Onderstaande samenvatting behandeld een aantal thema's rond Sensation & Perception. Deze gedoneerde samenvatting heeft onduidelijke bron (Coren of Wolfe?)

Hoofdstuk 1. Licht en ogen

Perceptie is het detecteren van structuren en gebeurtenissen in de omgeving. Verschillende vormen van energie die informatie kunnen verschaffen over de omgeving zijn chemische deeltjes, mechanische energie, elektrische en magnetische velden, licht. Licht is een vorm van elektromagnetische straling, een patroon van golven en deeltjes. Slechts een klein deel van de range golflengtes die hierin voorkomen is zichtbaar. Mensen kunnen straling met golflengtes tussen 400 (blauw) en 700 (rood) nanometer zien. Monochromatisch licht is licht dat maar één enkele golflengte bevat. Om te begrijpen hoe licht werkt, is het model van elektromagnetische straling echter niet voldoende. Licht heeft namelijk ook een deeltjeskarakter. Deze kleinere deeltjes worden fotonen genoemd. Elke foton bezit een bepaalde hoeveelheid energie (hoe korter de golflengte van het licht, hoe groter de hoeveelheid energie), welke wordt afgegeven als het in aanraking komt met een ander deeltje.

Gedrag van licht in de omgeving:

• Wanneer licht door een medium beweegt en de fotonen botsen met deeltjes die uit materie bestaan, dan geven de fotonen hun energie af en verdwijnen. Het licht wordt dus geabsorbeerd. Absorptie is veel sterker in water dan in lucht en langere golflengtes worden sterker geabsorbeerd. Hoe dieper je in het water komt, hoe blauwer het licht dan ook wordt.

• Licht wordt verstrooid wanneer het beweegt door een doorzichtig of doorschijnend medium. De reden dat de lucht helder is overdag, is dat het zonlicht bij de atmosfeer wordt verstrooid. Zou er geen atmosfeer zijn, dan zou de lucht altijd donker zijn. Kortere golflengtes worden meer verstrooid. De blauwe kleur van de lucht komt dus doordat kortere golflengtes domineren in het licht dat ons bereikt vanuit de lucht.

• De snelheid van licht is lager wanneer het beweegt door een doorzichtig medium dan wanneer het beweegt door een vacuüm. Hoe groter de optische dichtheid van een medium, hoe lager de snelheid van het licht. Wanneer lichtstralen van het ene naar het andere medium bewegen, met beide een verschillende optische dichtheid, dan zorgt de verandering van snelheid ervoor dat deze worden gebroken.

• Wanneer licht in contact komt met een ondoorschijnend oppervlak, wordt een deel van de energie geabsorbeerd en een deel gereflecteerd. Een donker oppervlak absorbeert het meeste van het licht dat erop valt en reflecteert maar een beetje ervan. Een licht oppervlak doet het tegenovergestelde. De manier waarop oppervlakken licht reflecteren varieert op twee manieren. Allereerst bepaalt de textuur van het oppervlak hoe coherent het licht wordt gereflecteerd. Ten tweede worden de verschillende golflengtes door verschillende oppervlakken sterker of minder sterk gereflecteerd, waardoor de spectrale compositie van het gereflecteerde licht verschilt van het invallende licht.

Optic arrey (Gibson) is structuur in het licht op ieder punt in de ruimte. Oppervlakken reflecteren licht. Elke segment van de ‘optic array’ heeft een bepaald patroon. Dit patroon wordt bepaald door de textuur van het oppervlak die het licht heeft gereflecteerd. Op ieder punt in de ruimte is dus een structuur te vinden in het licht.

Zet een waarnemer op zo’n punt en er kan sprake zijn van perceptie. Een waarnemer kan de ‘optic array’ dus gebruiken om waar te nemen. Maar ook zonder waarnemer is er een optic array. De ‘optic array’ is op het ene punt is anders dan de ‘optic array’ op een ander punt. Daarnaast is de optic array altijd in 3D en 360 graden.

Optic flow is de verandering in structuur van de ‘optic array’. Dit kan ontstaan door een verplaatsing van het observatiepunt of door beweging van een voorwerp. Optic flow heb je nodig om afstand waar te kunnen nemen. Ook voor optic flow heb je niet per se een waarnemer nodig, elk punt in de ruimte heeft optic flow.

Retinal array is niet 3D, maar 2D en  niet 360 graden. Wil je met je retinal array een voorwerp zien wat buiten bereik van de array ligt dan moet er bewogen worden.

Retinal flow wordt veroorzaakt door rotatie en/of translatie van het lichaam of oog. Deze beweging veroorzaakt zowel retinal flow als optic flow.

Kenmerken van een oog zijn:

• Gevoeligheid voor licht. Het moet fotoreceptoren bevatten.

• Er moet richtingsgevoeligheid inzitten, zodat spatieële waarneming mogelijk is. Aanwezigheid van pigment zorgt ervoor dat het licht maar van één kant komt.

Twee punten waarop je ogen kunt beoordelen zijn:

• Resolutie = Hoe fijn patronen gedetecteerd kunnen worden. Vb. Ogen van een adelaar hebben een hele hoge resolutie.

• Sensitiviteit = Hoe snel licht wordt opgepakt; hoe gevoelig is een oog. Vb. Ogen van diepzeebeesten zijn heel diepgevoelig.

Hoofdstuk 2. Visuele banen in het brein

Er zijn twee verschillende manieren waarop we visuele input kunnen gebruiken (Milner & Goodale), waarvoor twee banen beschikbaar zijn in het brein. De ventrale baan voor perceptie eindigt in de inferotemporale cortex. De dorsale baan voor actie eindigt in het achterste deel van de parietale cortex.

Het ventrale gedeelte, ook wel het ‘WHAT’-systeem genoemd, is belangrijk voor herkenning. Is er schade aan het ventrale gedeelte, dan is men niet in staat voorwerpen te herkennen.

Het dorsale gedeelte, ook wel het ‘WHERE’-systeem genoemd, is belangrijk voor het lokaliseren van voorwerpen en daarmee voor doelgerichte bewegingen. Is er schade aan het dorsale gedeelte, dan is men niet in staat voorwerpen te lokaliseren en hier doelgerichte bewegingen mee uit te voeren.

Bij visual form agnosia is er sprake van schade in de ventrale baan. Patiënten kunnen voorwerpen visueel niet herkennen, maar in hun acties hebben ze daar geen last van. Ze hebben dus last van perceptieproblemen.

• Experiment bij mevrouw D.F.: 
  De gleuf van een brievenbus wordt afwisselend op verschillende coördinaties gezet. Indien mevrouw met een brief in haar hand de goede coördinatie aan moest geven, dan gokte ze maar wat. Moest ze de brief echter echt in de brievenbus doen, dan wist de goede coördinatie van de gleuf wel te vinden!

Bij optic ataxia, oftewel het Ballins syndroom, is er sprake van schade in de dorsale baan, wat leidt tot actieproblemen.

• Experiment bij mevrouw R.V.:
  Mevrouw R.V. moest stenen met aparte vormen oppakken met duim en wijsvinger. Ze leek echter niet te weten hoe ze dit moest doen. Liet je mevrouw D.F. deze taak uitvoeren, dan leken de resultaten vrijwel hetzelfde als die van de controlegroep.

