Optische illusies: 3D-beelden


Optische illusies
Verkenning en verklaring van een intrigerend verschijnsel
VII. 3D-beelden

De mens dankt zijn 3D-zicht aan twee eigenschappen van zijn ogen:

  • Ze zijn aan de voorzijde van je aangezicht geplaatst, waardoor ze in dezelfde richting kijken. Bij bijvoorbeeld paarden en runderen staan de ogen meer aan de zijkant: daardoor hebben zij een groter zichtbereik, wat echter ten koste gaat van ‘stereo’zicht.
  • Ze staan ongeveer 6,5-7 cm uit mekaar, waardoor elk van hen een net wat ander beeld registreert: parallax-effect. De interpretatie van die kleine verschillen leidt ertoe dat je de wereld rondom jou ziet in drie dimensies.
  • Bij voorwerpen op korte afstand (1-2 m) voelen je hersenen de convergentie van je ogen dankzij zenuwen in de oogspieren.
  • Bij voorwerpen tot een afstand van zo’n 15 m, detecteren je hersenen het verschil in het op de retina geprojecteerde beeld.
  • Andere informatie die een rol speelt bij het stereoscopisch zicht zijn onder andere: de gepercipieerde grootte van voorwerpen, klassiek perspectief: de met toenemende afstand convergerende lijnen, kleurdesaturatie en het verzachten van de helderheid naarmate de afstand toeneemt, schaduwen: een gebrek aan schaduw doet een voorwerp onnatuurlijk overkomen, bewegingsparallax: voorwerpen dichtbij veranderen sneller van positie ten opzichte van de achtergrond dan voorwerpen die verder weg staan, …

Op een (twee-dimensionele) afbeelding vervalt dit effect, omdat alles wordt weergegeven in één vlak.
Door twee twee-dimensionele beelden echter op een bepaalde en specifieke manier met mekaar te combineren, is het mogelijk om de idee (illusie) van diepte op te roepen.

Gekruiste, convergerende oogbollen

Ga recht voor het onderstaande beeld zitten.
Kijk naar het beeld, zonder je hoofd te bewegen of je ogen rond te laten dwalen.
Kruis nu je ogen (kijk scheel) totdat de twee vierkanten er vier zijn geworden.
Verminder vervolgens de kruising totdat de twee middelste vierkanten samensmelten tot één beeld: je zal merken dat de verticale staaf zich duidelijk voor het witte vierkant bevindt.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

(klik op de foto om ze te vergroten)

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

(klik op de foto om ze te vergroten)

Divergerende oogbollen

Het valt niet iedereen even gemakkelijk om zijn ogen te kruisen (convergentie van de oogballen).
Er zijn dan ook in de loop der jaren heel wat hulpmiddeltjes ontwikkeld om stereoscopische beelden te bekijken. Deze werkten op het principe van divergentie van de oogbollen.

In het midden van de 19de eeuw hoorde een (Holmes-)stereoscoop bij de basisuitrusting van elk zich respecterend gezin.
Vandaag de dag zijn deze toestelletjes nog nagenoeg enkel terug te vinden in speelgoedwinkels: de Lestrade en View-Master stereoscopen zijn (waren) er alom bekende voorbeelden van.

Anaglyphen

Bij toepassing van convergentie en divergentie van de ogen zijn steeds twee, naast mekaar geplaatste, beelden nodig.
Er bestaan echter ook technieken waarbij beide beelden op mekaar liggen.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van speciale brillen.
Bij anaglyphen krijgt het ene beeld een rode kleur, terwijl het andere beeld een blauwe (of groene) kleur krijgt. Wanneer je naar dergelijk beeld kijkt met een bril met rood en blauw (groen) glas, ontstaat opnieuw het stereoscopisch beeld.
Deze methode is echter niet erg ‘vriendelijk’ ten opzichte van kleuren. Daarom wordt ze meestal gebruikt bij zwart/wit beelden.

Bekijk de hieronder staande beelden met een rood/blauwe bril.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

(klik op de foto om ze te vergroten)

Voor cinematografische doeleinden en bij 3D-televisie, maakt men gebruik van gepolariseerd licht. Dit is een methode die enkel werkt bij geprojecteerde beelden en kan dus niet op papier getoond worden.
Voordeel van deze methode is de kleurechtheid van het effect. Nadeel zijn de, van nature, donkere beelden, waardoor een krachtige projector noodzakelijk is.

Optische illusies: grootte-illusies


Optische illusies
Verkenning en verklaring van een intrigerend verschijnsel
VI. Grootte-illusies

De grootte van een voorwerp wordt door je hersenen geïnterpreteerd aan de hand van bijkomende informatie uit de omgeving.

