The color purple

MacLeodRingsNon ci credete neanche questa volta? Ma sì, appunto: i due anelli, il piccolino rossiccio e il grande bluastro, hanno lo stesso colore. Ritagliati e incollati su uno sfondo bianco, sarebbero entrambi viola. Figure così dovrebbero metterle su Casa & Giardino a mo’ di avvertimento: Non Andate A Cercare Un Cuscino Dello Stesso Viola Del Vostro Divano Senza Portarvi Dietro Un Campione Di Tessuto! Il colore viola del divano dipende da tutti gli altri colori presenti nel soggiorno, e varia inoltre al variare dell’illuminazione. Col cavolo che è possibile ricordare il “vero” viola del divano: di quel “vero” viola non abbiamo alcuna esperienza.
In questa figura (e nel resto nel mondo, incluso il nostro soggiorno) ogni colore acquista percettivamente una componente complementare al colore adiacente. Il viola dell’anello piccolo vira verso il rosso perché sta su sfondo blu (questo blu ha come complementare il rosso); il viola dell’anello grande vira verso il blu perché sta su sfondo rosso (questo rosso ha come complementare il blu).
Qui l’effetto è rafforzato dalla presenza di un gradiente, cioè di una transizione graduale fra il blu e il rosso dello sfondo. Nel paradiso dei gradienti abbiamo già messo piede, ricordate? Come mai i gradienti potenzino gli effetti di contrasto ufficialmente non è noto, ma ufficiosamente possiamo presumere che sia perché, in natura, un gradiente segnala una differenza nell’illuminazione (le ombre hanno normalmente margini di questo tipo). Questi due anelli hanno fisicamente lo stesso colore. Beh, se fossero veramente illuminati da luci di tinta diversa (l’anello piccolo da un faretto blu e l’anello grande da una ciambella di luce rossa), l’anello piccolo rifletterebbe soprattutto luce blu, il grande soprattutto luce rossa. Al contrario, i due riflettono luce identicamente viola: il che induce il sistema visivo a ‘concludere’ che il cerchio piccolo sotto illuminazione blu è in realtà rosso, e il cerchio grande sotto illuminazione rossa è in realtà blu.
Capito? Rovinati da troppa intelligenza (visiva).

DOVE NEL LIBRO: capitolo 3, Come vediamo i colori. Questa è una dimostrazione del fenomeno del contrasto di colore.

ILLUSTRAZIONE: Don MacLeod, University of California, San Diego. Potete trovare l’originale, assieme a tante altre illusioni, in questo bel database di figure utili a chi si interessa di visione.

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Colori caldi, colori freddi, colori tiepidi

Non vediamo i raggi infrarossi, ma li percepiamo sotto forma di calore. Una normale lampadina ad incandescenza comincia presto a scottare proprio perché emette più del 90% della sua energia nell’infrarosso, ovvero sotto forma di calore anziché nello spettro visibile – uno spreco considerevole. L’efficienza di una lampada al neon si avvicina al 30%; sempre poco in confronto all’efficienza di una comune lucciola, che sotto forma di luce visibile libera più del 75% della sua energia.
Ogni oggetto che abbia una temperatura emette radiazione infrarossa, anche un cubo di ghiaccio, ma oggetti più caldi ne emettono in misura maggiore. Su questo principio si basano le fotografie all’infrarosso: l’apparato rileva le differenze di temperatura nella scena e assegna un diverso (falso) colore a ciascuna temperatura, generando un’immagine che i nostri occhi possono interpretare. Alcuni rettili, come il serpente a sonagli, riescono a “vedere” la luce infrarossa direttamente e quindi ad individuare animali a sangue caldo anche al buio. La natura non ha ritenuto di doverci dotare di un apparato di rilevazione dell’infrarosso, ma in certe situazioni averne uno non sarebbe male. Nella scena madre dell’inseguimento notturno, nel bel film di Michael Crichton Il mondo dei robot, la visione a infrarossi di cui è equipaggiato l’androide inseguitore Yul Brynner gli conferisce per esempio un distinto vantaggio sullo sfortunato Richard Benjamin, unico oggetto caldo rimasto in circolazione. Benjamin tenta di far perdere le proprie tracce camminando nell’acqua, ma il calore irradiato dalle sue impronte sul fondo ne tradisce ogni passo: attraverso gli occhi dell’androide, vediamo le orme brillare nella semioscurità. Nel mondo reale, l’acqua corrente farebbe dissipare il calore all’istante e comunque ben prima che l’androide sopraggiunga, ma l’idea non è priva di merito. Le telecamere a infrarossi mostrano, ad esempio, che le orme lasciate da un orso polare nella neve continuano ad emanare calore per parecchi minuti dopo che l’orso se ne è andato.

