodische Muster aufweist, mit nicht zu großer oder zu kleiner Periodizität.
ich kenne einen Fall, bei dem es auch mit Mustern im Vordergrund interessante 3D-Effekt gibt: Unser Backofen hat ein Fenster mit regelmäßig angeordneten schwarzen Punkten. Wenn ich da hindurch aus einer passenden Entfernung auf mein Brot schaue, sehe ich sehe ich darauf räumlich gestaffelte Querfurchen...
LG
H.