Акварельная иллюзия

Рисунок 1. Рисунок, аналогичный рисунку 1 Броерса, Владусича и О'Ши (1999). демонстрируя то, что стало известно как акварельная иллюзия. Вертикальные решетки черно-белые с тонкой красной линией вдоль каждой черной полосы. Горизонтальные решетки черно-белые с тонкой зеленой линией вдоль каждой черной полосы. Иллюзия состоит в том, что красный и зеленый цвета кажутся растекающимися по черной и белой областям вертикальной и горизонтальной решеток соответственно.

Рисунок 2. Рисунок 1 из Pinna (2008). Фиолетовые волнистые контуры, соседствующие с оранжевыми, воспринимаются как карта Средиземного моря (рисунок а) и Мексиканского залива (рисунок б), равномерно окрашенных легкой пеленой оранжевого оттенка, распространяющейся от оранжевых контуров (эффект окраски). Эти две формы демонстрируют сильное разделение фигуры и фона и сплошной фигурный вид, сравнимый с барельефом, освещенным сверху, и с закругленными поверхностями, разделенными по глубине и простирающимися от плоской поверхности (фигурный эффект). Напротив, дополнительные области выглядят как пустые пространства с появлением дыр.

Акварельная иллюзия , также называемая эффектом акварели , представляет собой оптическую иллюзию , при которой белая область приобретает бледный оттенок окружающего ее тонкого, яркого, интенсивно окрашенного многоугольника, если цветной многоугольник сам окружен тонким, более темная граница (рис. 1 и 2). Внутренние и внешние границы объектов акварельных иллюзий часто имеют дополнительные цвета (рис. 2). Иллюзия акварели лучше всего получается, когда внутренний и внешний контуры имеют цветность в противоположных направлениях в цветовом пространстве. Самая распространенная дополнительная пара — оранжевый и фиолетовый. Иллюзия акварели зависит от сочетания яркости и цветового контраста контурных линий, чтобы добиться эффекта распространения цвета.

История

Баингио Пинна открыл акварельную иллюзию в 1987 году, сообщив об этом на итальянском языке. Джек Брёрс и Роберт П. О'Ши независимо друг от друга открыли его в 1995 году. сообщили об этом на английском языке, хотя они назвали это «распространением цвета», связав его с распространением неонового цвета . Брёрс, Тони Владусич и О'Ши продемонстрировали это явление в 1999 году (рис. 1). Пинна, Гэвин Брелстафф и Лотар Спиллманн опубликовали первое описание этого явления на английском языке в 2001 году, дав ему нынешнее название. С момента открытия было проведено и проанализировано множество экспериментов, чтобы понять концепцию восприятия иллюзии в сравнении с различными гештальт-факторами и нервными процессами, создающими иллюзию.

Акварельная иллюзия в сравнении с принципами гештальта

Акварельная иллюзия вызвала много споров о том, можно ли ее описать с помощью гештальт-психологии . Некоторые считают акварельную иллюзию примером принципов гештальта из-за принципов сходства, которые описывают фигуру -фон (восприятие) . По принципам сходства ( принципам группировки ), элементы группируются по цвету, яркости, размеру и форме. Существует семь гештальт-факторов, с которыми сравнивалось заполнение акварельной иллюзией организации фигуры и фона: близость, хорошее продолжение, замыкание, симметрия, выпуклость, амодальное завершение и прошлый опыт. Эти семь факторов были проверены в серии экспериментов Пинной, Вернером и Спиллманом, чтобы определить силу каждого фактора по сравнению с иллюзией.

В первом эксперименте сравнивали эффект акварели с близостью, чтобы определить разделение фигуры и фона. Согласно гештальт-фактору близости, более близкие элементы с большей вероятностью будут группироваться вместе. Стимулы имели разное расстояние между набором контурных/боковых линий. Каждый использованный стимул вызывал совершенно разную реакцию, но акварельная иллюзия сохранялась даже в широком пространстве иллюзии. В некоторых случаях фоновые области фигуры менялись местами, поскольку заполнение оранжевого фланга было сильнее, чем заполнение фиолетового цвета.

Во втором эксперименте сравнивался эффект акварели с хорошим продолжением. При хорошем продолжении области плавного продолжения имеют тенденцию группироваться вместе. При различных вариациях прямоугольной формы и основных контурах с бахромой изучалось хорошее продолжение стимулов. Установлено, что единая акварельная иллюзия видна только в замкнутом пространстве.