De reden dat mevrouw R.V. de stenen wel op kan pakken, ondanks haar actieprobleem, ligt bij het geheugen. Door even naar de stenen te kijken, krijgt ze via haar ventrale systeem en dus het geheugen, informatie over de stenen.

• Experiment mevrouw A.T.: 
  Mevrouw A.T. moest reiken naar een stip, eerst direct, daarna met enige wachttijd. Mevrouw reikte accurater na het delay. De controlegroep deed het juist slechter na het delay.

Onder andere in illusies kun je, ook bij gezonde proefpersonen, iets terugvinden van de ventrale en dorsale baan.

• Experiment figuur a: Geef aan welke cirkel de grootste is (de cirkel links in het midden, of rechts in het midden). Indien ze even groot zijn, pak dan de linker op, indien anders, pak dan de rechter op.

Resultaat: Als je iets moet benoemen, wordt je gefopt door je perceptie. Het lijkt alsof de cirkel links groter is, doordat deze omringd wordt door kleinere cirkeltjes. Echter, welke cirkel er ook werd opgepakt, de maximale handopening leek steeds vrijwel hetzelfde.

Conclusie: Illusies hebben wel een effect op percepties (dingen herkennen en benoemen), maar geen effect, of in ieder geval minder, op acties. Voor die twee soorten taken gebruik je dus blijkbaar niet dezelfde hersenrepresentaties.

Het probleem bij deze conclusie van Milner & Goodale is dat je toekomstige actie, dus wat je gaat doen met het voorwerp, de uitvoering van de beweging bepaalt (zie je onder andere in de bewegingstijd). Daar heb je ook je ventrale baan voor nodig en de vraag is hoe we daar mee omgaan. Vb. Bij het oppakken van een kop koffie is de beweging naar het kopje toe afhankelijk van het feit of het warme of koude koffie is.

Hoofdstuk 3. Benaderingen van visuele waarneming

Er zijn twee benaderingen van waarneming:

• David Marr gaat uit van de indirecte perceptie, de ‘vision for awareness’.
  David Marr stelt dat we theorieën moeten ontwikkelen over hoe de veranderende patronen van licht ons oog bereiken en we daar info uit kunnen halen over de wereld, zonder dat we per definitie op fysiologische kennis moeten bouwen.

  Bill Mace, de man van de bekende uitdrukking: Don't look at what's inside your head, but what your head's inside of is het absoluut niet eens met David Marr. Mace is het niet eens met de indirecte benadering en vindt dat het antwoord op visuele en perceptuele vragen bekeken moet worden door de relatie te bekijken tussen de hoofd en de wereld.
  Sinds Descartes is er veel nagedacht over hoe we van een retinale afbeelding naar een percept komen, naar kennis over de wereld. Descartes gaf al aan de er in het oog op het netvlies een 2D beeld van de wereld om ons heen komt. Gegeven dat je een 2D-afbeelding hebt op het netvlies, zal je er vanuit kunnen gaan dat er informatie toegevoegd moet worden om tot een percept te komen, bijvoorbeeld kennis. Het moet immers weer 3D worden. De indirecte perceptie benadering gaat er vanuit dat er mentale processen moeten plaatsvinden. De vraag is echter hoe die processen precies in elkaar zitten. Hoe gaan we om met het licht?

  Het probleem van de visuele perceptie is dus dat we van een patroon van licht op de retina naar bewustzijn van de wereld willen. We willen van retinale grijswaarden naar iets symbolisch. We willen de wereld dus in 3D terug hebben.

• James Gibson gaat uit van de directe perceptie, de ‘vision for action’. De basis ligt bij de ecologische psychologie, het behaviorisme. Volgens Gibson moeten we aannemen dat wat we waarnemen gewoon de wereld is. We moeten het doen met het gedrag dat we willen waarnemen en niet uitgaan van mentale processen en introspectie.

Hoofdstuk 4. Afbeeldingen, filters en kenmerken

David Marr begint zijn theorie met de veronderstelling dat het beeld op de retina statisch is. Hij gaat dus niet uit van een ‘optic array’. In zijn theorie probeert hij daarnaast Marr zoveel mogelijk gebruik te maken van regelmatigheden die in de afbeelding te zien zijn, dus niet vanuit kennis. Hij werkte dus ‘bottum up’, oftewel ‘data driven’.

Zijn theorie kent 3 stappen die hieronder stapje voor stapje uitgelegd zullen worden (a,b,c).

a. ‘Primal sketch: Randen van grijswaarden van de afbeelding vinden (edge detection), door lokale veranderingen van lichtintensiteit te vinden. Vervolgens worden de gevonden waarden onderworpen aan een computationele theorie die de volgende stappen kent:

• Image operator: Er wordt een neuraal rekenkundige bewerking uitgevoerd op de intensiteitswaarden. Met behulp van de afgeleide kan de intensiteit t.o.v. bepaalde posities worden bepaald. De formule: DeltaL = L2 – L1 → deltaL = +1*L1 + – 1*L2 geeft het verschil in intensiteit tussen 2 plekken. Op basis van de 1e en 2e afgeleide samen kan er worden berekend of er in de afbeelding zich een lijn of rand bevindt.

• Van het verkregen signaal worden de eerste en tweede afgeleide genomen en er gaat een filter overheen om de ruis eruit te halen.

b. ‘2,5D sketch’: In het verkregen signaal zitten allemaal organisatorische principes, de Gestalt principes, die we automatische toepassen.

De Gestalttheorie gaat er vanuit dat het geheel meer is dan de som der delen.

• Proximity = Elementen die dicht bij elkaar liggen worden als eenheid beschouwd.

• Similarity = Elementen die hetzelfde zijn, lijken bij elkaar te horen.

• Common fate = Elementen die dezelfde beweging of bestemming hebben, lijken bij elkaar te horen.

• Good continuation = Onafgebroken en netjes afgewerkte figuren worden verkozen boven onsamenhangende figuren.

• Closure = In onze waarneming wordt een vorm aangevuld op basis van onze ervaringen.

• Relative size = Kleine voorwerpen lijken voor grotere voorwerpen te staan.

Al deze principes leven onder de wet van Prägnanz die zegt dat de minste cognitieve inspanning voor gaat. Van de verschillende geometrische mogelijke organisaties die je kunt maken, maak je iets wat het beste, het simpelst en het meest stabiel is.

c. ‘3D model representation’: Om tot een 3D representatie te komen, moeten we ook diepte kunnen zien. Er is allerlei informatie die we kunnen waarnemen en gebruiken om conclusies te trekken over afstand.

• Visual cues:
  • Convergentie = Hoe kleiner de hoek tussen de ogen, hoe kleiner de afstand.
  • Accommodatie = Het aanpassen van de lensbolling om op verschillende afstanden scherp te kunnen zien.

Convergentie en accommodatie werken met name voor het punt waarop je scherp stelt. Ze werken dus maar voor één afstand. Een andere visuele cue is:

• Binoculaire stereopsis = Dieptewaarneming met twee ogen. Projectie van het licht van een object ligt voor beide ogen op een ander punt op de retina.

