مقدمه:

آیا گرفتن یک توپ در هوا یا نخ کردن سوزن برایتان دشوار است؟ در این صورت احتمالاً چشم‌هایتان را مقصر این موضوع می‌دانید. دو چشم انسان با هم کار می‌کنند تا تخمینی از فاصله‌ی توپ یا موقعیت نخ نسبت به سوزن به دست دهند. این همکاری میان دو چشم در واقع در مغز اتفاق می‌افتد. مغز دو تصویر از دو چشم دریافت می‌کند، آنها را در کنار اطلاعات دیگر مورد پردازش قرار می‌دهد و یک تصویر نهایی را ایجاد می‌کند که همان چیزی است که می‌بینیم. با انجام این فعالیت کمی درباره‌ی درک عمق خواهیم آموخت.

پیش‌زمینه:

ما انسان‌ها دو چشم داریم، اما تنها یک تصویر می‌بینیم. چشمان ما در همکاری با هم اطلاعات محیط اطراف را جمع‌آوری می‌کنند. دید دو چشمی فواید زیادی دارد که یکی از آنها توانایی دیدن جهان به صورت سه بعدی است. ما قادر به درک عمق و فاصله هستیم زیرا چشمان ما در دو نقطه‌ی مختلف (با فاصله‌ی تقریبی ۷.۵ سانتیمتر از هم) روی سرمان قرار دارند. هر چشم از زاویه‌ای خاص به یک جسم نگاه می‌کند و تصویری خاص روی شبکیه‌ی چشم (واقع در پشت چشم) ایجاد می‌کند. این دو تصویر به مغز انسان ارسال می‌شوند و اطلاعات آنها پردازش می‌شود. در کسری از ثانیه مغز ما تصویری سه بعدی آماده می‌کند. خاصیت سه بعدی تصویر به ما امکان درک عرض، طول، عمق و فاصله‌ی میان اجسام را می‌دهد. دانشمندان به این دید دو چشمی عمقی می‌گویند.

هنرمندان با استفاده از دید دو چشمی عمقی تصاویر و فیلم‌های سه بعدی می‌سازند. به این صورت که به هر چشم تصویری متفاوت از سوژه نشان داده می‌شود. این دو تصویر سوژه‌ی مورد نظر را از دو زاویه با اختلاف بسیار کم از هم نشان می‌دهد، مانند حالتی که جسم را در دنیای واقعی ببینید. ترکیب این دو تصویر متفاوت برای برخی افراد آسان و برای برخی دیگر سخت است. در افرادی که به راحتی این کار را انجام نمی‌دهند ممکن است درک عمق بستگی به عوامل دیگر داشته باشد. این افراد احتمالاً لذت کمتری از فیلم‌ها، تصاویر و بازی‌های سه بعدی می‌برند و همین‌طور انجام کارهایی از جمله نخ کردن سوزن یا بازی با توپ برای آنها دشوارتر است.

مواد و وسایل مورد نیاز:

 سه ماژیک رنگی مختلف که بتوانید آنها را به راحتی در حالت عمودی روی سطح قرار دهید.

 خط‌کش

 میز

 دوربین عکاسی

 سطح کار صاف

آماده‌سازی:

اولین ماژیک را به صورت عمودی با فاصله‌ی سی سانتیمتر از لبه‌ی میز روی آن قرار دهید. 

 ماژیک بعدی را با فاصله‌ی سی سانتیمتر از ماژیک اول (شصت سانتیمتر از لبه‌ی میز) و ماژیک سوم را با فاصله‌ی سی سانتیمتر از ماژیک دوم (نود سانتیمتر از لبه‌ی میز) به صورت عمودی بگذارید. اگر طول میز برای این فواصل کافی نیست می‌توانید فاصله‌ها را به ۱۵، ۳۰ و ۴۵ کاهش دهید.

روش کار:

 کنار لبه‌ی میز خم شوید، به طوری که چشمانتان هم ارتفاع با ماژیک‌ها باشد.

