Ученые обнаружили взаимосвязь между восприятием теней и трехмерными формами, открыв новые горизонты в исследовании визуальной информации и процессов восприятия объектов.
Тени создают объемность трехмерных объектов, тонко выделяя их контуры. Несмотря на очевидность роли теней, ученые долго пытались понять, как именно мозг обрабатывает их восприятие. Новое исследование, проведенное специалистами из Университета Юстуса Либиха в Гиссене и Йельского университета, предлагает неожиданные решения, как сообщает Medical Xpress.
Ранее считалось, что затенение воспринимается мозгом как физический механизм обратной реконструкции формы и света, создающий наблюдаемое распределение теней. Однако этот процесс крайне сложен даже для современных компьютеров, и сам мозг не предназначен для решения таких задач. Исследователи начали рассматривать вопрос с другой стороны: они сосредоточились на ранних этапах обработки визуальной информации, поступающей от сетчатки.
«На начальных этапах обработки изображений мозг осуществляет предварительное выделение контуров объектов, формируя своего рода схематический рисунок. Мы задумались, какую роль играют паттерны теней в процессе распознавания линий», — объясняет профессор Роланд В. Флеминг из Гиссена.
Исследования показали, что рисунки теней формируют мягкие линии, соответствующие изгибам трехмерных объектов. Мозг способен распознавать именно эти контурные линии, восстанавливая пространственную структуру предметов без необходимости расчета взаимодействия света и поверхности.
Также было установлено, что для мозга важнее не столько физическая правдоподобность теней, сколько информация, заключенная в линиях. «Мы создали искусственные иллюстрации необычных теней, нарушающих физические законы, но сохраняющих характерные контурные линии реальных теневых рисунков. Люди без труда различают трехмерные формы на таких изображениях, что подтверждает ключевую роль линий», — комментирует профессор Стивэн Цукер из Йеля.
С помощью современных компьютерных моделей и экспериментов с участниками исследования авторы подтвердили, что связь между восприятием трехмерных фигур и двухмерными линиями действительно существует. Кроме того, новая теория позволяет корректно интерпретировать отражение света на объектах с различной текстурой — от матовых до зеркально-хромированных. Традиционная теория не могла сделать это на протяжении многих лет.
