FoodPro Preloader

Sprekk da Vinci-koden


SPANISH PAINTER EL GRECO viste ofte langstrakte menneskelige figurer og objekter i hans arbeid. Noen kunsthistorikere har antydet at han kanskje hadde vært astigmatisk - det vil si at øynene hans eller linsene kan ha vært mer buet horisontalt enn vertikalt, noe som forårsaker at bildet på netthinnen på baksiden av øyet blir strukket vertikalt. Men s

SPANISH PAINTER EL GRECO viste ofte langstrakte menneskelige figurer og objekter i hans arbeid. Noen kunsthistorikere har antydet at han kanskje hadde vært astigmatisk - det vil si at øynene hans eller linsene kan ha vært mer buet horisontalt enn vertikalt, noe som forårsaker at bildet på netthinnen på baksiden av øyet blir strukket vertikalt. Men sikkert er denne ideen absurd. Hvis det var sant, bør vi alle tegne verden på hovedet, fordi retinalbildet er opp ned! (Objektivet flipper det innkommende bildet, og hjernen tolker bildet på netthinnen som høyre side opp.) Feilen stammer fra den feilaktige begrunnelsen at vi bokstavelig talt "ser" et bilde på netthinnen, som om vi skannet det med noe indre øye.

Det finnes ikke et slikt indre øye. Vi må i stedet tenke på utallige visuelle mekanismer som trekker ut informasjon fra bildet parallelt og behandler det trinnvis, før aktiviteten kulminerer i perceptuell opplevelse. Som alltid vil vi bruke noen slående illusjoner for å bidra til å belyse hjernens arbeid i denne behandlingen.

Sint og ro

Sammenlign de to ansikter som vises i a . Hvis du holder siden omtrent 9 til 12 inches unna, vil du se at ansiktet til høyre er frowning og den til venstre har et rolig uttrykk.

Men hvis du flytter figuren slik at den er omtrent seks eller åtte meter unna, endres uttrykkene. Den venstre smiler nå, og den rette ser nå rolig ut.

Hvordan er denne bryteren mulig? Det virker nesten magisk. For å hjelpe deg å forstå det, må vi forklare hvordan bildene ble konstruert av Philippe G. Schyns ved University of Glasgow og Aude Oliva fra Massachusetts Institute of Technology.

Et normalt portrett (fotografisk eller malt) inneholder variasjoner i hvilke neuroscientists som oss selv termen "romlig frekvens." Vi diskuterer to typer romlig frekvens: Den første er "høy" - med skarpe, fine linjer eller detaljer som er tilstede i bildet. Den andre er "lav" -kalt av uklare kanter eller store objekter. (De fleste bilder inneholder faktisk et frekvensområde som varierer fra høy til lav, i varierende forhold og kontraster, men det er ikke viktig for denne artikkelen.)

Ved hjelp av datalgoritmer kan vi behandle et normalt portrett for å fjerne enten høye eller lave romlige frekvenser. For eksempel, hvis vi fjerner høye frekvenser, får vi et uskarpt bilde som sies å inneholde "lave romlige frekvenser i Fourier-rommet." (Denne matematiske beskrivelsen trenger ikke å bekymre oss lenger her.) Med andre ord er denne prosedyren for uskarphet kalt lavpassfiltrering, fordi den filtrerer ut de høye romlige frekvensene (skarpe kanter eller fine linjer) og lar kun gjennom lave frekvenser. Høypassfiltrering, motsatt prosedyre, beholder skarpe kanter og konturer, men fjerner store variasjoner. Resultatet ser litt ut som en tegningstegning uten skygge.

Disse typer datamaskinbehandlede bilder kombineres på en atypisk måte for å lage de mystiske ansikter som vises i a. Forskerne begynte med normale fotografier av tre ansikter: en rolig, en sint og en smilende. De filtrerte hvert ansikt for å oppnå både høypasning (med skarpe, fine linjer) og lavpasning (uskarpt, for å fange storskala luminansvarianter) bilder. De kombinerte så høypasset roligt ansikt med lavpasset smilende ansikt for å oppnå det venstre bildet. For det riktige bildet overlaid de høypasset fargende ansiktet med det lavpassede rolige ansiktet.

Hva skjer når tallene ses nærbilde? Og hvorfor endres uttrykkene når du flytter siden bort? For å svare på disse spørsmålene, må vi fortelle deg to ting om visuell behandling. Først må bildet være nært for deg å se de skarpe funksjonene. For det andre, skarpe funksjoner, når de er synlige, "maske" - eller avlede oppmerksomheten vekk fra - de store objektene (lave romlige frekvenser).

Så når du tar bildet nær, blir de skarpe funksjonene mer synlige, maskerer de grove funksjonene. Som et resultat ser ansiktet til høyre ut som det er frowning og den til venstre som det er avslappet. Du merker bare ikke motsatte følelser som de lave romlige frekvensene formidler. Da, når du beveger siden lenger unna, kan det visuelle systemet ikke lenger løse de fine detaljene. Så forsvinner uttrykket formidlet av disse fine funksjonene, og uttrykket formidlet av lave frekvenser blir ubemerket og oppfattet.

