Φυσιολογία και Αντίληψη

 

 

Οπτική Αντίληψη

Η όραση είναι το σημαντικότερο από τα πέντε κανάλια επικοινωνίας του ανθρώπινου σώματος με το περιβάλλον.

Το εύρος φάσματος (bandwidth) δεδομένων του καναλιού αυτού είναι τάξεις μεγέθους ευρύτερο από αυτά των άλλων αισθήσεων (στην κλίμακα των Gigabits).

O ανθρώπινος οργανισμός στηρίζεται σε πολύ μεγάλο βαθμό στις πληροφορίες που συλλέγουν τα μάτια έχοντας ένα ιδιαίτερα ευαίσθητο και κριτικό σύστημα όρασης.

 

 

 

 

Το οπτικό σήμα ρυθμίζεται σε φωτεινότητα μέσω της ίριδας η οποία προστατεύεται από το κερατοειδή χιτώνα στο εμπρός τμήμα του οργάνου.
Το σήμα στη συνέχεια περνά από το κρυσταλλοειδή φακό ο οποίος το εστιάζει και το προβάλλει στο φωτοευαίσθητο τμήμα του οργάνου, τον αμφιβληστροειδή χιτώνα.
Εκεί υπάρχουν οι απολήξεις του οπτικού νεύρου και μετατρέπεται η προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του ορατού οπτικού φάσματος σε νευρικά σήματα.
Η μετατροπή αυτή γίνεται με δύο ειδών "συλλέκτες": τα ραβδία ιδιαίτερα ευαίσθητα στις χαμηλές εντάσεις σήματος, αχρωματικά, εξαπλωμένα σε μεγάλη έκταση του αμφιβληστροειδούς και τα κονία συγκεντρωμένα γύρω από τη φοβέα και υπεύθυνα για τα σήματα ισχυρής έντασης, το χρώμα και την οξύτητα της αντίληψης.

 

 

Ιδιότητες / Χαρακτηριστικά οπτικού συστήματος:

Προσαρμοστικότητα: Φωτεινή ευαισθησία με μια δυναμική περιοχή εύρους 10^13 (τιμή απλησίαστη από τεχνητούς αισθητήρες).

Βάθος Πεδίου: Η ικανότητα του ματιού σε ηρεμία να διακρίνει καθαρά αντικείμενα που βρίσκονται σε απόσταση από 6 μέτρα έως το άπειρο.
Εστίαση σε μικρότερες αποστάσεις υλοποιείται με κύρτωση του κρυσταλλοειδή φακού και παράλληλα σύγκλιση των ματιών προς το αντικείμενο.

Πεδίο όρασης: Το ανθρώπινο μάτι σε ηρεμία έχει πεδίο όρασης 120 μοιρών κατακόρυφα και 150 μοιρών οριζόντια. Τα δύο μάτια μαζί ανεβάζουν το οριζόντιο πεδίο στις 200 μοίρες ενώ η οξεία όραση εκτείνεται σε ένα ιδιαίτερα μικρό πεδίο. Τα πεδία αυτά μπορούν να μεγαλώσουν με κινήσεις των ματιών, το κεφαλιού και φυσικά ολόκληρου του σώματος.

Στερεοσκοπική όραση: Η επικάλυψη του πεδίου όρασης των δύο ματιών δημιουργεί στερεοσκοπική όραση σε περίπου 120 μοίρες οριζόντια. Η στερεοσκοπική όραση δεν είναι πάντα απαραίτητη για την αντίληψη του βάθους.

Χωρική αντίληψη: Η διάταξη των αντικειμένων σε ένα ΕΠ οδηγεί σε παραδοχές ως προς βασικά δεδομένα χωροθέτησης και διάταξης. Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση της βαρύτητας όπου η έλλειψη απαραίτητων οπτικών νύξεων (visual cues) οδηγεί σε αποπροσανατολισμό του χρήστη με τα οπτικά δεδομένα να υπερκαλύπτουν τα φυσιολογικά (λαβυρινθικά).

Οξύτητα στερεοσκοπίας: Η αναλυτική ικανότητα της όρασης να διαχωρίζει τις αποστάσεις αντικειμένων που βρίσκονται σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Επηρεάζεται από φωτεινότητα, θέση ειδώλου στον αμφιβληστροειδή, πεδίο όρασης, προσανατολισμό και πλευρική κίνηση του αντικειμένου.