• Dispariteit is het verschil tussen de hoeken waaronder het licht van een object in beide ogen valt. Dit verschil ontstaat wanneer een object vanuit verschillende posities wordt bekeken. Uit de gevolgen van het niet nul zijn van deze hoek, leiden de hersenen diepte informatie af en ontstaat diepteperceptie.

Dispariteit werkt goed binnen ongeveer reikwijdte, maar niet op grote afstand, want hoe groter de afstand van het object, hoe kleiner de dispariteit. Bovendien kunnen mensen met maar één oog wel afstand zien, ondanks dat ze niets hebben aan binoculaire stereopsis. Er moeten dus meer mogelijkheden zijn voor dieptewaarneming.

Hoofdstuk 5. Zien in een 3D wereld

De psychologie van perceptie wordt gedomineerd door het paradox de 3-dimensionale visie. Berkeley (1709) de empiristische filosoof vroeg zich af hoe we een 3D wereld kunnen zien terwijl een 2D retina hebben. Berkeley veronderstelde dat alle kennis werd verzameld uit het samenvoegen van simpele sensaties. De empiristen gaan ervan uit dat alles wordt opgedaan door ervaring. Er werd aangenomen dat een 3e dimensie ontvangen werd door het associëren van bepaalde visuele cues.

De vraag hoe een 3D wereld waar te nemen werd uitgelegd m.b.v. primaire cues, welke bestonden uit de verschillende hoeken van de ogen (= convergence), verschillende hoeken van het plaatje of verschillende sterktes van de spieren rondom de lens (accomodatie). Convergentie en accomodatie worden ook wel de physiological cues to depth genoemd. Omdat de mate van convergentie en accomodatie slechts een enkel getal kan zijn, kunnen deze cues enkel informatie geven over één afstand per keer. 3D waarneming was dus mogelijk door associatie tussen visuele cues en positie van objecten gevoeld door tast.

Binoculaire dispariteit is het verschil tussen de hoeken waaronder het licht van één object bij een stereoscopische waarneming in beide ogen valt (binoculaire stereopsis, dus 1 punt voor beide ogen valt op ander punt van de retina. Binoculaire stereopsis gaat alleen op voor dichtbij zien + mensen met 1 oog kunnen ook diepte zien, dus er moet meer zijn dan binoculaire stereopsis). Dit verschil ontstaat wanneer een object vanuit verschillende posities wordt bekeken. Uit de gevolgen van het niet nul zijn van deze hoek, leiden de hersenen diepte informatie af en ontstaat diepteperceptie (zie figuur 1). 

Dispariteit:β - α

• Dispariteit varieert ongeveer met d / v2
• Q verger dan P: uncrossed disparity
• Q dichterbij dan P: crossed disparity

Omdat dispariteit afneemt met de wortel van de afstand, is de stereo-vision het grootst dichtbij om je heen. Bijvoorbeeld neemt de object afstand toe van 2 tot 20 meter dan neemt de dispariteit af met een factor 100. Echter dispariteit gaat maar tot bepaalde lengte.

Convergentie, accomodatie en stereopsis werken dus alleen voor relatief korte afstanden. Er moet dus andere informatie zijn dan dispariteit die ervoor zorgt dat we diepten kunnen waarnemen. Andere cues voor afstand (depth-cues) zijn:

• dingen die ver weg zijn vervagen (voornamelijk door atmosferische invloeden).

• dingen die ver weg zijn, zijn kleiner dan dichtbij. Thus the size of an image depends on the object's size and distance.

• Bolvormige voorwerpen worden verder weg platter/elipser.

• Dingen die optisch dichtbij zijn en op de horizon staan, zijn eigenlijk verder weg.

• Textuurgradiënt: neem 2 gelijke vlakken en ga je verder weg in de foto met het vlak, dan zitten er meer elementen in dat vlak.

• Lineairperspectief: lijnen naar de horizon lopen naar elkaar toe. Dit is de beste picturial cue voor diepte.

• Interpositie perspectief: dingen die dichterbij zijn dekken de dingen daarachter af.

• Motion parallex of motion perspective: punten die dichterbij zijn leggen een grotere afstand af op de retina en lijken als het ware sneller te gaan.

De meeste cues vallen onder relatieve afstand cues, wat het verschil is tussen meerdere objecten van elkaar. Bij absolute afstand spreek je van de afstand vanaf de observeerder tot het voorwerp, ook wel definite perception genoemd, echte afstand waarneming.

Om diepte te kunnen zien in foto's en films zijn er verschillende methodes. Één van die methodes is de anaglyph, bij deze (oude) methode wordt een beeld vastgelegd met één camera voorzien van twee lenzen. Het ene beeld van de camera wordt bewerkt door de computer en krijgt een rode kleur het andere beeld krijgt een blauwe kleur, waarna de beelden weer worden samengevoegd.  Met de bril op kijk je met je linkeroog door het rode glas waardoor je alleen de blauwe afbeelding ziet (het rood wordt gefilterd) en kijk je met je rechteroog door het blauw glas waardoor je alleen de rode afbeelding ziet. De beelden gaan vervolgens apart naar de hersenen waardoor diepte wordt gezien.

Panum's fusional space, is het gebied van de retina van één oog waarop het plaatje zich kan beslaan. Hierbij is het nog steeds mogelijk 1 plaatje met een specifieke stimulus te zien met het andere oog. De klassieke limiet van Panum's disparity bedraagt 0,1 graden vanaf de fovea.

Mensen zijn slecht in schatten van afstand: monoculair zicht: hoe verder de afstand, hoe slechter de inschatting. Binoculair zicht: objecten binnen de armlengte worden overgeschat, na de armlengte wordt de afstand onderschat. Belangrijk: Optic flow is nodig voor het waarnemen van afstand!

De vraag: waarom zien we de wereld als één geheel? Is afhankelijk van verschillende factoren, namelijk:

• Attentie: Er wordt gefixeerd op het onderwerp waar we interesse in hebben, waardoor we misschien de diplopia (=dubbelzien) niet opmerken.

• Retinal eccentricity: Panum's limiet is groter in perifere visus dan in centrale visus, waarschijnlijk veroorzaakt door het reflecteren van een grotere afbeelding in de perifere receptieve velden. Hierdoor is de fusional space verder weg van de fovea.

• Image size: De dispariteits limiet voor fusion is veel groter voor broad, blurred targets (met lage spatial frequenties) dan voor narrow targets met hogere frequenties.

Het verschil tussen shadow en shading. Is dat shading wordt veroorzaakt door variatie van licht weerkaatst door de surface van verschillende objecten. Daarentegen wordt schaduw veroorzaakt licht van één object op het andere en het licht vervolgens blokkeert. Hierbij is de mens zeer gebiased door het idee dat licht altijd van boven komt en dat schaduwen hierop in kunnen spelen door het veroorzaken van of een tekening hol of bol is. Met behulp van shadow en shading nemen we ook diepte waar.

Hoofdstuk 6. Introductie in de ecologische benadering van visuele perceptie

De functie van perceptie is het ons bewust maken van de wereld om ons heen.

