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Helligkeitswahrnehmung Dozent: Dr Alexander Schütz Referentin: Theresa Stahl.

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Präsentation zum Thema: "Helligkeitswahrnehmung Dozent: Dr Alexander Schütz Referentin: Theresa Stahl."—  Präsentation transkript:

1 Helligkeitswahrnehmung Dozent: Dr Alexander Schütz Referentin: Theresa Stahl

2 Helligkeitswahrnehmung2 Worum geht es? Every light is a shade, compared to the higher lights, till you came to the sun; and every shade is a light, compared to the deeper shades, till you came to the night. John Ruskin (1879)

3 Helligkeitswahrnehmung3 Gliederung Einführung Begriffsbestimmung Levels of processing Konstanzen sind zentral für unsere Wahrnehmung Bedeutung von Objektkanten

4 Helligkeitswahrnehmung4 Gliederung Der „Gestalt“ Ansatz Intrinsische Bilder Lightness- constancy Anchoring and frameworks Atmosphären T-Kreuzungen und weiße Illusionen Snake- Illusion

5 Helligkeitswahrnehmung5 Gliederung Bedeutung von Grenzlinien für die Farbwahrnehmung Raumwahrnehmung und Farbwahrnehmung Die Rolle des Hintergrundes Hängt der Grauton von der Lichtintensität ab? Zusammenfassung

6 Helligkeitswahrnehmung6 Helligkeitskonstanz Damit eine graue Oberfläche sowohl im Schatten als auch in der Sonne gleich grau erscheint –Muss das visuelle System Helligkeitskonstanzen herstellen

7 Helligkeitswahrnehmung7 Helligkeitskonstanz Das visuelle System muss die Helligkeit berechnen, um sie richtig abschätzen zu können Diese menschliche Helligkeitsberechnung arbeitet jedoch nicht perfekt…

8 Helligkeitswahrnehmung8 Begriffsbestimmung Luminanz: Menge des sichtbaren Lichtes, das von Oberfläche zum Auge gelangt Illuminanz: Betrag des einfallenden Lichtes auf die Oberfläche Reflexion: Anteil des reflektierten einfallenden Lichtes von der Oberfläche

9 Helligkeitswahrnehmung9 Begriffsbestimmung Reflexion/ R (albedo): variiert von 0% (schwarz)- 100% (weiß) Luminanz Illuminanz –Physikalische Größen Lightness: wahrgenommene Relexion Brightness/ B: wahrgenommene L. –Subjektive Größen

10 Helligkeitswahrnehmung10 Levels of processing Das visuelle System bearbeitet Informationen auf vielen Stufen: 1. Low Level (retinale Verarbeitung): –Lichtgewöhnung –Rezeptive Felder der Ganglienzellen 2. High Level (kortikale Verarbeitung): –Kognitive Prozesse werden miteinbezogen (Wissen über Objekte, Vorgänge, Materialien)

11 Helligkeitswahrnehmung11 Levels of processing Dazwischen- das Mid-Level –Schlecht definierte Region –Involviert Oberflächen, Konturen, Gruppierungen Ewald Hering betrachtete Adaption und lokale Interaktion auf Low-Level Basis als entscheidendenden Mechanismus

12 Helligkeitswahrnehmung12 Levels of processing Center-surround cell weist Laterale Verbindungen auf: Licht in der Mitte erregend Licht im Äußeren hemmend  Verstärkung des Kantensignals

13 Helligkeitswahrnehmung13 Levels of processing Querschnitt des rezeptiven Feldes Zelle übt einen „lokalen Vergleich“ zw. gegebener und benachbarter Helligkeit aus  simultaner Kontrasteffekt

14 Helligkeitswahrnehmung14 Konstanzen sind zentral für unsere Wahrnehmung

15 Helligkeitswahrnehmung15 Konstanzen sind zentral für unsere Wahrnehmung Der Simultane Kontrast Effekt Durch die Helligkeitsunterschiede in der Umrandung kommt es zu Fehlern in unserer Wahrnehmung Mach`sches Band Wenn eine räumliche Rampe in Sachen Helligkeit abrupt ihr Gefälle ändert  erscheint ein helles oder dunkles Band

16 Helligkeitswahrnehmung16 Konstanzen sind zentral für unsere Wahrnehmung

17 Helligkeitswahrnehmung17 Die Bedeutung von Objektkanten Land & McCann (1971): Retinexmodell Reflexionen der Helligkeit sind räumlich konstant außer an Kanten Illuminanz ändert sich räumlich nur graduell  Unterscheidung möglich zw. –Reflektivität: hohe räumliche Gradienten –Illuminanz: niedrige räumliche Gradienten

