5-03-2010
La percezione visiva e uditiva
Elaborazione dei dati multimediali
a.a. 2009/10
Digressione: onde
Un sasso gettato in uno stagno suscita onde
concentriche che si allargano sulla sua superficie,
coinvolgendo nel loro moto, a distanze diverse,
con diversi effetti, la ninfea e la canna, la
barchetta di carta e il gallegiante del pescatore......
[Gianni Rodari, La grammatica della fantasia,
Einaudi, Torino, 1973]
• La “Ola”: la gente non si
sposta, ma qualcosa si
propaga: è l’onda.
• Non c’è trasporto di materia
(ognuno rimane al suo
posto), ma di energia.
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• Registro il livello dell’acqua in un punto dello
stagno (p.es. su un palo): oscilla
•
•
•
•
Periodo: T = tempo per ritornare allo stesso livello
Ampiezza: massima escursione
Frequenza: f =1/T (quante oscillazioni al secondo)
Lunghezza d’onda: ! = T! velocità di propagazione
Grandezza
fisica
Ampiezza
Tempo
Periodo
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Luci e suoni, lampi e tuoni
• Il suono è un’onda: ciò che oscilla è la pressione.
• La luce è un’onda: ciò che oscilla è il campo
elettromagnetico.
• Il campo elettrico è quello responsabile delle
attrazione tra corpi carichi con segni opposti
(fenomeni elettrostatici)
• Il campo magnetico è quello responsabile del
fenomeno del magnetismo
• Luce e suono hanno velocità di propagazione diverse
(lampo e tuono).
• In generale, un suono o una colore sono composti da
molte onde, a diverse frequenze, mescolate tra loro.
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• Spettro elettromagnetico
La visione
• Due fasi del processo:
– ricezione fisica dello stimolo
– elaborazione ed interpretazione dello stimolo
(percezione visiva)
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Il ricettore fisico: l’occhio
• Riceve luce e la trasforma in segnale elettrico
• La luce colpisce l’oggetto che la riflette e viene
percepita dall’occhio mediante la stimolazione delle
cellule visive.
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– la retina contiene bastoncelli per la visione a bassi
livelli di luminosità e periferica, e i coni per per la
visione a colori (concentrati nella fovea)
– le celle gangliali (cellule) ricevono input dai coni e
bastoncelli e (i loro assoni) formano il nervo ottico
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Percezione visiva
• Percezione delle dimensioni e della profondità
– l’angolo visuale indica lo spazio occupato da un
oggetto rispetto al campo di vista (è relativo alla
dimensione e distanza dall’occhio)
– l’acutezza visiva è l’abilità di percepire i dettagli
fini
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– Legge della size constancy: gli oggetti familiari
sono percepiti a dimensioni costanti malgrado la
variazione dell’angolo visuale
– indizi come la sovrapposizione aiutano la
percezione di dimensione e profondità
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• Stereopsi
– Nella visione stereoscopica,
sui due occhi si formano
due immagini diverse, a
causa del diverso punto di
vista.
– Le differenze sono
interpretate (percepite)
come indizi di profondità.
– La fusione binoculare è
responsabile della
percezione di una sola
immagine della scena.
• circa il 10% della
popolazione è stereo-blind,
• ma sfruttano altri indizi di
profondità…
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Brillantezza
• Percezione della brillantezza
– la brillantezza è la reazione soggettiva alla luminanza
(quantità di luce emessa da un oggetto)
– il contrasto è il rapporto tra la luminanza dell’oggetto e
quella dello sfondo
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• l’acutezza visiva dipende dalla luminanza
The contrast between
stripes increase
linearly from top to
bottom, yet the
threshold of visibility
varies with frequency
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contrast
• l’acutezza visiva dipende dalla luminanza
The contrast sensitivity function (Figure 2) predicts the threshold
contrast for visibility for a specific spatial frequency
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Percezione del colore
– i coni sono di 3 tipi, sensibili a specifiche
lunghezza d’onda della luce
– l’acutezza del blu è la più bassa (3-4% della fovea
è occupata da coni sensibili al blu)
sensitivity
L-cones
M-cones
S-cones
400
500
wavelength (nanometers)
600
700
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– 8% dei maschi e l’1% delle femmine sono daltonici
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• Caratteristiche percettive del colore
– Gradazione (o Tinta)
– Saturazione
– Intensità
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Messa a fuoco
– difficoltà di messa a fuoco contemporanea di colori
lontani nello spettro (es.: rosso-blu; gialloporpora) per diverso angolo di rifrazione sul
cristallino
Blu Verde Rosso
LUCE
BIANCA
LENTE
Blu Verde Rosso
A B C
FUOCO SULLA RETINA
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colori freddi
colori caldi
I colori caldi tendono ad avanzare, i colori freddi a recedere
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– L’occhio “desidera” i colori complementari
rosso
blu
verde
arancione
giallo
viola
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Percezione visiva (cont.)
• Il sistema visivo compensa
– la dimensione (legge della dimensione costante)
– i movimenti (img percepite stabili)
– i cambi di luminanza (colore e brillantezza
invariati).
– L’aspettativa (data dal contesto) è utilizzata per
risolvere le ambiguità
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• Il contesto crea l’aspettativa
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• … ma l’aspettativa può trarre in inganno
The quick brown
fox jumps over the
the lazy dog
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Percezione visiva (cont.)
• Compensazioni errate creano illusioni ottiche
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Ponzo Illusion
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The Ames Room
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Udito
• Fornisce informazione sull’ambiente:
– distanze, direzioni, oggetti, etc.
• Il soggetto della percezione uditiva sono le
sorgenti primarie (che emettono il suono)
• Il soggetto della percezione visiva sono le
sorgenti secondarie (gli oggetti che riflettono
la luce)
• Canale di input che non richiede attenzione,
da sfruttare nelle interfaccie
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Udito
• L’orecchio umano
– esterno: protegge
l’orecchio interno e
amplifica il suono
– medio: trasmette le onde
sonore come vibrazioni
all’interno
– interno: trasmettitori
chimici che vengono
rilasciati e che causano
impulsi al nervo uditivo
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• Il suono
– altezza o pitch: legato alla frequenza del suono,
da grave ad acuto.
– intensità o loudness: livello, “volume”
– timbro: legato al tipo di strumento
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• L’essere umano può sentire frequenze dai
20 Hz ai 15 KHz
• Distingue meno accuratamente le alte
frequenze rispetto alle basse
• Il sistema uditivo filtra i suoni:
– Il rumore di fondo viene eliminato consentendoci
di udire suoni familiari senza prestare attenzione
– Esempio: cocktail party effect
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