Notre système visuel a été conçu pour s’adapter constamment aux phénomènes physiques qui lui sont imposés. Ainsi, nous avons une vision du monde qui nous entoure en trois dimensions, qui prend en compte la perspective, les distances, les reliefs, etc.
Seulement, il se trouve que le cerveau puisse être mis à l’épreuve, lorsqu’il est confronté à des images appelées «illusions d’optique». Ces images utilisent le principe de la distorsion, de la perspective, du mélange des couleurs, qui reproduisent des phénomènes basiques que notre cerveau a pour habitude de modifier, dans le but d’obtenir une vision nette.
Les illusions d’optique ont été répertoriées dans plusieurs de ces catégories, en fonction des paramètres de la vision sur lesquels ils ont une influence.
Nous allons vous présenter chacune de ces catégories, en les illustrant d’un ou plusieurs exemples, afin de prouver que notre cerveau a une action constante sur notre système visuel.
1.Les illusions ambigües
Les illusions ambigües sont des figures bidimensionnelles, c’est-à-dire qui sont développées en deux dimensions de l’espace. La vision du spectateur peut être exacte, à de différents angles. Ainsi, deux personnes qui regardent la figure à partir de différents points de fuite auront toutes les deux une image différente, mais mathématiquement possible.
L’exemple le plus connu et pertinent est le «Cube de Necker » (figure ci-dessous) :
Cette illusion fut dessinée par le géologue Louis Albert Necker en 1832, et représente un cube pouvant être observé d’au-dessus comme d’en-dessous.
La double perception de l’image est causée par le non-respect des lois de la perspective par Necker. En effet, les faces arrière et avant de la figure sont de même dimensions, alors que si cette dernière avait eu des côtés de longueur supérieure à l’autre, il n’y aurait eu qu’une seule perception possible.
Mais l’ambigüité de ce dessin repose majoritairement sur l’hypothèse qu’il comporte des erreurs, notamment aux points d’intersection . La figure ci-dessous, dessinée elle aussi par Necker, rend cette figure ambigüe, ou impossible. (Cette objet impossible rentre dans la catégorie des illusions paradoxales, et n’est donné ici que pour illustrer l’exemple du cube en traits fins !)
Si le cerveau ne retient pas cette possibilité de représentation du cube, c’est à cause de deux facteurs basés sur le principe de la Sélection Naturelle, qui sont la vitesse de décision, et la pertinence du choix. Sur la figure en traits simples du cube, le cerveau voit des lignes entrecroisées, et préfère se dire que c’est un cube, vu d’au-dessus ou d’en-dessous, plutôt que de chercher à savoir si certains traits sont devant ou derrière d’autres.
De plus, notre vécu a une grande influence sur la vision des images telles que le cube de Necker. En effet, nous avons tous été habitués, à l’école, à voir des représentations de cubes en traits fins, et d’au-dessus, donc le cerveau interprète la figure comme étant semblable à celles vues lors de l’enseignement.
2. Les illusions distordantes
Les illusions distordantes sont les plus communes. Comme leur nom l’indique, elles sont caractérisées par la distorsion de taille, de largeur, ou de courbures. C’est pour cela qu’elles sont parfois appelées illusions géométriques. Ce sont également les plus faciles à découvrir et à réaliser, exploitant les premières étapes du système visuel, à propos des bords. Certaines sont cependant plus difficiles à assimiler, par exemple, les convergences de courbe, car elles ne sont dues qu’à la perspective, que le cerveau peut avoir du mal interpréter sur un support en deux dimensions.
Nos yeux fonctionnent comme des caméras, mais l’image formée sur la rétine ne nous est pas retranscrite directement. La partie visuelle du cerveau, le cortex visuel, est habitué à réceptionner ces images, puis à les modifier. Il accentue les angles, les contrastes, les contours, la couleur, et nous renvoie une vision en trois dimensions (possible seulement si la personne voit avec ses deux yeux, car c’est l’addition des informations rétinales des deux yeux qui permet de voir en trois dimensions). Seulement, il se trouve qu’il veuille en faire trop, et rajoute des paramètres inutiles, lorsqu’il est confronté à certaines situations, comme par exemple les illusions d’optique. De plus, notre vécu influence en partie notre interprétation des illusions, car nous n’avons pas tous les mêmes images en mémoire. C’est pour cela que certaines personnes sont plus sensibles que d’autres à certaines illusions.
