Re: A01.橡葉方箱雙眼異變
[回覆] 橡葉方箱雙眼異變
[Ans.] Leaf room binocular anomalies
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中文字幕影片連結
https://youtu.be/qKvcYwVDPxQ
英文字幕影片連結
https://youtu.be/TEymHtKbcXM
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依據視覺光學第二定律..聚焦的景物刺激雙眼的耦合..
雙眼視覺發育期間..若景物能清晰地成像在雙眼視網膜上..
則此景物可刺激視網膜生成耦合配對..發展雙眼同時眼視覺..
網膜發育期間注視聚焦景物..雙眼視網膜對應處會誘發耦合發育..
掃視偏斜被耦合存儲為視像不等..
https://imgur.com/UjAwsRS.jpeg

由餘弦定理可知
Ra(Right) = [Ra^2 + (pd/2)^2 - 2*Ra*(pd/2)*cos(90-δ)]^(1/2)
Ra*[1 + (1/2)*(pd/Ra)*sinδ)]
Ra(Left) = [Ra^2 + (pd/2)^2 - 2*Ra*(pd/2)*cos(90+δ)]^(1/2)
Ra*[1 - (1/2)*(pd/Ra)*sinδ)]
size disparity | L compared with R in ratio form
1 + pd*sinδ/Ra
https://imgur.com/WeNfLV2.jpeg

若注視正前方..
則存儲的視像不等為左右兩側尺寸一致..
若掃視角度為左側偏斜δ..
則存儲的視像不等為左側尺寸相對為右側尺寸的(1+PD*sin δ/Ra)..
若掃視角度為右側偏斜δ..
則存儲的視像不等為左側尺寸相對為右側尺寸的(1-PD*sin δ/Ra)..
https://imgur.com/Nrl26gA.jpeg

刺激雙眼視網膜耦合對應..則產生雙眼同時視覺..
若正前方被注視物呈現視像不等S..
我們可以以掃視角度arcsin [(S-1)*Ra/pd]所生成的耦合來感知該目標物..
https://imgur.com/I5uHv8Y.jpeg

也就是現實世界正前方視像不等S的被注視物..
刺激幼時所耦合發育而成的雙眼同時視區..
https://imgur.com/VgYVldr.jpeg

深度世界中會呈現幼時以掃視角度arcsin [(S-1)*Ra/pd]觀看..
所融合出來的雙眼視覺影像..
https://imgur.com/yk3ELci.jpeg

若左右眼眼底像形狀相似..眼底像尺寸:左眼 > 右眼..
則雙眼視覺影像仍舊為相似形狀..尺寸介於兩眼眼底像尺寸之間..
https://imgur.com/BkK1Cfx.jpeg

若目標物於垂直軸向擁有一致的放大率..
我們可以用網膜位差ψ快速地描繪目標物於深度世界中水平方向的擺放姿態..
描述一點於空間上的位置..我們可以用極座標來描述..
即點與觀察者的距離R..以及向量R與視軸的夾角θ..
https://imgur.com/ukjCoOX.jpeg

若一物體位於潘諾融合區內內..
我們可以藉由網膜落點來得到物體位於右眼視軸夾角x1處..
以及物體位於左眼視軸夾角x2處這兩個資訊..
https://imgur.com/yESCBsy.jpeg

已知注視點深度座標(Rb,0)..
我們可以用x1,x2來推算周邊景物的深度極座標(R,θ)..
https://imgur.com/nHQbQcI.jpeg

令注視物的耦合張角為a..周遭聚焦景物的耦合張角為b..
when Rb>>PD,a=(PD/Rb) , b= (PD/R)*cosθ
由幾何性質可知..
θ ≒(x1+x2)/2
also a+x2 = b+x1
R = pd*cosθ/(a+x2-x1)
= pd*cosθ/[(pd/Rb)+(x2-x1)]
我們可以看出耦合張角的和值ψ(sum)..操控周遭景物切向方向的位移 ..
耦合張角的差值ψ(dif)..操控周遭景物徑向的位移..
耦合張角和值ψ(sum)的絕對值提升..代表深度世界景物往耳側偏移..
耦合張角和值ψ(sum)的絕對值下降..代表深度世界景物往鼻側偏移..
耦合張角差值ψ(dif)的提升..代表深度世界景物往靠近注視者的方向靠攏..
耦合張角差值ψ(dif)的下降..代表深度世界景物往遠離注視者的方向飛散..
https://imgur.com/YYnYHmc.jpeg

現在我們利用網膜位差ψ來處理橡葉方箱雙眼異變例題
眼底像尺寸:左眼=右眼..左眼相對於呈現水平方向壓縮..
https://imgur.com/FbfEaEn.jpeg

