Kształty, tekstury i kolory

Najważniejszym problemem, z jakim musi zmierzyć się nasz mózg, jest oddzielenie tła od głównych składników obrazu. Widzenie stereoskopowe bardzo ułatwia ten proces, gdy jednak nie możemy z niego skorzystać, zaczynają się problemy. Weźmy na przykład typowy obrazek przedstawiający tzw. figurę dwuznaczną – wazę Rubina.

----- R E K L A M A -----

APARATY LEICA DOSTĘPNE W E-OKO!

Leica Q3 (6506)

29398 zł

Leica M11-P - srebrna

43999 zł

Leica D-Lux 8

7348 zł

Leica Q3 43

28498 zł

Raty 0%. Zostaw swój sprzęt w rozliczeniu.

Źródło Wikimedia Commons

Rysunek po lewej stronie nie sprawia nam problemu. Spójrzmy na ten po prawej, gdzie detale kielicha są usunięte. W zależności od decyzji, co jest tłem, widzimy kielich lub dwie twarze. W wypadku powyższego obrazu kształt konturu tworzymy w zależności od tego, która strona krawędzi jest traktowana przez nas jako część składowa rysunku: czarna czy biała. Istotą tej iluzji jest sposób, w jaki mózg koduje obiekty – przede wszystkim pod względem kształtu. Ważne jest też grupowanie w procesie poznawczym elementów, które są zbliżone do siebie i jednorodne pod pewnymi względami. Nagła zmiana w interpretacji może być spowodowana przesunięciem uwagi, gdy rozpoznamy w konturze zarys nosa i ust.

Mózg stara się rekonstruować głębię, analizując także tekstury. Przykładem niech będzie poniższa grafika ukazująca kamuflaż (rysunek z książki „The Intelligent Eye” Richarda Gregorego).

Zastanówmy się, co się dzieje, kiedy patrzymy na powyższą ilustrację. Zapewne początkowo większość czytelników nie będzie mogła powiedzieć, co przedstawia ten obraz. Proces rozpoznawania będzie długotrwały i mozolny, w końcu jednak samemu czy dzięki podpowiedzi zobaczymy w nim dalmatyńczyka i od tej pory obraz ten nie będzie już tajemniczy.

Użycie podpowiedzi natychmiast przywołuje cechy takiego zwierzęcia. Wysokopoziomowe rozumienie nakierowuje w mózgu obszary korowe na poszukiwanie nie pojedynczych plam, lecz ich grupowania dającego kształty przypominające nogi czy łeb.

Ten eksperyment pokazuje, że doświadczenia z przeszłości mogą mieć wpływ na postrzeganie takich właściwości jak postacie lub głębokości.

Jako ciekawostkę prezentujemy inną grafikę – obrazek pomysłu Toma Stafforda – ukazującą ten sam sposób pracy naszego mózgu, mierzącego się z kontrastem. Tym razem pozostawimy zagadkę do rozwiązania bez podpowiedzi.

Na koniec zastanówmy się, co by było, gdyby to nie były statyczne obrazy, a film ukazujący ruch. Dla większości z nas nie byłaby to trudna zagadka, a dalmatyńczyka czy żabę dostrzeglibyśmy od razu.

Obrazy niejednoznaczne

Co przedstawia poniższy rysunek? Kobietę czy saksofonistę?

Iluzja polega na tym, że oba te obrazy są obecne na rysunku, ale nie dla naszego postrzegania. Widzimy albo jeden, albo drugi, ale nie oba jednocześnie. Ten rodzaj interpretacji dotyczy całej zawartości obrazu, która jest interpretowana przez mózg jedynie z jego małego fragmentu.

Postrzeganie rysunku będzie stabilne, o ile nie przykuje naszej uwagi inny region i na jego podstawie mózg nie dokona ponownej interpretacji całości. Tym samym jest to zupełnie inny proces od opisanego wcześniej dekomponowania tła.

