Concept of optical
illusions
Three main types illusions
1.literal optical illusions
2.Physiological illusions
3.Cognitive illusions
Physiological illusions. A scintillating grid illusion. Shape, position, colour, and 3D contrast
converge to produce the illusion of black dots at the intersections.
Physiological illusions, such as the afterimages following bright lights, or adapting stimuli of
excessively longer alternating patterns (contingent perceptual aftereffect), are presumed to be the
effects on the eyes or brain of excessive stimulation of a specific type - brightness, tilt, color,
movement, etc. The theory is that stimuli have individual dedicated neural paths in the early stages
of visual processing, and that repetitive stimulation of only one or a few channels causes a
physiological imbalance that alters perception.
Cognitive illusions. Cognitive illusions are assumed to arise by interaction with
assumptions about the world, leading to "unconscious inferences", an idea first
suggested in the 19th century by Hermann Helmholtz. Cognitive illusions are
commonly divided into ambiguous illusions, distorting illusions, paradox illusions, or
fiction illusions. Ambiguous illusions are pictures or objects that elicit a perceptual
'switch' between the alternative interpretations. The Necker cube is a well known
example.
Café wall illusion
Reversible figure and vase?
Duck or Rabbit?
Depth and motion perception
Illusions can be based on an individual's ability to see in three dimensions even though the image
hitting the retina is only two dimensional. The Ponzo illusion is an example of an illusion which
uses monocular cues of depth perception to fool the eye.
In the Ponzo illusion the converging parallel lines tell the brain that the
image higher in the visual field is farther away therefore the brain
perceives the image to be larger, although the two images hitting the
retina are the same size. The Optical illusion seen in a diorama/false
perspective also exploits assumptions based on monocular cues of
depth perception.
The M. C. Escher painting Waterfall
•
Researchers studying at the Karlsruhe Institute of Technology in Germany have
taken a tiny step toward being able to actually create a cloaking device. They
were able to make invisible a tiny bump located in a layer of gold - preventing it
from being detected at infrared frequencies that were nearly visible to the
human eye. Previously developed similar devices, created by a team at Duke
University, worked in only two dimensions to cloak objects from microwaves, so
objects could be hidden from light traveling only in one direction. The new
device works in three, meaning that objects can be viewed from any angle and
remain hidden.
Lead researcher Tolga Ergin explained that the cloak is composed of a grouping
of crystals with air spaces between them, similar to a pile of wood. As light
passes through the crystals, it bends, hiding the bump in the layer of gold
beneath. The bump was extremely tiny - only .00004" high and .0005" wide - and
could be seen only with a magnifying lens. The team designed what Ergin called
a "photonic metamaterial" that was able to influence the behavior of light rays.
The design is based on a "carpet cloak" that was first suggested by Professor Sir
John Pendry of Imperial College London. Pendry proposed the theory of having
an object hidden beneath a bump, and then making the bump invisible. "It’s like
a carpet mirror," Ergin said. "If you hide an object under it, there is a bump, so
you see a distortion in the reflected image. We put the carpet cloak on top of
that bump and it bends the light so that the distortions disappear."
Under this experiment, the reflective surface (carpet) appeared to be flat. The
team used "laser writing" to create the cloak, using a tightly focused laser beam
to "write" on light-sensitive material. Ergin explained, "Wherever you put the
focus spot into the material, it will harden. It’s a similar process to photography when you develop it, whatever hasn’t been exposed to the laser will be washed
away."Invisibility cloaks use special materials to deflect light, radar, or other
waves that flow around an object, similar to water flowing around a smooth
pebble in a babbling brook. Invisibility is different from stealth technology,
which is not designed to make an airplane invisible, but instead to reduce the
cross-section image available to radar.
Professor Ortwin Hess, of the University of Surrey, called the study a "huge step
forward" in demonstrating invisibility in three dimensions. He said this great
achievement and the photonic materials developed by the team could be used
in the future development of lenses, as well as in optical circuitry. Hess
acknowledged that a true invisibility cloak is a long way off, but Ergin’s results
showed a remarkable proof of the principle.
The new research is a significant step toward the future possibility of developing
a true cloak of invisibility. The experiment dealt with an extremely tiny particle,
but according to Ergin, there is no limit to the size of an object you could hide
with this technology, in theory. "You could blow this up and hide a house," Ergin
said. But it took his team three hours to make this microscopic structure, so to
make one that is even a millimeter in size it would take a very long time. So the
development of a human-sized invisibility cloak still remains a sci-fi theory - for
now.
