Тайны теней: как мозг распознает трехмерные формы
Ученые нашли связь между восприятием теней и трехмерными формами, открыв новые перспективы в изучении визуальной информации и процессов восприятия объектов.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Тени придают объемность трехмерным объектам, тонко подчеркивая их контуры. Хотя значение теней очевидно, ученые долго пытались разобраться, каким образом мозг обрабатывает их восприятие. Новое исследование специалистов из Университета Юстуса Либиха в Гиссене и Йельского университета предлагает неожиданное решение, пишет Medical Xpress.
До сих пор считалось, что затенение воспринимается мозгом как физический механизм обратной реконструкции комбинации формы и света, создающий наблюдаемое распределение теней. Однако этот процесс невероятно сложен даже для современных компьютеров, да и сам мозг не приспособлен решать такие задачи. Специалисты подошли к вопросу иначе: они начали изучать ранние этапы визуальной обработки сигнала сетчатки глазом.
«Уже на начальных стадиях обработки изображений мозг проводит предварительное выделение контура объектов, создавая своего рода схематичный рисунок. Мы задумались, какую роль играют паттерны теней в таком процессе распознавания линий», — поясняет профессор Роланд В. Флеминг из Гиссена.
Оказалось, что рисунки теней образуют мягкие линии, соответствующие изгибам трехмерных форм. Мозг способен оценить именно эти контурные линии, восстанавливая пространственную структуру предметов, не прибегая к расчету взаимодействия света и поверхности.
Исследование также показало, что для мозга важна не столько физическая достоверность теней, сколько информация, заключенная в линиях. «Мы разработали искусственные иллюстрации необычных теней, нарушающих физические законы, однако сохраняющих характерные контурные линии реальных теневых рисунков. Люди легко различают трехмерные формы на таких рисунках, что доказывает ключевую роль линий», — комментирует профессор Стивэн Цукер из Йеля.
При помощи новейших компьютерных моделей и экспериментов с испытуемыми авторы исследования убедились, что связь между восприятием человеком трехмерных фигур и двухмерными линиями действительно существует. Более того, новая теория позволяет правильно трактовать отражение света на объектах различной фактуры — от матовых до зеркально-хромированных. Традиционная теория была неспособна сделать это долгие годы.
Полученные выводы подчеркивают важную роль ранних этапов обработки зрительной информации, связанных с выявлением контурных структур, что существенно расширяет наши представления о механизме восприятия пространства. По словам одного из авторов, Селин Обушон, это помогает понять эффективность графических техник вроде штриховки и раскрашивания, поскольку мозг ориентируется именно на схемы и контуры при анализе изображений.
Ученые планируют продолжить работу. Они хотят изучить связь между линейными структурами и нашими ощущениями глубины, исследуя влияние множества факторов на восприятие окружающего мира.
Тем временем в сети завирусилась куртка-невидимка. Рассказали, что лежит в основе технологии.
Поделиться
