III. Les illusions d'optique

a.     Fonctionnement et Définition

Tout d'abord, nous pouvons nous poser une question: qu'est ce qu'une illusion d'optique et comment fonctionne t-elle ?

Une illusion d’optique est une interprétation erronée d’une donnée sensorielle et se rapporte à toute illusion qui trompe le système visuel humain.

 L'image formée au fond de l'oeil est analysée point par point puis transmise au cerveau sous forme de signaux codés. Ceci est en principe pareil pour tout le monde.. Ce sont les zones visuelles du cerveau qui analysent ces signaux et nous donnent une représentation de l'objet perçu de la même façon par chacun d'entre nous (nous n'avons pas tous le même vécu per expemple).

Les illusions sont nombreuses et variées : il existe des illusions géométriques, artistiques.., nous pouvons interpréter différemment certaines images. Les illusions d’optique peuvent survenir naturellement ou être crées grâce à de multiples phénomènes(mirage). L'interprétation qu'en fait le cerveau peut parfois être ambiguë et ces erreurs d'interprétation provoquent parfois des illusions d'optique, qui ne sont pas perçues.

 

b.    Géométriques 

Les illusions géométriques sont la plupart du temps dues à des erreurs d'estimations, de dimension, d'interprétation, de direction, de courbure... par rapport à une figure géométrique. Au cours de la seconde moitié du XIXème siècle, Delboeuf, Hering, Müller-Jyer et plusieurs autres ont découvert une grande variété d'illusions géométiques qui porte souvent leur nom.

De plus, une illusion géométrique comprend deux éléments :

-un élément qui provoque la déformation, nomé élément "inducteur"

-un élément qui la subit, appelé élémént "test"

Par exemple, dans la figue de Müller-Lyer ci-dessous, les pontes de flèche sont l'élément "inducteur" et les traits  verticaux, l'élément "test". La ligne à droite parait plus courte que celle à gauche. La plupart des explications font jouer un rôle capitale aux flèches. En fonction de leur orientation, elles modifient la perception de la longueur des segments.

• La mise en relation de grandeur

Exemple : Illusion de Titchener

  ⇒Le cercle central de la figure de gauche paraît plus grand que celui de la figure de droite. Pourtant, ils ont la même taille.

Explication : Un élément « test » entouré d'éléments « inducteurs » plus petits paraîtra plus grand que ce même élément « test » entouré d'éléments "inducteurs"  plus grands. Ce phénomène est dû à un effet de contraste. Ce contraste apparaît quand la différence entre l'élément "inducteur" et l'élément "test" est grande.

• La courbure des arcs de cercle

Exemple : Courbure des arcs de cercle

⇒ Les arts couts paraissent moins courbés. Portant les trois courbures sons identique

Explication : La courbure des arcs de cercles varie en fonction de leur longueur. Par conséquent, les arcs courts sont vus plus plats que les arcs longs.

• Les effets d'angle

Exemple : Illusion de Zöllner


⇒ Les lignes obliques ne semblent pas parallèles alors qu'elles le sont.

Exemple : Illusion de Hering

⇒ Les lignes horizontales semblent incurvées, alors qu’elles sont physiquement droites et parallèles.

Explication : Les illusions liées aux effets d'angles sont très nombreuses et sont assez spectaculaires. On peut expliquer ces illusions à partir de deux principes. Tout d'abord, le principe d'orthogonalité. Nous avons tendance à vouloir ramener les angles vers des angles droit. Ainsi, nous surestimons les angles aigus et sous-estimons les angles obtus.

Exemple : Nous avons réalisé une célèbre illusion d'optique grace au logiciel Inkscape

==> Les lignes horizontales et verticales du rectangle semblent incurvées

Exemple : Illusion de Müller-Lyer

⇒La ligne droite verte, à inflexions internes paraît plus courte que celle verte, à inflexions externes.

Explication :Le second principe est basé sur le fait que nous surestimons les côtés d'un angle obtus et, l'inverse, nous sous-estimons ceux d'un angle aigu.  

