02-Wahrnehmung

Question 1

Erkläre folgende Grundbegriffe: Distale Reize, Proximale Reize, Empfindungen, Wahrnehmung

Answer 1

Distale Reize: Von realen Objekten ausgehende Reize

Proximale Reize: Von den menschlichen Sinnen empfangene Reize

Empfindungen: Elementare Reaktionen auf proximale Reizen auf niedriger Ebene (z.B. Helligkeitsempfinden, wenn Licht auf Netzhaut trifft)

Wahrnehmung: Verarbeitung/Filterung/Organisation/Interpretation von Empfindungen → erzeugt Umgebungsbewusstsein

Question 2

Warum sehen wir ein unbewegtes Objekt stabil an Ort und Stelle, obwohl unsere Augen in
ständiger Unruhe sind?

Welche Grundrichtungen werden bei Nervenimpulsen unterschieden?

Answer 2

Afferenzen: Von den Sinnesorganen zum Zentralnervensystem (ZNS).
Nochmalige Unterscheidung:

Reafferenzen: Vom eigenen Körper erzeugte Nervenimpulse (Propriozeption)

Exafferenzen: Von der Umwelt herrührend.

Efferenzen: Vom ZNS zu Effektoren (z.B. „Kommandos” an Muskeln).

Question 3

Erkläre das Reafferenzprinzip

Answer 3

Das ZNS errechnet für Efferenzen die zu erwartenden Afferenzen. Nach Ausführung der Kommandos durch die Effektoren werden die Afferenzen mit der Vorhersage verglichen.

• Übereinstimmung: Aktivität abgeschlossen.
• Unterschied: Es hat eine Änderung der Umwelt stattgefunden → weitere Verarbeitung auf höherer kognitiver Ebene.

Question 4

Welcher Sinn ist für VR am wichtigsten? Welche Sinne könnte man noch einbeziehen?

Answer 4

Wichtigste: visueller Sinn

Der auditive, der vestibuläre und der haptische Sinn besitzen eine gewisse Relevanz.

Question 5

Warum wird vom menschlichen Auge, der Übergang von 25W zu 50W ebenso groß empfunden wie der von 50W zu 100W. (Helligkeit)

Answer 5

Das Auge nimmt nicht absolute Helligkeiten wahr, sondern Helligkeitsverhältnisse.

Nuancen im dunklen Bereich werden stärker wahrgenommen als im hellen.

Question 6

Was ist für die Farbwahrnehmung im Auge relevant und welche Fotorezeptoren (Zäpfchen) gibt es.

Answer 6

Für die wahrgenommene Farbe ist die Energie der auf die Netzhaut eintreffenden Photonen relevant. Die Energie ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge des Lichts.

Bei normalsichtigen Menschen (Trichromaten) gibt es Fotorezeptoren (Zäpfchen) für Blau, Grün und Rot.

(Absolut ist die Empfindlichkeit des Blau-Rezeptors viel geringer als die der anderen beiden)

Question 7

Was versteht man unter Metamerie?

Answer 7

Ein und dieselbe Farbe kann auf unterschiedliche Weisen gemischt / dargestellt werden.

z.B Cyan

Cyan ist für Personen mit normaler Farbwahrnehmung darstellbar als
• monochromes Licht mit Wellenlänge von ca. 485 nm
• Mischung von blauem (ca. 450 nm) und grünem (ca. 540 nm) Licht

(Monochrom = Photonen mit gleichen Wellenlängen)

Question 8

Field of view

Wie groß sind die vertikalen und horizontalen Öffnungswinkel eines Auges? Wie sieht es bei der Kombination beider Augen aus?

Answer 8

Der Öffnungswinkel eines Auges beträgt ca. 170 grad horizontal (110 grad nach außen, 60 grad nach innen Richtung Nase) und 130 grad vertikal (60 grad nach oben, 70 grad nach unten). Für beide Augen kombiniert ist der horizontale Öffnungswinkel 200 grad.

Question 9

Wie viel Grad sehen wir scharf?

Answer 9

Nur 2 bis 3 grad werden auf die Fovea projiziert, das entspricht einer Scheibe mit 5 cm Durchmesser in 1 m Entfernung.

Question 10

Was ist eine Winkelminute und wie sieht die Sehschärfe von einer Winkelminute aus?