В третьем эксперименте изучались стимулы акварельной иллюзии в противовес идее замкнутости и окружения. По принципу замыкания детали, образующие замкнутую фигуру, группируются вместе. Когда одна область полностью охватывает другую область, окружающая область воспринимается как фон, а объект, который воспринимается как фигура в соответствии с принципом окружности. Когда четыре фиолетовых прямоугольника были окружены прямоугольником большего размера, большой прямоугольник редко воспринимался как фигура, в то время как четыре прямоугольника воспринимались как фигуры. Когда оранжевые контуры граничили с внутренней частью большого прямоугольника, но снаружи с четырьмя меньшими прямоугольниками, больший прямоугольник воспринимался как фигура, а маленькие прямоугольники воспринимались как отверстия. Это показало, что замкнутость и окруженность были слабее, чем акварельная иллюзия.

Четвертый эксперимент — акварельный эффект против симметрии. Параллельные контуры группируются по гештальт-принципу симметрии. Параллельные волнистые линии (реки) были разнесены друг от друга с фиолетовыми контурами внутри и оранжевыми снаружи. Вопреки этому принципу, реки не воспринимались как расположенные, а промежутки между реками воспринимались как заполненные или, в данном случае, как фигуры.

Пятый эксперимент — иллюзия акварели по сравнению с выпуклостью. По «закону внутреннего» вогнутые области раздражителя должны восприниматься как фон, а выпуклые — как фигура. Используемые стимулы имели разные наборы вогнутых и выпуклых дуг, чередующихся между двумя горизонтальными линиями. Вогнутые области обычно воспринимались как фигуры, независимо от того, окружен ли фиолетовый цвет красной или оранжевой бахромой. Однако по мере увеличения кривизны эффект уменьшался при использовании красных полос.

Шестой эксперимент был амодальным завершением по сравнению с акварельной иллюзией. Амодальное завершение не является классическим принципом разделения фигуры и фона, который помогает объяснить восприятие скрытых областей объекта. Это относится как к фигуре, так и к основанию в организации. Согласно экспериментам, амодальное завершение не соответствует действительности, когда акварельная иллюзия меняет воспринимаемое разделение компонентов на противоположное.

Седьмой эксперимент должен был определить, увидит ли наблюдатель эффект распространения цвета, если стимулом был обычный объект. На основании этого было определено, что пространства с предварительным знанием (знакомые слова, формы и т. д.) с большей вероятностью будут группироваться вместе.

Эксперименты по силе эффекта цветового распространения

Было проведено несколько экспериментов, чтобы определить необходимые критерии для просмотра акварельной иллюзии. Результат экспериментов повлиял на свойства, которые определялись эффектом окраски (ниже).

Первый эксперимент был проведен для определения расстояния, на котором возник эффект распространения цвета. 25 стимулов разного размера были нарисованы вручную волшебными маркерами: фиолетовым для внешней границы и оранжевым для внутренней границы. Стимулы предъявлялись на расстоянии 50 см от наблюдателя без ограничения времени определения цветового разброса. Было установлено, что распространение цвета, полученное в результате эксперимента, уменьшалось с увеличением длины более короткой оси. Определенным порогом была высота угла обзора 45 градусов относительно высоты поверхности.

Второй эксперимент заключался в определении продолжительности воздействия стимулов, чтобы увидеть иллюзию. И снова стимулы были показаны наблюдателю на расстоянии 50 см в комнате с естественным освещением. Перед одним глазом находился электромагнитный затвор. Наименьший интервал электромагнитного затвора составлял 100 мс , и в течение этого времени можно было видеть непрерывный цвет. Установлено, что акварельная иллюзия в данных условиях воспринимается мгновенно.

Третий эксперимент заключался в определении оптимальной толщины линии. Для рисунка стимула были нарисованы границы и края различной толщины. Наблюдатели сравнили силу и однородность иллюзии между различными стимулами. Распространение цвета воспринималось наиболее сильно, когда контур и бахрома охватывали угол зрения 6 угловых минут ; Было обнаружено, что сила иллюзии уменьшается по мере увеличения толщины линий.

