Iluze měsíčního terminátoruVsauce

Ahoj, tady Michael z Vsauce. Tomuhle se říká dolly zoom efekt. Optické jevy, které jej způsobují, jsou také zodpovědné za to, čemu se říká iluze měsíčního terminátoru. Terminátor je hranice mezi osvětlenou a neosvětlenou částí. Světlo přichází ve směru kolmém na terminátor. Ne vždy to tak ale vypadá.

Možná jste si toho někdy všimnuli. Když je na obloze Slunce i Měsíc současně, a jsou od sebe dostatečně vzdálené, směr, ze kterého je Měsíc osvětlen, se občas neshoduje s polohou Slunce. Jak je to možné? Odpověď na otázku nám dají zorné úhly. Čím vzdálenější od vás něco je, tím menší se vám to zdá.

z psychofyzikálního pohledu se zorný úhel předmětu zmenšuje. Úhel, ve vašem zorném poli, který tento předmět zabírá. To znamená, že všechno, na co se díváme, je zkreslené. Velikost se zmenšuje směrem k horizontu, což je nekonečně vzdálená pomyslná čára. Tak vzdálené předměty jsou natolik zkreslené, že nemají vůbec žádnou velikost.

Toto zkreslení se objevuje u všeho, na co se díváme. Nepůsobí ale žádné zmatení, protože o něm náš mozek ví. Dokážeme se podívat na zkreslený předmět a odvodit si, jak ve skutečnosti vypadá. Dveře mají například tvar obdélníku, když je ale otevřeme, díky zkreslení vypadají jako lichoběžník. Bližší hrana se zdá být větší, celý tvar se změní, ale váš mozek nevyšiluje pokaždé, když se otevřou dveře, protože chápe, že různé vjemy můžou pocházet od stejného předmětu.

Říká se tomu subjektivní stálost. Náš mozek dokáže chytře zvážit předchozí zkušenosti a informace o perspektivě z okolního světa, aby ihned spočítal, jestli jsou změny, které vnímáme, způsobeny změnami v předmětech, které sledujeme, nebo důsledky jejich umístění a okolí. Já jsem například na tomto monitoru zkreslený.

Možná byste ale řekli, že vypadám normálně. Když ale přiblížíme kameru ještě víc a odstraníme informace o perspektivě z okolí, můžu najednou vypadat docela zvláštně. Podivně, trochu děsivě, protaženě. Jsem zkreslený a vy nemáte žádné okolní informace, které by to prozrazovaly. Tohle je pravděpodobně podstata iluze měsíčního terminátoru. Podívejte se na tohle!

Čára, kde se setkává tamta zeď se stropem, je úsečka. No tak, podívejte se! Když se podíváte doprava i doleva, vypadá pořád rovně. Musíte mi věřit, že tahle budova byla postavená s vodorovnými stropy. Takto to ale vaše oči nevnímají. Tenhle foťák nám to pomůže objasnit. Jeho obraz není ovlivněn následným zpracováním, jaké dělá náš mozek. Navíc můžeme obraz přiblížit, abychom odstranili okolní informace o perspektivě.

Přímo proti nám je ta čára rovnoběžná s obrazovkou foťáku, je to rovná čára. Podívejte se ale, co se stane, když se zaměříme na jinou část. Když se otočím tímto směrem, sklon se změní. Teď to vypadá, že ta čára směřuje nahoru doleva. A když to otočím na druhou stranu, čára směřuje nahoru doprava. Jak je to možné? Rovná čára nemůže měnit svůj sklon.

To umí jen křivky. Jako křivka, kterou vidíme mezi Sluncem a Měsícem. Když je ale čára od Slunce k Měsíci zakřivená kvůli zkreslení, proč nevidíme i tyto čáry jako křivky? Řeknu vám proč. Informace. Víme, jak má místnost vypadat, víme, jak jsou postavené, máme s nimi zkušenosti. Navíc jsou v okolí další předměty, které nám pomáhají.

Když se ale podíváte na oblohu, není se tam čeho chytit. Když nemáme informace o vzdálenosti a perspektivě, náš mozek předpokládá, že vše, co vidíme, je od nás stejně vzdáleno. Oblohu si představujeme jako vnitřní povrch koule. Jako promítací stěna planetária. Jediná informace, kterou máme, je horizont. Na ten ale není žádný spoleh. Horizont totiž není zkreslený.

Je to místo, kde se kvůli zkreslení všechno stává nekonečně malé. Brian Rogers a Olga Naumenko prokázali, že toto způsobuje iluzi terminátoru, když to vyzkoušeli v planetáriu. Na jeho kopuli promítli dva body a požádali účastníky pokusu, aby umístili třetí bod na čáru, která je spojuje. Stejně jako při iluzi měsíčního terminátoru lidé umístili třetí bod nesprávně. Byli ovlivněni nutkáním zůstat rovnoběžně s horizontem, jako by byl horizont ovlivněn stejným zkreslením.

Náš mozek nedokáže ani správně vnímat zkreslení u paprsků mezi mraky. Zdá se nám, že vycházejí ze stejného místa, jako by Slunce bylo jen několik tisíc metrů nad Zemí. Slunce je ale samozřejmě v mnohem větší vzdálenosti a tyto čáry jsou ve skutečnosti víceméně rovnoběžné. Je to tak! Zdá se, že se sbíhají stejně, jako se to zdá u železničních kolejí.