 چشم راست خود را ببندید و با چشم چپ خود به روبه‌رو نگاه کنید. موقعیت سر خود را طوری تنظیم کنید که هر سه ماژیک در یک خط پشت سر هم قرار بگیرند. آیا پنهان کردن ماژیک دوم و سوم در پشت ماژیک اول امکان‌پذیر است؟

 موقعیت سر خود را ثابت نگه دارید و این بار چشم چپ خود را ببندید و با چشم راست به روبه‌رو نگاه کنید. چه می‌بینید؟ آیا هنوز ماژیک دوم و سوم در پشت ماژیک اول پنهان شده‌اند؟ به نظر شما دلیل این موضوع چیست؟

 همانطور که چشم چپ خود را بسته‌اید، موقعیت سرتان را طوری تنظیم کنید که ماژیک دوم و سوم در پشت ماژیک اول پنهان شوند. حال در همین وضعیت چشم راست خود را ببندید و با چشم چپ نگاه کنید. چه اتفاقی می‌افتد؟ این بار به جزییات دقت کنید. در تصویری که می-بینید ماژیک دوم در کدام سمت ماژیک اول قرار دارد، ماژیک سوم چطور؟ ماژیک‌ها از نگاه شما چه مقدار از هم فاصله دارند؟ آیا فضایی میان ماژیک اول و دوم می‌بینید؟ فاصله‌ی ظاهری میان ماژیک‌ها چگونه است؟

 چشم راست خود را باز کنید و حال با هر دو چشم نگاه کنید، چه می‌بینید؟ آیا ماژیکی توسط ماژیک نزدیک‌تر پنهان شده است؟ سعی کنید موقعیت خود را طوری تغییر دهید که ماژیک نزدیک‌تر ماژیک سوم را پنهان کند. آیا این کار امکان‌پذیر است؟

 با استفاده از دوربین عکاسی این موضوع را با جزییات بیشتر بررسی کنید. دوربین را طوری تنظیم کنید که در تصویر ماژیک دوم و سوم پشت ماژیک اول پنهان شوند. از این حالت یک عکس بگیرید.

 موقعیت دوربین عکاسی را به صورت افقی ۷.۵ سانتیمتر به یک سمت تغییر دهید و عکس دوم را بگیرید. دقت داشته باشید که دوربین را به کدام سمت می‌برید. اگر به راست می‌برید، اولین عکس آن چیزی است که با چشم چپ خود می‌بینید. اگر دوربین را به سمت چپ ببرید، اولین عکس چیزی است که با چشم راست می‌بینید.

 به عکس‌ها خوب نگاه کنید. این‌ها بیان‌گر دریافت چشم چپ و راست شما از این تصویر است. (دو چشم انسان تقریباً ۷.۵ سانتیمتر از هم فاصله دارند.) آیا دو تصویر با هم یکسان هستند؟ تفاوت میان آنها چیست؟

 مغز ما با استفاده از موقعیت اجسام که توسط دو چشم چپ و راست فراهم می‌شوند، درک عمقی را ایجاد می‌کند. به نظرتان مغز از چه قوانینی برای این منظور استفاده می‌کند؟ به نظرتان کدام ماژیک نسبت به یک نقطه‌ی دور، نسبت به ماژیک آخر یا نسبت به ماژیک اول و دوم بیشتر جابه‌جا می‌شود؟

 در تصویر اول سه ماژیک هم راستای یکدیگر قرار دارند و در تصویر دوم این گونه نیست. میزان فاصله گرفتن ماژیک دوم نسبت به ماژیک سوم را اندازه بگیرید. حال بررسی کنید که ماژیک اول که به دوربین نزدیک‌تر است چه میزان نسبت به ماژیک آخر جابه‌جا شده است. با دور شدن اجسام از ناظر، این جابه‌جایی افزایش می‌یابد یا کاهش؟

 به تصویر دوم نگاه کنید. ماژیک دوم نسبت به ماژیک سوم به کدام سمت جابه‌جا شده است؟ ماژیک اول چطور؟ آیا جهت جابه‌جایی ماژیک با جهت جابه‌جایی دوربین عکاسی یکسان است؟

 به نظرتان اگر دوربین را ۷.۵ سانتیمتر در جهت دیگر جابه‌جا می-کردید تصویر چگونه می‌بود؟ می‌توانید این موضوع را به صورت عملی بررسی کنید.

