Stereovisie
Omdat onze ogen 5-6 cm uit elkaar staan, zijn de beelden die op elk netvlies worden geprojecteerd enigszins verschillend. Dit verschil in beelden is een aanwijzing voor diepte, binoculaire dispariteit genaamd, die de ervaring van diepte mogelijk maakt door het proces van stereovisie. Dit proces combineert overeenkomstige kenmerken in elk netvliesbeeld tot een enkele voorstelling die informatie bevat over de afstand tot de kijker.
We zijn ons er normaal gesproken niet van bewust dat onze ogen verschillende beelden van dezelfde scène bevatten, maar dit kan gemakkelijk worden aangetoond. Houd de wijsvinger van elke hand rechtop recht voor uw neus, met één vinger op ongeveer 20 cm afstand en de andere vinger op ongeveer 40 cm afstand. Richt nu uw ogen op de vinger die verder weg is en sluit en open om beurten uw ogen. Terwijl u dit doet, lijkt het alsof de vinger die het dichtst bij is, van de ene kant van de vinger die het verst weg is, naar de andere springt. Als u nu beide ogen tegelijk opent, moet u zien dat er in feite twee beelden zijn van de vinger die dichterbij is. Dit is binoculaire dispariteit, die een nauwkeurige perceptie van diepte mogelijk maakt. Hoe groter de horizontale afstand tussen de overeenkomstige beelden van hetzelfde voorwerp in de twee ogen (de twee beelden van de dichtstbijzijnde vinger in deze demonstratie), hoe groter de waargenomen afstand zal zijn van het voorwerp dat zich op dat moment in het centrum van de fovea in beide ogen bevindt (de verste vinger).
De posities van een voorwerp in de twee netvliesbeelden zijn systematisch gerelateerd aan de afstand van dat voorwerp tot het voorwerp dat zich op dat moment in het centrum van de twee beelden in elk oog bevindt. In vergelijking met de lichtstralen die van het gefixeerde voorwerp naar het centrum van elk netvlies stralen, zal licht van een voorwerp dat dichter bij de kijker is, iets rechts van het centrum vallen in het linkeroog, en iets links van het centrum in het rechteroog (dit wordt gekruiste dispariteit genoemd). Licht van een voorwerp dat verder weg is van het gefixeerde voorwerp zal het omgekeerde doen, en iets naar links van het midden vallen in het linkeroog, en naar rechts van het midden in het rechteroog (niet-gekruiste dispariteit). Voor elk gefixeerd voorwerp is er een denkbeeldig gebied van ruimte dat de kijker op dezelfde afstand omgeeft, en dat Panum’s gebied wordt genoemd. Objecten op deze afstand hebben geen binoculaire dispariteit, wat betekent dat de lichtstralen die ervan afstralen op dezelfde afstand van het middelpunt van het netvlies in elk oog vallen. Als zodanig lijken deze objecten ook op dezelfde afstand van de kijker te staan als het object dat op dat moment gefixeerd is. Objecten buiten dit gebied zullen dichterbij of verder weg lijken, afhankelijk van of ze gekruiste dispariteit (voor nabije objecten) of ongekruiste dispariteit (voor verder weg gelegen objecten) in de twee ogen produceren. Bovendien komt de grootte van de dispariteit overeen met de relatieve afstand van een object tot het gefixeerde object. Het proces van stereovisie stelt de hersenen dus in staat om de relatieve afstand van voorwerpen af te leiden op basis van zowel het teken (gekruist of ongekruist) als de grootte van de beeldverschillen in de twee ogen.
Stereovisie kan worden gebruikt om illusies van driedimensionaliteit te creëren, zoals te zien is in stereoscopen uit het Victoriaanse tijdperk, de populaire 20e-eeuwse Viewmaster-serie van kinderspeelgoed, en de brillen die door toeschouwers worden gedragen bij moderne driedimensionale films. Hoewel de beelden die in dergelijke apparaten worden gebruikt altijd andere diepte-invloeden bevatten dan binoculaire dispariteit, zoals occlusie, relatieve grootte en schaduw (zie het gedeelte over statische beeldinvloeden), is het mogelijk om een overtuigende illusie van diepte te creëren met alleen veranderingen in dispariteit, wat betekent dat stereovisie een krachtigere diepte-invloeden is dan de andere structurele signalen. Bela Julesz heeft in de jaren zestig bij Bell Laboratories stereogrammen met willekeurige punten uitgevonden om dit aan te tonen. Meer recentelijk zijn de concepten die gebruikt worden bij het maken van stereogrammen met willekeurige punten gebruikt om de fascinerende beelden te genereren die in de volksmond bekend staan als autostereogrammen of Magic Eye™ beelden.
Zoals de naam al aangeeft, lijkt een stereogram met willekeurige punten aanvankelijk niets anders dan een groep punten in een chaotisch patroon. Een deel van de stippen is echter horizontaal ten opzichte van elkaar verplaatst, zodat wanneer de ogen voor of achter de diepte van het beeld worden gericht, er een illusie van diepte tevoorschijn komt. Wanneer de ogen op de juiste afstand zijn gericht, is het beeld van de stippen voor elk oog ruwweg hetzelfde, maar sommige van de overeenkomstige stippen in elk beeld zijn ten opzichte van elkaar verschoven. Deze binoculaire dispariteit genereert de ervaring dat een subset van het stippenpatroon op de voorgrond is gekomen ten opzichte van andere regio’s van het stippenpatroon die nu op de achtergrond lijken te zijn.
Naast het aantonen dat stereovisie onafhankelijk van andere diepte signalen kan functioneren, wijzen random dot stereogrammen ook op de complexiteit van de stereovisie mechanismen van de hersenen. Om diepte te kunnen waarnemen in het patroon van willekeurige stippen, moeten de hersenen namelijk op de een of andere manier van tevoren weten welke stippen in het ene netvliesbeeld overeenkomen met dezelfde stippen in het andere netvliesbeeld. Dit staat bekend als het correspondentieprobleem, en zoals veel problemen bij het menselijk zien is het paradoxaal genoeg zowel een ongevormd probleem als een probleem dat de hersenen moeiteloos lijken op te lossen. Het feit dat het een ongevormd probleem is, betekent dat er bij afwezigheid van andere informatie dan die in de puntpatronen, een oneindig aantal mogelijke manieren zijn om twee netvliesbeelden op één lijn te brengen. Het feit dat de hersenen het probleem zonder moeite oplossen wordt zo geïnterpreteerd dat de hersenen a priori aannames over regelmatigheden in de omgeving moeten gebruiken om het probleem op te lossen. Een grote uitdaging voor visus-onderzoekers is te bepalen wat die a priori aannames zijn. Wat al duidelijk is, is dat het proces van stereovisie sneller en betrouwbaarder tot een conclusie komt wanneer het wordt geïnformeerd door andere diepte-indicaties, waaronder de monoculaire diepte-indicaties die verderop in dit artikel worden besproken.
Menselijke zuigelingen blijken bij de geboorte geen functioneel stereovisie te bezitten, maar het ontwikkelt zich vrij snel. Tegen de tijd dat zuigelingen 6 maanden oud zijn, vertonen de meesten stereovisie op een in wezen volwassen niveau. Net als de andere fysiologische signalen (accommodatie en vergence), is stereovisie alleen effectief bruikbaar binnen een afstand van ongeveer 3 m van de kijker. Om dezelfde redenen als vermeld in de bespreking van vergence (bv. strabismus, amblyopie), heeft 5% tot 10% van de bevolking geen bruikbare stereovisie wegens onevenwichtigheden in de aard en de kwaliteit van de informatie in de twee ogen.