• La verticalité

Exemple : Illusion du T

⇒Les lignes horizontale et verticale sont exactement de la même longueur.

Explication : Notre œil bouge plus vite à l'horizontal qu'à la verticale, ainsi, une ligne horizontale, paraît plus petite qu'une ligne, de la même longueur verticale.

• La perspective

  Exemple : Illusion à damier

⇒ Le trait rouge de droite paraît plus grand que celui de gauche. Cette illusion est renforcée par le damier.

Explication : Dans cette illusion de perspective, le cerveau interprète les lignes obliques comme des indicateurs de profondeur. Or, lorsque deux formes ont la même grandeur, celle paraissant la plus éloignée sera vue plus grande que l'autre et inversement.

Exemple :  nous avons réalisé une illusion d'optique simple, qu'elle est la perspective du cube ?

La vidéo suivante permet de comprendre la réalisation de l'expérience et révèle la vraie perspective.

 

Pour concevoir cette illusion, nous nous somme inspirés d'un russe nommé Constantine Konovalov. Pour cela nous avons réalisé un patron de 3 faces d'un cube. Pour donner l'illusion de la fausse perspective , les face du cubes ont été déformés. Ainsi l'oeil ne perçois le cube différement.

 

• La division de l’espace

Exemple : Illusion d'Oppel-Kundt 

⇒ La distance entre A et B paraît plus longue que la distance entre B et C.

Explication : Un espace qui est divisé ou occupé par de nombreux éléments paraît souvent plus grand qu’un espace qui ne l’est pas.

• Les illusions de couleurs

Exemple : Illusion de dégradé

⇒Le batonnet est composé seulement d'une nuance de gris.

Expliaction : Généralement, les couleurs d'arrière-plan influencent l'illusion. La lumière dépend de celle de l'objet lui-même mais aussi de son environnement lumineux.

Exemple : La grille d'Hermann

⇒Nous voyons du gris entre les carrés noirs, pourtant il n'y en a pas.

Explication : Ce phénomène qui a été découvert il y a plus de cent ans est désormais un classique. Mais d'où viennent ces taches grises ? Le cerveau adapte l'information concernant la luminosité d'une zone en fonction des zones voisines ainsi vous voyez le blanc moins lumineux car il est entouré de plus de blanc que les lignes, donc vous le voyez légèrement gris. Par contre lorsque vous regardez fixement une intersection, elle vous parait blanche car vous faites intervenir les cellules de la fovéa, la zone centrale de la rétine, qui, elle, fait beaucoup moins de correction par rapport à l'environnement.

• Les illusions subjectives

Les illusions subjectives sont des formes, des figures que l’ont perçoient par inconscience sans qu’elles existent vraiment. Aucun trait n’est tracé pour délimiter celle-ci, c’est notre cerveau qui provoque cette vision. Celui-ci imagine que les lignes se coupent, mais qu’un objet posé sur l’intersection cache cette dernière.

 Exemple : Illusion subjective de Kanizsa

⇒ Nous voyons un triangle qui n'existe pas : c'est le fruit de notre imagination !

Explication : Le cerveau prolonge inconsciemment les segments dans la partie centrale et nous fait imaginer une figure. C’est pourquoi nous croyons voir un triangle…

Exemple : Illusion subjective du cube

⇒ Nous voyons un cube qui n'existe pas : notre imagination nous joue encore un tour !

Explication : Nous voyons un cube se détacher très nettement alors qu'il n'existe pas car notre cerveau a voulu donner une signification précise à cette figure : des plaquettes noires placés de telle façon ne peuvent pas être une coincidence, voila pourquoi le cerveau en conclu que le cube existe reellement.

Exemple : Illusion subjective de Kennedy

⇒Nous pouvons voir un cercle se détacher mieux à certains endroits.

