Effetti Ottici e Percezioni Visive Realizzata da Pellizzer Nicola La presentazione presenta un approfondimento sugli effetti ottici e le percezioni visive Tesina di Elementi di Grafica Digitale (prof. Matjaz Hmeljak )

La vista L’80% cento delle informazioni che pervengono al nostro cervello provengono da questo senso. Gli organi recettori della vista sono gli occhi che sono strumenti ottici come il microscopio o il telescopio ma al contrario di essi sono molto più complessi ed accurati. Gli occhi possono distinguere moltissimi colori possono adattarsi velocemente alle variazioni di luce e possono mettere a fuoco un'immagine automaticamente. Prima di entrare nel merito analizzando alcuni esempi pratici, e importante definire la vista e il suo funzionamento.

Struttura dell’occhio (i) PUPILLA: è l’apertura da cui entra la luce. IRIDE: controlla la quantità di luce che entra nell'occhio regolando la dimensione della pupilla. CRISTALLINO: è una lente che serve a mettere a fuoco l'immagine che viene poi proiettata sulla retina. RETINA: è composta da 7 milioni di coni che rilevano i colori e 12 milioni di bastoncelli che rilevano le forme chiare e scure così come i movimenti. L'immagine che viene proiettata sulla retina è capovolta rispetto a ciò che sta davanti ai nostri occhi. Questa immagine viene convertita dalla retina in impulsi sensoriali ed inviati al cervello tramite il NERVO OTTICO.

Struttura dell’occhio (ii)

La Fovea È una piccola zona al centro della retina che coglie in modo nitido con dettagli precisi. È larga appena mezzo millimetro simile a un buco in un vetro smerigliato: se si tiene lo sguardo puntato in avanti infatti gli oggetti che stanno ai lati del campo visivo e che si possono vedere "con la coda dell'occhio" appaiono sfocati come rappresentato nell'immagine a sinistra e per vederli bene dovrebbero essere molto grandi come le lettere dello schema in basso a destra.

Le Saccadi E' difficile accorgersi della ridotta dimensione del campo visivo "utile" dal momento che il cervello corregge l'immagine portandola a fuoco proprio grazie ai continui movimenti oculari di esplorazione dell'ambiente denominati Saccadi. Se il cervello non intervenisse in questo processo gli occhi non basterebbero: è stato calcolato che se tutta la retina avesse il potere visivo della fovea il nervo ottico che porta le informazioni dagli occhi al cervello dovrebbe essere grosso come la proboscide di un elefante!

L'effetto telecamera Durante gli spostamenti oculari il cervello ha anche il compito di "spegnere" la visione per evitare l'effetto telecamera cioè le "strisciate" che si vedono talvolta in tv quando i cameramen spostano velocemente l'obiettivo della telecamera da un punto all'altro. Ciò significa che per un quarto del tempo che passiamo da svegli siamo ciechi: una saccade media dura infatti 50-100 millisecondi mentre le pause di fissazione (durante le quali l'occhio vede perfettamente) sono un po' più lunghe: 200-400 ms. Se consideriamo allora una normale giornata di veglia di 16 ore quindi per circa 4 ore non vediamo nulla! Questi brevissimi black-out della vista possono provocare anche degli errori grossolani di valutazione delle distanze, come ingannare per esempio i guardalinee durante una partita di calcio o i giudici di gara al traguardo di una corsa.

Occhio Dominante Anche se gli occhi sono uguali ognuno di noi ne ha uno che il cervello privilegia nel processare le informazioni; questo viene chiamato occhio dominante. Gli scienziati che usano il telescopio o il microscopio solitamente preferiscono usare il loro occhio dominante e lo stesso capita per chi mira con una pistola o col fucile! Per scoprirlo eseguiamo un semplice esperimento: Unisci il pollice e l'indice di una mano a formare un anello e posizionandoli a circa 30 cm dal naso prova a mirare ad un oggetto distante guardandolo attraverso le due dita con entrambi gli occhi aperti. Chiudendo poi alternativamente gli occhi noterai che quando ne chiudi uno in particolare l'oggetto sarà perfettamente visibile tra le due dita mentre chiudendo l'altro l'oggetto risulterà spostato a destra o a sinistra. Bene l'occhio che hai chiuso quando l'oggetto non è visibile tra le dita è il tuo occhio dominante!

