Бесплатная техническая библиотека

Иллюзии при движении объекта. Энциклопедия зрительных иллюзий

На досуге / Зрительные (оптические) иллюзии

 Комментарии к статье

<< Назад: Портретные иллюзии

>> Вперед: Иллюзии цветового зрения

Великий русский физиолог И. М. Сеченов по вопросу о зрительном восприятии движений стоял на материалистической точке зрения. Он писал: "...в отношении движений, за которыми глаз в силах уследить, представляемое и действительное совпадают друг с другом". Оказывается, что при движении объекта наблюдения встречается также ряд зрительных иллюзий, которые обусловлены некоторыми свойствами нашего зрительного аппарата.

Еще Клавдий Птолемей (II в. н. э.) в своей "Оптике" говорит, что если круг с окрашенным сектором привести во вращение, то весь круг нам кажется окрашенным. Очевидно, еще древним было известно, что движущийся с некоторой скоростью по кругу огонь превращается для нас в сплошное огненное кольцо.

Наш глаз обладает свойством удерживать в течение долей секунды зрительное впечатление, хотя видимый предмет уже исчез из поля зрения.

Зрительное ощущение света требует некоторого времени для возникновения. Если перед глазом, адаптированным на темноту, внезапно появится ярко освещенная поверхность, то зрительное ощущение от нее возникает примерно через 0,1 сек. При меньшей разности яркостей поля адаптации и возникающей светлой поверхности это время увеличивается до 0,2-0,3 сек, при большей оно сокращается. При этом сила возникающего зрительного ощущения вначале резко нарастает - "вспышка" кажется ярче, чем в действительности, но затем сравнительно быстро "приходит" нормальное ощущение яркости. К этой инерционности зрения прибавляется еще инерционность нервной системы, в которой сигнал от органов зрения и ответный сигнал двигательным органом распространяется хотя и с большой, но не с бесконечной скоростью. С момента подачи сигнала средней силы до момента ответного движения человека проходит в среднем 0,19 сек. У отдельных лиц это время колеблется в пределах от 0,15 до 0,225 сек. Когда человек воспринимает сигнал одним глазом, он реагирует на этот сигнал медленнее: "отставание" равно примерно 0,015 сек.

Только в первой половине XIX века начали пользоваться этой особенностью зрительного восприятия движущихся объектов. Так, в 1825 г. во Франции был построен прибор, так называемый "тавматроп"*, представляющий собой кусок картона, на одной стороне которого нарисована, например, клетка, а на другой - птичка (рис. 125).

* (Греческие: "тавма" - фокус, "троп" - колесо.)

Рис. 125. Эту птичку можно увидеть сидящей в клетке

При быстром вращении и одновременном наблюдении обеих сторон картона птичка будет казаться сидящей в клетке. Можно кусок картона с рисунками на обеих сторонах укрепить на оси волчка. Тот же опыт можно проделать с карточкой, у которой на одной стороне нарисована скачущая лошадь, а на другой жокей (рис. 126). Возможен ряд самых разнообразных вариантов этой игрушки: охотник без дичи и с дичью, две отдельные части одного и того же слова, балерина отдельно от партнера и т. д.

Рис. 126. Если картонную карточку с изображением скачущей лошади на одной ее стороне и жокея на другой стороне начать быстро вращать на раскручивающейся ниточке, то мы увидим жокея на лошади (как показано здесь внизу)

Между прочим, иллюзия пребывания птички в клетке может быть получена и другим способом. Следует взять половину почтовой открытки и поместить ее вертикально между птичкой и клеткой так, чтобы тень от открытки не падала на рис. 125, затем прислонить открытку вместе с рисунком к носу и смотреть одним глазом на клетку, а другим на птичку. При этом окажется, что птичка сдвинулась и вошла в клетку. Эта иллюзия объясняется слиянием изображений предмета в правом и левом глазу в нашем сознании в единый зрительный образ (стереоэффект).