Explication : Ici, c’est un cercle que le cerveau imagine. Notre cerveau veut donner un sens au dessin, à tous ces « traits » disposés dans l’espace et il imagine donc, différentes formes. Cependant, quand les segments sont inclinés cette opération mentale est moins fondée et l’illusion semble disparaître.

• Les images résiduelles

Une image résiduelle est une image qui demeure quand on cesse de regarder un objet. La rétine, située au fond de l'œil est tapissée de cellules sensibles à la lumière colorée, les cônes. Tous ne sont pas sensibles aux mêmes couleurs. Certains le sont au rouge, d'autres au vert, et d'autres encore au bleu.

Exemple d’image résiduelle :

⇒Regardez la bouche de Marylin Monroe (celle sur fond rouge) pendant 20 secondes environ. Ensuite regardez la Marylin Monroe d'en bas, elle semble de couleur verte.

Expliaction : Quand on observe "Marylin Monroe" sur fond rouge, les cellules sensibles au rouge se fatiguent et perdent leur sensibilité. De plus, lorsque l'on regarde le fond blanc en bas de l'image, on la voit verte, car seules les cellules sensibles au bleu et au vert continuent à travailler encore et qu'elles recréent la couleur dite complémentaire du rouge.

⇒ Les images résiduelles peuvent être classées parmi les illusions d'optique car c'est bien une interprétation érronée de la réalité mais cette fois-ci l'illusion ne se crée plus au niveau du cerveau mais bien dans la rétine...

•Les illusions de mouvement

  ⇒ Ça tourne !! Ça donnerai presque le tournis… N’ayez pas peur, vous hallucinez pas, vous subissez juste une illusion de mouvement !! Surprenant ?!

Expliaction : L'oeil humain se fatigue vite lorsqu'il doit fixer un objet. Si, en revanche, on laisse glisser le regard de l'objet, on évite ainsi de fixer trop intensément et l'image frappe d'autres segments de la rétine disposant de leur pleine capacité. Les muscles de l'oeil permettent non seulement de suivre un objet mais aussi de le percevoir exactement. Il est également prouvé qu'il se produit des mouvements lorsque celui-ci fixe fortement un objet. C'est la raison pour laquelle il se produit des mouvements imaginaires.

 

c.       Artistiques

 Les illusions d'optique artistiques ne sont en aucun cas des manifestations d'erreurs d'interprétations du système visuel humain. Elles correspondent davantage à la conception de l'œuvre qui induit notre œil en erreur par des indices trompeurs. L'erreur réside dans un dilemme entre la sensation et la perception. Cela a lieu dans le cerveau et plus précisément dans l'aire visuelle du cortex. L'aire primaire reçoit le signal tel que l'œil perçoit l'image et le million et demi d'impressions qui y sont associées. L'aire met ensuite en relation cette sensation avec l'aire d'association qui va analyser l'image et lui donner un nom. Cette aire a donc un rôle de mémoire. Ainsi, en voyant une image inconnue mais qui ressemble fortement à une image enregistrée dans l'aire d'association, le cerveau n'arrive pas à interpréter l'image ou l'interprète mal et donc ne la comprend pas forcément.

Les illusions artistiques sont divisées en trois catégories qui sont :

  •  ceux qui illustrent l'illusion. Les dessins font ainsi naître des interprétations visuelles très différentes des propriétés des éléments représentés.

Exemple : Que voyez-vous ... ?

==>Notre cerveau a l'habitude de voir une tête faite de chair. Mais, ici, cette tête est constituée de nombreux animaux: éléphant, un kangourou, un ours... Ainsi, il a des difficultés à analyser cette image.

Exemple : le bébé ...

==>Sur cette image, nous voyons un arbre et la mer, mais n'y a t-il pas autre chose ? Un bébé n'est-ce pas ?

  • Ceux portant sur l'ambiguïté, c'est-à-dire qu’un dessin comporte au moins deux interprétations possible, il est parfois difficile pour l’observateur de passer d’une interprétation à l’autre notamment lorsque nous ne connaissons pas les deux interprétations possibles.