Le meilleur exemple d’illusion distordante est le « Café Wall », découverte par le Dr Richard Gregory en 1973, sur le mur d’un café de Bristol, dont voici une représentation :
Cette illusion bien connue produit un effet saisissant de distorsion des lignes horizontales. Elles ne paraissent pas parallèles, mais pourtant elles le sont, et toutes entre elles. L’effet de distorsion est dû au positionnement des carrés noirs et blancs, en ondulation régulière, créant une sorte de vague horizontale, donnant une certaine direction aux droites. De plus, l’illusion serait impossible si les carrés n’étaient pas entourés d’une teinte de gris intermédiaire entre le blanc et le noir, qui représentent les droites distordues. Sur le mur original du café, ces traits gris étaient le ciment qui servait à faire tenir les briques entre elles.
La disposition des carrés est très importantes, et étudiée avec minutie, car s’ils étaient décalés ne serait-ce que d’un millimètre, l’illusion n’aurait pas le même rendu.
3. Les illusions paradoxales, objets impossibles
Les illusions paradoxales sont souvent appelées « objets impossibles » contraires aux lois physiques, car ce sont des figures géométriques représentées sur un support en deux dimensions, qui, en trois dimensions, ne seraient pas réalisables. Cependant, certaines personnes parviennent à réaliser des figures semblables en trois dimensions, mais en opérant des courbures ou des cassures sur les objets, ne rendant possible la figure que vue sous un certain angle.
Ces objets utilisent les contrastes entre les zones d’ombre et de lumière, en mettant en valeur des reliefs, placés à un certain angle, rendant les figures paradoxales. Le cube de Necker en traits épais représenté ci-dessus, en 1), peut être qualifié d’objet impossible.
Lors du premier regard porté sur un objet impossible, nous ne nous rendons pas toujours compte que la figure fixée comporte un défaut, et le spectateur est obligé de déplacer son regard à plusieurs point de l’objet, assez rapidement et de façon circulaire, mais cela dépend de l’orientation de la figure, ainsi que de l’écart de teinte entre les différentes faces de la figure.
Prenons par exemple le « Triangle de Penrose», appelé également Tribarre, objet impossible dessiné par le mathématicien Roger Penrose aux alentour de 1950 (figure ci-dessous) :
Cette figure résulte de l’assemblage de trois faces en « L », superposées de manière physiquement impossible, car la perspective et les angles ne sont pas respectés. En effet ces derniers sont disposés à l’inverse de la position habituelle de ceux d’un triangle en trois dimensions obéissant aux lois de la physique. Si la branche grise et noire de droite avait été derrière la barre blanche et noire du bas, et si le « L » gris s’était trouvé derrière le « L » blanc, alors là les lois auraient été respectées.
Mais sur ce dessin, l’impossibilité du triangle est flagrante, car les couleurs utilisées ne sont pas dans la même gamme de teinte, alors que sur le dessin ci-dessous, l’ambigüité est plus difficile à déceler au premier coup d’œil, car les couleurs, plus vivantes et brillantes, créent une certaine harmonie, ne faisant pas ressortir instantanément les angles impossibles.
4. Les illusions géométriques
Ces illusions, concernent les images créées à partir de figures géométriques, pouvant être simples, comme compliquées. Ce sont les premières illusions à avoir été découvertes, durant les années 1830. Ce sont aussi les plus faciles à réaliser, car elles sont généralement composées de peu d’éléments, basiques, tels que des droites, des flèches, des cercles, etc. Elles sont très nombreuses, à ce jour, environ deux cent ont été répertoriées.
Ces illusions donnent lieu à des erreurs d’interprétations, de dimensions, de courbures, de directions, et d’estimations.
Les illusions géométriques sont caractérisées par deux critères :
– L’élément « inducteur », qui provoque la déformation. Ce sont souvent des flèches, ou des points.
– L’élément « test », qui subit la déformation. Ce sont généralement des droites ou des flèches.
Voici plusieurs exemples d’illusions géométriques :
Il semblerait que les droites ne sont pas de même longueur, et pourtant, si ! Ces droites sont les éléments « tests », et les flèches, qui créent des effets de profondeur ou de raccourcissement, sont les éléments « inducteurs ».