La corteccia visiva L'area destinata al linguaggio occupa gran parte dell'emisfero sinistro del cervello e di contro la maggioranza delle informazioni visive viene elaborata dalla metà destra. In quest'area però a causa del chiasma ottico cioè l'incrocio dei nervi oculari arrivano soprattutto le immagini provenienti dalla metà sinistra del campo visivo!

La Percezione Dopo che gli occhi hanno convertito gli stimoli luminosi in informazioni neurali il nostro cervello deve codificarle per ricostruire internamente l'immagine che gli occhi hanno acquisito e interpretarla al fine di estrarne rappresentazioni utili del mondo che ci circonda. Nella retina abbiamo detto si forma un'immagine capovolta ma sin dalla nostra infanzia il cervello impara a capovolgere questa immagine per interpretarla correttamente. Tra l'altro questa immagine è una rappresentazione bidimensionale di una immagine del mondo che ci circonda che invece è tridimensionale. L'interpretazione del mondo quindi è una traslazione una trasposizione sotto un'altra forma della realtà: il cervello aggiunge sottrae riorganizza e codifica le informazioni sensoriali che gli arrivano per fornire un'interpretazione il più possibile esatta del mondo esterno.

Raggruppamento Percettivo Noi tutti percepiamo le informazioni che ci vengono dal mondo esterno non come fatti isolati ma li raggruppiamo in contesti significativi. Le regole che il cervello segue sono le seguenti: Regola della prossimità. Regola della somiglianza. Regola della simmetria. Regola della continuità. Regola della chiusura. Regola del senso.

Regola della prossimità. Gli elementi più vicini vengono percepiti come parte di un insieme. A seconda di come sono sistemati i punti nella figura qua sotto vengono viste righe o colonne anche se ogni figura contiene lo stesso numero di punti.

Regola della somiglianza Tendenza a "mettere insieme" elementi che sono simili o ripetuti. Nel disegno di sinistra vengono osservate righe o colonne a seconda che i punti bianchi siano sistemati in righe o colonne; In quello di destra si osservano tre aree contrassegnate dal tipo di oggetti che le compongono.

Regola della simmetria Tendenza a percepire come oggetti degli elementi che sono simmetrici anziché altri che non lo siano. A sinistra si vedono colonne nere a destra colonne bianche anche se il disegno è uguale ma con i colori invertiti.

Regola della continuità Tendenza a seguire l'apparenza dell'allineamento generale degli elementi di una figura. Questa è la base di ogni tipo di mimetismo. Viene osservato un cerchio coperto da una X piuttosto che delle "fette" i cui lati vanno oltre la stessa fetta.

Regola della chiusura Tendenza a vedere le forme come delineate da un margine continuo ed ignorare eventuali interruzioni di tale continuità. Nella parte superiore del disegno vengono osservati dei riquadri anziché delle colonne. In basso viene completato il riquadro delimitato dai cerchi bianchi anche se non esiste. E nella figura a destra abbiamo l'impressione di vedere un triangolo dietro un rettangolo.

Regola del senso Tendenza dopo aver percepito l'essenza di un disegno ad osservarlo secondo la nuova interpretazione e non più come lo si vedeva prima La figura rappresenta una coppa o l'ombelico di un bimbo.

L'organizzazione figura-sfondo E' la tendenza a distinguere una figura dal suo sfondo e viceversa. In altre parole guardando un'immagine percepiamo l'oggetto che sta in primo piano come figura principale e ciò che sta dietro come sfondo. Quando però gli indizi sono scarsi o ambigui la nostra mente può trovare delle difficoltà nel decidere a quale forma attribuire il significato di figura e a quale quello di sfondo. Nel disegno di destra si può vedere un profilo di un uomo dal lungo naso o una vecchia che chiede l'elemosina. In quello di destra, una coppa o due visi contrapposti.