Οπτική αντίληψη κίνησης: Η αντιληπτική ικανότητα της σύνθεσης σταθερών αντικειμένων στο πεδίο όρασης του χρήστη καθώς αυτός κινείται στο χώρο. Η αδυναμία εικονικών περιβαλλόντων να προσομοιώσουν με ακρίβεια τη θέση/προοπτική αυτή καταστρέφει αίσθηση εμβύθισης στο ΕΠ καθώς και την ικανότητα αντίληψης της κίνησης, ταχύτητας και, σε ένα βαθμό, ύψους κίνησης του χρήστη πάνω από το έδαφος. Παράλληλα η παράλλαξη κίνησης είναι ο πιο δόκιμος τρόπος αντίληψης βάθους ειδικά για αποστάσεις άνω των 500 μέτρων.

Χρονική αναγωγή: Το μάτι αντιδρά σε δυναμικές αλλαγές ερεθισμάτων, φωτεινής έντασης με ταχύτητα και πιστότητα λόγω της χρήσης δύο διαφορετικών συστημάτων συλλεκτών. Το υψηλής ευαισθησίας, υψηλής αντίδρασης, αργής έκθεσης μονοχρωματικό σύστημα των ραβδίων και το χαμηλής ευαισθησίας, μικρής αντίδρασης, σύντομης έκθεσης έγχρωμο σύστημα των κονίων.

Χρωματική αντίληψη: Η ικανότητα διαχωρισμού και αντίληψης των τριών χαρακτηριστικών γνωρισμάτων του χρώματος: της απόχρωσης, της χρωματικής καθαρότητας (κορεσμού) και τέλος της φωτεινότητας/έντασης. Η ικανότητα αυτή επηρεάζεται από τη:

 

 

 

Ακουστική Αντίληψη

 

Η ακοή είναι το σημαντικότερο κανάλι επικοινωνίας του ανθρώπινου σώματος με το περιβάλλον μετά την όραση. Η δυναμική περιοχή στην οποία λειτουργεί εκτείνεται έως τα 110dB με μία διακριτικότητα μικρότερη από 1dB σε όλο το ακουστό φάσμα ― επίδοση ακατόρθωτη από ηλεκτρομηχανικά συστήματα συλλογής ηχητικών σημάτων.

 

Το αισθητήριο όργανο χωρίζεται σε τρία μέρη: το εξωτερικό, το μέσο και το εσωτερικό.

Το εξωτερικό περιλαμβάνει το πτερύγιο που λειτουργεί σαν συλλέκτης σημάτων και τα οδηγεί μέσω του εξωτερικού καναλιού στο τύμπανο. Λειτουργεί σαν ένα γραμμικό φίλτρο που κωδικοποιεί τα χωρικά δεδομένα του ήχου με χρονικά και φασματικά χαρακτηριστικά. Οι αισθητήρες ακοής συλλέγουν ήχους και από τα οστά του κροτάφου―οστική αγωγιμότητα. Στο εξωτερικό αυτί το ηχητικό σήμα υπόκειται σε διάθλαση, διάχυση, παρεμβολή, απόκρυψη, ανάκλαση και τέλος αντήχηση.

Το μέσο τμήμα του οργάνου είναι το μεταβατικό στάδιο μεταξύ του συλλέκτη και του επεξεργαστή των ηχητικών σημάτων. Η μεταφορά/ενίσχυση του σήματος γίνεται μέσω τριών μικρών οστών της σφύρας, του άκμονα και του αναβολέα.

Το εσωτερικό τμήμα απαρτίζεται από τον κοχλία και τις τριχοειδείς απολήξεις του ακουστικού νεύρου. Λειτουργώντας σαν ένας μικρός μηχανικός ενισχυτής, οι διαφορές πίεσης μέσα στον κοχλία δημιουργούν ερεθίσματα στο κοχλιακό νεύρο. Στο άνω άκρο του εσωτερικού τμήματος βρίσκεται και ο λαβύρινθος ένα σύστημα με τρεις ημικυκλικούς σωλήνες που είναι υπεύθυνο για την ισορροπία και άλλες αυτόματες λειτουργίες του οργανισμού και στον οποίο καταλήγει το αιθουσαίο νεύρο.

 

 

Ιδιότητες / Χαρακτηριστικά ακουστικού συστήματος:

Ακουστική εστίαση /εντοπισμός πηγής: Οι δύο κύριοι τρόποι εντοπισμού ηχητικής πηγής έχουν σχέση με την ύπαρξη δύο αισθητήριων οργάνων και είναι:

Αύξηση απόστασης από την ηχητική πηγή μειώνει την ικανότητα εστίασης και στηρίζεται σε παράπλευρες δράσεις―κύρια την κίνηση του κεφαλιού.

