Иллюзии сетки: обман зрения и механизмы восприятия
Grid illusion
Иллюзии сетки: обман зрения, эффект Германа и мерцающая сетка. Узнайте, почему возникают "призрачные" пятна на пересечениях линий и как работает оптическая иллюзия.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Разновидность решетки, обманывающая зрение человека.
Kind of grid that deceives a person's vision
Иллюзия решетки – это любой тип решетки, вводящий в заблуждение зрение. Два наиболее распространенных типа иллюзий решетки – иллюзия Германна и сцинтиллирующая иллюзия решетки.
A grid illusion is any kind of grid that deceives a person's vision. The two most common types of grid illusions are the Hermann grid illusion and the scintillating grid illusion.
Иллюзия сетки Германна
Иллюзия сетки Германна — оптическая иллюзия, впервые описанная Людимаром Германном в 1870 году. Эта иллюзия характеризуется «призрачными» серыми пятнами, которые кажутся видимыми в точках пересечения белой (или светлой) сетки на черном фоне. Эти серые пятна исчезают, когда взгляд направлен непосредственно на точку пересечения.
The Hermann grid illusion is an optical illusion reported by Ludimar Hermann in 1870. The illusion is characterized by "ghostlike" grey blobs perceived at the intersections of a white (or light colored) grid on a black background. The grey blobs disappear when looking directly at an intersection.
Илюзия сверкающей сетки
Сверкающая иллюзия сетки — это оптическая иллюзия, обнаруженная Э. и Б. Лингельбахом и М. Шрауфом в 1994 году. Она часто рассматривается как вариант иллюзии сетки Германна, но обладает различными свойствами. Иллюзия создается путем наложения белых дисков на пересечения ортогональных серых полос на черном фоне. Темные точки кажутся быстро появляющимися и исчезающими в случайных пересечениях, отсюда и название "сверкающая". Когда человек смотрит непосредственно на одно из пересечений, темная точка не появляется. Темные точки исчезают, если наблюдатель находится слишком близко или слишком далеко от изображения.
The scintillating grid illusion is an optical illusion, discovered by E. and B. Lingelbach and M. Schrauf in 1994. It is often considered a variation of the Hermann grid illusion but possesses different properties. It is constructed by superimposing white discs on the intersections of orthogonal gray bars on a black background. Dark dots seem to appear and disappear rapidly at random intersections, hence the label "scintillating". When a person keeps their eyes directly on a single intersection, the dark dot does not appear. The dark dots disappear if one is too close to or too far from the image.
Различия между сцинтилирующей и сетчатой иллюзиями Германа
Разница между иллюзией мерцающей сетки и иллюзией сетки Германна заключается в том, что в первой иллюзии точки уже присутствуют в местах пересечений, чего нет во второй. Поскольку графики кажутся похожими с первого взгляда, эти две иллюзии иногда принимают за одну. Однако иллюзия мерцания не возникает при изолированном пересечении, в отличие от сетки Германна; наблюдения показывают, что для возникновения эффекта требуется как минимум 3х3 равномерно расположенных пересечений с наложенными дисками. Это требование указывает на участие глобальных процессов, аналогичных тем, которые предлагаются для объединения и группировки элементов изображения, в дополнение к локальным процессам.
The difference between the Scintillating Grid Illusion and the Hermann Grid Illusion is that the former has dots already in place at the intersections, which is not the case for the latter. Since, at first sight, the graphs appear similar, the two illusions are occasionally confused. But the scintillating illusion does not occur with an isolated intersection, as is the case for the Hermann grid; observations suggest that a minimum of 3 × 3 evenly spaced intersections with superimposed discs are required to produce the effect. This requirement suggests the participation of global processes of the kind proposed for the linking and grouping of features in an image, in addition to local processes.
Теории
Эффект обеих оптических иллюзий часто объясняется нейронным процессом, называемым латеральным торможением. Интенсивность в точке зрительной системы – это не просто результат работы одного рецептора, а результат работы группы рецепторов, реагирующих на стимулы в так называемом рецептивном поле. Ганглиозная клетка сетчатки суммирует сигналы от нескольких фоторецепторов на участке сетчатки; область в физическом пространстве, к которой реагируют фоторецепторы, является "рецептивным полем" ганглиозной клетки. В центре так называемого "on-center" рецептивного поля отдельные фоторецепторы возбуждают ганглиозную клетку при обнаружении увеличения яркости; фоторецепторы в окружающей области ингибируют ганглиозную клетку. Таким образом, поскольку точка на пересечении окружена большим количеством областей интенсивности, чем точка посередине линии, пересечение кажется темнее из-за усиленного торможения. Однако существует множество доказательств, опровергающих теорию ганглиозных клеток сетчатки. Например, если сделать линии сетки волнистыми, а не прямыми, то исчезнут и иллюзия сетки Германа, и сцинтиллирующая иллюзия сетки. Теория Баумгартнера/RGC не предсказывает такого результата. Теория латерального торможения также не может объяснить, что иллюзия сетки Германа воспринимается при различных ширинах полос. Теория латерального торможения предсказывает, что уменьшение размера сетки (и, следовательно, уменьшение торможения на пересечении) устранит иллюзорный эффект. Альтернативное объяснение состоит в том, что иллюзия вызвана S1-типом простых клеток в зрительной коре.
The effect of both optical illusions is often explained by a neural process called lateral inhibition. The intensity at a point in the visual system is not simply the result of a single receptor, but the result of a group of receptors which respond to the presentation of stimuli in what is called a receptive field. A retinal ganglion cell pools the inputs of several photoreceptors over an area of the retina; the area in physical space to which the photoreceptors respond is the ganglion cell's "receptive field". In the center of a so called on center receptive field, the individual photoreceptors excite the ganglion cell when they detect increased luminance; the photoreceptors in the surrounding area inhibit the ganglion cell. Thus, since a point at an intersection is surrounded by more areas of intensity than a point at the middle of a line, the intersection appears darker due to the increased inhibition. There is strong evidence that the retinal ganglion cell theory is untenable. For example, making the lines of the grid wavy rather than straight eliminates both the Hermann grid and scintillating grid illusions. The Baumgartner / RGC theory does not predict this outcome. Lateral inhibition theory also can not account for the fact that the Hermann grid illusion is perceived over a range of bar widths. Lateral inhibition theory would predict that decreasing the size of the grid (and therefore decreasing the amount of inhibition at the intersection) would eradicate the illusory effect. One alternative explanation is that the illusion is due to S1 type simple cells in the visual cortex.