Re: Illusions d'optique

[InvitéInvité]

super explication !
bonne journée à tout le monde !

[brunehautAnalyste enquêteur]

ILLUSIONS D'OPTIQUE


Une illusion d'optique est une illusion qui trompe le système visuel humain (depuis l'œil jusqu'au cerveau) et aboutit à une perception déformée de la réalité. Les illusions d'optiques peuvent survenir naturellement ou être créées par des astuces visuelles spécifiques qui permettent de mettre en évidence les principes de fonctionnement du système visuel humain.





L'Illusion de Titchener : Les deux cercles orange sont de la même taille.
L'échiquier d'Adelson:La teinte grise du carré A est la même que celle du carré B.

L'illusion : une perception erronée

L'illusion résulte d'une mauvaise analyse par le système visuel des informations qui lui parviennent. Cette erreur d'analyse peut donc entraîner la perception d'un objet qui n'est pas présent, à l'inverse nous rendre « aveugle » à un objet pourtant présent, nous donner une image faussée de la réalité, etc.
Ainsi, sur l'image de droite, les cases A et B du dessin semblent être peintes de deux teintes de gris différentes alors qu'en réalité, si l'on mesure la luminance sur la photographie, les deux gris sont parfaitement identiques. Dans ce cas précis, cet exemple met en évidence la propension du système visuel à compenser les variations lentes de luminosité ou à percevoir les teintes et les couleurs relativement à leur environnement1.

Illusions cognitives

Les illusions cognitives sont plus intéressantes et bien connues. Au lieu de démontrer une cause physiologique elles agissent avec plusieurs niveaux de l'interprétation visuelle, les hypothèses pré-formatées ou « connaissances » sont emmêlées. Les illusions cognitives sont communément divisées en illusions ambiguës, illusions distordues, illusions paradoxales ou illusions fictives. Elles exploitent souvent les « hypothèses » formées par le système visuel au cours des premières étapes du traitement visuel.


Illusion d'optique : La teinte grise de la barre est la même sur toute sa longueur.


Illusions ambiguës

Les illusions ambiguës sont des images ou objets qui subissent des changements significatifs d'apparence. La perception alternera entre les interprétations qui toutes seront perçues comme valides mais ne confirment pas une seule représentation. Le cube de Necker en est un exemple bien connu.

Illusions distordantes

Les illusions distordantes sont les plus communes, ces illusions offrent des distorsions de taille, largeur ou courbure. Elles sont faciles à découvrir et sont facilement repérables. Beaucoup sont des illusions physiologiques, comme l'illusion du Cafe wall qui exploite les premières étapes du système visuel à propos des bords. D'autres distorsions, comme les illusions de lignes convergentes, sont plus difficiles à assimiler à des illusions physiologiques ou cognitives. Toutes les images qui présentent des perspectives crues sont bien des illusions. Les jugements visuels comme la taille sont contrôlés par la perspective ou d'autres effets de profondeurs et peuvent facilement être mal disposés.


L'illusion du mur du café




Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Illusion_d'optique

[brunehautAnalyste enquêteur]

Perspective (perception visuelle)

La perspective visuelle ou oculaire est l’ensemble des transformations par lesquelles une portion du monde spatial tridimensionnel (et euclidien à l’échelle de l’homme) est perçue par la surface bidimensionnelle et courbe (donc non-euclidienne) de l’œil, indépendamment des propriétés stéréoscopiques de la vision binoculaire frontale. Du point de vue mathématique, elle est une projection par laquelle la dimension métrique des objets se trouve convertie en dimension angulaire. La géométrie projective est la branche des mathématiques qui modélise les propriétés de cette projection, indépendamment de la réalité physiologique l'œil.