Illusie van Ebbinghaus

De centrale cirkel is in beide gevallen even groot. Door hem tussen grotere of kleinere cirkels te plaatsen, wordt hij als kleiner of groter gezien.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

De maanillusie

De maanillusie is een voorbeeld uit de praktijk van dit type illusie. Ook al is de projectie van de maan op het netvlies van je ogen even groot, toch heb je de indruk dat ze gigantisch groot is, wanneer ze net boven de horizon staat. Deze indruk heb je niet wanneer ze hoog aan het firmament staat. Een deel van de verklaring ligt in het feit dat je de grootte van de maan vergelijkt met de bomen en gebouwen die je in de verte waarneemt.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Toch blijft de illusie bestaan wanneer de maan laag boven de zee of woestijn staat. Wellicht treedt hierbij informatie over het terrein, zoals het rimpelende weter in de zee of de glooiende zandstroken in de woestijn, op als referentiekader.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Hoog aan de hemel ontbreken deze vergelijkingspunten.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Optische illusies: lengte-illusies


Optische illusies
Verkenning en verklaring van een intrigerend verschijnsel
V. Lengte-illusies

Lengte illusies zijn cultureel gebonden.
In culturen waar rechthoekige gebouwen of voorwerpen niet voorkomen, zijn mensen er veel minder gevoelig voor.

Müller Lyer-illusie

Bij de Müller-Lyer-illusie zorgen de naar buiten openende pijlpunten ervoor dat het lijnstuk langer lijkt.
Het omgekeerde gebeurt bij de naar binnen openende pijlpunten.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

De illusie werkt evenzeer wanneer de horizontale lijnstukken worden weggelaten.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

De verklaring ligt in het feit dat je naar buiten openende pijlpunten interpreteert als de buitenzijde van een voorwerp.
Naar binnen openende pijlpunten zie je als de binnenzijde van een voorwerp.

Sander-illusie

De twee diagonalen binnenin de parallellogrammen zijn wel degelijk even lang.
In het linker parallellogram zit de diagonaal gevat tussen twee stompe hoeken, terwijl in het rechter paralellogram ze gevat zit tussen scherpe hoeken.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Optische illusies: nabeeld


Optische illusies
Verkenning en verklaring van een intrigerend verschijnsel
IV. Nabeeld

Het netvlies van je oog is opgebouwde uit miljoenen lichtgevoelige cellen die ervoor zorgen dat de lichtimpulsen die via je ooglens binnenkomen worden omgezet in een beeld.

Ongeveer 120 miljoen staafjes zorgen voor de waarneming van contrasten en contouren.
Zes miljoen kegeltjes zorgen ervoor dat je kleur ziet. Hiervan heb je drie soorten: ‘rode’, ‘groene’ en ‘blauwe’ kegeltjes laten je toe de drie hoofdkleuren te onderscheiden.
Door deze drie kleuren te mengen krijg je een oneindige variatie van kleuren. Wit is een combinatie van evenredige delen rood, groen en blauw.

Onder normale omstandigheden zijn je ogen voortdurend in beweging en fixeer je een beeld nooit voor lange tijd. Doe je dit toch, dan worden de lichtgevoelige oogcellen ‘moe’.
Staar je bijvoorbeeld lange tijd naar een groen vlak, dan worden de groene kegeltjes uiteindelijk uitgeschakeld: ze sturen geen prikkels meer door.
Wanneer je vervolgens naar een wit blad kijkt (een combinatie van rood, groen en blauw – zie hierboven), dan zie je daar een beeld dat nog slechts informatie van de rode en de blauwe kegeltjes bevat (magenta). Je ziet met andere woorden een ‘negatief’ beeld, gebaseerd op de complementaire kleuren.

Dit wordt het McCollough-effect genoemd.

Kleur

Staar voldoende lang (20-30 seconden) naar het centrum van het linker beeld.
Staar vervolgens naar het centrum van het rechter vak: een beeld van wit min de oorspronkelijke kleur, dus de negatieve kleuren, zal verschijnen.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Contrast

Dit effect werkt niet alleen bij kleur, maar ook bij contrast.
Wanneer je voldoende lang naar het linker beeld hebt gestaard, zal je rechts een beeld van een witte cirkel op een zwarte achtergrond onderscheiden.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Negatieve beelden

Kleur en contrast gecombineerd.
Door links een negatief beeld te tonen, zal zich op de duur rechts een wit min de negatieve kleuren = positief beeld opbouwen.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Optische illusies: patroonherkenning 2


Optische illusies
Verkenning en verklaring van een intrigerend verschijnsel
III. Patroonherkenning

In de vorige bijdrage over patroonherkenning had ik het over het onderscheiden van een patroon waarvan je je de vraag kan stellen of het er wel is. Vandaag hebben we het over de keuze die we/ons brein maakt wanneer er meerdere patronen aanwezig zijn.

B. Kiezen tussen 2 patronen

1. Wanneer in één afbeelding twee patronen worden getoond, dan zullen je hersenen een keuze maken op basis van contraststerkte.
Ook al weet je dat het tweede patroon aanwezig is, dikwijls is het zo dat het eerste patroon moet verwijderd of gemaskeerd worden, wil je het tweede patroon correct kunnen waarnemen.

Cafémuur

De aandacht van je hersenen gaat in de eerste plaats naar het patroon van zwarte en witte blokjes. Hierdoor wordt het waarnemen van de horizontale, rechte (!) lijnen zo goed als onmogelijk.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Rechte of kromme verticalen?