18 Helligkeitswahrnehmung18 Die Bedeutung von Objektkanten Der Craik- O`Brian- Cornsweet Effekt (COCE) Durch den starken Übergang zw. beiden „Vierecken“ entsteht der Eindruck, dass eines der beiden heller wäre Sie sind jedoch in ihrer Helligkeit identisch/ konstant! (siehe gestrichelte Linie)

19 Helligkeitswahrnehmung19 Die Bedeutung von Objektkanten

20 Helligkeitswahrnehmung20 Die Bedeutung von Objektkanten Helmholtz: „What we perceive is our visual system`s best guess as to what is in the world…“ Helligkeit ist Konstrukt der gesamten Wahrnehmung des Menschen Helligkeitskonstanz durch Schlussfolgerungen und Verrechnung der Illuminanz

21 Helligkeitswahrnehmung21 Der „Gestalt“ Ansatz Betont die Bedeutung der Wahrnehmungsorganisation (mittleres Sehkraftlevel  Gruppierungen, Zugehörigkeiten…) Koffka: Durch Änderungen in der räumlichen Anordnung können simultane Kontraste manipuliert werden

22 Helligkeitswahrnehmung22 Der „Gestalt“ Ansatz

23 Helligkeitswahrnehmung23 Intrinsische Bilder

24 Helligkeitswahrnehmung24 Lightness- constancy Reflektivitätsbild (x,y) · Illuminanzbild(x,y) = Luminanzbild (x,y) (Wahrnehmung)

25 Helligkeitswahrnehmung25 Lightness- constancy

26 Helligkeitswahrnehmung26 Lightness- constancy

27 Helligkeitswahrnehmung27 Lightness- constancy Die Parallelogramme lassen die gleichen Grautöne unterschiedlich dunkel erscheinen Helmholtz: hell beleuchtete Fläche (b) unterscheidet sich von dunkel Beleuchteter  die Ψ-Junctions schaffen die 3D Wahrnehmung Todorovic: Resultat simpler 2D Berechnung (Helligkeit wird an Gruppierungen, entstanden durch die Kreuzungen, berechnet)

28 Helligkeitswahrnehmung28 Anchoring and Frameworks

29 Helligkeitswahrnehmung29 Anchoring and Frameworks Visuelles System nutzt Nachbarflächen (Anker), um die Helligkeit zu bestimmen Je mehr Anker an der Fläche  desto besser die Helligkeitseinschätzung Articulated surrounding Adaptive Fenster  passen sich dem an

30 Helligkeitswahrnehmung30 Atmosphären Luminanz(L) ergibt sich auch aus anderen Faktoren  Filter (z.B. Sonnenbrille) + Reflexion (R) Kombinierte Faktoren als lineare Transformation L=m R+e  Atmosphäre (Atmospharic Transfer Function- ATF) Atmosphäre  kann beliebig große additive Komponente besitzen

31 Helligkeitswahrnehmung31 Atmosphären

32 Helligkeitswahrnehmung32 Atmosphäre Linke Scheibe  dämpfende Atmosphäre Rechte Scheibe  trübe Atmosphäre Fig.(a) e=0  keine additive Lichtquelle m=Anstieg der linearen Gleichung Pfeil zeigt, wie die jeweiligen Reflexionen in der Luminanz abgebildet werden Fig(b) Dimmer Atmosphäre- Anstieg ist reduziert Fig(c) trübe Atmosphäre  L. gestaucht durch m, gepusht durch e

33 Helligkeitswahrnehmung33 Atmosphäre Aufgabe des Betrachters: Die Luminanz in die wahrgenommene Reflexion umkehren  lightness transfer function (LTF)- ist subjektiv

34 Helligkeitswahrnehmung34 T-Kreuzungen und weiße Illusionen weiße Illusion  durch den benachbarten Kontrast wirken die rechten Streifen dunkler  sind aber vom gleichen Grauton T- Kreuzungen sorgen für die versch. Atomsphären

35 Helligkeitswahrnehmung35 The snake illusion

36 Helligkeitswahrnehmung36 The snake illusion (b) zeigt keine atmosphärischen Begrenzungen durch X- Kreuzungen wie in (a), was die Transparenz vermittelt  dadurch wird unser adaptives Fenster groß und kann die hellen und dunklen Streifen besser integrieren

