2. Menschliche Wahrnehmung

Die Wahrnehmung räumlicher Tiefe ist für den Menschen von existenzieller Bedeutung. Nur weil wir Entfernungen sicher abschätzen können, sind wir überhaupt in der Lage, sicher nach einem vor uns stehenden Wasserglas zu greifen oder die Straße vor dem herannahenden Auto zu überqueren.

Die Wahrnehmung räumlicher Tiefe ist ein sehr komplexer Vorgang, der unbewusst in unserem Gehirn abläuft. Dabei nutzt das Gehirn jede ihm zur Verfügung stehende Quelle, um Informationen über die Anordnung von Objekten im Raum zu gewinnen. Diese Informationen werden in Sekundenbruchteilen ausgewertet und abgewogen, um so eine Einschätzung über die Lage der Objekte zu gewinnen.

Für seine Einschätzung nutzt das Gehirn eine Fülle verschiedenster Informationsquellen. Nicht alle dieser Informationsquellen können auch in der "normalen" Fotografie genutzt werden.

Tiefen-Disparität

Glaubt man der Werbung der Kamerahersteller, kann der Eindruck räumlicher Tiefe in einem Bild nur mit Hilfe der Stereofotografie erzeug werden. Das Argument klingt einleuchtend: Der Mensch hat zwei Augen, also braucht auch eine 3D-Kamera zwei Linsensysteme. Genauer betrachtet relativiert sich dieses Argument jedoch deutlich.

Auge/KameraDie Funktionsweisen des menschlichen Auges und einer Kamera sind sehr ähnlich. Grob vereinfacht übernehmen insbesondere Iris und Linse im vorderen Teil des Auges die gleichen Aufgaben wie ein Kameraobjektiv, sie regulieren den Lichteinfall ins Auge und projizieren ein Lichtbild auf die Netzhaut im hinteren Teil des Auges. Die Netzhaut hat in etwa die Funktion eines Kamerasensors und wandelt das Lichtbild in Nervenimpulse um, die an das Gehirn weitergeleitet werden.

binokularDer Mensch hat zwei Augen, die bei einem erwachsenen Menschen in der Regel zwischen 5,5 und 7 cm auseinander liegen. Diese unterschiedlichen Aufnahmestandpunkte der einzelnen Augen führen dazu, dass die im rechten und im linken Auge auf die Netzhaut projizierten Lichtbilder nie ganz identisch sind. Wie die Grafik unten zeigt, wird ein Punkt je nach Entfernung im linken Auge an einer ganz anderen Stelle auf die Netzhaupt projiziert als im rechten Auge (sog. Tiefen- Disparität). Die unterschiedlichen Bilder des rechten und linken Auges werden im Gehirn wieder zu einem Gesamtbild zusammen gefügt. Dabei sind die Unterschiede zwischen den beiden Bildern für das Gehirn ein Anhaltspunkt für die Beurteilung der räumlichen Tiefe.

Die Unterschiede zwischen den Bildern sind aber nur eine von zahlreichen Informationsquellen, die unser Gehirn zur Beurteilung der räumlichen Tiefe heranzieht. Bereits ab einer Entfernung von etwa vier Metern sind die Unterschiede kaum noch messbar, weshalb noch eine Reihe weiterer Informationen erforderlich sind, um räumliche Tiefe auch in der Entfernung abschätzen zu können.

Bewegungsparallaxe

BewegungsparallaxeDie wohl wichtigste Informationsquelle für die Beurteilung räumlicher Tiefe sind für unser Gehirn Veränderungen des Netzhautbildes, die durch unsere eigenen Bewegungen entstehen (sog. Bewegungsparallaxe).

Selbst wenn wir ganz still dasitzen, sind unser Kopf und damit auch unsere Augen ständig in Bewegung. Diese ständige Veränderung des "Aufnahmestandpunkts" führt dazu, dass sich die Anordnung der Objekte auf dem auf die Netzhaut projizierten Bild ebenfalls verändert. Probieren Sie es selbst aus: Strecken Sie Ihren linken Arm nach vorn und richten Sie den Daumen nach oben. Halten Sie den nach oben gerichteten Daumen der rechten Hand etwa eine Handbereit vor den linken Daumen. Wenn Sie nun den Kopf seitlich hin und her bewegen, verändert sich stets auch die Anordnung der Daumen zueinander.

Zugfahrt (871 KB)Die durch unsere eigenen Bewegungen verursachten Veränderungen des Netzhautbilds nehmen wir in aller Regel gar nicht bewusst war. Wir wissen, dass sich die Objekte nicht bewegen und unser Gehirn interpretiert die Veränderungen in den Eindruck räumlicher Tiefe um.

Anders ist es nur, wenn wir uns nicht selbst bewegen, sondern bewegt werden, z.B. in einem fahrenden Zug. Die am Gleis stehenden Bäume scheinen sich an uns vorbei zu bewegen, wobei näher stehende Bäume sich schneller zu bewegen scheinen als weiter entfernt stehende Bäume.