DOVE NEL LIBRO: Capitolo 1, La luce. Scoprirete anche quali interessi condividano l’aviazione americana e il serpente a sonagli.

ILLUSTRAZIONE: Questa immagine all’infrarosso mostra come colori diversi assorbano quantità di calore diverse. I nomi dei colori sono stati scritti con dei pennarelli su un foglio di carta bianca [immagine in alto]. Il foglio è stato appoggiato sull’erba, alla luce del sole, e dopo un minuto è stata scattata la foto all’infrarosso [immagine in basso]. Le aree più chiare in questa immagine corrispondono ai colori più caldi (letteralmente!), cioè a quelli che hanno assorbito più calore dal sole. Notate che il colore nero è il più caldo di tutti, seguito nell’ordine da blu, verde, rosso, giallo e infine bianco (il colore della carta). La prova provata del perché gli abiti bianchi ci mantengano più freschi di quelli neri.
Le immagini vengono da questa bella galleria di foto all’infrarosso.

NOTA. Se siete arrivati qui cercando informazioni sui colori caldi e freddi, attenzione. I colori di questo post sono “caldi” o “freddi” in senso letterale: al sole, la carrozzeria di un’auto nera scotta di più di quella di un’auto bianca. Dal punto di vista della teoria del colore, invece, i colori caldi sono quelli che tendono al rosso e all’arancio (“caldi” per associazione con il sole e il fuoco) e i colori freddi sono quelli che tendono al blu e al violetto – all’estremità opposta dello spettro.

Farfalle, antilopi e compressione JPEG

purvesshimpilotto.jpgLe due facce di questo solido hanno lo stesso colore, sono dello stesso identico grigio. Lo so che preferite credere ai vostri occhi, e i vostri occhi vi dicono che non è vero. Beh, provate a coprire, con un dito, la zona che separa le due facce.
Questa è una versione tridimensionale e particolarmente efficace della vecchia illusione di Cornsweet. Quando due regioni identiche sono separate da un contorno speciale composto da due gradienti di luminanza adiacenti, la regione che confina con il gradiente scuro (qui, la faccia superiore del solido) appare uniformemente più scura della regione che confina con il gradiente chiaro (qui, la faccia inferiore del solido). L’uso di un doppio margine chiaro/scuro per aumentare il contrasto di regioni adiacenti si è evoluto nel regno animale (falene, serpenti, antilopi) per spezzare, a scopo mimetico, la continuità del corpo. Le antilopi insomma vanno in giro con l’illusione di Cornsweet in bella mostra, ad uso del leone.
L’illusione di Cornsweet svela come l’organizzazione centro/periferia delle cellule del nostro sistema visivo codifichi normalmente le informazioni. Prendiamo un quadrato grigio su sfondo nero. Codificare separatamente la luminanza di ogni singolo punto dell’immagine sarebbe dispendioso. Un metodo enormemente più efficiente è quello di definire le due luminanze, definire la posizione del margine del quadrato, e indicare quale luminanza sta dentro e quale fuori. Gli algoritmi di compressione dell’immagine che consentono di ridurre le dimensioni di documenti ingombranti, ad esempio JPEG, fanno esattamente questo.
La prossima volta che salvate un’immagine in formato JPEG pensate alla strabiliante varietà di sistemi visivi che, in tempo reale, stanno facendo qualcosa di molto simile.

DOVE NEL LIBRO: capitolo 4, Come vediamo i grigi.

Illustrazione: da D. Purves, A. Shimpi & R. Beau Lotto, An empirical explanation of the Cornsweet effect. The Journal of Neuroscience, 19, 1999, 8542-8551.

Il sorriso della Thatcher

maggie.jpgLa costanza di forma è piuttosto scarsa per oggetti non familiari, come agglomerati di plastilina, oppure per oggetti familiari in posizioni altamente inconsuete, come visi capovolti. Alcuni esperimenti mostrano che, nel riconoscimento di volti familiari, un livello medio di accuratezza del 95% crolla al 50-60% quando gli stessi volti vengono presentati a testa in giù. Ciò sembra essere dovuto al fatto che l’identità di un volto è codificata soprattutto dalle relazioni spaziali fra i suoi tratti (naso, bocca, occhi), e siamo poco sensibili a queste informazioni quando il volto è a testa in giù. L’illusione di Margaret Thatcher illustra alla perfezione questo punto. Il viso a destra nella foto appare ragionevolmente normale, anche se potreste avere la sensazione che vi sia qualcosa di strano. Se riuscite a capovolgere la figura (o la vostra testa mentre guardate la figura) ne capirete certamente il motivo.

DOVE NEL LIBRO: Capitolo 5, Come vediamo gli oggetti.
RIFERIMENTO: Thompson, P. (1980). Margaret Thatcher: A new illusion. Perception, 9(4), 483-484.