Notions générales

L’œil considéré individuellement (vision monoculaire) fonctionne comme une lentille
stigmatique qui fait correspondre à chaque point de l’espace du cône de vision un point sur la surface rétinienne.
Un même objet apparaît de façon différente à l’œil en fonction de 3 paramètres :
sa distance à l’œil
son excentration par rapport à l’axe du regard
son inclinaison dans les 3 directions
Un segment placé devant soi apparaît d’autant plus grand qu’il est proche, et qu’il se situe dans un plan perpendiculaire à l’axe du regard. Il apparaît d’autant plus courbe qu’il est proche, et qu’il est excentré par rapport à l’axe du regard.
Le processus cognitif par lequel le cerveau reconstruit mentalement dans l’espace les formes des objets perçus sur la surface de la rétine participe si étroitement à l’expérience visuelle qu’il demeure largement pré-conscient. On perçoit comme parallèles deux rails de train, alors qu’on constate bien sur une photographie que leurs lignes se rejoignent à l’horizon, et qu’elles sont toujours incurvées en cloche (vers l’intérieur).

Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Perspective_(perception_visuelle)

Voire : Les Phenomenes Aerospatiaux Non- Identifies et la psychologie de la perception, CNES.

[brunehautAnalyste enquêteur]

VISION

La vision est le sens dédié à la perception visuelle du monde à l'aide de la partie visible durayonnement électromagnétique soit, pour l'œil humain, les longueurs d'onde comprises environ entre 350 et 750 nm.

Le système visuel
Article détaillé : système visuel.
Le flux d'information en provenance de l'extérieur détecté par la rétine de l'œil n'est pas le seul facteur rentrant en compte dans le mécanisme de la vision. Les illusions d'optique en sont la preuve la plus élémentaire : elles montrent que la façon dont le système visuel, et en particulier le cortex visuel du cerveau, traite cette information est aussi importante dans la construction de l'image perçue, consciemment ou non.
La vision n'est ni instantanée ni fluide, mais elle se fait de manière ponctuelle et rapide (de l'ordre du 1/40 de seconde). Le train d'informations visuelles passe depuis la rétine par les nerfs optiques pour être acheminé vers les aires corticales de la vision à l'arrière du cerveau. La façon dont le cerveau traite ces informations fait l'objet de nombreuses études en neurosciences cognitives, notamment depuis les travaux des Prix Nobel Hubel et Wiesel.
Au sein du système visuel, il a été décrit de nombreuses voies qui forment une architecture complexe chargée de traiter les informations de forme, le mouvement, l'identification des objets, la reconnaissance des visages, etc. Ainsi, par exemple, la sensation de relief n'est perçue qu'au travers de la vision combinée des deux yeux, traitée pour cela par le cerveau qui reconstitue le relief à partir de deux images légèrement décalées. Ce phénomène est exploité par la technique de la stéréoscopie.
Pour l'homme, ainsi que pour de nombreux animaux, les mécanismes de la vision diffèrent en fonction de l'intensité lumineuse ; ainsi, il est d'usage de distinguer la vision diurne, ou vision photopique, de la vision nocturne, ou vision scotopique, pour la finesse de cette vision diurne, on utilise le terme d'acuité visuelle.
Persistance rétinienne et illusion de mouvement
On a longtemps cru que le cinéma se servait simplement de la persistance rétinienne pour donner l'illusion du mouvement. En réalité le mouvement observé sur un écran semble essentiellement être une création du cerveau.

On distingue quatre phénomènes dans cette illusion :

 Effet de continuité créé par la succession rapide des images (12 images/seconde pour les films d'animation et 18 images/seconde pour les films muets - passés à 24 images/seconde avec le cinéma sonore uniquement pour permettre une intelligibilité suffisante de la bande son). Mais le mouvement n'a l'air tout à fait fluide que vers 50 images/seconde. Par exemple, quand au cinéma il y a un panorama assez rapide, on peut percevoir que le mouvement est saccadé, ce qui reflète la succession des images. Cela est aussi dû au fait que l'obturateur s'ouvre et se ferme 48 fois par seconde, ce qui signifie que chaque image est présentée deux fois, cela pour éviter le papillotement ou scintillement.

 Les premiers films de synthèse, dont chaque image était nette, créaient une impression peu naturelle. On s'aperçut vers 1980 que l'introduction d'un flou artificiel proportionnel au mouvement, comme sur une "vraie" pellicule, donnait paradoxalement un effet plus réaliste.