Четвертый эксперимент оценивал волнистость используемых линий по сравнению с силой иллюзии. Паттерны стимулов различались по частоте синусоидальных волн. Результаты показали увеличение силы с увеличением пространственной частоты синусоидальных волн. Эффекты наиболее сильны при использовании волновых рисунков, однако иллюзия акварели все еще сильна для стимулов с прямыми границами.

Пятый эксперимент проверял индуцирование цвета. Цвета были нарисованы волшебным маркером с парами красных, зеленых, синих и желтых линий. Красная и синяя пары давали самый сильный эффект, а зеленый и желтый — самый слабый эффект иллюзии. Все сочетания двух цветов давали четко видимый эффект растекания.

В шестом эксперименте проверялся контраст между разными цветными линиями, чтобы увидеть, какая из них дает наиболее поразительный эффект. Пинна впервые обнаружил акварельную иллюзию с высококонтрастными линиями (черная внешняя линия и более светлая бахрома). Когда яркость между двумя линиями различна, эффект распространения цвета является самым сильным. По мере того, как яркость между двумя линиями становится ближе, эффект расширения становится слабее, но все еще присутствует.

Были изучены ограничения акварельной иллюзии. Эффект распространения цвета возникает на цветном фоне в дополнение к белому или серому. В случае цветного фона цветовое распространение акварельной иллюзии не смешивается с цветом фона, а накладывается на цветной фон. В условиях освещения эффект распространения цвета снижается по мере увеличения освещенности в помещении. Он наиболее силен при средней освещенности. Наконец, иллюзия акварели сохраняется даже тогда, когда вместо сплошных линий используются пунктирные линии для фиолетового контура и оранжевая бахрома.

Акварельная иллюзия и ее феноменальные эффекты

Эффект окраски

Эффект окраски — один из феноменальных эффектов акварельных иллюзий. Пинна и Ривз (2006) определили тринадцать свойств эффекта окраски посредством экспериментов с иллюзией цвета воды. Все основные свойства можно увидеть с помощью любой пары дополнительных (противоположных в цветовом пространстве) контурных линий. Однако эксперимент, описанный выше, показал, что фиолетовый и оранжевый дают самый сильный эффект. Тринадцать свойств таковы: стимул (1) однороден, (2) сплошной и (3) может восприниматься на белом, черном или цветном фоне (фон не влияет на эксперимент, поскольку на него накладывается эффект цветового распространения). без всякого смешивания). (4) Оранжевый оттенок лучше всего наблюдается, если объект содержит волнистые линии, хотя он воспринимается как прямой или пунктирный. (5) Эффект может работать со всеми основными цветами, однако (6) эффект проявляется лучше, когда линии имеют высокий яркостной контраст. (7) Линия с меньшей яркостью по отношению к фону всегда будет создавать эффект окраски. Например, светло-оранжевая линия расширяется, создавая эффект распространения цвета. (8) Если бы линии были перевернуты и оранжевый цвет находился снаружи, то казалось бы, что оранжевый оттенок проникает наружу от объекта, тогда как фиолетовая линия была бы внутри. Некоторые другие свойства следующие: (9) окраска распространяется примерно на 45 зрительных градусов (обнаружено в экспериментах, перечисленных выше); (10) окрашивание завершается за 100 миллисекунд (наименьшая измеримая единица) благодаря экспериментальному оборудованию; (11) ширина линии, обеспечивающая наилучший цветовой эффект, составляет 6 угловых минут; (12) цвет также распространяется в направлениях, отличных от линии; (13) и, наконец, он может вызвать дополнительный цвет, когда одна из линий ахроматическая, а другая — хроматический .

Эффект фигуры-фона и эффект дыры в объекте

Эффект фигуры и фона делает объект сплошным и непрозрачным. Объект выглядит так, как будто он может быть либо фоном, либо фигурой. Переключение двух контурных линий меняет восприятие стимулов. Например, если фиолетовый контур, окаймленный оранжевым, воспринимает фигуру, то когда цветные контуры перевернуты, воспринимается земля. Другими словами, эффект распространения цвета определяет, как воспринимается эффект фигуры и фона. В большинстве случаев оттенок цветового распространения воспринимается как фигура, а окружающее пространство воспринимается как фон. Как и в случае с эффектом окраски, акварельная иллюзия может проявлять эффект фигуры на белом, черном и цветном фоне. Эффект объектной дыры возникает, когда в объекте акварельной иллюзии есть дыра внутри. Отверстие выглядит трехмерным и может помочь определить, что является фигурой, а что — фоном. Может быть сложно определить, принадлежат ли границы отверстия фону или акварельной области, поскольку кажется, что оба варианта могут быть верными. Этот эффект также можно усилить, увеличив количество строк.