В 1829 г. бельгийский физик Ж. Плато построил прибор, названный им "фенакистископом"*, состоящий (рис. 127) из картонного круга, разделенного на несколько секторов с таким же числом окошечек; в секторах размещены изображения дровокола в последовательных положениях при раскалывании полена топором. Если встать перед зеркалом и смотреть при быстром вращении круга в окошечко, то получится впечатление работы дровокола.

* (Фенакистископ - обманчивое видение.)

Рис. 127

Известна также спираль Плато, на которой можно наблюдать последовательный образ движения. Если диск со спиралью (рис. 128) вращать по часовой стрелке, то после продолжительного фиксирования ее глазом у нас возникает впечатление стягивания всех ветвей спирали к центру; при вращении спирали в обратном направлении мы видим расхождение спиралей от центра к периферии. Если после длительного рассматривания движущейся спирали взглянуть на неподвижные предметы, мы увидим их движение в обратном направлении. Так, например, если после длительного наблюдения за местностью из окна движущегося поезда или за водой из окна движущегося парохода мы переведем взгляд на неподвижные предметы внутри вагона или парохода, то нам покажется, что они тоже движутся, но в обратном направлении. Эти иллюзии связаны с последовательными движущимися образами.

Рис. 128

Всем хорошо знакома иллюзия зрения, когда из окна стоящего поезда вы видите, как трогается в путь соседний поезд. Вам кажется, будто ваш поезд медленно отправляется со станции. Вы уже привыкли связывать в сознании движущиеся образы со своим движением.

Вы смотрите в окно из вагона курьерского поезда, идущего со скоростью 60 километров в час. На откосах насыпи растут красные цветы, и вы хотите узнать их: что это, розы, маки или георгины? Однако цветы мелькают и узнать их не удается, хотя поезд продвигается всего лишь на 16 метров в секунду. Известно, что ласточка летает со скоростью около 90 м/сек и на лету хватает крошечных насекомых, пролетает как стрела через отверстия чуть больше ее самой. Следовательно, она видит все предметы вокруг себя, и зрительные впечатления у нее не сливаются. Человек не может уследить за подробностями более или менее быстрых движений. Поэтому нам кажутся иногда странными моментальные снимки идущего человека и т. п. Правильным будет утверждение, что реальность вещей, как они воспринимаются нашим зрением, вернее передает изобразительное искусство, чем моментальная фотография. Вслед за "игрушками", подобными изображенным на рис. 125-127, последовал ряд изобретений, позволяющих видеть движущиеся фигуры при вращении дисков.

Все эти устройства являлись предшественниками современного кинематографа, и, по существу, действие их всех основано на способности глаза сохранять в течение некоторого времени произведенное на него световое воздействие. Глаз в течение приблизительно 0,1 секунды еще "видит" то, что уже исчезло. Так, в современном кино при смене 24-х кадров в секунду и при перекрытии окна проектора в момент смены кадра особым экраном (обтюратором) наш глаз не замечает этой смены и воспринимает не движение ленты, а более медленное движение фигур, проектируемых на экран.

Одновременный контраст яркости ахроматических поверхностей можно удобно наблюдать, кроме способа, представленного на рис. 107, с помощью диска рис. 129.

Рис. 129

Если этот диск быстро вращать вокруг оси, то получается шесть колец, яркость которых изменяется от белого крайнего до черного в центре диска.

Объективно эти кольца по всей их радиальной ширине будут иметь одинаковую яркость; субъективно же там, где какое-либо кольцо соприкасается с более светлым, оно кажется заметно более темным; там, где оно соприкасается с ближайшим более темным, оно представляется более светлым.

Гельмгольц объясняет это обманом нашего суждения, он говорит: "Человек среднего роста рядом с очень высоким кажется маленьким, потому что в этот момент мы ясно видим, что существуют более высокие люди, но не видим, что существуют также и более низкие. Тот же самый человек среднего роста, поставленный рядом с низким, будет казаться высоким". Ясно, что опыт растушевки темного пятна по всей поверхности диска при его вращении связан с явлением сохранения зрительного впечатления. Такой же опыт предпринимается с цветным диском для наблюдения явления смешения цветов.