Eksperimentet viser levende en ide som ble opprinnelig postulert av Fergus W. Campbell og John Robson fra University of Cambridge: Informasjon fra forskjellige romskalaer hentes parallelt av ulike nevrale kanaler, som har mange spekter av mottakelige feltstørrelser. (Det mottakelige feltet av en visuell neuron er den delen av det visuelle feltet og tilsvarende små patch av retina som en stimulus må presenteres for å aktivere den.) Det viser også at kanalene ikke virker isolert fra hverandre. Snarere samhandler de på interessante måter (for eksempel de skarpe kanter som er oppfanget av små mottakelige felt, maskerer de uskarpe store variasjonene signalert av store mottakelige felt).

Ærlig Abe

Eksperimenter av denne typen går tilbake til tidlig på 1960-tallet, da Leon Harmon, da han jobbet hos Bell Laboratories, utviklet den berømte Abraham Lincoln-effekten. Harmon produserte bildet av Ærlig Abe ( b ) ved å ta et vanlig bilde og digitalisere det i grove piksler (bildeelementer). Selv når man ser på nærbilde, er det nok informasjon i blokkert lysstyrkevariasjoner for å gjenkjenne Lincoln. Men disse dataene, som vi allerede har nevnt, er maskert av de skarpe kanter av pikslene. Når du beveger deg langt borte fra fotografiet eller skuret, blur bildet og eliminerer skarpe kanter. Presto! Lincoln blir umiddelbart gjenkjennelig. Den store kunstneren Salvador Dalí ble tilstrekkelig inspirert av denne illusjonen til å bruke den som grunnlag for sine malerier, en uvanlig sammenstilling av kunst og vitenskap ( c ).

Mystiske Mona Lisa

Til slutt vurder det mystiske smilet av Leonardo da Vinci's Mona Lisa. Filosofer og kunsthistorikere som spesialiserer seg på estetikk, refererer ofte til uttrykket hennes som "gåtefullt" eller "unnvikende", hovedsakelig fordi de ikke forstår det. Faktisk lurer vi på om de foretrekker å ikke forstå det, fordi de ser ut til å motstå noen forsøk på å forklare det vitenskapelig, tilsynelatende for frykt for at en sådan analyse kan forringe sin skjønnhet.

Men nevrobiologen Margaret Livingstone fra Harvard Medical School gjorde en spennende observasjon; Hun sprakk da Vinci-koden, det kan du si. Hun la merke til at når hun så direkte på Mona Lisas munn ( d, senterpanel ), var smilet ikke tydelig (ganske skuffelse). Men da hun flyttet blikket vekk fra munnen, så så smilet og vinket øynene tilbake. Ser igjen på munnen, så hun at smilet forsvant igjen. Faktisk merket hun, det unnvikende smilet kan ses bare når du ser bort fra munnen. Du må være oppmerksom på det ut av hjørnet av øyet, i stedet for å fikse det direkte. På grunn av den unike skyggingen (plassering av lave romlige frekvenser) i hjørnene av munnen, blir et smil oppfattet bare når de lave romlige frekvensene er dominerende - det vil si når du ser indirekte på mesterverket.

For å bekrefte denne oppfatningen, utførte hun en lavpassfiltrering ( venstre panel ) og en høypassfiltrering ( høyre panel ) av Mona Lisa . Legg merke til at med lavpasset (sløret) bildet er smilet mer åpenbart enn i originalen - det kan ses selv om du ser direkte på munnen. Med high-pass (outlinelike) bildet er det imidlertid ingen smil, selv om du ser bort fra munnen. Ved å sette disse to bildene sammen igjen gjenopprettes det opprinnelige mesterverket og det unnvikende naturen til smilet. Som med de skiftende ansikter, kan vi nå bedre sette pris på hva Leonardo synes å ha snublet på og forelsket seg i - et portrett som virker levende fordi dets flyktige uttrykk (takket være kjennskap til vårt visuelle system) perpetually tantalizes betrakteren.

Samlet sett viser disse forsøkene at det er mer å oppfatte enn hva som møter øyet. Nærmere bestemt demonstrerer de at informasjon ved forskjellige skalaer, så som fint versus grovt, kan ekstraheres i utgangspunktet av separate nevrale kanaler og rekombinert i forskjellige behandlingsstadier for å skape det endelige inntrykk av et enkelt enhetlig bilde i tankene dine.

Denne artikkelen ble opprinnelig utgitt med tittelen "Cracking the Da Vinci Code" i SA Special Editions 18, 2s, 78-81 (mai 2008)

Inaktive øyeblikk blir til mange luftforurensende stoffer på skoleneForskjellige slag: Nye motorforurensninger med lavere forurensning kan redde liv og bekjempe klimaendring [lysbildefremvisning]Betal snavs: Slik setter du Tar Sands inn i olje [Slide Show]Leder av US Chemical Safety Board fraråderNASAs neste Mars Rover til Land på Huge Gale CraterJourneying til den gamle jorden og Quantum RealmNy teleskopstrategi kan løse Dark Matter MysteryNew York City kunne se 6-fots sjøstigning, tripling av varmebølger innen 2100