Allgemeine Psychologie II

Hintergrund

Bei der Untersuchung der Glanzwahrnehmung geht es im Wesentlichen um zwei Fragen, nämlich welche Eigenschaften des retinalen Bilds den Glanzeindruck bestimmen (Glanzbedingungen) und inwiefern der Glanzeindruck eines gegebenen Materials gegenüber Änderungen des Kontexts invariant bleibt (Glanzkonstanz).

Zur Untersuchung der Glanzwahrnehmung werden im Allgemeinen realistische 3D-Reize verwendet, die mithilfe von 3D-Software erstellt werden. Es hat sich kürzlich herausgestellt, dass der Glanzeindruck von sog. Fresnel-Effekten abhängen kann (Faul, 2019), die bislang in der Forschung oft vernachlässigt wurden. Fresnel-Effekte beziehen sich auf die physikalische Regularität, dass die Stärke des von einer Oberfläche spiegelnd reflektierten Lichts von der Orientierung der Oberfläche zum Betrachter abhängt. In der bisherigen Forschung wurde oft das sog. Ward-Reflektanzmodell verwendet, das diese Fresnel-Effekte nicht berücksichtigt.

Um vorliegende Befunde zur Glanzwahrnehmung, die ohne Fresnel-Effekte erhoben wurden, zu validieren, soll in einer Reihe von experimentellen Untersuchungen für verschiedene Aspekte des Glanzeindrucks überprüft werden, ob Fresnel-Effekte dabei eine Rolle spielen. Dazu sollen jeweils die Ergebnisse mit und ohne Berücksichtigung von Fresnel-Effekten verglichen werden. Gegenstand der Arbeiten ist jeweils die Planung, Durchführung und Auswertung eines entsprechenden Experiments. Bei der technischen Umsetzung der Experiments (Programmierung und Erstellung photorealistischer 3D-Objekte) wird weitreichende Unterstützung geboten.

Projekt 1: Glanzkonstanz in Abhängigkeit von der korrekten Darstellung von Fresnel-Effekten

Eine zentrale Frage der Forschung zur Glanzwahrnehmung ist, inwieweit die Glanzwahrnehmung bei Variation des Kontexts konstant bleibt (Adams, Kucukoglu, Landy & Mantiuk, 2018; Fleming, Dror & Adelson, 2003; Olkkonen & Brainard, 2011). Die Logik der Untersuchung ist dabei, Versuchspersonen den Glanzeindruck bzw. Aspekte des Glanzeindrucks über verschiedene Kontextbedingungen hinweg abgleichen zu lassen, wobei Konstanz definitionsgemäß dann vorliegt, wenn trotz der Kontextvariation die physikalischen Parameter des Materials gleich gewählt werden. Die experimentell zu prüfende Hypothese ist, dass Glanzkonstanz mit Fresnel-Effekten größer ist als ohne Fresnel-Effekte. Experiment 4 in Faul (2019) kann als prototypisch für die geplanten Arbeiten gelten.

Potentielle Fragen betreffen die Konstanz bezüglich der zwei Materialeigenschaften Oberflächenrauheit und Spiegelungsstärke. Als Kontextvariable kommen die Art der Beleuchtung, die Form des Objekts, die Art des Bodens, auf dem ein Objekt ruht, die Helligkeit der Objektfarbe, die Existenz von Vergleichsobjekten etc. infrage. In einer konkreten Arbeit soll jeweils eine Kombination von Materialeigenschaft und Kontextvariable untersucht werden, wobei immer die Konstanz mit und ohne Fresnel-Effekte verglichen werden soll.

Projekt 2: Der Einfluss von Fresnel-Effekten auf die Formwahrnehmung

Glanz beeinflusst auch die Formwahrnehmung (Norman, Todd & Orban, 2004). Informelle Beobachtungen und vorläufige experimentelle Befunde legen nahe, dass Fresnel-Effekte auch die Tiefenwahrnehmung beeinflussen, wobei Objekte mit korrekten Fresnel-Effekten deutlich plastischer wirken als solche ohne. Diese Hypothese soll in mehreren Teilprojekten experimentell geprüft werden. Dabei werden Objekte mit und ohne Fresnel-Effekte in Paarvergleichen bezüglich des Tiefeneindrucks beurteilt oder es wird in einem Einstell-Experiment ermittelt, wie stark die wahre Tiefe ohne Fresnel-Effekte erhöht werden muss, damit ein ähnlicher Tiefeneffekt wie mit Fresnel-Effekten entsteht. In einer konkreten Arbeit können dabei als zusätzliche Variablen die Objektform, die Beleuchtung und die Darbietungsbedingungen (z. B. die Beleuchtung, Stereo) variiert werden.

Literatur

  • Adams, W. J., Kucukoglu, G., Landy, M. S. & Mantiuk, R. K. (2018). Naturally glossy: Gloss perception, illumination statistics, and tone mapping. Journal of Vision, 18(13):4, 1-16. https://doi.org/10.1167/18.13.4
  • Faul, F. (2019). The influence of Fresnel effects on gloss perception. Journal of Vision, 19(13):1, 1-39. https://doi.org/10.1167/19.13.1
  • Fleming, R. W., Dror, R. O. & Adelson, E. H. (2003). Real-world illumination and the perception of surface reflectanceproperties. Journal of Vision, 3(5), 347-368. https://doi.org/10.1167/3.5.3
  • Norman, J. F., Todd, J. T. & Orban, G. A. (2004). Perception of three-dimensional shape from specular highlights, deformations of shading, and other types of visual information. Psychological Science, 15(8), 565-570. https://doi.org/10/dz4z8x
  • Olkkonen, M. & Brainard, D. H. (2011). Joint effects of illumination geometry and object shape in the perception of surface reflectance. i-Perception, 2(9), 1014-1034. https://doi.org/10.1068/i0480