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Mechanisms of gloss perception

Applicant Dr. Franz Faul
Subject Area General, Cognitive and Mathematical Psychology
Term from 2016 to 2022
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 285808412
 
Final Report Year 2022

Final Report Abstract

Das Forschungsprojekt beschäftigte sich mit Mechanismen der Glanzwahrnehmung. In der zweiten Projektphase wurden schwerpunktmäßig zwei Fragestellungen untersucht, nämlich 1) welche Rolle Fresnel-Effekte für den Glanzeindruck in realistischen 3D-Szenen mit globaler Beleuchtung spielen, und 2) welche Bedingungsfaktoren und Mechanismen dem sog. binokularen Glanz zugrunde liegen. Die Arbeiten zu einer weiteren geplanten Fragestellung, nämlich wie Glanzhinweise in inhomogenen Materialien integriert werden, konnte wegen methodischer Probleme und organisatorischer Hürden aufgrund der „Corona-Maßnahmen“ innerhalb der Projektlaufzeit nicht zu Ende geführt werden. Informelle Beobachtungen in der ersten Projektphase hatten nahegelegt, dass Fresnel-Effekte, d. h. die von den Fresnel’schen Gleichungen der Optik beschriebenen formabhängige Änderungen der Reflexionsstärke, bei der Wahrnehmung glänzender nicht-metallischer Oberflächen (wie z. B. glänzendem Plastik oder lackiertem Holz) eine wesentliche Rolle spielen können. Da diese Effekte in bisherigen Untersuchungen zur Glanzwahrnehmung mit computersimulierten Reizen meist ignoriert wurden, war ein wesentliches Ziel unserer Arbeiten, die qualitativen und quantitativen Auswirkungen der Vernachlässigung von Fresnel-Effekten auf den Glanzeindruck zu untersuchen. In einer umfangreichen Studie wurden Glanzwahrnehmung und Glanzkonstanz mit und ohne Fresnel-Effekten unter sonst gleichen Bedingungen verglichen. Es zeigte sich, dass sich der Glanzeindruck bei Reizen ohne Fresnel-Effekte qualitativ von dem mit Fresnel-Effekten stark unterscheiden kann. Außerdem tragen Fresnel-Effekte zu einem stärkeren und realistischeren Glanzeindruck bei. Bei relativ homogenen Beleuchtungen kann es sogar dazu kommen, dass der Glanzeindruck komplett verschwindet, wenn Fresnel-Effekte eliminiert werden. Unsere Befunde deuten darauf hin, dass Fresnel-Effekte auch die Konstanz der wahrgenommenen Glanzstärke bei einem Kontextwechsel verbessern können, insbesondere bei einem Wechsel der Beleuchtung. In weiteren Untersuchungen konnten wir zeigen, dass Fresnel-Effekte auch einen positiven Effekt auf die Konstanz der wahrgenommenen Mattheit von Oberflächen haben kann, obwohl Fresnel-Effekte die Schärfe des Spiegelbilds, das diesen Eindruck wesentlich bestimmt, nicht direkt beeinflussen. Wir fanden zudem Hinweise darauf, dass Fresnel-Effekte auch bei bewegten Reizen den Glanzeindruck und Glanzkonstanz fördern, einen Beitrag zur Unterscheidung von Metall und Plastik leisten, und die Formwahrnehmung beeinflussen. Insgesamt legen unsere Ergebnisse nahe, dass Fresnel-Effekte einen bislang vernachlässigten Glanzhinweis darstellen, der in bestimmten Bedingungen einen großen Einfluss auf die Material- und Formwahrnehmung haben kann und deshalb in zukünftigen Untersuchungen zur Glanzwahrnehmung berücksichtigt werden sollte. In unseren Untersuchungen zum binokularen Glanz nutzten wir eine neuartige Reizanordnung, die bei binokularer Fusion starke Glanzeindrücke hervorruft, aber anders als der bislang meist verwendete Standardreiz kaum binokulare Rivalität. Für diese Reizanordnung wurde die Stärke des binokularen Glanzes in Abhängigkeit von zahlreichen verschiedenen Reizmerkmalen experimentell untersucht. Wir haben dann schrittweise ein einfaches Modell entwickelt, das auf der seit langem in der Literatur diskutierten Idee beruht, binokularer Glanz zeige einen interokularen Konflikt zwischen inkompatiblen Kontrastrichtungen an. Mit der aktuellen Fassung des Modells ließen sich alle empirischen Befunde, die mit zahlreichen Reizvarianten erhoben wurden, sehr zuverlässig vorhersagen. Dies spricht dafür, dass binokularer Glanz im Wesentlichen ein Phänomen der frühen Wahrnehmung ist und – wenn überhaupt – nur indirekt mit Materialwahrnehmung zu tun hat. Das von uns entwickelte Modell steht in Einklang mit Befunden und Modellen in verwandten Bereichen der binokularen Wahrnehmung. Es stellt eine gute Grundlage für weitergehende Fragen dar, z. B. welche Rolle chromatische Informationen beim binokularen Glanz spielen.

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