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Illusion d'optique

Dossier - L'oeil : la vision au-delà de la vision
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L'œil est notre principal organe de communication avec l'extérieur, il est complexe pourtant proche de l'œil de seiche : il dérive des mêmes gènes que l'œil de mouche….

  
DossiersL'oeil : la vision au-delà de la vision
 

Nos sens peuvent être trompés et parfois de manière amusante, le terme illusion d'optique se rapporte à toute illusion qui trompe le système visuel humain. Elles peuvent survenir naturellement ou être fabriquées par des astuces qui trompent nos sens et notre cerveau mais qui, aussi, appuient certaines hypothèses sur le système visuel humain.

Elles sont de plusieurs sortes : physiologiques, les images rémanentes par exemple (non développé ici) ou les hallucinations (schizophrénie ou drogues, non développé ici) ou encore cognitives.

1 - Il faut mentionner ici l'effet Tetris (ou stratégie Tetris) qui est un exemple d'application de la sélection naturelle dans le domaine de l'intelligence artificielle. Il y a 2 facteurs: la pertinence du choix, et la vitesse de décision. Le fait est qu'une perception hâtive et parfois fausse peut se montrer plus efficace qu'une analyse exacte et tardive. En terme de survie, il peut être plus rentable de choisir une solution « assez correcte » plutôt que de rechercher « la meilleure » si cette dernière peut nous coûter la vie ! Ceci n'est pas valable que pour les images mais pour toute situation de la vie sauvage : si je suis une antilope et que je crois voir un lion, il vaut mieux que je parte même si c'est faux, parce que si c'est vrai, il va me manger, c'est facile à comprendre !

2 - Deux grands classiques parmi d'autres.

Cube de Necker Reproduction et utilisation interdites

Le cube de Necker, une illusion ambiguë : quand deux lignes se croisent, le dessin ne montre pas laquelle est devant et laquelle est derrière. Ceci ne permet la décision !

Grille d'Hermann Reproduction et utilisation interdites

La grille d'Hermann : le blanc paraît moins lumineux car il est entouré de plus de noir que les lignes, il paraît donc gris. Si on regarde -activement- une intersection, elle paraît blanche car on stimule les cellules de la fovéa.

3 - Les illusions cognitives sont intéressantes et bien connues. Elles agissent avec plusieurs niveaux de l'interprétation visuelle. Elles exploitent souvent les hypothèses formées au cours de la première étape du traitement visuel. Les illusions qui offrent des distorsions de taille, largeur ou courbure sont fréquentes. Les jugements sont contrôlés par la perspective ou la profondeur et celles-ci peuvent être mal disposées ce qui bloque le sujet.

4 - Les objets impossibles, comme le triangle de Penrose une illusion qui dépend d'une mauvaise interprétation cognitive selon laquelle les arêtes adjacentes doivent se joindre ou les travaux de M. C. Escher. (orthographié aussi Eischer)

Penrose Reproduction et utilisation interdites
Escher Reproduction et utilisation interdites

5 - Le trompe l'œil donne l'apparence de 3 dimensions ou de la photographie réaliste. Il fut très en vogue à la Renaissance et refait surface sur les façades en béton de nos grands immeubles...La découverte de la perspective linéaire et l'avancement de la science optique ont permis de rendre des objets et des espaces sur le plan et de tromper l'œil....

Cornelis Gijbrechts (XVII), Trompe l'oeil, oil on canvas, Museum voor Schone Kunsten, Ghent. Reproduction et utilisation interdites
The Campanus sphere with a icosahedron and a truncated icosahedron. Reproduction et utilisation interdites

6.- Dans les arts visuels, divers effets ont été expérimentés avec la perspective paradoxale : recherche d'Escher par exemple ou encore l'Op art avec Vasarely qui recherche une illusion de mouvement provoquée par des contrastes violents et très structurés.

Dali 1937
La condition humaine Magritte Reproduction et utilisation interdites

7 - Un mirage est un exemple d'illusion naturelle.

Un mirage optique est un phénomène associé à la réfraction de la lumière dans l'atmosphère sans nuages. Lors d'un mirage une image visible d'un objet distant paraît déplacée par rapport à sa véritable position. L'image est produite lorsque l'énergie lumineuse émanant de la source distante voyage selon une trajectoire curviligne au lieu de rectiligne. La trajectoire curviligne émane de variations spatiales de densité anormales, associées à des variations de températures anormales. Elles modifient le trajet de la lumière à cause des différences de densité des différentes couches.

Mirage dans le désert Reproduction et utilisation interdites
Schéma explicatif simple du mirage optique Reproduction et utilisation interdites

L'image visible du mirage peut représenter l'objet de manière exacte ou déformée : élongation, élargissement, inversion complète ou partielle de la forme. Les mirages peuvent aussi donner des images multiples d'une source unique. La scintillation atmosphérique peut introduire des variations de position, luminosité, couleur de l'image.