آزمایش‌های تکمیلی:

 عوامل دیگری که بر این جابه‌جایی تأثیرگذارند را بررسی کنید. آیا با دور شدن شما به عنوان ناظر از مجموعه‌ی ماژیک‌ها، میزان جابه‌جایی آنها نسبت به هم تغییر می‌کند؟ اگر به نقطه‌ای در زمینه‌ی پشت ماژیک‌ها خیره شوید چه اتفاقی می‌افتد؟ (منظور مقایسه‌ی جابه‌جایی ماژیک‌ها نسبت به یک نقطه در زمینه است) گرفتن عکس می‌تواند به انجام بررسی با جزییات بیشتر کمک کند. یک ردیف از درختان با فاصله‌ی یکسان از هم، تیرهای چراغ برق و یا اجسام دیگری که در یک خیابان مستقیم در کنار هم قرار دارند، گزینه‌های مناسبی برای بررسی دقیق‌تر موضوع هستند. 

 تصور کنید اگر چشمان ما فاصله‌ی افقی بیشتری از هم داشتند چه اتفاقی می‌افتاد. به نظرتان جابه‌جایی افقی در این حالت بزرگتر می‌بود یا کوچکتر؟ اگر چشم‌ها به جای افقی به صورت عمودی از هم قرار داشتند چه اتفاقی می‌افتاد؟ می‌توانید برای بررسی این موضوع از دوربین عکاسی استفاده کنید. فواید و مشکلات نحوه‌ی قرارگیری چشمان انسان به شکل کنونی چیست؟

 درک عمقی کافی باعث می‌شود انجام کارهایی مانند بازی با توپ، نخ کردن سوزن و رانندگی آسان‌تر باشد. برای درک اینکه انجام این کارها با دید تک چشمی چقدر دشوار است، روی یکی از چشمانتان را بپوشانید و سعی کنید تنها با استفاده از یک چشم آن کارها را انجام دهید. مراقب باشید زیرا کارها دشوارتر خواهند شد! کار را از پرتاب آهسته‌ی یک توپ شروع کنید و هیچ کار خطرناکی را تنها با یک چشم انجام ندهید. 

مشاهده و نتیجه‌گیری:

درک چشم راست شما از محیط متفاوت از درک چشم چپ‌تان است و تصویری که دو چشم همراه با هم ایجاد می‌کنند متفاوت از تصویر مربوط به هر چشم است. در حالتی که ماژیک‌ها را طوری تنظیم می‌کنید که چشم چپ‌تان تنها ماژیک اول را ببیند، ماژیک‌ها از دید چشم راست در یک راستا نیستند. همین اتفاق در حالتی که ماژیک‌ها را از دید چشم راستتان در یک خط تنظیم کنید برای چشم چپ رخ می‌دهد. در این حالت ماژیک‌ها به سمت راست تصویر جابه‌جا می‌شوند. دلیل این موضوع زاویه‌ی متفاوتی است که هر چشم از آن به ماژیک‌ها نگاه می‌کند. 

تنظیم ماژیک‌ها به طوری که هر دو چشم شما همزمان تنها ماژیک اول را ببیند تقریباً غیر ممکن است. برای بیشتر افراد در این شرایط، ترکیب تصویر دریافتی از دو چشم با هم دشوار است. شما هم احتمالاً در این شرایط دچار دو بینی شده‌اید. عکس‌هایی که در این فعالیت با دوربین می‌گیرید به شما این امکان را می‌دهد که میزان جابه‌جایی یک ماژیک نزدیکتر نسبت به یک ماژیک دورتر را بررسی کنید. اگر بررسی‌های بیشتری انجام داده باشید، احتمالاً به این نتیجه رسیده‌اید که میزان جابه‌جایی به فاصله‌ی میان اجسام، فاصله‌ی میان ناظر و اجسام و همچنین نقطه‌ی زمینه بستگی دارد.

منبع:

2 eyes, 1 picture (Scientific American)

اختلاف منظر

منابع مفید:

چشم

عینک‌های سه بُعدی

خطای دید: اثر استروبیوسکوپیک

مغز انسان

حقه‌های ذهنی

Framing game (3d Vision)

دیدِ دو چشمی - ویکی پدیا

شبکیه چشم - ویکی پدیا

Starry Science: Measure Astronomical Distances Using Parallax (Scientific American)

The Blind Vision ( Washangtion Univeristy)

Perception Lecture Notes: Depth, Size, and Shape