Gibson zorgde ervoor dat men ging inzien dat perceptie en actie met elkaar verbonden zijn en niet als twee aparte dingen kunnen worden gezien. We zien de wereld als iets waar we iets mee kunnen. Er zijn hierbij geen cognitieve processen nodig om visuele input te verwerken.  Er moet dus niet worden gekeken naar wat er in het hoofd gebeurt, maar naar hoe de wereld dat perceptueel mogelijk maakt. Het eindproduct van perceptie is dus geen interne representatie van de visuele wereld.

J.J. Gibson's theory of perception vind zijn oorsprong in WOII waarbij hij zich af vroeg hoe snel je piloten kan trainen en hoe je succesvolle piloten van niet succesvolle piloten kan scheiden. Hierbij stelde hij vast dat het zien van diepte belangrijk is voor het goed kunnen vliegen. Echter, trainingen gebaseerd op het zien van diepte brachten geen succes waardoor Gibson in 1950 zijn theorie reformuleerde. De klassieke benadering van diepte en ruimte perceptie werden vervangen door een benadering die nadruk legde op de perceptie van surfaces in de omgeving. Gibson's theorie beschouwd de ground als iets waarop dieren op kunnen bewegen. Deze ground bestaat uit verschillende surfaces op verschillende afstanden, waarbij een surface weer bestaat uit verschillende textuur elementen (zie figuur 2)

Gibson zegt dat het de structuur van het licht i.p.v. de stimulatie van het licht is dat zorgt voor visuele informatie. Stimulatie leidt niet per se tot perceptie, de structuur om een voorwerp heen helpt voor de perceptie. Bijvoorbeeld een ladder dat midden in een park staat is niet om te gebruiken, het staat namelijk in het park. Om de structuur in het licht te beschrijven en de perceptie hebben we een ecologische benadering nodig i.p.v. beschrijvingen over fotonen en golven. Hiermee kan je namelijk alleen uitleggen hoe receptoren worden gestimuleerd.

Daarnaast krijgen we de impressie van een constante + visuele wereld dankzij reversible occlusion. Bij reversible occlusion zijn worden elementen verborgen wanneer een object in de ene richting beweegt en komen objecten weer tevoorschijn als ze in de andere richting bewegen.

Gibson verwierp het retinal image claim, waarbij de retina de het startpunt is van visuele informatie verwerking. De hele omgeving zorgt volgens Gibson namelijk voor lichtgolven die de observeerder bereiken nadat de structuur er van veranderd is door surfaces en objecten in die omgeving. Je kunt retinale flow hebben zonder optic flow en je kan optic flow hebben zonder retinal flow. Als een bal wordt gegooid blijft die constant op de retina, maar is er wel optic flow.

Het perceptual systeem heeft 4 hypotheses, welke op verschillende manieren zijn onderzocht:

• Retinal mechanisme (no tracking = het niet volgen met de ogen): Hierbij is de vraag of je daadwerkelijk een bal met je ogen volgt. Met de retinale flow alleen kan je niet bepalen of je naar voren of naar achter moet lopen om een bal te vangen. De bal staat namelijk stil op de retina. Als het hoofd en de retina stil staan is de optische + retinale versnelling aan elkaar gelijk. Echter, dit klopt niet want je volgt met je hoofd en retina de bal.

• Retinal mechanisme (with tracking = met beweging van het oog): Hierbij is de vraag of wat we zien niet per se een puur retinal systeem is? Ondanks dat het plaatje van een bal op de retina blijft, zegt de achtergrond van het plaatje wel wat. Deze verplaatst zich namelijk in tegengestelde richting van de kijkrichting. Echter, onderzoek met balvangen in het donker heeft bewezen dat we niet per se gebruik maken van de achtergrond op de retina.

• Extraretinale mechanisme ( niet de retina): Hierbij is de vraag hoe het kan dat je wel optic flow gebruikt maar niet retinaal? Het extraretinale systeem bestaat uit de oogspieren, nekspieren en vestibulaire spieren welke ook worden gebruikt voor het oppikken van optische informatie.

• Retinal mechanisme + extraretinal mechanisme

Belangrijk is dat je hierbij onthoudt dat het perceptuele systeem zeer flexibel is om informatie op te pikken.

Onderzoek van Bootsma naar tafeltennis liet zien dat ook als je op verschillende manieren slaat (verschillende lengte badje etc.) er met name variabiliteit is in initiatietijd. Deze is kleiner bij simpele bewegingen. De natuurlijke manier liet hierbij de minste variatie zien. Hieruit kan geconcludeerd worden dat waarneming en beweging niet los van elkaar gezien kunnen worden en dat mensen visuele informatie anders gebruiken bij het uitvoeren van verschillende taken.

Gibson was voornamelijk geïnteresseerd in hoe getextuurde surfaces het licht reflecteerde en hoe de observeerder informatie verkreeg over de vormen en plekken van surfaces dmv deze veranderde structuur in de optic array. Licht dat namelijk wordt gereflecteerd door getextuurde surfaces vormen een structuur in de optic array en dit wordt de textuur gradient genoemd. Textuur gradienten zijn belangrijk voor het schatten van hellingen, diepte en het geven van informatie over de afstand en grootte van objecten.

De traditionele gedachten van het zien van de grootte en afstand van objecten is volgens Gibson niet waar. Voorwerpen werden gezien als geometrisch vliegende in de lucht i.p.v. van solide objecten op een vaste ondergrond werden gezien. Gibson noemde zijn eigen theorie een ground theorie alle andere theorieën waren air theories. Een air theorie is een theorie waarbij alleen grootte en afstand kunnen worden percieved als de andere kwantiteiten bekend zijn. Een air theorie kan vrij simpel worden opgelost door het object op een surface te leggen.

Grading of texture in a recending surface provide a continuous scale, and the distance of an object is given by its point of attachment to the ground relative to this scale

Sinai, Ooi en He (1998) hebben bewezen dat het schatten van afstanden van objecten wordt beïnvloedt door de structuur van het grondoppervlak waarop het voorwerp rust. Schattingen waren accuraat als het object op een zelfde platte, uniforme ondergrond lag waarop de observeerder stond. Echter, systematische fouten ontstonden als er gaten of verschil in ondergrond (bijvoorbeeld steen en gras) tussen de observeerder en het voorwerp was.

Het size-probleem is makkelijk op te lossen door te kijken of een object dezelfde hoeveelheid achtergrond textuur bedekt. Deze theorie geeft een uitleg over het fenomeen size constancy (= het feit dat we objecten even groot zien waar het voorwerp zich ook maar bevindt, mits het met de grond verbonden is). Eén van de bewijzen hiervoor is dat voorwerpen die ver weg zijn en nog verder weg worden gezet, steeds kleiner worden waargenomen. 

Alle voorbeelden van de rol van textuur gradienten voor perceptie illustreren een belangrijk concept van Gibson's theorie, namelijk dat van invarianten, welke zich in de structuur van de optic array bevinden. Een invariant is een eigenschap van de array dat wordt bepaald door specifieke eigenschappen van de omgeving en constant blijft als de condities variëren. Bijvoorbeeld; de hoeveelheid bedekte achtergrond door een object neemt toe met de grootte, maar is invariant met de afstand. Invarianten bestaan alleen maar bij de gratie van de variant.