Zorný úhel vzdálenosti, která je odděluje, je tím menší, čím dál se díváte. Někdy to ale náš mozek udělá opačně. Počítá se zkreslením, i když tam ve skutečnosti žádné není. Jako v této iluzi, kde se zdá, že jsou auta různě velká, ale ve skutečnosti jsou všechna stejně velká. Všechno ostatní na obrázku je ovlivněno zkreslením, proto náš mozek předpokládá, že u aut to také platí. A jestliže zaujímají všechna stejný zorný úhel, ty vzdálenější musí být ve skutečnosti větší.

Poměr, ve kterém se zorný úhel pozorovaného předmětu mění, není konstantní. Aby se zorný úhel zmenšil o polovinu, musí se jeho vzdálenost zdvojnásobit. To znamená, že u velmi vzdálených předmětů se musíme mnohem více pohnout, aby se jejich úhel změnil ve srovnání s blízkými předměty. Tomu se říká paralaxa.

Proto nám pohyb umožňuje zjistit mnohem víc o vzdálenosti předmětů. Proto se věci na okraji cesty jen rychle míhají, když kolem projíždíte, ale vzdálené body v krajině se pomalu posunují. Velmi vzdálené předměty, jako třeba Měsíc, 384 tisíc kilometrů daleko, se vůči vám zdánlivě pohybuje tak pomalu, že to vypadá, jako by vás pronásledoval. To samozřejmě nedělá.

Je to jen geometrie. Ze stejného důvodu má pohyb kamery na blízké předměty, třeba tento Vsauce hrneček, mnohem větší vliv než na vzdálené předměty, jako třeba CD Jakea Chudnowa opřené o zeď. Jeho velikost se skoro nemění, když se přibližujeme a oddalujeme. Na rozdíl od přibližování ale zoom zvětšuje všechno stejně bez rozdílu vzdálenosti. Všimněte si, že při zoomování se album zvětšuje stejně jako hrneček. Když se přibližujete, zatímco snižujete zoom nebo naopak, zoom bude mít větší vliv na vzdálené předměty a přibližování na blízké předměty.

Důsledky můžou být velmi zvláštní. Tady stojím v místě, kde se oba dva jevy vzájemně vyruší. Všechno okolo se ale mění. Další iluze, která využívá paralaxu, je hvězdné pole nebo iluze chodby. Zakryjte si střed videa a vypadá to, že se pohybujete mnohem rychleji. Když ale zakryjete okraje, vypadá to, že se pohybujete mnohem pomaleji.

Ovlivňujete tím totiž příjem informací o perspektivě, které váš mozek zpracovává. Bližší objekty u okraje mění polohu mnohem více, než vzdálené objekty uprostřed. Když si tedy zakryjete pomalé, vzdálené předměty, váš mozek může vypočítávat rychlost jen podle rychlých okrajů. Zakryjte ale rychlé okraje a pomalé objekty se stanou tím, co je pro vás teď nejblíže. Váš mozek si spočítá, že se pohybujete pomaleji.

Optice a matematice těchto problémů rozuměli už před několika tisíci lety. V období renesance tyto znalosti využívali malíři, aby vytvořili malby, které velmi dobře znázorňovaly realitu. Jejich perspektiva vážně odpovídá skutečnosti. Ale proč až renesance? Proč lidem tak dlouho trvalo, než na to přišli? Podívejte se na tento obraz namalovaný před renesancí. Co to má vůbec znamenat?

Perspektiva je úplně špatně. Takhle by to vůbec vypadat nemělo. Umělci i ostatní lidé v té době vnímali svět úplně stejně jako my. Viděli zkreslení. Jinak to nejde. Zkreslení vidíte na první pohled. Ne, zkreslení je vlastně pohled samotný. Tak čím to je?

Byli středověcí malíři pětileté děti? Ne. Ne ve smyslu, že tato otázka není správná. Realistické malby se objevovaly už dlouho před renesancí. Nemusela to vždy být matematicky přesná perspektiva, ale lidé zkreslení chápali. Západní umění se dostalo od tohoto k tomuto ne proto, že by lidé najednou zmoudřeli, ale protože měli jiné požadavky.

Co se nám dnes zdá nerealistické a tedy špatné, bylo tehdy záměrné a oblíbené. Posun k tomu, že se svět začal znázorňovat matematicky, jako by šlo o pohled z okna, byl spíše kvůli kulturním zájmům, objektivitě a jednotlivci, než kvůli tomu, že by najednou byli umělci chytřejší. Iluze perspektivy nám navíc ukazují, že to, co si myslíme, že vidíme, není vždycky to, co skutečně vidíme.

Dětský obrázek se nám může zdát mizerný z pohledu objektivního matematického znázornění, ale na světě jsou i jiné věci a zkušenosti, které stojí za to znázornit. Naznačit něco, co není úplně zjevné, abychom tím vyjádřili své pocity, je často mnohem těžší než dodržovat pravidla perspektivy. Picasso jednou řekl: "Trvalo mi čtyři roky naučit se malovat jako Rafael," "ale zabralo mi celý život, abych se naučil malovat jako dítě."

A jako vždycky... Díky za sledování. Překlad: Zarwan www.videacesky.cz