 Disparition du scintillement. On obtient cet effet en vision centrale vers 50 images/seconde. C'est le cas, par exemple, de la télévision àtube cathodique et à affichage entrelacé (2x25 ou 2x30 images/seconde). Mais si l'on regarde en vision périphérique (il suffit de regarder à côté de l'écran tout en portant son attention sur celui-ci), il y a encore un scintillement. C'est seulement vers 75 Hz qu'il disparaît et à 85 Hz l'image est totalement stable. Il est recommandé de régler le taux de rafraîchissement d'un écran à tube cathodique à ces fréquences pour éviter la fatigue des yeux (et de la tête). Le problème du scintillement ne se pose pas avec les écrans LCD.

 Effet phi qui a lieu même avec une succession peu rapide d'images (10 images/seconde). Si l'on dessine une animation sur un carnet et qu'on feuillette les pages, on peut obtenir une illusion de mouvement. Par exemple, les dessins animés ont parfois peu d'images/seconde.
Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Vision

Pouvoir de résolution
Le pouvoir de résolution, ou pouvoir de séparation, est la distance minimale qui doit exister entre 2 points contigus pour qu'ils soient correctement discernés au travers d'un système optique, tel qu'un microscope ou un télescope...
Résolution de la vision humaine
Article principal : acuité visuelle.
Le pouvoir de résolution de l'œil est d'environ une minute d'arc (60 secondes d'arc, 0,017°), soit environ 100 km sur la surface de la lune vue de la Terre, ou plus proche de nous, un détail d'environ 1 mm pour un objet ou une image situé à 3 m de distance.
En comparaison, les télescopes de classe 8 mètres comme le Very Large Telescope au Chili atteignent un pouvoir de résolution de 0,017 seconde d'arc (4,72×10-6°), soit environ 32 m sur la surface de la lune.
Résolution de la vision humaine
Le pouvoir de résolution de l'œil est d'environ une minute d'arc (60 secondes d'arc, 0,017°), soit environ 100 km sur la surface de la lune vue de la Terre, ou plus proche de nous, un détail d'environ 1 mm pour un objet ou une image situé à 3 m de distance.
En comparaison, les télescopes de classe 8 mètres comme le Very Large Telescope au Chili atteignent un pouvoir de résolution de 0,017 seconde d'arc (4,72×10-6°), soit environ 32 m sur la surface de la lune.

Limite de diffraction
La diffraction limite le pouvoir de résolution des instruments optiques : un objet ponctuel donne une image « floue », appelée tache de diffraction. Si deux détails d'un objet sont trop proches, les taches de diffraction se chevauchent et il devient impossible d'obtenir des images séparées de ces détails.
Pour un instrument optique de diamètre D observant à une longueur d'onde λ, le pouvoir de résolution maximal, exprimé en radians, est :

ou en degrés :


On retiendra que

 pour l'œil en vision diurne, le pouvoir de résolution maximum est d'environ 0,5 minute d'arc (30 secondes d'arc, 0,008°) pour une pupille dilatée à 5 mm de diamètre, soit 1 millimètre pour un objet ou une image placé à 6 mètres; cette valeur est très optimiste pour les usages courants, qui correspondent plutôt à 1 minute d'arc (0,017°) ou 2 minutes d'arc (0,033°).

 pour un télescope de 10 mètres de diamètre, le pouvoir de résolution théorique est d'environ 0.015 seconde d'arc (4,16×10-6) dans la bande visible du spectre, mais il ne peut être atteint en raison de la turbulence atmosphérique qui « floute » les images.

 pour un microscope optique de 1 cm de diamètre, le pouvoir de résolution théorique est d'environ 15 secondes d'arc (0.25°), soit 0,5 micromètres pour un échantillon situé à 1 cm de l'objectif.
Afin d'obtenir une meilleure résolution, deux possibilités sont exploitées :

 observer avec des longueurs d'ondes plus petites : c'est le cas du microscope électronique qui utilise des électrons de très faible longueur d'onde ;

 utiliser une optique de plus grand diamètre : c'est le cas en astronomie avec la course aux grands télescopes. Une variante est d'utiliser l'interférométrie entre des télescopes distants.