The cornerstone of Gibson's theory was the argument that lawful relationships such as these before imply that properties of the optic array can unambiguously specify properties of the world.

Traditionele gedachte negeerde de structuur van een observeerders natuurlijke omgeving en concludeerde verkeerd dat de structuur van licht inadequaat is om eigenschappen van de wereld te specificeren en aangevuld moet worden met opgeslagen kennis. Echter, Gibson negeert het nodig hebben van geheugen voor het uitleggen van perceptie.

Belangrijk is te zien dat transformaties in de optic array worden veroorzaakt door actieve beweging van de observeerder of van het voorwerp (=events). Zulke transformaties bevatten informatie over zowel de layout en vorm van de objecten als de surfaces in de omgeving en over de observeerders beweging t.o.v. het voorwerp. Beweging van de observeerder of een voorwerp is dus essentieel voor visuele perceptie. Perception of the world and the self go together and only occur over time. Beweging van de observeerder gaat altijd samen met flow in de optic array. Beweeg je rechtlijnig naar voren dan vindt de grootste beweging plaats aan de zijkant. Optic flow bestaat ook zonder waarnemer daarnaast werkt optic flow onafhankelijk van hoe je beweegt.

De natuur van de optic flow patronen wordt gespecificeerd door bepaalde soorten bewegingen: Focus of radial inflow= Het punt waar je vandaan beweegt, dat blijft optisch altijd op dezelfde plek als je beweegt. Dat is het punt waar je vandaan beweegt en rechtuit voortbeweegt. Focus of expansion= Punt beweegt naar je toe en blijft optisch altijd op dezelfde plek en alles daaromheen beweegt daar vandaan. Een strategie om dus te lopen kan met behulp van focus op 1 punt (=focus of expansion). Maak je een roterende beweging dan staat het punt recht boven je stil en het punt waar je omheen draait. N.B. Rotatory flow field heeft geen focus of expansion en produceert geen motion parallex. De richting waar je naar toe loopt  (zie figuur 3).

Gibson beschrijft de relatie tussen optic flow en beweging formeel als volgt:

• Flow van een ambient array beweegt, nonflow specificeert een statisch iets.

• Outflow specificeerd benadering, Inflow specificeert er vandaan gaan.

• De focus (of centre) van outflow specificeert de richting van beweging in de omgeving.

• Een verandering van de centre of outflow van een visueel solide hoek naar een andere specificeert de richting van locomotie.

Beweging licht ten grondslag aan perceptie en wordt beschreven in de perceptual systems wat tegenover de 'senses staat.Gibson beweerde dat je de wereld niet moet zien met behulp van meerdere senses maar dmv 1 perceptueel systeem.

Gibson stelt dat perceptie direct is. Er is geen cognitief proces nodig om de visuele input te  interpreteren. Het eindproduct van de perceptie is niet een interne representatie van de visuele wereld, (het percept waar de observeerder zich bewust van is), maar is de detectie van affordances. Een affordance is de eigenschap van een ding, wat je in de wereld ziet staan, in relatie tot het organisme.(Je neemt dus niet waar dat iets een stoel is, maar iets waar je op kunt zitten) Gibson zegt bij deze claim dat er informatie is in het licht die de affordances in de omgeving specificeren. Voor een deel klopt deze claim want het is mogelijk de klimmogelijkheid of de grijpmogelijkheid te bepalen, maar of iets eetbaar is of schrijfbaar is, is een stuk lastiger.

In de theorie van affordances is perceptie een reden om te bewegen, en bewegen is een essentieel component van perceptie.

Het grote doel van de ecologische psycholoog is het vinden van de invariante informatie die dieren hebben ontwikkeld om te detecteren, en de mechanismes te onderzoeken die ervoor zorgen dat je wordt aangetrokken voor deze informatie.

Gibson's theoretische positie is vrij radicaal. Gibson is te vergelijken met de Gestalt in het opzicht  dat ze beide eenzelfde benadering hebben van zien. Echter de Gestalt zag leren als nativisme, waarbij Gibson leren ziet als iets belangrijks. Gibson en de behavioristen hebben gemeen dat ze beide zeggen dat stimuli en respons er niet toe doen, maar dat het gaat om de processen er om heen. Echter, Gibson zag perceptie en actie als iets dat van elkaar onafhankelijk was. Gibson wordt tegenwoordig vaak een direct realist genoemd.

The control of human movement

Een theorie over de controle van actie moet flexibiliteit kunnen uitleggen. Flexibiliteit is het feit dat mensen en dieren op verschillende manieren hetzelfde doel kunnen bereiken. Bijvoorbeeld het kunnen schrijven met handen, mond of voeten geeft bijna hetzelfde (leesbare) resultaat. Het schrijf concept wordt als het ware gevormd door series onafhankelijke gestructureerde commando's naar verschillende spieren in het been, voet of tenen. Deze push-button metafoor werd bekritiseerd door Bernstein. Er zijn twee verschillende, maar redelijk geassocieerde, problemen met de push-button metafoor. De eerste staat bekend als het degrees of freedom probleem. Waarbij de simpelste bewegingen heel veel moment tot moment instellingen nodig hebben. Het tweede probleem is het context-conditioned variability.

De context in welke een individuele spier contraheert heeft effect  op de beweging van dat lichaamselement. De beweging die bij een gegeven contractie wordt geproduceerd hangt af van de beweging van de aangrenzende lichaamselementen, de externe krachten waartegen spieren moeten werken en de huidige stand van het lichaamselement.

Turvey suggereert dat combinaties van spieren bij dieren gelijkmatig zijn gelinkt en samen werken als een co-ordinative structure. Dit kan automatisch functioneren zonder te worden gecontroleerd door hogere levels in het zenuwstelsel.  Daarnaast kunnen spinale reflexen hiermee (deels) worden verklaard en kan het de problemen oplossen van context-geconditioneerde variabiliteit. Bijvoorbeeld dat sommige spieren de eigenschap hebben van limit-cycle oscillators, hierbij wordt altijd teruggegaan naar een bepaald patroon van oscilatie na verstoring. Het motorische systeem is een heterachical organisation (ook wel coalition) systeem, waarbij niet één deel van het systeem kan worden gezien als dominant. Alle levels dragen evenveel bij aan het maken van beslissingen.

Trapklim onderzoek van Warren

In deze studie bespreekt Warren een experiment naar de waarneming van opstapbaarheid van traptreden. Pi = R/L waarbij pi(kritisch) 0,88 is.

Het gevolg is dat kleinere mensen minder grote riser high hebben dan lange mensen. Maar dat hun pi(optimaal), het punt waarbij de minste energie wordt verbruikt, bij beide gelijk is. Warren (1984) deed onderzoek naar de affordances van traptreden. Op basis van figuur concludeerde hij dat: de optimale traptrede hoogte gelijk was aan 0.88 maal de beenlengte (zie figuur 3 en 4).