Answer 10

Winkelminute = 1/60 eines Grades

Bei einer Sehschärfe von einer Winkelminute kann man ein 2 Euro-Stück in 100 m Entfernung sehen.

Question 11

Was unterscheidet das zentrale Sichtfeld gegenüber dem peripheren?

Answer 11

Das zentrale Sichtfeld:

• hohe Sehschärfe
• optimiert für Tageslicht
• farbempfindlich

Das periphere Sichtfeld:

• kaum farbempfindlich
• höhere Empfindlichkeit bei wenig Licht
• unempfindlicher für lange Wellenlängen
• empfindlich gegen schnelle Bewegungen, nicht aber langsame

Question 12

Was versteht man unter einem Hz?

Welche Frequenzen kann unser Gehör wahrnehmen?

Answer 12

Das Gehör kann Frequenzen im Bereich 20 Hz - 22 kHz wahrnehmen

Hz = Schwingungen pro Sekunde

Beispiel: 20

Question 13

Welche Objekteigenschaften können durch den haptischen Sinn wahrgenommen werden?

Answer 13

Der haptische Sinn nimmt Objekteigenschaften wie
• Größe,
• Kontur,
• Textur,
• Vibration,
• Gewicht
durch sensorische und/oder motorische Aktivität und Integration der in Haut, Muskeln, Gelenken und Sehnen empfundenen Sinneseindrücke wahr

Question 14

Die haptische Wahrnehmung kann in Taktiler Wahrnehmung und Tiefensensibilität unterschieden werden. Erkläre die beiden Begriffe.

Answer 14

Taktiler Wahrnehmung:
Oberflächensensibilität, basiert auf Rezeptoren in der Haut. Emp- findlichkeit hängt von der Dichte der Rezeptoren ab (hohe Empfindlichkeit: Lippen, Zunge, Fingerkuppen).

Tiefensensibilität:
Das Wissen um
• die Lage der Köperglieder (Lagesinn, Fachbegriff Propriozeption) und
• den Spannungszustand von Muskeln und Sehnen (Kraftsinn/Bewegungsempfin- dung, Fachbegriff Kinästhesie).

Question 15

Über welches „System“ nehmen wir Menschen Beschleunigungen, Rotation und das Gleichgewicht wahr?

Answer 15

Vestibuläres System

Zuständig für Gleichgewicht und Beschleunigungsempfinden

Question 16

Visueller und vestibulärer Sinn ergänzen sich. Zeige die unterschiedlichen, ergänzenden Stärken auf.

Answer 16

Vestibulärer Sinn:
Näherungswerte für Linear- und Kreisbeschleunigungen.
• Hochfrequent, schnelle Reaktionszeit (3 – 5 ms).
• Anfällig für Drift.
• Geringe Beschleunigungen werden nicht wahrgenommen.

Visueller Sinn:
Änderung des Orts oder der Orientierung ändert Bild auf der Netzhaut (retinale Verschiebung, optischer Fluss).
• Niederfrequent, langsame Reaktionszeit.
• Unempfindlich gegen Drift.
• Erkennt auch langsame Bewegungen.

Question 17

Benenne bildartige Tiefenhinweise und erkläre sie kurz

Answer 17

Verdeckung:
Das Gehirn geht davon aus, dass ein verdeckender Gegenstand näher beim Betrachter ist als der verdeckte

Linearperspektive:
Weiter entfernte Objekte erscheinen kleiner als nahe. Parallele Linien konvergieren zueinander in Fluchtpunkten.

Relative Größe:
Betrachtet man mehrere gleichförmige Objekte und nimmt sie in unterschiedlicher Größe wahr, so nimmt man an, dass kleinere Objekte weiter weg sind.

Bekannte Größe:
Befindet sich in der Nähe eines Objekt mit unbekannter Größe / Tiefe ein Objekt mit bekannter Größe, so kann anhand dessen eine Lageabschätzung angenommen werden.

Schattenwurf:
Schatten kann sehr viel Information zur Lage von Objekten zueinander transportieren.

Texturgradient:
Bei einer gleichförmigen Textur erscheint auf entfernteren Objekteilen die Textur dichter/homogener

Höhe relativ zum Horizont:
Objekte nahe der Horizontlinie erscheinen als weiterentfernt.

