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Sehen ist ein konstruktiver Prozess

Das visuelle System des Menschen und anderer Primaten ist hoch entwickelt. Eine grosse Anzahl an Photorezeptoren im Auge ermöglicht eine sehr hohe Auflösung, welche uns befähigt, winzige Details zu sehen. Dieses System ist so empfindlich, dass unter optimalen Bedingungen ein einziges Photon wahrgenommen werden kann. Dennoch verfügt es über einen dynamischen Bereich, innerhalb dessen wir sowohl in einer Mondnacht, als auch auf einem sonnenbeschienenen Gletscher zu sehen imstande sind, obwohl zwischen diesen beiden Situationen annäherungsweise ein millionenfacher Helligkeitsunterschied besteht.

Aufgrund seiner Anatomie ist das Auge oft mit einer "biologischen Kamera" verglichen worden, doch wird diese Analogie den Leistungen des visuellen Systems keineswegs gerecht. Die Information, die unsere Retina erreicht, wird sehr stark durch das visuelle System moduliert. Durch diesen Prozess werden einige der Unzulänglichkeiten des Auges kompensiert, wie z.B. die sphärische oder die chromatische Abberation. Auch werden werden einige Aspekte der Signale von der Retina verstärkt, beispielsweise der Kontrast an Helligkeitsgrenzen. An erster Stelle sind jedoch diejenigen Modifikationen zu nennen, die das visuelle System an den Transformationen vornimmt, die von einem Bild auf einer Retina zu einer Wahrnehmung führen. Diese Modfikationen dienen dazu, die enorme Menge an visueller Information, die von den Augen übermittelt wird, zu reduzieren. Sie versetzen uns in die Lage, Annahmen und Grundwissen über die Welt einzubringen, falls die Informationen, die uns übermittelt werden, mehrdeutig sind. Sie erlauben uns auch, relevante Informationen aus bruchstückhaften oder undeutlichen Informationen wiederherzustellen.

Es sind eine Vielzahl an visuellen Illusionen beschrieben worden, viele davon illustrieren die oben beschriebenen Modifikationen. Die folgende Liste stellt eine Sammlung visueller Illusionen dar, die in zuweilen dramatischer Weise demonstrieren, dass es sich beim Sehen um einen konstruktiven Prozess handelt.

persci.mit.edu/gallery
www2.psych.ubc.ca/~rensink/flicker/
www.simonslab.com/videos.html
michaelbach.de/ot/index.html
www.kyb.tuebingen.mpg.de/research/dep/bu/more-on-this-topic/optical-illusions.html
www.psy.vanderbilt.edu/faculty/blake/demos.html
escherdroste.math.leidenuniv.nl

Zufallspunktmuster

Der in unserem Labor gebräuchlichste Stimulus besteht aus sich bewegenden Zufallspunktmustern. Erzeugt werden solche Muster, indem eine vorgegebene Anzahl an kleinen Punkten zufällig innerhalb einer unsichtbaren Grenze gezeichnet wird. In der Regel verwenden wir einen Kreis als eine solche Begrenzung. Die Bildwiederholfrequenz eines Computermonitors gibt an, wie oft das gesamte Bild pro Sekunde aufgebaut wird. Je nach Monitor geschieht dies circa 60 bis 100 mal pro Sekunde. Dies hat zur Folge, dass ungefähr alle 10 bis 15 ms ein neues Bild präsentiert bzw. eine Änderung an einem existierenden Bild vorgenommen werden kann. Um sich bewegende Zufallspunktmuster zu erzeugen, ändern wir also systematisch die Position eines jeden Punktes in unserem Punktmuster. Auf diese Weise erzeugen wir eine Serie von Bildern, vergleichbar einem Kinofilm, der ebenfalls aus der Präsentation vieler statischer Bilder in schneller Abfolge entsteht. Wenn die Bildwiederholfrequenz des Monitors oder des Filmprojektors hoch genug ist, nehmen wir keine individuellen Bilder mehr wahr, es entsteht stattdessen der Eindruck einer glatten, gleichförmigen Bewegung.

Weiter unten befindet sich eine kleine Animation, die einen Eindruck davon vermitteln soll, wie ein solches bewegtes Zufallspunktmuster aussieht. Da das Internet jedoch nicht dafür geeignet ist, präzis kontrollierte Stimuli zu präsentieren, handelt es sich bei der Präsentation nur um eine Annäherung an einen Stimulus, wie wir ihn gewöhnlich verwenden. Auf den Monitoren in unserem Labor erscheint die Bewegung viel gleichförmiger. Die Idee, die den bewegten Zufallspunkmustern zugrunde liegt, ist also sehr einfach. Dennoch ermöglicht sie eine Vielzahl an Variationen. Durch Abänderungen der Regel, welche angibt, wie die Punkte ihre Position von Bild zu Bild verändern, lassen sich nicht nur homogene, unidirektionale Bewegungen (wie in der Animation dargestellt) erzeugen. Es können ebenso rotierende, expandierende, kontrahierende und viele andere Formen von Bewegung erzeugt werden.

Animation eines bewegten Zufallspunktmusters
(Bild doppelklicken, um Bewegung zu starten)