Раскрыты тайны оптических иллюзий

Волшебные оптические иллюзии разбивали общество на две группы в течение 1990-х годов – те, кто мог видеть скрытые образы и тех, кто не мог. Эти точечные изображения, известные как автостереограммы, создают трехмерное изображение, когда зритель смотрит определенным образом на двумерный узор.

Волшебство длительностью в 25 лет

И хотя загадки оптической иллюзии сбивали с толку еще примерно 25 лет назад, эта идея давно использовалась исследователями для изучения восприятия зрения. Картинки смотрятся на “расходящем” расстоянии, равном ширине одного повторения двумерного “видимого” шаблона. Это заставляет увидеть сразу несколько искаженных скрытых объектов в 3D. Дивергентный просмотр означает: вместо того, чтобы смотреть прямо на изображение, вы двигаете глазами, как-будто смотрите прямо через него. Стереограммы впервые использовались при изучении восприятия человеческого зрения, в частности, видимость разных образов. В этом случае мозг создает единую сплоченную картинку – автостереограмма не требует специальной машины для просмотра скрытого трехмерного изображения.

Картинки обычно расположены на расстоянии 66 миллиметров –  приводит к тому, что каждый глаз, видящий картины, несколько по-разному их воспринимает. Мозг во время этого процесса пытается создать полный образ, чтобы не испытывать двойное зрение. Это также объясняется тем, что глаза помогают мозгу сделать наилучшее приближение, которое известно, как стереопсис – термин, связанный с восприятием глубины и трехмерных структур.

Иллюзия – метод изучения зрения

Эта идея восходит к 1930-м годам, которую впервые описал английский изобретатель Чарльз Уитстоун. Он создал устройство, отображающее другое изображение для каждого глаза, чтобы понять, как орган принимает образ трехмерных объектов. Используя плоские изображения, исследователи впервые смогли обмануть мозг в восприятии глубины, создавая стереопсис. Следующий крупный прорыв произошел в 1959 году, когда врач Бела Джулеш смогла устранить глубинные реплики. Ученая обнаружила первую стереограмму случайных точек, экспериментируя со стереопсисом и создала одно изображение в форме, состоящее из случайно распределенных точек.

На первом изображении она выбрала круговую область точек и слегка сдвинула такую же область на втором изображении. Случайные точки содержали скрытую форму, которую можно было увидеть только тогда, когда смотришь на картинку в определенный момент. Любой смотрящий на два изображения увидит плавающий круг, хотя в случайных точках не было реплик глубины. Эти данные подтверждают гипотезу врача Джулеш о том, что восприятие происходит в мозге, а не в глазах. Когда вы позволяете им расходиться, вместо того, чтобы смотреть прямо, каждый орган видит свою собственную картинку.

Почему мы видим вращающиеся картинки?

Поскольку мозг обучен преобразованию двух похожих изображений в одно, он автоматически предполагает, что вы видите одну картинку, которая в зрении углубляется, вместо двух изображений, просто расположенных близко друг к другу. Это происходит по всему изображению, и каждая картинка интерпретируется как одна. Пары картинок, которые повторяются с более близкими интервалами, приближаются к вам. Итак, это интервал повторения, что можно манипулировать для настройки глубины.

Примерно через 20 лет после открытия Джулеш, Кристофер Тайлер, ее ученик, использовал компьютерное программирование, чтобы эта схема смещения могла применяться к одному изображению. Это создало первое черно-белое единое изображение (стереограмму случайных точек). В 1991 году Том Бакчеи, инженер и Чери Смит объединились, чтобы улучшить исследователя Джулеш и Тайлера.

Больше нет точек. Используя эту программу в сочетании с новейшим программным обеспечением для 3D-моделирования и красочной техникой, была разработана совершенно новая запатентованная форма искусства – Magic Eye.

Чтобы создать изображение Magic Eye, программисты сначала начнут со скрытого изображения в виде градаций серого, создавая гладкую карту глубины градиента, где темные точки, которые должны быть расположены дальше – темнее, а более близкие точки – светлее. Затем 2D-шаблон помещается поверх скрытых изображений в виде камуфляжа. Далее компьютер будет использовать алгоритм Magic Eye, который отображает модель и устраивает повторяющиеся шаблоны на необходимую глубину скрытого изображения. Когда кто-то смотрит на такое изображение, то повторяющийся рисунок передает мозгу информацию о глубине, закодированную в ней, и мозг воспринимает скрытую картинку как иллюзию.

Пещерные рисунки имитируют современную иллюзию

Оптическая иллюзия – это когда предмет воспринимается иначе, чем объективная реальность. Одним из наиболее известных оптических иллюзий является рисунок «утки кролика», который впервые появился в «Harper’s Weekly» в 1892 году. Но, как сообщает National Geographic, исследователи обнаружили, что древний человек также умел создавать оптические иллюзии. В недавней работе, представленной международной конвенции исследователя рок-искусства, Дункан Колдуэлл показал, что оптическая иллюзия играет «повторяющуюся роль» в палеолитическом искусстве в нескольких пещерах во Франции.

Колдуэлл и другие определили, что рисунки бизонов и мамонтов в пещере Фонт-де-Гаум, Франция, часто обмениваются линиями и особенностями. Как объясняет National Geographic: «Например, в современном рисунке ниже изображения из Font-de-Gaume одна основная форма тела, подбрюшье и множество ног украшены признаками как мамонтов, так и зубров и имеют головы на обоих концах, что создает иллюзию».

Пещерное искусство – не единственное место, на котором древние художники копировали оптические иллюзии. Маленькая фигурка с другой французской местности показывает бизона с одной стороны и мамонта с другой. Как отмечает National Geographic, палеолитический художник использовал аналогичные контуры зубров и мамонта для создания объекта, который представляет обоих животных. Зубр и мамонт, похоже, являются единственными животными, в которых использовались оптические иллюзии, скорее всего, из-за их одинакового роста.

Существует три основных типа оптических иллюзий: литеральные – создают изображения, которые отличаются от создающего объекта, когнитивные – глаза и мозг делают разные предположения об объекте, физиологические – это то, что происходит, когда свет, цвет, наклон и движение влияют на глаза и мозг. Оптические иллюзии происходят в мозге из-за нервного запаздывания. Марк Чангизи является исследователем в Политехническом институте Ренсселера в Нью-Йорке. Он сказал: «Когда свет попадает на вашу сетчатку, примерно одна десятая секунды проходит до того, как мозг переводит сигнал в зрительное восприятие мира». Эта дальновидность развивалась, чтобы помочь нам реагировать на мир вокруг нас и понять, что может произойти с изображением в будущем. Как объясняет Чангизи, оптические иллюзии случаются, когда наш мозг пытается понять будущее, не соответствующее реальности.

Эксперты отмечают, когда дети рассматривают картинку «утку кролика», они видят утку. Но если они проверяются в пасхальное воскресенье, то им кажется фигура кролика. Вернитесь в историю, и утка становится зубром, в то время как кролик превращается в мамонта.