Petites expériences
L'image ci-dessous fait apparaître un même sujet avec 3 résolutions différentes. À partir d'une certaine distance, l'œil ne fait plus la différence. Il est alors possible de déterminer en gros la résolution d'un ou des deux yeux; il s'agit en première approximation du rapport entre la taille des gros pixels (image de droite) et la distance à partir de laquelle on ne perçoit plus de différence entre les images.

Le pouvoir de résolution est intrinsèquement lié au pouvoir de séparation : dans l'expérience A ci-contre, on ne distingue qu'un rond ; pour l'expérience B, les deux points semblent se toucher. Pourtant si l'on clique sur l'image pour l'agrandir on remarque qu'en A il s'agit de deux hémicercles, et qu'en B les deux points ne se touchent pas.




Nota : ce test est dénaturé par la réduction imposée au niveau de l'affichage sur l'écran, ce que l'on constate facilement avec une loupe. Le mieux est d'ouvrir l'image et de s'éloigner de l'écran.
Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pouvoir_de_r%C3%A9solution

[nomade27Equipe du forum]

Les techniques de compression d'images vidéo de type Divx par exemple réutilise une partie de l'image précédente et ne rajoute que les pixels ayant bougé (si j'ai compris le principe) et pourtant le spectateur est berné par la continuité de la scène malgré une compression importante du film d'origine...

Cordialement

[brunehautAnalyste enquêteur]

Les mésinterprétations visuelles provoquées par les mouvements de caméra (angle et évolution de prise de vues).


Illusion d'optique par ABrunehaut

Ci-dessus, ce n’est pas l’objet (étoile) qui se déplace, c’est moi, qui, avec le caméscope effectue des mouvements (génuflexions…) donnant à l’objet observé une illusion de déplacement erratique.


Illusion d'optique 2 par ABrunehaut

Sur cette vidéo, l’avion, contrairement aux apparences, n’est pas en prise d’altitude constante, il s’agit aussi d’un effet produit par le mouvement vertical à 180° de la camera .L’objet est tout d’abord pris de face, puis, suivi tout au long de son évolution. Ce qui fait qu’à la fin de la séquence, celui-ci est « à l’envers » sur l’écran. L’enregistrement s’arrête donc juste après que l’aéronef en question disparaisse derrière la maison de mes voisins.

[brunehautAnalyste enquêteur]

Pourquoi la lune nous apparaît-elle plus grande lorsqu'elle se situe à l'horizon?

[Stanalpha1Equipe du forum]

Bonsoir BRUNEHAUT,



Merci pour cet article très didactique ....Pour ce qui est de la fin de l 'article, dans lequel le médiateur scientifique du planétarium de REIMS nous explique que l 'on voit la lune plus grosse lorsqu'elle est basse sur l horizon , me laisse dubitatif... Mon interprétation personnelle aurait plutôt été:que cette illusion était due au fait que les rayons du soleil couchant,pénétrant les couches basses de l 'atmosphère ,se verraient diffractés par lesdites couches.

Son explication me trouble d'autant plus qu'il m 'est déjà arrivé, avec le soleil couchant il est vrai , de le voir quasiment déformé lorsqu'il arrive à "toucher l 'horizon, juste avant de passer derrière ..J 'ai déjà vu alors un soleil rougeoyant ressemblant plus a un carré aux côtés "bombés" qu'un cercle parfait.

Il y a des experts en optique sur ce forum..Ce serait sympa de leur part de nous apporter leurs lumières sur ces phénomènes surprenants ...

Bien cordialement STANALPHA

[brunehautAnalyste enquêteur]

Bonsoir Stanalpha1,


En ce qui concerne l'illusion de la lune, je vous conseille de lire à partir de la p30 de ce livre:




Cordialement,

[Stanalpha1Equipe du forum]

Bonjour BRUNEHAUT,

Merci pour votre conseil...Au demeurant, je ne parviens pas -car PAS AUTORISE à priori- à lire la &l es pages concernées....Peut être ai-je fais une mauvaise manipulation,vu mon faible niveau en matière d'ordi ..J 'ai toujours le plaisir de vous lire sur ce forum ....

Bien à vous STANALPHA

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