Si l'observateur et la source sont stationnaires, un mirage peut durer des heures, sinon quelques secondes ou minutes seulement. Les études du phénomène n'ont commencé qu'au 18ème.

8 - La stimulation subliminale : venue des Etats-Unis au début des années cinquante, elle fut assimilée à une manipulation de foules ou au viol des consciences ! Les choses ont changé même si elle reste un concept à la mode : cassettes pour acquérir une super-mémoire, perdre du poids, devenir riche, cesser de fumer ....voire vous aider à rencontrer le partenaire idéal...

Est subliminal tout stimulus dont on n'est pas conscient qui, donc, est en dessous du seuil (sub-limen) de la conscience. Un stimulus visuel doit posséder certaines caractéristiques minimales pour provoquer une réaction biologique des photo-récepteurs ou une sensation consciente de lumière. Sinon, il est subliminal.

  • durée trop courte. La perception visuelle est « lente » et recompose un mouvement à partir d'une succession d'images fixes : principe du cinéma ou de la télévision (25 images/s). Si l'on projette une image pendant une durée plus brève, elle ne sera pas perçue consciemment mais le cerveau l'intègrera.

- le seuil bio-physiologique absolu de la vision est d'un photon qui active un bâtonnet, cela ne veut pas dire qu'il y aura sensation de lumière; pour ça, il faut exciter une dizaine de bâtonnets...

  • le seuil différentiel, variation minimale entre deux stimuli qui permet la perception. La loi de Fechner-Weber dit, en gros, qu'il faut ajouter 1.6% à une intensité lumineuse donnée pour que la nouvelle intensité soit perçue comme différente de la précédente.

La publicité est l'art de la persuasion. Il n'y a pas de hasard dans les campagnes publicitaires à l'élaboration desquelles participent de nombreux spécialistes : sociologues, psychologues, linguistes, graphistes, etc. La technique et les sciences sont largement mises à contribution, notamment avec le test de l'« eye camera » qui consiste à enregistrer tous les mouvements de l'œil et les données recueillies permettent de corriger l' image publicitaire pour que tous les messages qu'elle contient soient perçus par le client potentiel. McLuhan disait : « Il n'y a pas d'équipe de sociologues capable de rivaliser avec les équipes de publicitaires dans la recherche et l'utilisation de données sociales exploitables. Les publicitaires consacrent chaque année des milliards de dollars à la recherche et à l'examen des réactions du public et leur production est une extraordinaire accumulation de données sur l'expérience et les sentiments communs de toute la société. »

Le credo de ses défenseurs est que les messages subliminaux imprègnent directement le subconscient par delà les défenses conscientes ; ils sont donc capables de modifier un comportement, une habitude. Oui mais ! il y a toujours un mais n'est-ce pas, les effets réels sont bien en deçà des effets attendus et on n'a jamais fait boire un âne qui n'a pas soif ! Par mesure de précaution quand même vis-à-vis des individus sensibles, la publicité subliminale est interdite qu'elle soit visuelle ou sonore.

9 - Les fractals sont de belles courbes de nombres complexes qui ne sont pas non plus sans poser de petits problèmes à notre système visuel : on voit bien que la figure a quelque chose de particulier, mais il est très difficile d'identifier réellement ce que c'est. Ce sont, en fait, des objets qui se répètent de façon infinie selon des fonctions mathématiques complexes.

Prenons l'exemple traité dans tous les cours d'initiation aux fractals (en général quelques notions sont abordées en première année de mathématiques avec les nombres complexes):

  • Soit un carré.
  • On ajoute sur chaque côté un carré de côté 2 fois plus petit soit 4 carrés rajoutés
  • A chacun de ces derniers on applique la même formule soit 12 carrés de plus
  • Et on continue : on appelle itération le fait d'appliquer à un objet, à un stade quelconque, le même traitement, plusieurs fois de suite.
Carrés fractals Reproduction et utilisation interdites

Voici l'état initial et le résultat des 3 premières itérations....Il semble qu'il y ait une limite, on dirait un carré oblique mais...oui, il y en a une...et c'est l'infini !

Mandelbrot 11 Reproduction et utilisation interdites

L'ensemble de Mandelbrot, mathématicien des années 70, père des "fractals" et inventeur du terme, est constitué de fractals très connus, un ensemble dont les équations complexes n'avaient jamais été mises en images jusqu'alors. Ce fameux ensemble décrit, dans un espace complexe, la convergence des suites dont la valeur initiale est un point. Bref, ceux que ça intéresse se reportent à un cours de mathématiques sur le sujet, je suis incompétente dans ce domaine, et les autres, dont je fais partie, profitons donc des images !

Mandelbrot 22 Reproduction et utilisation interdites