Źródło Wikimedia Commons

Podobną z przedstawioną powyżej iluzją jest powszechnie znaną grafika powstała z oryginalnego szkicu Williama Hilla „Żona czy teściowa?” z 1915 roku.

Cień a rekonstrukcja 3D

W percepcji głębi okazuje się, że bardzo ważne znaczenie ma cień.

Zwróćmy uwagę na trajektorię lotu piłki i jej cień. Wydaje się, że przesuwa się ona po skosie szachownicy. Czy dostrzegamy jakąś dwuznaczność ruchu piłki? Nie.

Zmieńmy teraz położenie cieni. Czy nie wydaje się, że teraz piłka wznosi się ponad szachownicę? Wystarczyło zmienić położenie cieni, by zupełnie inaczej postrzegać trajektorię lotu piłki.

Bez cienia ruch piłki nie jest jednoznaczny. Nasz wzrok nie może się zdecydować na wybór pomiędzy dwiema najprostszymi możliwościami. To dlatego, że trajektoria piłki bez cienia nie jest spójna z percepcją odległości, czyli postrzegania coraz to mniejszej piłki. W obliczu niejasnej sytuacji nasz mózg próbuje znaleźć jakiś trop, który pomoże rozwiązać dwuznaczność. Cień jest wizualną wskazówką błędu postrzegania zarówno piłki, jak i jej odległości od obserwatora. Skoro układów ruchu piłki mogą być dziesiątki, cień zweryfikuje jako prawidłowe inne możliwe trajektorie – ścieżki, które przez nasze postrzeganie zostałyby odrzucone.

Powyższe przykłady ilustrują, że to, co widzimy, niekoniecznie jest tym, na co patrzymy. Zupełnie inną grupą iluzji są te, które bazują nie na pracy mózgu, ale niedoskonałości budowy samego oka, z którą nasz mózg nie do końca sobie radzi.

Hamowanie oboczne

Hamowanie oboczne na siatkówce to proces polegający na hamującym wpływie jednego receptora na inne receptory z nim sąsiadujące. Spójrzmy na rysunek poniżej, który zwykło się nazywać wstęgą Macha.

Gradient jest podzielony na kilka pasków o jednolitym kolorze, ale dlaczego na granicach dostrzegamy rozjaśnienia, wyraźnie oddzielające poszczególne pola? Właśnie w wyniku hamowania krawędź jasnej płaszczyzny sąsiadująca z czernią wydaje się rozjaśniona, a krawędź ciemna – bardziej ciemniejsza. Innymi słowy: kontrast między jasnymi i ciemnymi płaszczyznami w miejscu, gdzie sąsiadują ze sobą, zostaje przez nasze oczy sztucznie zwiększony.

Zagadka – ile czarnych kropek znajduje się na rysunku poniżej w miejscach krzyżowania się jasnych linii?

Migająca siatka autorstwa E. Lingelbach, żródło Wikimedia Commons

Odpowiedzią jest zero. To ten sam efekt – hamowanie oboczne, jednak w przeciwieństwie do wstęgi Macha bardziej spektakularny.

Kontrast następczy – powidok

Spójrzmy na obrazek autorstwa Jeremiego Hintona przez dłuższą chwilę wpatrując się w krzyżyk w środku.

Źródło Wikimedia Commons

Po pewnym czasie w miejscach, gdzie znika fioletowa plamka, pojawia się zielona. Zjawisko to związane jest z budową siatkówki oka, gdzie czopki połączone są w pary. Pobudzone receptory wysyłają niezależnie informacje do tej samej komórki zbiorczej. Gdy na ten obszar pada światło neutralne kolorystycznie, pobudzone są w takim samym stopniu oba receptory, a komórka zbiorcza wysyła skumulowany sygnał.