Ανάλυση φάσματος συχνοτήτων: Ικανότητα ανάλυσης ηχητικών σημάτων σε διακριτά τμήματα συχνοτήτων. Το ακουστικό σύστημα έχει παρομοιαστεί με μια σειρά από φίλτρα συχνοτήτων μικρού εύρους.

Τονικός διαχωρισμός: Ικανότητα αντίληψης διαφορετικών τόνων είναι ιδιαίτερα υψηλή―0.3% για τη κλίμακα 1KHz έως 3KHz αλλά μειώνεται σημαντικά στα άκρα του ακουστού φάσματος.

 

 

 

Απτική και Κιναισθητική Αντίληψη

Η αφή―ακριβέστερα η δερματική ευαισθησία― αναφέρεται στη μηχανική επαφή με το δέρμα, μια πολυμεταβλητή αντιληπτική ικανότητα.

Το δέρμα έχει διαφορετικό βαθμό ευαισθησίας ανάλογα με τη περιοχή και διεγείρεται με τριών ειδών μηχανικά ερεθίσματα:

Γενικά η απτική αντίληψη στηρίζεται στη ολοκλήρωση πολλών μικρομετρικών δεδομένων και στη σύνθεση μιας γενικής "εικόνας" των επιφανειών και αντικειμένων που έρχονται σε επαφή το σώμα. Οι αισθητήριοι δέκτες που υπάρχουν στο δέρμα διαχωρίζονται στους


 

Κιναισθησία είναι η αντίληψη των κινήσεων (ρυθμός και κατεύθυνση) και σχετικών θέσεων των διαφορετικών μελών του σώματος. Η αντίληψη αυτή συντίθεται από μυϊκά και απτικά δεδομένα μέσω αισθητήρων στις αρθρώσεις, στο δέρμα και στους μύες σε συνεργασία με οπτικά δεδομένα.
Είναι αξιοσημείωτο ότι στη δημιουργία ενός νοητικού χάρτη των θέσεων μελών και αρθρώσεων την αισθητηριακή πληροφόρηση συμπληρώνει σε μεγάλο βαθμό η μνήμη. Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία στο σχεδιασμό και υλοποίηση ΕΠ καθώς η εμβύθιση διαταράσσει τη ροή πληροφορίας από τους αισθητήρες προς τον εγκέφαλο.

 

 

 

Εικονική Παρουσία

Το ζητούμενο σε ένα ΕΠ είναι η, στον υψηλότερο δυνατό βαθμό, δημιουργία της αίσθησης παρουσίας που η εμπειρία κατατάσσει σε:

Μερική παρουσία όπου ο χρήστης εξακολουθεί να έχει αντίληψη του περιβάλλοντος χώρου και δρώμενων που συνήθως οφείλεται σε κακό σχεδιασμό του περιβάλλοντος και χρήση μη διαισθητικών συστημάτων αλληλεπίδρασης.

Πλήρη παρουσία η οποία επιτυγχάνεται σταδιακά φτάνοντας στο επιθυμητό αποτέλεσμα συνήθως μετά από μερικά λεπτά και όπου η εμπειρία διαρκεί συνολικά αρκετό χρονικό διάστημα. Το σενάριο, η υπόθεση του ΕΠ , ο σχεδιασμός, η επιλογή οπτικών γωνιών, η ηχητική επένδυση παίζουν σημαντικό ρόλο.

 

 

Ο S. Ellis ερευνητής στη NASA και ανάμεσα στους πρωτοπόρους της έρευνας φυσιολογίας σε σχέση με ΕΠ ισχυρίζεται ότι:

Η γνώση εμπλουτίζεται συνεχώς από ένα συνδυασμό οπτικο-κινητικού συντονισμού και λαβυρινθικών αντανακλαστικών. Σε μεγάλο βαθμό η αίσθηση της πραγματικότητας του ανθρώπινου οργανισμού είναι αποτέλεσμα περίπλοκων νοητικών διεργασιών και όχι το απλό αποτέλεσμα των άμεσων αισθητηριακών πληροφοριών (Ellis).


Στα ίδια πλαίσια ο Sheridan αναφέρει ότι η αίσθηση παρουσίας είναι ένα υποκειμενικό αίσθημα, μία νοητική έκφραση και συνεπώς δεν υπόκειται σε αντικειμενικούς ορισμούς και μετρήσεις.