Hoofdstuk 7. Optische flow en locomotie

Volgens Gibson's theory over visuele perceptie zijn veranderingen over tijd in de optische array, zoals optic flow gecreëerd door beweging, zorgt voor informatie die we nodig hebben voor de structuur. Daarnaast beschrijft hij perceptie en actie elkaar constraint zijn. Perceptie zorgt voor het oppakken van informatie wat nodig is voor actie. Daarentegen zorgt actie voor transformatie van de optic array wat zorgt voor verdere informatie voor perceptie.

Optische flow en retinale flow

Gibson beschreef het start punt van perceptie als de verandering van de optic array en niet als een retinale image. De optic flow is de beweging van vaste objecten en surfaces t.o.v. een bewegende observeerder. Als een observeerder naar voren beweegt neemt de hoek tussen haar en het object toe. De mate van deze hoektoename wordt hoeksnelheid genoemd en wordt beschreven door: Θ·= (VsinΘ)/D

Waarbij V de snelheid is van de observeerder en D de afstand tot het object. De hoeksnelheid van een object in de omgeving omschrijft de structuur van het optic flow veld.

"The retinal flow is only equivalent to optic flow if the eye is undergoing  lineair motion through the surroundings."

De visuele controle van vliegen

Het simpel op en neer bewegen van de vleugels zorgt niet voor een stabiele (stable) vlucht. De grootte en richting van de kracht geproduceerd door de vleugels bepaald of een vlieg draait, stabiels is of valt. De mate van stabiliteit wordt bepaald door de insect zijn anatomie.

"The abdomen acts as a rudder to counteract pitch and yaw, and in all insects the centre of lift is above the centre of gravity, giving stability against roll."

Sensorische haren op de kop van een vlieg zorgen voor signalen naar de hersenen om de buik en  benen anders aan te sturen met als gevolg een stabiele of rechte vliegroute. Echter, de lucht is vaak irregulair van aard waardoor er naast de sensorische haren ook nog zicht (vision) nodig is. Het zicht wordt waargenomen d.m.v. 2 manieren: de afkomst van de grootste bron (diffuus) licht en de hoek van de horizon t.o.v. de lichaamshoek. Ook een stabiele vlucht dmv visus heeft zijn beperkingen.

• De horizon biedt alleen informatie als er over open land wordt gevlogen.

• Het mechanisme kan niet corrigeren voor rondjes vliegen.

Een stabiele vlucht die deze twee problemen overziet is m.b.v. de optomotor respons. Kalmus (1949) is de eerste die de optomotor respons onderzoekt in de controle van wandelen i.p.v. vliegen. Bij de optomotor respons wordt omgeving gebruikt om rechtdoor te blijven gaan dmv mee te draaien met de omgeving.

Hierbij liet hij een vlieg op een platform lopen in een (bewegende) cilinder met aan de binnekant verticale strepen.  Bij het draaien van de cilinder, draaide de vlieg met de cilinder mee (draait een rondje om zichzelf). Door het meedraaien wordt de image flow zo klein mogelijk gehouden en de streep in het midden van het visuele veld gehouden.

Vliegen gebruiken image flow om objecten te discrimineren van de achtergrond en om de juiste weg er naar toe te vliegen. De yawing torque van een vlieg bij het in beeld houden van het midden van het visuele veld wordt bepaald door 3 factoren:

• De hoek tussen de strepen en hoek van het lichaam van de vlieg.

• De hoeksnelheid van de streep. Voor een bepaald punt van de streep zal de vlieg sneller vliegen als het punt van het midden van het visuele veld af beweegt.

• De kracht van de vlieg is irregulair.

Controle van vliegsnelheid en vlieghoogte

• David (1985) toonde aan dat retinal speed groter werd als de vlieg dichter bij de grond vloog, met als gevolg een vergroting van de vlieg zijn lichaamshoek met de grond (= lifting van het lichaam). Dit mechanisme geeft informatie over het te snel vliegen, of over het te dichtbij de grond vliegen. Het tegenovergestelde wordt ook gebruikt. Een afname van image speed kan worden veroorzaakt door een lage vliegsnelheid of het te hoog boven de grond vliegen.
  Een ander vlieg controle systeem dat sensitief is voor snelheid is het centring gedrag van honingbijen. Hierbij vliegt een bij tussen twee zijden en zorgt ervoor bij beide zijden even veel afstand te hebben dmv relatieve snelheid van de beelden op de retina. Ook wel optische snelheid = hoe snel beweegt de muur t.o.v. mijn retina. Bij het dichterbij vliegen van een muur is de de optische snelheid groter. Op basis van optic flow wordt de snelheid bepaald. Bijvoorbeeld als er een smalle doorgang aankomt wordt er langzamer gevlogen.
• Onderzoek van Kirchner en Srinivasan lieten bijen door een gang naar voedsel vliegen. Als een zijde dezelfde richting bewoog als de vliegrichting gingen bijen dichterbij deze muur vliegen. Bewoog de muur de andere kant op dan gingen ze dichterbij de stilstaande muur vliegen. De frequentie van de strepen op de muren had geen effect op de vliegen. 
  "They do use image speed, and not temporal frequency, to gauge relative distance."
  "N.B.  An insect's vision does not work to build up a representation of its surrounding, but instead to provide just the information required to control its flight."
  Het centring mechanisme contrast met de optomotor respons, welke een functie is van temporele frequentie and niet van gestreepte snelheid.

Het zenuwstelsel van insecten bevat veel minder cellen en zijn beter geordend dan bij mensen.  De output van fotoreceptoren bij vliegen zijn gerangschikt in series van drie optische lagen van neuronen. De lamina en de medulla zijn de eerste twee lagen welke via een directe weg reageren op kleine bewegingen. De lobula bestaat uit zo'n 60 tangenitale cellen, welke dendriet velden hebben voor het ontvangen van grote bewegingen. Deze cellen vallen in verschillende groepen met verschillende responses op bewegingen Figure detection cells (FD) reageren op verschillende richtingen van beweging tussen smalle regionen van de retina en de omgeving.

De horizontal cells (HS) reageren uniform op horizontale beweging over grote  bewegingen op de retina. Deze twee groepen van neuronen zijn het small-field en large-field van de optomotor respons. Een andere populatie lobula cellen zijn de VS cells, welke reageren op grote bewegingen over de retina ten gevolge van dalen/stijgen en roteren tijdens vliegen. Elke cel krijgt input van verschillende lokale bewegingsdetectoren. Lobula plate neuronen zend output naar het motor control systeem in de thoracic ganglia, welke de vlucht controleert dmv bewegingen van de positie van de benen en de buik en de amplitude van de  vleugelbewegingen.

• In één van de eerdere  modellen van optomotor respons beweerde van Holst (1954) dat het bestond uit een vergelijking tussen reafferente visuele input veroorzaakt door een beweging van de vlieg en de verwachte beweging van de vlieg. Bijvoorbeeld als een vlieg om één of andere reden een draai wil maken in de lucht, de reafferente image flow is hetzelfde als die voorspeld was en zal er geen optomotor respons plaatsvinden. Daarentegen als de vlieg opeens een draai maakt door bijvoorbeeld een wind vlaag, dan zal de resulterende image flow niet zijn zoals verwacht en wordt de optomotor respons geactiveerd. Van Holst beschreef dat zonder het proces van vergelijking van voorspelde en actuele visuele input, een insect onmogelijk een beweging kan initiëren en vast zit in één positie, door zijn eigen optomotor respons.  Echter, dit is niet waar. 
  "As we have already seen, the different time courses of turns in flight to fixate targets and of the optomotor response can solve this problem. The stabilising effect van het optomotor respons to global motion cannot develop fast enough to suppres a turn, and in this situation at least there is no logical necessity to compare the predicted and acual effects of movement on visual input."