На принципе сохранения зрительного впечатления в течение десятых долей секунды основаны применяемые сейчас в технике стробоскопические* методы измерения длительности периодов быстро протекающих процессов. Так, например, наблюдатель, вооруженный быстродействующим затвором, рассматривает сквозь него вращающийся диск, причем срабатывание затвора происходит как раз в такой момент времени, когда диск занимает строго определенное положение. При частоте срабатывания затвора более 10 раз в секунду некоторый сектор диска или радиус, прочерченный на нем, будут казаться наблюдателю неподвижными.

* (От греческого "стробос" - вихрь, кружение.)

Иной способ получения стробоскопического эффекта заключается в том, что исследуемую вращающуюся деталь освещают кратковременными световыми вспышками. Если частота повторения вспышек совпадает с числом оборотов детали в секунду, а интервал между вспышками меньше 0,1 секунды, то в этом случае вращающаяся деталь покажется наблюдателю неподвижной.

Телевидение также использует закон сохранения зрительного впечатления. В этом случае на люминесцирующем экране электронно-лучевой трубки приемника электронный луч, с очень большой скоростью, как бы "рисует" изображение видимой нами картины, двигаясь по горизонтальным строкам и от строки к строке смещаясь по вертикали. На самом деле он в точности повторяет движения другого электронного луча, движущегося таким же образом по изображению, полученному в передатчике телестудии. Вследствие большой скорости перемещения электронного луча от верхней части экрана строчками до нижней его границы, мы не замечаем этого движения, но воспринимаем все изображение в целом. Электронно-лучевой метод разложения изображения, передаваемого на дальнее расстояние, был впервые предложен в 1907 г. русским ученым Б. Л. Розингом.

Весьма интересная иллюзия, связанная с появлением цветной окраски на черно-белом вращающемся диске (рис. 130), наблюдалась еще в прошлом веке Бенхэмом и используется теперь в психофизиологических опытах. Вращая диск со скоростью 6-10 оборотов в секунду по часовой стрелке при достаточно ярком свете, мы заметим на диске цветные кольца. Более отдаленное от центра кольцо приобретает сине-фиолетовый оттенок, затем следует зеленоватое, желтоватое и красноватое кольца. При вращении диска против часовой стрелки порядок следования цветных колец меняется на обратный. На периферическом кольце другого диска, изображенного на рис. 131, появляется красноватый налет, а на внутренней синеватый, конечно, если этот диск привести во вращение. При увеличении скорости вращения синеватый налет исчезает, и весь диск будет казаться красноватым.

Рис. 130

Рис. 131

Появление цветной окраски при изменении скорости чередования черных и белых полос привлекает сейчас внимание исследователей, работающих над проблемами цветного телевидения. Однако существующие объяснения этой иллюзии нельзя считать полными и исчерпывающими.

Многие иллюзорные движения объясняются как явлением сохранения зрительного впечатления, так и некоторыми еще недостаточно выясненными физиологическими явлениями, имеющими место в процессе зрительного восприятия (рис. 132-135).

Рис. 132. Фиксируя взгляд на одном правом или на одном левом черном кружке и покачивая рисунок, мы увидим, что черный кружок катится по желобу

Рис. 133. При покачивании этой фигуры вправо и влево можно наблюдать перемещение глаз на изображенных здесь рожицах

Рис. 134. При вращении рисунка все кольца кажутся вращающимися. Иллюзия основана на принципе стробоскопического эффекта

Рис. 135. Если поместить глаз в точку, где сходятся продолжения изображенных здесь булавок, и слегка покачивать рисунок, то булавки кажутся воткнутыми в лист вертикально и качающимися

Известен ряд явлений иллюзорного движения при наблюдении за движущимися объектами через щель или небольшое отверстие в экране. Так, например, если перед щелью в экране со стороны, противоположной от наблюдателя, перемещать круглый диск, то он кажется нам эллипсом, при быстром движении диска покажется, что большая ось эллипса лежит вертикально, а при медленном движении она кажется горизонтальной.