La percezione della profondità Il mondo che ci circonda è tridimensionale al contrario dell'immagine che si forma sulla retina che è bidimensionale. Vi sono degli indici che permettono di ricreare un mondo tridimensionale nella nostra mente. Si possono raggruppare in due tipologie: indici monoculari basati sull'informazione proveniente da un solo occhio indici binoculari che richiedono cioè la combinazione delle informazioni provenienti da entrambi gli occhi.

Indici monoculari fisiologici Il più semplice è l'accomodazione cioè il movimento che il cristallino fa per mettere a fuoco un oggetto e che può dare una prima sommaria informazione sulla distanza di un oggetto.

Indici monoculari cognitivi (i) a) L'interposizione: se un oggetto appare sovrapposto ad un altro ci sembra più vicino.

Indici monoculari cognitivi (ii) b) L'elevazione: più un oggetto è vicino alla linea dell'orizzonte più ci sembra lontano.

Indici monoculari cognitivi (iii) c) L'ombreggiatura: le ombre danno sempre un'impressione di profondità.

Indici monoculari cognitivi (iv) d) La prospettiva lineare: le linee che convergono verso un unico punto di lontananza danno l'impressione di profondità. e) Il gradiente tissurale: gli elementi che costituiscono la tessitura dell'immagine cioè i fili d'erba le pietre i piccoli oggetti ecc. più sono diradati e mal definiti e più ci appaiono lontani

Indici binoculari a) La convergenza oculare: quanto più un oggetto è vicino tanto più gli occhi devono convergere per vederlo. b) La disparità retinica: le immagini che si formano nella retina sono leggermente diverse nei due occhi. La fusione di queste due immagini dà origine alla percezione binoculare o stereoscopia e produce buona parte della sensazione di tridimensionalità nella visione.

Le costanze percettive (i) La percezione degli oggetti che vediamo non cambia a dispetto delle modificazioni che possono avvenire nella retina al variare delle condizioni di osservazione. Esistono delle costanti cosiddette percettive che aiutano il cervello a riconoscere allo stesso modo gli oggetti che vediamo anche se essi per esempio si allontanano ruotano subiscono delle variazioni di luminosità ecc.

Le costanze percettive (ii) a) Invariabilità delle dimensioni: tendenza a percepire come costanti le dimensioni di un oggetto anche se esso ci appare più piccolo per effetto della distanza.

Le costanze percettive (ii) b) Invariabilità della forma: a dispetto delle variazioni subite dall'angolo di visualizzazione la forma resta costante.

Le costanze percettive (iii) c) Invariabilità dei colori: i colori variano con la luminosità circostante ma continuiamo a percepirli alla stessa maniera. d) Invariabilità della posizione: quando camminiamo o cambiamo direzione le immagini cambiano nella retina ma non per questo la stanza ci sembra muoversi.

Figure Ambigue (i) Fig. 1: Angeli o Diavoli Fig. 2: Donna o Vecchia

Figure Ambigue (ii) Fig. 3: Vaso o Visi Fig. 4: Cigni neri o bianchi

Figure Impossibili (i) Fig. 6: il Triangolo Impossibile Fig. 5: Litografia di Escher

Figure Impossibili (ii) Fig. 7: travi sovrapposte

Figure Fantasma(i) Fig. 8: Triangolo Fantasma Fig. 9: Cubo Fantasma

Figure Fantasma(ii) Fig. 10: Cerchio e Quadrato Fantasma

Figure Fantasma(iii) Fig. 11: Rettangolo Fantasma Fig. 12: Il Fantasma

Illusioni Ottiche (i) Fig. 14: Dritte o storte Fig. 13: Il Binario

Illusioni Ottiche (ii) Fig. 15: Cerchio o Spirale Fig. 16: Il Riccio

Illusioni Ottiche (iii) Fig. 17: Lungo o Corto

Bibliografia: http://www.illuweb.it/ http://www.michaelbach.de/ot/

FINE