Wpatrywanie się w krzyżyk na rysunku powyżej powoduje, że część receptorów dla koloru czerwonego wysyca się i wolniej wraca do stanu podstawowego. To ten sam efekt, gdy nawet chwilę patrzymy w bardzo jasny punkt i później przez długi czas w tym samym miejscu widzimy ślady „oparzenia” siatkówki.

Ruchem na rysunku jest chwilowy brak kolorowego podświetlania, czyli zamiana czerwonego światła na szare, na które powinny zareagować oba czopki. Tak się jednak nie dzieje, „wyczerpane” czopki czerwone wysyłają słabszy sygnał, co mózg interpretuje jako kolor dopełniający. Zieloną poświatę należy rozumieć zatem tak, że nastąpiła chwilowa nierównomierność w pracy czopków zielonych i czerwonych.

Kontrast równoczesny

Opisana przez Charlesa Chubba iluzja kontrastu jasności wykorzystuje specyficzna reakcję siatkówki, która silnie zależy od lokalnej średniej intensywności obrazu.

Na rysunku powyżej środkowy prostokąt ma ciągły i niezmienny odcień. Jednak z uwagi na otoczenie o zmiennym gradiencie postrzegamy go także jako zmieniającego jasność. Uważa się, że za tę iluzję odpowiedzialne jest także hamowanie oboczne. Jednak w tym wypadku istotny jest kontrast, a nie jasność.

Po lewej iluzja stworzona przez Edwarda Adelsona, po prawej Beau Lotta. Źródło Wikimedia Commons oraz lottolab.org

Czy pomarańczowe koła na obrazku po lewej są tego samego koloru? A co z polami szachownicy, na których leżą? Czy są zróżnicowane pod względem jasności? Podobnie na obrazku po prawej stronie: czy centralne brązowe pole na górnej ściance kostki ma ten sam kolor, co centralne pole na przedniej ściance?

Kolor i odcień, jaki widzimy, nie jest informacją, jaka dociera do mózgu z oka. To mózg określa kolorystykę różnych obiektów. W wypadku tych obrazów problemem, z jakim musi zmierzyć się mózg, jest ustalenie odcieni na szachownicy czy na kostce Rubika. Okazuje się, że nie wystarczy analiza światła pochodzącego z powierzchni. Widoczny cień sugeruje, że przyciemniona powierzchnia może odbijać mniej światła niż ciemna powierzchnia w pełnym świetle. Informacje, jak rozłożone są cienie, mózg wykorzystuje jako wskazówki, aby kompensować te obszary w celu określenia poprawnego koloru. Sęk w tym, że to iluzja, a mózg pokazuje tendencję do ignorowania stopniowej zmiany w natężeniu światła – próbuje określić kolor powierzchni bez względu na cień.

Podsumujmy: w iluzji kontrastu równoczesnego postrzegana jasność i kolor zależą od tła, na którym dany obiekt umieścimy. Zarówno jasność, jak i kolor postrzegany przez nas nabierają cech dopełnienia w konkretnym otoczeniu, dlatego kolor czerwony wydaje się mocniejszy, gdy zostanie umieszczony na zielonym tle.

Przedstawione powyżej iluzje są jedynie skrótowym przeglądem dość obszernej tematyki, którą trudno by było w tak krótkim artykule dokładnie omówić. Celem tego rozdziału było wskazanie roli, jaką pełni mózg w procesie poznawczym, a najważniejszą informacją powinna być ta, że kolor jako obiektywna właściwość fizyczna i barwa jako wrażenie wywołane w naszym mózgu są dwiema kompletnie różnymi sprawami i bardzo łatwo o pomyłkę.

Dlatego w pracy grafika, fotografa czy też kolorysty tak istotne są prawidłowe i stałe warunki otoczenia. Idealne stanowisko pracy powinno być raczej ciemne niźli nasłonecznione, a barwa otoczenia (w tym kolorystyka ściany) – neutralna, by odbite światło nie modyfikowało widma używanego oświetlenia.