Open loop en closed loop

Bij controle van open loop bewegingen wordt sensorische informatie gebruikt om een specifieke beweging, d.m.v. activatie van verschillende spieren, tot stand te brengen.  Als de beweging eenmaal gestart is, wordt de balistische beweging uitgevoerd zonder verdere input van sensorische informatie.

Een closed loop gecontroleerd beweging krijgt sensorische feedback tijdens de beweging, dus in real time.

Vection = fenomeen waarbij zelfverplaatsing wordt waargenomen door alleen visuele stimulatie.

Hoe helpt optic flow bij het zicht voortbewegen?

Bewijs voor het feit dat vision belangrijk is voor controle van bewegingen bij de mens komt van de visual cliff experiment. Voornamelijk kippen en lammetjes prefereerden hierbij de niet glasachtige zijde. Baby's tussen 6-14 maanden kropen ook niet over het glas. Ratten daarentegen, hadden geen voorkeur, dit komt door de tactiele informatie van de snorharen, die in aanraking komen met de glasplaat.

Vision speelt niet een essentiële rol in balans (ook met ogen dicht kun je staan en lopen) maar speelt wel een belangrijke rol in balans (+ ook voor zitten, staan en lopen). M.b.v. De swinging room, is de rol van vision onderzocht. Bij de swinging room bewegen enkel de muren en niet de grond. Komt de muur naar de observeerder toe dan ontstaat er een expanding optic flow. De proefpersoon heeft hierbij de neiging naar achter te hellen of stappen. Gaat de muur van de observeerder vandaan, dan ontstaat er een contracting optic flow en heeft de proefpersoon de neiging een stap naar voren te zetten of over te hellen.

De overeenkomst tussen het onderzoek met de vliegen en de swinging room is dat in beide onderzoeken bewijs is dat veranderingen in sensorische feedback veroorzaakt door beweging gebruikt kan worden om veranderingen te detecteren in de omgeving of van het eigen lichaam. 

Bardy, Warren en Kay gebruikte een variant van de swinging room om de visuele controle van houding tijdens wandelen te onderzoeken. De proefpersonen liepen op een loopband waarbij op de muur optic flow patronen werden geprojecteerd. Bij het lopen ontstond er een zelfde zwaaibeweging in de horizontale richting als de optic flow. Deze zwaai werd veroorzaakt door expanding of contracting flow of door motion parallex.

Experimenten gericht op de visuele controle van staplengte bestaan uit het projecteren van licht op een loopband, waarbij het licht niet met de voeten geraakt mag worden. Uit de resultaten bleek zolang het licht niet voor 400-500ms van de stap werd geprojecteerd, het licht nog vermeden kon worden dmv aanpassing van de staplengte. Hieruit bleek dat als we beginnen met het maken van een stap we in staat zijn te detecteren waar een obstakel op de grond ligt in relatie tot de geanticipeerde positie van onze voet bij het stapeinde. Hierbij wordt snel informatie verwerkt over de meest biomechanische efficiënte manier van voetplaatsing, staplengte en richting.

Control of speed

Bij het variëren van kracht bij elke stap, kunnen we niet alleen de lengte en de richting van elke individuele stap controleren, maar ook de snelheid van lopen of rennen over meerder stappen.

• Konczak onderzocht de optic flow tijdens wandelen m.b.v. de swinging tunnel. Als de proefpersonen door de tunnel wandelden werden de muren qua bewegingssnelheid gevarieerd en werden de effecten hiervan op de wandelsnelheid gemeten. Zoals verwacht bleek dat als de snelheid van muur in dezelfde richting was, werd de wandelsnelheid verhoogd t.o.v. als de muur niet bewoog (om zodoende de optic flow te vertragen). Beweging van de muren in tegengestelde richting had géén effect op wandelsnelheid.
• Rieser, Rick, Ashmead en Garing onderzochte after-effecten van wandelen. Hierbij werden proefpersonen eerst op een loopband gezet welke zich op een tractor bevond. Nadat proefpersonen op de loopband werden gezet welke een hogere snelheid had dan de snelheid van de tractor werd de beoordeling van afstanden getest. Hierbij liepen proefpersonen met hun ogen gesloten ver voorbij het doel (normaal gesproken werd deze taak bijna foutloos uitgevoerd).  Dit resultaat bewijst dat visuele en mechanische signalen gegenereerd tijdens het wandelen, continu tegen elkaar gekalibreerd worden. Geleerd wordt hierdoor te verwachten dat een bepaalde snelheid van optic flow gelijk staat aan een bepaald patroon van feedback van de mechanische receptoren. Wanneer de relatie tussen deze twee plotseling verandert, vergissen we ons in de wandelsnelheid totdat nieuwe calibratie plaatsvindt.

Ook in natuurlijk omstandigheden zal de correlatie tussen mechanische feedback en optic flow zo nu en dan veranderen door onder andere: heuvels en hellingen, ondergrond waar we op lopen, fysiologische staat van het lichaam zoals groei, vermoeidheid en leeftijd.

• Onderzoek naar autobestuurders toonde aan dat bestuurders die voor een langere tijd op hoge snelheid hadden gereden in één keer langzaam moesten rijden, onderschatte de snelheid van de auto en reed sneller dan verwacht werd. Terwijl het omgekeerde ervoor zorgde dat de bestuurder de snelheid overschatte en langzamer reed. Een veel voorkomende fout is ook dat er in mist te hard wordt gereden, terwijl er langzamer gereden moet worden i.v.m. de verkeersveiligheid. Echter, mensen onderschatten de rij snelheid door een verminderde input van visuele informatie.

Controlling direction

Om een bepaald doel te bereiken en objecten te ontwijken, moeten we de richting van onze beweging kunnen beïnvloeden. Als we wandelen doen we dit d.m.v. verandering van de houding tijdens de standfase (als beide voeten op de grond zijn). Het centrum van expansion van het lineaire optic flow veld specificeert een observeerders heading. Dit is de richting van een persoons relatieve beweging naar een bepaald punt.

• Rushton en Warren hadden discussie over  het gebruik van heading om naar een bepaald punt te lopen. Warren: Je loopt naar punt m.b.v. Focus of Expansion (FoE). Rushton: Je ziet het en loopt er naar toe. Hierbij wordt alleen gebruik gemaakt van perceived target location (PTL). Onderzoek met prisma brilglazen toonde aan dat als je wandelt naar een bepaald doel, er in een boog werd gelopen. Dit komt omdat de focus of expansion in het midden blijft. De richting van lopen kan dus worden gecontroleerd door egocentric direction, we hebben dus niet per se Focus of expansion nodig volgens Rushton.
• Nieuw onderzoek van Warren in 2001, waarin 4 situaties waren o.a. donker → hierbij is geen optic flow om te lopen want er is geen omgeving met textuur elementen. Resultaat was dat als er optic flow is, je die ook gebruikt. Daarnaast deed Warren ook onderzoek naar of mensen goed konden inschatten of een trap klimbaar was of niet. Het bleek dat mensen inschattingen maken m.b.v. de ratio tussen de staphoogte en de beenlengte.