Atmosphärische Perspektive:
Objekte in der Ferne haben geringeren Farbkontrast, nehmen die Farbe des Hintergrunds an (z.B. bläulich bei blauem Himmel).

Question 18

Benenne zwei Bewegungsbasierte Tiefenhinweise

Answer 18

Deletion/Accretion:
Bei Bewegung finden dynamisch Verdeckungen und Aufdeckungen statt. Wie im statischen Fall sehr starke Tiefenhinweise.

Bewegungsparallaxe:
Fährt man mit dem Zug und fixiert einen Punkt F, so ziehen Objekte näher als F entgegen der Bewegungsrichtung an einem vorbei, Objekte weiter weg als F in der Bewegungsrichtung

Question 19

Nenne zwei Okulomotorische Tiefenhinweise

Answer 19

Vergenz:
Simultane, gegeneinander gerichtete Rotationsbewegungen der Augen mit dem Ziel, ein Objekt zu fixieren/scharfzustellen.

Akkomodation:
Scharfstellen eines einzelnen Auges. Anpassung der Brechkraft der Linse durch ein Zusammenspiel von Muskeln und Linsenaufhängung. Wird ein naher Gegenstand fixiert, so wird die Linse bauchiger, bei fernen Gegenständen flacher.

Question 20

Benenne zwei Binokulare Tiefenhinweise

Answer 20

Vergenz:
Simultane, gegeneinander gerichtete Rotationsbewegungen der Augen mit dem Ziel, ein Objekt zu fixieren/scharfzustellen.

Disparität:
Jedes der beiden Augen sieht ein und das selbe Objekt meist verschoben zum anderen Auge. Der Grad der Verschiebung hängt von der Entfernung des Objekts und der Vergenz ab.

Question 21

Was versteht man unter Binokulares Sehen und Stereopsis?

Answer 21

Binokulares Sehen:

Menschen mit zwei funktionsfähigen Augen sehen keine zwei getrennten Bilder, der Wahrnehmungsapparat generiert einen Eindruck der Umwelt.

Stereopsis:

Unter Stereosehen oder Stereopsis versteht man, dass das visuelle Wahrnehmungssystem des Menschen aus den beiden prinzipiell zweidimensionalen Bildern der beiden Augen Tiefeninformationen gewinnt, der Umwelteindruck wird dadurch dreidimensional.

Question 22

Was versteht man unter Konvergenz und Divergenz?

Answer 22

Konvergenz:
Die Pupillen werden zueinander rotiert

Divergenz:
Die Pupillen rotieren voneinander weg

Question 23

Was ist der Horopter?

Answer 23

Der idealisierte Bereich, der auf korrespondierende Punkte auf der Netzhaut abgebildet wird, ist der kreisförmige Horopter.

Punkte, die auf beiden Netzhäuten gleich liegen, heißen korrespondierend

Question 24

Was versteht man unter der Disparität?

Answer 24

Die Abweichung zwischen dem Bild des linken und des rechten Auges wird (Quer-)Disparität genannt.

Question 25

Geben Sie 5 Arten von Wahrnehmungskonstanz an und beschreiben Sie kurz, wie diese sich äußern.

Answer 25

Größenkonstanz:
Ein Objekt erscheint gleich groß, auch wenn wir z.B. darauf zugehen und sich so der Abstand ändert.

Positionskonstanz:
Trotz Bewegung erscheint ein ruhendes Objekt immer an der selben Stelle.

Formkonstanz:
Ein Objekt hat dieselbe Form, auch wenn es von unterschiedlichen Seiten betrachtet nicht immer gleich aussieht.

Farbkonstanz:
Trotz unterschiedlicher Beleuchtung scheinen bekannte Objekte immer die gleiche Farbe zu haben.

Helligkeitskonstanz:
Trotz unterschiedlicher Beleuchtung sprechen wir bekannten Objekten immer die gleiche Helligkeit zu

Question 26

Was versteht man unter Salienz?

Answer 26

Auffällige Reize heißen auch salient.

Ein Objekt kann für eine Person salient sein
• aufgrund von Reizen(z.B. Farbe, Bewegung) oder auch
• durch die Motivation(z.B.Lebensmittel bei Hunger)