Диссоциация между окраской и эффектами фигуры и фона.

Цвет и фон фигуры — два эффекта, которые можно наблюдать в акварельной иллюзии. Диссоциация подразумевает, что окраску можно наблюдать без эффекта фона фигуры и что эффект фона фигуры можно наблюдать без распространения цвета на внутренние края. Механизмы назначения границ (постоянство цветовой границы и асимметричная форма края) определяют эффекты фигуры и фона, в то время как цвет поверхности из зрительной коры приводит к цветовой иллюзии. Окраску без эффекта фигуры и фона можно получить, используя соседние контуры равной яркости, которые демонстрируют плоскую и обратимую организацию фигуры и фона. Эта окраска зависит от яркости и цвета вызывающих контурных линий. В эффекте фона фигуры асимметричный профиль яркости между двумя линиями дает трехмерную перспективу, при этом нижняя контрастная сторона кажется выпуклой. Эффект фона фигуры без окраски, в результате фигура кажется плоской (не кажется трехмерной). Д). Окраска, скорее всего, отсутствует из-за смешения двух цветных линий и недостаточно высокого контраста между двумя цветами.

Нейронная обработка

Цветовые и фигурные эффекты, изображенные выше, возникают в результате параллельных процессов, происходящих в мозгу . Эти два этапа — это этап обработки объектов и этап параллельной обработки границ. На этапе обработки объектов область вокруг линий создает небольшие взаимодействия между линиями, что приводит к растеканию цвета. На этапе параллельной обработки границ геометрическая структура стимула преобразуется в цветовое распространение акварельной иллюзии. Однако нейронные механизмы более сложны, поскольку уменьшение геометрической структуры стимула меняет внешний вид и силу акварельной иллюзии.

По мнению Пинны и Гроссберга, модель ФАСАД лучше моделирует активность мозга, возникающую при просмотре акварельной иллюзии. Модель ФАСАДА показывает, что система граничных контуров (BCS) и система контуров объектов (FCS) работают параллельно. BCS осуществляет группировку границ, а FCS — заполнение поверхности. Эти два процесса происходят в областях от V1 ( первичная зрительная кора ) до V4 (от V2 до V4 — это три экстрастриарные области зрительной коры ). Модель ФАСАД ослабляется, когда края мало контрастны друг с другом.

Еще одно моделирование нейронных процессов мозга, возникающих при виде стимула акварельной иллюзии, — это модель ЛАМИНАРТ. Эта модель демонстрирует, что стимул обрабатывается в слоях 6 и 4 корковых областей V1 и V2. Модель ЛАМИНАРТ лучше объясняет пространственную конкуренцию, которая возникает, когда граница ослаблена (например, пунктирная линия). Также модель ЛАМИНАРТ не полностью снижает иллюзию визуализации, если стимул малоконтрастный.

Приложение

Сине-желтая граница создает иллюзию того, что афро-евразийская карта заполнена бледно-желтым цветом, хотя на самом деле она белая.

Применение акварельной иллюзии основано на ограниченности зрительной системы человека. Эффект акварели могут использовать художники и иллюстраторы, которые хотят создать эффект, создаваемый иллюзией. Если они хотят создать светлый оттенок цвета, они могут воспользоваться этим эффектом и не использовать какой-либо цвет, чтобы объект выглядел так, как будто объект залит. Другое возможное применение — рендеринг компьютерной графики. Если определенный оттенок или светлый цвет хочет заполнить небольшое пространство, можно применить акварельную иллюзию, чтобы сократить время рендеринга, а также количество используемого цвета.

См. также

• Амодальное восприятие
• Процесс противника
• Гештальт-психология
• Фигура – ​​фон (восприятие)
• Группа Маха
• Распространение неонового цвета
• Восприятие
• Зрение

Внешние ссылки

• http://www.michaelbach.de/ot/col-watercolor/index.html
• Рецензируемая энциклопедическая статья об акварельной иллюзии ее первооткрывателя Баингио Пинны , доступная в Scholarpedia : http://www.scholarpedia.org/article/Watercolor_illusion