37 Helligkeitswahrnehmung37 Bedeutung der Grenzlinien für die Farbwahrnehmung

38 Helligkeitswahrnehmung38 Bedeutung der Grenzlinien für die Farbwahrnehmung Das visuelle System ermittelt Änderungen der Reflexion an den Grenzlinien und extrahiert dadurch die Farbe der Fläche Im Falle einer ungleichmäßigen Beleuchtung entstehen Beleuchtungsgrenzlinien –Objektbezogene und Projizierte

39 Helligkeitswahrnehmung39 Bedeutung der Grenzlinien für die Farbwahrnehmung Um das Reflexionsvermögen einer Fläche zu bestimmen:  vergleicht das visuelle System Intensität des von einer Fläche reflektierten Lichtes mit der Intensität des reflektierten Lichtes der Nachbarfläche

40 Helligkeitswahrnehmung40 Bedeutung der Grenzlinien für die Farbwahrnehmung Das Bild muss sich dazu ständig relativ zur Netzhaut bewegen  Zitterbewegungen des Auges von Hertz Wenn man das Bild derart stabilisiert, dass es sich nicht mehr relativ zur Netzhaut bewegen kann  kommt es zu Ausfällen der Wahrnehmung…

41 Helligkeitswahrnehmung41 Bedeutung der Grenzlinien für die Farbwahrnehmung

42 Helligkeitswahrnehmung42 Bedeutung der Grenzlinien für die Farbwahrnehmung John Krauskopf: Das Auge sendet nur Informationen über Lichtänderungen an Grenzlinien an das Gehirn Bereiche, für die keine Änderung gemeldet wird, ergänzt es einfach

43 Helligkeitswahrnehmung43 Raumwahrnehmung und Farbwahrnehmung Die Raumwahrnehmung spielt eine Rolle bei der Farbwahrnehmung!

44 Helligkeitswahrnehmung44 Raumwahrnehmung und Farbwahrnehmung Warum erscheinen die Figuren unterschiedlich in der Farbwahrnehmung? Änderung der Reflexion oder Änderung in der Beleuchtung  das visuelle System ist zur Beantwortung dieser Frage auf räumliche Informationen angewiesen Durch sie kann es entscheiden, ob die Unterschiede auf Schatten oder Farbunterschiede zurückzuführen sind

45 Helligkeitswahrnehmung45 Raumwahrnehmung und Farbwahrnehmung  Versuch mit weißen und schwarzen Quadraten

46 Helligkeitswahrnehmung46 Die Rolle des Hintergrundes Alfred Yarbus: Verhindert man, dass sich die Bilder der äußeren Umgrenzung auf der Netzhaut bewegen

47 Helligkeitswahrnehmung47 Die Rolle des Hintergrundes  so nimmt man die Halbkreise nicht wahr Der Betrachter sieht nur die beiden roten Scheiben Die Rechte erscheint dunkler als der Hintergrund  weil uns die Information über die schwarzen und weißen Hintergründe erhalten bleibt (obwohl sie nicht mehr wahrgenommen werden)

48 Helligkeitswahrnehmung48 Die Rolle des Hintergrundes Das entstehende Bild auf der Netzhaut sollte eher als Muster von Grenzlinien denn als Muster von Farbflächen aufgefasst werden  denn das Muster von Farbflächen ergibt sich aus dem Muster von Grenzlinien

49 Helligkeitswahrnehmung49 Hängt der Grauton von der Lichtintensität ab? Gilchrist & Jacobsen: Was passiert, wenn man eine Szene baut, die keine Linien mit zusammentreffenden Reflektanzen enthält?

50 Helligkeitswahrnehmung50 Hängt der Grauton von der Lichtintensität ab? –Direktes Licht: von der Glühlampe Indirektes Licht: Reflexion der Flächen im Raum (liegt im schwarzen Raum bei 3%  kaum indirektes Licht vorhanden) Direktes Licht lässt alle Kanten scharf hervortreten

51 Helligkeitswahrnehmung51 Hängt der Grauton von der Lichtintensität ab? Da im weißen Raum ein Reflexionsvermögen der Flächen von 90% herrscht  viel indirektes Licht, das die Kanten verwischt Dieses Reflexionsvermögen gilt sowohl bei starker, als auch bei schwacher Beleuchtung

52 Helligkeitswahrnehmung52 Hängt der Grauton von der Lichtintensität ab? Daher: das Visuelle System schließt vom Intensitätsmuster des Raumes auf seinen Grauton Aber wie es das tut  wissen wir nicht!

53 Helligkeitswahrnehmung53 Zusammenfassung Zusammenhang zwischen Wahrnehmung der Farbe einer Fläche und der Beleuchtung einer Fläche Das visuelle System vergleicht Grenzlinien  und erfährt dadurch etwas über die Beleuchtung und Farbe einer Fläche


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