Exemple : " Ma belle mère/ ma jeune fille"

Cette caricature, crée par Willian Hill en 1915, est intitulée " Ma belle mère / Ma jeune femme ". L'image comporte deux interprétations possibles, soit voir la jeune femme soit la vieille sorcière. Il est parfois difficile de passer de l'une à l'autre !

Exemple : Saxophoniste ou visage ?

Exemple : Des bateaux ou un pont ?

  • Ceux sur l’impossibilité, c'est-à-dire que les interprétations qu'on peut tirer d’un dessin sont incohérente et donc les objets dessinés ne pourraient pas exister. Ces objets sont plus communément appelés des figures impossibles.

Exemple : Le triangle impossible

Voici un grand classique des figures impossible

Exemple : les pattes d'éléphant

Vous pouvez toujours recompter, suivant les interprétations, cet éléphant a 4 ou 5 pattes... Cet éléphant est évidemment imaginaire : c'est une figure impossible, les deux parties différentes du dessin suscitent des interprétations incompatibles entres elles.

Exemple : les colonnes

Vous pouvez toujours recompter, suivant les interprétations, cette arche a 2 ou 3 colonnes... C'est également une figure impossible, les deux parties différentes du dessin suscitent des interprétations incompatibles entres elles. 

De plus, un artiste allemand appelé Edgar Mueller s’est fait une spécialité de peindre des illusions d’optique en pleine rue. Ces peintures géantes qui peuvent aller jusqu’à 250 mètres carrés et nécessiter plusieurs jours de travail attirent bien évidemment les passants qui ne manquent pas l’occasion d’immortaliser la scène. Surprenant !

 


d.        Fausses illusions : les illusions explicables physiquement

Bien souvent lorsque l’on parle d’illusion d'optique, la première illusion citée est le mirage. En fait le mirage n’est pas une illusion mais bien un phénomène réel qui peut même être filmé. On connait tous l'image de l'étendue d’eau en plein désert ou sur une autoroute l’été. Il s’agit d’un phénomène physique. Un mirage est un phénomène associé à la réfraction de la lumière dans l'atmosphère sans nuages. En général, on observe des mirages lorsque l'indice de réfraction de l'air atmosphérique varie en fonction de l'altitude, par suite, en particulier, de variations de température. On peut observer surtout les mirages sur des grandes étendues sableuses et désertiques ainsi que sur les routes et certains endroits dépourvus de végétation. De plus, il existe deux types de mirages, le mirage chaud (ou inférieur) et le mirage froid (ou supérieur).


e.        Utilisation en médecine à but diagnostique en psychiatrie 

Le test de Rorschach ou psycho diagnostic est utilisé lors de l'évaluation psychologique crée par le psychiatre et psychanalyste Hermann Rorschach en 1921. Il évalue en une série de planches de taches symétriques la libre interprétation de la personne . Une fois analysées en profondeur, les réponses fournies serviront à décrypter la personnalité du sujet. Le test fait partie d'une procédure de tests, analyse et rapport écrit qui constituent l'examen psychologique et sont effectués par un psychologue clinicien. Il permet d'approfondir un diagnostic psychopathologique notamment sous l'angle structurel. Comme pour les autres branches de la psychopathologie, notamment psychanalytique, l'utilisation de ce test donne lieu à des pratiques et des interprétations très différentes d'un courant à l'autre.

f.       Un mirage

Qu'est-ce qu'un mirage ?

Un mirage se traduit par l'illusion de voir au loin une "flaque d'eau" réfléchissant le ciel. On a tous été un jour victime d'un mirage, souvent par beau temps, avec une température relativement élevée. En réalité, le mirage est un phénomène de réflexion de la lumière qui provient d'une région fraîche et pénètre brusquement dans une région chaude, ce qui provoque une variation rapide de l'indice de réfraction de l'air. On observe surtout les mirages sur de grandes étendues planes ainsi que sur les routes ou autres endroits dépourvus de végétation.

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