Примеры иллюзорных движений весьма часто встречаются нам в обычных условиях; приведем здесь еще некоторые из них.

Так, из окна быстро движущегося поезда мы видим, что движутся все предметы окружающего поезд ландшафта. Наблюдая луну в облачную ночь, мы видим, что она быстро перемещается относительно неподвижных облаков. "Над полями, да над чистыми месяц птицею летит...", - поется в русской народной песне. Совершенно справедливо китайское изречение: "Посмотри сквозь перила моста, и ты увидишь, как мост плывет по неподвижной воде". Спицы быстро движущегося велосипеда кажутся нам слившимися; колеблющаяся струна нам представляется расплывшейся между неподвижными узлами, и т. д.

В некоторых старых учебниках физики способность глаза сохранять некоторое время зрительный образ рассматривалась как один из недостатков нашего органа зрения. Однако, имея в виду этот "недостаток", человек создал такие сильные и общедоступные формы искусства, какими являются кино и телевидение.

Автор: Артамонов И.Д.

<< Назад: Портретные иллюзии

>> Вперед: Иллюзии цветового зрения

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Возможно, есть планеты, населенные разумными динозаврами 17.04.2012 Исследование профессора Колумбийского университета Рональда Бреслоу открывает новый взгляд на возможную инопланетную жизнь. Не исключено, что на других планетах могут жить разумные "тираннозавры" с интеллектом и хитростью людей, и нам лучше с ними не встречаться. Рональд Бреслоу пытается разгадать главную тайну жизни: почему земные аминокислоты (которые составляют белки), сахары и генетический материал ДНК и РНК существуют в основном в одной ориентации. Есть две возможные ориентации: левая и правая, они отражают друг друга так же, как человеческие руки. Это явление известно как "хиральность". Для того чтобы возникла жизнь, белки должны содержать только один вид аминокислот: левый или правый. За исключением нескольких бактерий, аминокислоты земных живых существ имеют левую ориентацию, а большинство сахаров имеют правую ориентацию. Каким образом образовалась эта гомохиральность? По мнению Бреслоу, "семена жизни" (аминокислоты) образуются в межзвездном пространстве, возможно, на астероидах. Изначально существует равное количество левых и правых аминокислот. Но под влиянием излучения звезд происходит селективное разрушение одной из форм аминокислот. Дело в том, что звезды излучают поляризованный свет, и в зависимости от типа поляризации "выживают" либо левые, либо правые аминокислоты. Затем метеориты с аминкислотами падают на планету и дают начало "левой" или "правой" жизни. Бреслоу считает, что около 4 миллиардов лет назад неизвестный метеорит или астероид упал на Землю и "задал стандарт" земной жизни: левые аминокислоты. Исследование Бреслоу показывает, насколько важны космические аминокислоты для развития жизни. В частности, это означает, что жизнь в космосе может быть очень распространена, правда, в отличной от земной форме. Не исключено, что далекая неизвестная звезда имеет другую поляризацию и дала жизнь совершенно непохожим на людей существам на основе правых аминокислот и левых сахаров.

Другие интересные новости:

▪ Изменить воспоминания

▪ Универсальные контроллеры питания для беспроводных наушников TWS

▪ Cолнечная панель-сэндвич для прямой передачи энергии из космоса на земные приемники

▪ GNSS-модуль L76L-M33

▪ Рукава для ощущений в виртуальной реальности

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья Король умер, да здравствует король! Крылатое выражение

▪ статья Почему подделку называют липой? Подробный ответ

▪ статья Финансовый консультант. Должностная инструкция

▪ статья Спиральный GP для НЧ диапазонов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Чудо-пистолет. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026