•
•
•
•
Исследователи, проводящие изучение в Технологическом институте Карлсруэ в
Германии, сделали маленький шаг к возможности создать «генератор поля
невидимости». Они смогли сделать невидимой крошечную выпуклость, в слое золота,
что предотвратило ее обнаружение при инфракрасных частотах, которые были почти
видимы человеческому глазу. Ранее разработанные подобные устройства, созданные
командой в Университете Дьюка, работали только в двух измерениях, чтобы скрыть
объекты от сверхвысокочастотных волн, таким образом, объекты могли быть скрыты
от света, проходящего только в одном направлении. Новое устройство работает в трех
измерениях, означая, что объекты могут быть рассмотрены с любого угла и остаться
скрытыми.
Руководитель исследования Толга Эрджин объяснил, что плащ-невидимка состоит из
группы кристаллов с воздушными пространствами между ними, подобно штабелю
лесоматериалов. По мере того, как свет проходит через кристаллы, он преломляется,
скрывая выпуклость в слое золота ниже. Выпуклость была чрезвычайно крошечной –
только 0.00004" в высоту и 0.0005" в ширину –и могла быть замечена через
увеличительное стекло. Команда разработала то, что Эрджин назвал "фотонным
метаматериалом", который смог повлиять на поведение световых лучей. Разработка
основывалась на "плаще-неведимке", который был сначала предложен профессором
Джоном Пендри Имперского Колледжа в Лондоне. Пендри предложил теорию
скрытия объекта ниже выпуклости, и затем создание невидимой выпуклости. "Это
похоже на зеркальное покрытие," сказал Эрджин. "Если прятать объект под ним, то
увидим искажение в отраженном изображении. Мы помещаем плащ сверху
выпуклости и он преломляет свет так, что искажения исчезают."
При этом эксперименте отражающая поверхность оказалась плоской. Команда
использовала "лазерную запись", чтобы создать «плащ», используя тонко
сфокусированный лазерный луч, чтобы "написать" на светочувствительном материале.
Эрджин объяснил, что "Где бы вы не сфокусировали точку на материале, он будет
отвердевать . Этот процесс подобен процессу получения фотографии - когда мы
проводили его, то оказалось , что любой предмет , не подверженный воздействию
лазера будет смыт ."
«Плащи-невидимки» используют специальные материалы, преломляющие свет,
радиолокатор, или другие волны, которые огибают объект, подобно воде,
обтекающей гладкую гальку в журчащем ручейке. Невидимость отличается от
технологии радиопоглощающих материалов, которая не предназначена для того,
чтобы сделать самолет невидимым, а уменьшает эффективную площадь отражения,
доступную радару. Профессор Ортвин Гесс, из университета Суррея, назвал данное
исследование "Огромный шаг вперед" в демонстрации невидимости в трех
измерениях. Он сказал, что это большое достижение и фотонные материалы,
разработанные командой, могут использоваться в будущих разработках линз, а также
в оптической схеме. Гесс признал, что до истинного плаща-невидимки еще очень
далеко, но результаты Эрджина явились замечательным доказательством принципа
действия.Новое исследование - значительный шаг вперед к будущей возможности
разработки истинного «плаща-невидимки».В эксперименте рассматривалась
чрезвычайно малая частица, но согласно Эрджину, нет никакого ограничения размера
объекта(в теории), который бы мы смогли скрыть с помощью этой технологии. "Мы
могли многократно увеличить его («плащ-невидимку»- прим. переводчика) и спрятать
дом," сказал Эрджин. Но его команде потребовалось три часа, чтобы сделать эту
микроскопическую структуру, так для того, чтобы сделать хотя бы миллиметровую
структуру, потребовалось бы очень долгое время. Таким образом, разработка
«плаща-невидимки» размером с человека все еще остается научнофантастической теорией.
The Enigma of Op Art
In a study due to be published in the Proceedings of the
National Academy of Sciences, they provide strong
evidence that microsaccades are essential for the illusion
produced by Isia Leviant's painting Enigma (above). This
consists of several concentric circles of the same colour
superimposed on a pattern of radiating black and white
lines, and creates an intereference effect known as the
moiré sensation, a shimmering effect and a sensation of
circular motion.
In the study, 3 participants were presented with Leviant's
painting. They were asked to press a button each time they
perceived a slowing down of the circular movements and to
release the button when it appeared to speed up again. As
they did this, their eye movements were recorded 500 times
per second with a camera. A strong correlation was found
between the intensity of the illusion and the frequency of
the eye movements - the more frequent the microsaccades,
the more intense the illusion. Martinez-Conde says that this
is a likely explanation for other illusions, such as that in
Riley's Fall.
Exactly how the brain generates microsaccades is, however,
still unclear, as is whether or not they are generated at
random. How these movements are linked to the brain
mechanisms underlying the illusions, and why they do not
produce similar illusions when we view other patterns such
as straight gratings or checkerboards, is also poorly
understood. What is clear though, is that while these eye
movements are essential for the maintenance of proper
vision, they are also at least partly responsible for
producing perceptions that are inconsistent with the image
being viewed.
Thank you for
your kind
attention