Sur cette image, le rond rouge de gauche paraît plus gros que celui de droite, alors qu’ils sont identiques. Cela est dû à la taille des ronds bleus.
Autour du cercle de gauche, les ronds bleus sont de petite taille, ainsi, il semble énorme par rapport à eux, alors que les ronds bleus autour du cercle de droite sont ont un diamètre supérieur au sien. Ainsi, il semble de petite taille.
5. Les illusions de contraste
Les illusions de contraste sont très nombreuses, et peuvent impressionner. Elles exploitent la partie du système visuel chargé d’établir les contrastes entre les différents objets, ainsi que les différences d’ombres et de lumière. Ces illusions vous seront expliquées plus en détail dans la Partie III de notre TPE.
Voici quelques illusions de couleurs :
Tous les cylindres sont de la même couleur !
Les bandes grises sont de la même couleur !
6. Les illusions artistiques
Les illusions artistiques sont assez proches des illusions de couleurs, et exploitent elles aussi la partie de notre cerveau chargée du mélange des couleurs, et de contraster les images. Mais en plus, elles sont caractérisées par la double interprétation possible d’un tableau.
En effet, le principe des illusions artistiques est de nous présenter une image, un paysage, un portrait, une scène de repas, etc, qui nous paraît anodine. Seulement, si l’on se concentre un peu plus sur les formes et les ombres, on remarque que le dessin est composé souvent de visages, ou de fruits.
La possibilité d’apercevoir des visages au milieu d’un paysage s’explique par le grand entraînement qu’a notre cerveau à les discerner. Tout une partie de notre cortex visuel est consacré à cette fonction.
Dans l’images ci-dessous, un visages se cache, le trouverez-vous ?
Il existe d’autres formes d’illusions artistiques, qui font, elles, intervenir notre vécu. L’illusion ci-dessous nous permit de le prouver :
Que voyez-vous, une jeune femme ou une vieille dame ? Les deux réponses sont exactes, mais le vécu et le quotidien de chacun influence la décision de notre cerveau. Nous avons, parmi notre classe, réalisé un sondage à propos de cette image, dont voici les résultats. La moyenne d’âge est de 16 ans.
- 92.3% des personnes interrogées ont vu la jeune
- 7.7% des personnes interrogées ont vu la vieille.
Nous avons également réalisé ce sondage auprès de personnes de 50 ans ou plus, et voici nos résultats :
- 66.5% des personnes interrogées ont vu la vieille.
- 33.5% des personnes interrogées ont vu la jeune.
Nous en avons donc déduit que les adultes voyaient en premier la vieille, car ils sont habitués à côtoyer des personnes plus âgées, alors que les jeunes voient en premier lieu une personne à un âge proche du leur.
Le vécu a donc une grande influence sur les images que nous percevons.
7. Les illusions de mouvements
Les illusions de mouvements sont bien connues, et sont sans doute les plus impressionnantes. Pourtant, elles sont dues à la structure même de la rétine, et non à une reconstruction de l’image par le cerveau. Ce sont les cellules rétinales, les cônes et les bâtonnets, qui nous donnent ce sentiment de mouvement. Les substances photosensibles qu’elles contiennent mettent un certain temps à se décomposer. Il y a donc un décalage infime entre le moment où la lumière parvient au fond de l’œil, et celui où le message nerveux est transmis au cerveau. C’est l’addition de tous ces messages qui parviennent au cerveau en décalage qui produit un effet de mouvement.
Voici quelques illusions saisissantes qui illustrent ces explications. Fixez le centre des images, et avancez la tête d’avant en arrière.
Conclusion
Ces différentes illusions nous ont donc permis de comprendre le fonctionnement du cerveau. Les réactions qu’il a au monde extérieur nous permettent d’avoir une vision la plus logique possible. Certaines illusions d’optique utilisent les principes basiques de notre système visuel, et d’autres sont très élaborées, mais ce qui est sur, c’est que ce ne sont pas des erreurs commises par le cerveau.
TPE illusions d'optique 
Pratique et compréhensible
Merci beaucoup on va faire ctlC ctrlV pour notre TPE!
Complet, intéressant, rempli d’exemple : MAGNIFIQUE.