IMMAGINE: Peter Thompson, Department of Psychology, University of York.

L’anello che si muove ma non si muove

ouchiLa sorprendente proprietà di questa figura è che se essa viene fatta oscillare (sono sufficienti i micromovimenti oculari che facciamo inconsapevolmente anche quando cerchiamo di mantenere gli occhi immobili) l’anello si muove illusoriamente rispetto al disco che fa da sfondo. L’effetto è probabilmente legato al fatto che le regioni orizzontali e quelle verticali appaiono muoversi a velocità diverse. Per capirne il perché supponiamo che i centri di due rettangoli uguali, uno posto in orizzontale e l’altro in verticale, siano allineati verticalmente, e che i rettangoli si spostino da sinistra verso destra alla stessa velocità. L’estremità destra del rettangolo orizzontale arriverà a destinazione prima dell’estremità destra del rettangolo verticale, per cui il rettangolo orizzontale sembrerà più veloce. Nell’immagine qui raffigurata, lo sfasamento nelle velocità percepite fa sì che lo spostamento retinico di una soltanto delle due tessiture (non a caso, quella che fa da sfondo) possa essere perfettamente compensata; rispetto a questo sfondo, l’anello appare muoversi.

DOVE NEL LIBRO: Capitolo 7, Come vediamo il movimento.

IMMAGINE: Questa è una versione (di Nicola Bruno e Paola Bressan) di una famosa figura dell’artista giapponese Ouchi. La figura originale contiene due dischi sovrapposti, anziché un anello sovrapposto a un disco.

Grigi apparenti e grigi "veri"


Ricordate il post “Le cornacchie nere che appaiono bianche”, e la fotografia del mio soggiorno con i dischi grigi? Dicevamo che il più chiaro dei due dischi sotto la poltrona era identico al più scuro dei due dischi sul pavimento davanti alla portafinestra, e i due dischi grigi sotto la poltrona erano identici ai due dischi incollati allo specchio soprastante. Per chi non ha avuto voglia o modo di importare la figura in Photoshop e controllare con i propri occhi, ecco l’immagine originale (a sinistra) e una versione che è stata interamente scurita ad eccezione dei dischi (a destra). I sei dischi dell’immagine a destra sono perfettamente identici ai corrispondenti dischi dell’immagine a sinistra.

DOVE NEL LIBRO: Figura 4.3 (capitolo 4, Come vediamo i grigi).

Categorizzare per razza non ha alcun significato biologico

L’adattamento agli stimoli più frequenti nel nostro ambiente ha il risultato di amplificare le differenze. Proprio come in un mondo giallo un oggetto acromatico appare bluastro, in un mondo di facce sorridenti una faccia neutra apparirà corrucciata. Un mulatto sembrerà un nero in un mondo di bianchi, un bianco in un mondo di neri.
Fino a poco tempo fa si riteneva che, quando incontriamo una persona nuova, la categorizziamo automaticamente e inevitabilmente secondo tre dimensioni fondamentali: razza, sesso ed età. Il favoritismo verso il proprio gruppo, abbinato a indifferenza od ostilità nei confronti degli altri gruppi, esiste in tutte le culture. Se categorizzare per razza è un’eredità che ci trasciniamo dietro dall’età della pietra, discriminazione etnica e razzismo sarebbero così profondamente radicati nella nostra natura da essere praticamente incancellabili. Durante la nostra storia evolutiva, tuttavia, la probabilità di incontrare individui di razze diverse doveva essere straordinariamente piccola, il che rende questa conclusione poco plausibile.
Dati sperimentali recenti suggeriscono che la categorizzazione per razza sia un accidente storico, cioè il sottoprodotto reversibile di un meccanismo cognitivo che si è evoluto per identificare le alleanze e coalizioni degli individui che incontriamo. In società non perfettamente integrate dal punto di vista razziale, il colore della pelle funziona come un indicatore di alleanze sociali, esattamente come il dialetto o il modo di vestire. Ma sono sufficienti quattro minuti di esposizione a un mondo sociale alternativo in cui le coalizioni sono indipendenti dalla razza e dal sesso per far crollare la tendenza a categorizzare per razza, mentre la categorizzazione per sesso – biologicamente significativa fin dagli albori della nostra storia – rimane invariata.

Per leggere il resoconto dell’esperimento originale, vedi Kurzban, R., Tooby, J., Cosmides, L., Can race be erased? Coalitional computation and social categorization, in «Proceedings of the National Academy of Sciences», n. 98, 2001, pp. 15387-15392.

IMMAGINE: Questo volto è stato ottenuto fondendo fra loro, in eguale misura, i volti di una nota donna bianca e di una nota donna nera. Svelo chi sono le due madri nel capitolo 5, Come vediamo gli oggetti. (Elaborazione digitale e morphing: Paola Bressan.)