令周遭景物的左眼網膜相位描述為ψL..右眼網膜相位描述為ψR..
若人工深度世界的左眼水平方向放大率為(1-M)..右眼水平方向放大率為(1+M)..
x1(after)=x1(before)*(1+M)
x2(after)=x2(before)*(1-M)
我們可以看出周遭景物的耦合張角差值為
ψ(dif)after =x1(after) - x2(after)
= x1(before)*(1+M) - x2(before)*(1-M)
= ψ(dif)before +[x1(before)+x2(before)]*M
x1(before),x2(before) >0 ......when the scenery is at right side
<0 .....when the scenery is at left side ......(1)
由於左眼相對呈現水平方向壓縮,我們知道
M > 0 .......................(2)
由(1)(2)可知
ψ(dif)after = ψ(dif)before +[x1(before)+x2(before)]*M
< ψ(dif)before ....when the scenery is at right side
> ψ(dif)before ....when the scenery is at left side
也就是注視物右側耦合張角差值ψ(dif)下降..
代表右側深度世界景物往遠離注視者的方向飛散..
注視物左側耦合張角差值ψ(dif)提升..
代表深度世界景物往靠近注視者的方向靠攏..
此種深度波動為視角的一次方展開..
可以知道這類深度波動於測試鏡架上即會被感知..
https://imgur.com/IFsC2nL.jpeg

對於一單眼視覺為矩形的物體..利用自然或人工誘發深度波動..
右眼水平放大率為(1+RHM)..垂直放大率為(1+RVM)..
左眼水平放大率為(1+LHM)..垂直放大率為(1+LVM)..
垂直放大率均值誤差代表雙眼融合影像的額外平均尺寸縮放程度..
https://imgur.com/BHYAz6M.jpeg

對於水平方向的深度波動..
垂直放大率均值誤差HM(mean)
HM(mean) = 0
水平放大率差值HM(dif)
HM(dif) = (1+LHM) - (1-RHM) = LHM - RHM
水平視像變化引發的水平傾斜程度HS(H)為
HS(H) = [1+HM(dif)]/[1+HM(mean)] -1
= [1+HM(dif)]/[1+0] -1
≒ HM(dif) ................when horizontal magnification<<1
https://imgur.com/wecFhcR.jpeg

對於垂直方向的深度波動..
垂直放大率均值誤差VM(mean)
VM(mean) = [(1+LVM) + (1-RVM)]/2 - 1 = (LVM - RVM)/2
垂直放大率差值VM(dif)
VM(dif) = (1+LVM) - (1-RVM) = LVM - RVM
垂直視像變化引發的水平傾斜程度HS(V)為
HS(V) = [1-VM(dif)]/[1+VM(mean)] -1
= [1-VM(dif)]/[1+0.5*VM(dif)] -1
≒ -0.5*VM(dif) ................when vertical magnification<<1
由上論述可知..視像因素引發的水平傾斜程度可以表示為
HS(size inequality) = HS(H) + HS(Z)
= HM(dif) - 0.5*VM(dif)
1996年 加拿大約克大學 金子博彥和伊恩·霍华德臨床實驗顯示..
右眼中產生水平範圍較大的圖像..而在左眼中產生較小的圖像..
雙眼視覺會呈現向右傾斜遠離..
VM(dif) = 0,HM(dif) <0
HS(size inequality) = [HM(dif) - 0.5 VM(dif)] - 0 < 0
....即向右側傾斜遠離,吻合臨床實驗結果
右眼中產生垂直範圍較大的圖像..而在左眼中產生較小的圖像..
雙眼視覺會呈現反向傾斜..即向左傾斜遠離。
VM(dif) < 0,HM(dif) = 0
H(size inequality) = [HM(dif) - 0.5*VM(dif)] - 0 > 0
....即向左側傾斜遠離,吻合臨床實驗結果
水平放大所產生的幾何傾斜效應..是垂直放大所產生的誘導傾斜效應的兩倍..
而且兩者可線性疊加。
|HS(H)| = |HM(dif)| ,|HS(V)| = |-0.5*VM(dif)|
if HM(dif) = - VM(dif) , then |HS(H))| = 2*|HS(V)|
........................吻合臨床實驗結果
https://imgur.com/Uv5zdZR.jpeg

雙眼視覺矩形水平斜襬物體..其對應單眼個別影像如下圖所示..
https://imgur.com/F5dI9Lw.jpeg

雙眼視覺梯形水平斜襬物體..其對應單眼個別影像如下圖所示..
https://imgur.com/BbrOCdJ.jpeg

現在我們來處理問題(3)
https://imgur.com/KTaig2v.jpeg

(A)降低左眼近視度數..讓左眼影像變大..
(B)降低右眼近視度數..讓右眼影像變大..
(C)給予左眼180度軸的散光..讓左眼影像垂直方向壓縮..
(D)給予右眼180度軸的散光..讓右眼影像垂直方向壓縮..
當我們採用方案(C)..
給予左眼180度軸的散光..讓左眼影像垂直方向壓縮..
左眼將有機會成為右眼的相似形狀..
https://imgur.com/b9sXpqw.jpeg

根據問題(1)的結果..
我們知道雙眼影像將會還原為矩形..
https://imgur.com/3UTjXF6.jpeg

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"The science I see delivers to me a feeling of great beauty,
but few others see it. This makes me sad."
—Feyman's Letters: The Beat of a Different Drum, October 1967
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