Bij de direction hypothese (PTL) werd verwacht dat mensen in een boogje zouden lopen. Dit klopt wel in het donker, maar klopt niet als er optic flow is. Als er namelijk optic flow is gebruik je altijd Focus of expansion. Lopen bestaat dus uit een combinatie van PTL en FoE.

Hoofdstuk 8. Vision en de timing van actie

Mensen zijn heel slecht in het inschatten de positie van de bal, om de bal te kunnen vangen. Hiervoor moet je namelijk op de goede plek uitkomen wat wordt bepaald door het baltraject. Met behulp van de Chapman Strategy  kan worden verklaard hoe een bal wordt gevangen.

• Als de observeerder stil staat en de bal wordt met een constante snelheid gegooid (= de bal heeft dus een constante optische snelheid, en dus geen optische versnelling) , dan gaat het projectievlak van de bal constant omhoog. Het hoogste punt kan hierbij dus niet worden waargenomen. De bal volgt een parabolische baan en landt midden tussen de ogen. Hier is geen beweging van de observeerder voor nodig.
• Als de bal een versnelling ondervindt is er een optische acceleratie (zie figuur 6), en landt (indien de observeerder niet beweegt) de bal achter de observeerder (afbeelding A). Heeft de bal een optische deceleratie, dan landt de bal voor de observeerder (Afbeelding B). Optische acceleratie is de 2e afgeleide van de positie. Optische deceleratie is de 1e afgeleide van snelheid. Als de optische acceleratie 0 is, is de snelheid constant en is de positie lineair. Mensen lopen zodanig dat het past bij de optische acceleratie (wat nog niet wil zeggen dat het wordt gebruikt). 

Met de Chapman Strategy weet je niet waar en wanneer de bal gaat landen, je weet alleen dat je op de goede plek uitkomt. Gaat de bal voor de observeerder landen dan moet de observeerder er naar toe lopen en zorgen dat er geen optische acceleratie en/of optische deceleratie plaatsvindt. Dit kan dmv harder lopen bij optische deceleratie en langzamer lopen bij optische acceleratie.

N.B. De Chapman Strategy wordt altijd getekend in grafieken en niet in plaatjes op de retina. Dit is omdat je bij de Chapman Strategy geïnteresseerd bent in wat er optisch gebeurt en niet wat er retinaal gebeurt want daar zit de oplossing niet voor de vragen m.b.t. het balvangen.

Als 2 ballen een verschillend traject hebben maar eenzelfde landingsplek. Kan het dus niet zo zijn dat op basis van het voorspellen van het baltraject  de ballen worden gevangen. Je kunt namelijk geen voorspelling doen. Het lopen naar eenzelfde plek vindt dus plaats dmv verschillende input's van visuele informatie.

Hoofdstuk 9. Verschillende theorieën van visuele perceptie

Een groot verschil tussen de cognitieve en ecologische theorieën is het startpunt van visuele perceptie. Sinds de 17e eeuw worden bijna alle theorieën met betrekking tot visuele percepie uitgelegd met het startpunt bij de retinal image (ook wel de cognitieve benadering). Gibson was het hier niet mee eens, en legde het startpunt van vision in de optic array (= een geometrische abstractie onafhankelijk van de ontvanger).

De introductie van de optic array zorgde ervoor dat er een andere opvatting was over het ontvangen van informatie dat zich volgens Gibson in licht bevond. De traditionele benadering beschreef licht als niet meer dan een mozaïek van lichtpuntjes op de retina, elk gekarakteriseerd door zijn intensiteit en spectrale compositie. Gibson was het niet met deze stelling eens, voornamelijk omdat het de fout maakte licht te omschrijven als dezelfde input voor zowel een ontvanger als voor één enkele fotoreceptor. De input voor een fotoreceptor is een stroom van fotonen, de input voor een observeerder is een patroon (pattern) van licht, over tijd en ruimte. Gibson beschreef dit patroon in termen van gradients en rates of flow of optic textuur.

De vraag over wat de relatie is tussen de observeerders omgeving en de structuur van de omgeving is iets waar de ecological optics van Gibson zich mee bezig hield. In de traditionele gedachte bestaat input uit elementen met een bepaalde intensiteit, en de intensiteit die op een fotoreceptor valt bevat geen informatie over de omgeving. Echter, met de komst van de computer is hier verandering in gebracht en kon worden aangetoond dat mbv dispariteit, shading, occlusion en motion bijdragen aan het zien van diepte.

Een volgende vraag die ontstond had betrekking op of alle objecten in de omgeving volledig gespecificeerd worden door de structuur van het licht in de optic array. Gibson en andere ecologen claimen dat dit waar is en dat daarom perceptie direct is.  Echter, de cognitieve aanhangers zijn het niet met Gibson eens, zei beschrijven perceptie als indirect of ook wel mediated. Hierbij wordt wel gebruik gemaakt van zintuigen.

Voor direct perceptie zin uiteindelijk twee theorieën: de ecological en de physiological.

• De ecologische heeft betrekking op de informatie uit de omgeving die een die nodig heeft om zijn activiteiten te organiseren, en in welke mate de optic array deze informatie biedt.
• De physiological houdt zich bezig met de manier waarop de netwerken van zenuwcellen zijn georganiseerd om de invarianten in de optic array te detecteren.

TTC = time to contact, is o.a de tijd die het duurt totdat iets bij je is bij een constante snelheid. TTC is een 1e orde tijd tot contact en is lineair. Lee zegt dat je deze tijd direct kan zien door middel van tau.  Tau = r/ (d/dt)*r waarbij r de optische grootte van het object is dat op je afkomt(= de projectie van het object op het projectieoppervlak) en r de relatieve snelheid van datgene wat op je afkomt. d/dt * r is de formule voor de snelheid van het groter worden van het object (zie figuur 7).

N.B. Echte tijd tot contact loopt niet lineair want de snelheid is niet constant.

Het verschil  tussen TTC en tau, is dat TTC fysiek in de echte wereld is en een echte tijd bevat. Tau bevindt zich daarentegen in de optic array in de optic flow en dient als informatie voor de echte tijd. Tau gebruik je dus optisch. Dieren hebben mbv tau bepaalde grenswaardes van tau om tot actie over te gaan (bij een vogel is dat het inklappen van zijn vleugels). Daarnaast neemt bij zwaartekracht de snelheid toe en is TTC niet een echte time to contact, de TTC bevat namelijk een constante snelheid.

Pehensian: afstand tot een object heeft geen invloed op bewegingstijd maar alleen op bewegingssnelheid.

De overeenkomst tussen Tau en Chapman is dat als je op een bepaald punt wilt komen er een bepaalde constante moet zijn om op dat gewenste punt te komen.