De verticale lijnen zijn wel degelijk recht!
Door het patroon van de meer contrasterende, ten opzichte van mekaar verschoven, zwarte en witte lijntjes, lijken ze echter gebogen.
Deze illusie zou veel minder sterk zijn indien de grijze achtergrond zou vervangen worden door een witte of een zwarte.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusie 5b blog

Uitstulping of niet?

Het is een illusie te denken dat het centrale gedeelte van dit schaakbordpatroon een uitstulping vertoont!

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusie 5b blog

2. Is het contrast tussen beide patronen evenwaardig, dan zal je één van beide patronen eerst zien. Wil je vervolgens het andere patroon zien, dan moet je eerst het eerste uitschakelen.
Verklaringen waarom je één of ander patroon eerst waarneemt, werden, historisch gezien, in sommige gevallen nogal (al te) snel in de psychologische sfeer gezocht.

Voorbeelden hiervan zijn:

  • Het portret van een jonge dame … of is het een oude vrouw?
  • De vaas … of zijn het twee gezichten?
  • Viooltjes … of zie je Napoleon, zijn vrouw Josephine en hun zoon?
  • Freud … of een wulpse jonge vrouw?

Optische illusies: patroonherkenning 1


Optische illusies
Verkenning en verklaring van een intrigerend verschijnsel
III. Patroonherkenning

Je hersenen zijn erg goed in het herkennen van patronen.
Optische illusies die hier verband mee houden, kan je in twee groepen onderverdelen:

  • optische illusies die je een patroon doen zien waar er geen is,
  • optische illusies die het tegelijkertijd waarnemen van twee patronen onmogelijk maken.

A. Is het er of is het er niet?

Je hersenen hebben de sterke neiging om te ordenen en te structureren.
Daarom ‘zie’ je soms patronen die er eigenlijk niet zijn.

Driehoek van Kanizsa

De drie onvolledige, donkere cirkels suggereren een gelijkzijdige driehoek, maar de 3 lijnen die nodig zijn om dergelijke figuur te vormen staan er niet.
Op de vraag wat hier wordt afgebeeld zal je eerder geneigd zijn ‘een driehoek’ te antwoorden, dan ‘drie gelijkvormige, onvolledige cirkels van gelijke grootte en met een verschillende oriëntatie’.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Letterschaduwen

Dezelfde redenering gaat op voor de onderstaand figuur.
Hierbij dient echter opgemerkt te worden dat dikwijls culturele achtergronden een bijkomende rol spelen. Als je nooit in contact bent gekomen met het Westerse schrift, dan is de kans klein dat je deze figuur herkent als de letter ‘M’.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Beide bovenstaande illusies van niet-afgebeelde patronen, worden ook wel voorbeelden van ‘negatieve ruimte’ genoemd.

Historische voorbeelden

Enkele historische voorbeelden van deze illusie zijn:

  • De dalmatiër: het beeld verbergt een dalmatiër. Zolang je hem niet gevonden hebt, is dit een verzameling van willekeurige zwarte vlekken. Van zodra je hem gevonden hebt, kan je er echter niet meer naast kijken.
  • Het gezicht op Mars: een foto genomen door de Viking in 1976. Door een bizar spel van licht en schaduw, ‘verschijnt’ er een menselijk aangezicht.

Optische illusies: laterale inhibitie


Optische illusies
Verkenning en verklaring van een intrigerend verschijnsel
II. Laterale inhibitie

Bepaalde hersenreceptoren nemen ‘zwart’ waar, andere ‘wit’. Om het zien van contrasten te vergemakkelijken, moet een eventueel verloop tussen vlakken met verschillende helderheid zoveel mogelijk uitgeschakeld worden. Daarom worden aangrenzende receptoren geblokkeerd.

Hermann-grid

De Hermann-grid bestaat uit een zwart vlak, in vierkantjes opgedeeld door grijze lijnen, waarbij op de snijpunten van de lijnen witte stippen staan.
Wanneer je je concentreert op een willekeurige witte stip, zal je merken dat sommige van de andere witte stippen zwart worden.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Variant op de Hermann-grid.

Verdwijnende stippen

Concentreer je op het centrale kruisje, en je zal merken dat de diffuse stippen in de cirkel beginnen te verdwijnen.
Richt je je ogen naar de plaats van de verdwenen stip, dat verschijnt ze opnieuw.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Helder kruis

Richt je ogen op het centrum van het kruis.
Het witte vlak dat zich daar bevindt, lijkt feller dan het wit van de buitenste omgeving.
Om het contrast van het centrale gedeelte duidelijk te kunnen waarnemen, wordt het contrast aan de buitenkant verzwakt.

Patrick Verbessem - Business Visualisation - optische illusies

Verwant aan deze illusie is het effect dat je pupillen zich samentrekken.
Uit een recente studie aan de Universiteit van Oslo blijkt dat dat niet alleen gebeurt wanneer je naar een felle lichtbron kijkt, maar ook wanneer je naar een afbeelding ervan kijkt.