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27.04.2011

Farben sehen, wo gar keine sind

Optische Täuschungen sind ein Zeichen für die Leistungsfähigkeit des menschlichen Sehvermögens

Michael Bach hat eine Leidenschaft: Der Professor an der Universitäts-Augenklinik in Freiburg sammelt verblüffende Sehphänomene. Eines davon sieht so aus: Ein gelbes und ein blaues Rechteckchen bewegen sich vor schwarzen vertikalen Streifen nebeneinander über einen Bildschirm. Die beiden "Füßchen" scheinen dabei zu ruckeln; manchmal liegt das blaue, dann wieder das gelbe Rechteck vorne. Dabei laufen beide Füßchen in Wirklichkeit genau gleich schnell, wie man sofort sieht, wenn die Streifen im Hintergrund ausgeblendet werden. "Optische Täuschung" würden die meisten Menschen zu diesem Phänomen sagen – ein Begriff, der für Bach viel zu negativ klingt. Schließlich sind solche Effekte keineswegs ein Zeichen dafür, wie schlecht der menschliche Sehsinn funktioniert. Sie zeigen vielmehr: "Die menschliche Wahrnehmung ist sehr, sehr gut gemacht."

Tapsende Füßchen, Grafik: nach SM Anstis, ©2004–2011 M. Bach

Die blauen und gelben Füßchen fangen vor dem gestreiften Hintergrund plötzlich an zu tapsen. 
Animation: nach SM Anstis, ©2004–2011 M. Bach

So ist die Wahrnehmung auf Effizienz getrimmt, wozu vielfach auch Arbeitsteilung gehört, zum Beispiel in der Verarbeitung von Farbe und Bewegung. Genau darin liegt nämlich die Erklärung für das scheinbare Tapsen der blauen und gelben Füßchen: Da Bewegungen überwiegend über Helligkeitskontraste wahrgenommen werden und nicht über Farben, wird die Wanderung des blauen Füßchens im Moment des Erreichens eines dunklen Streifens wegen des geringen Kontrasts zum Schwarz nicht mehr als solche registriert.

Das Füßchen scheint kurz stillzustehen, während das gelbe seinen Weg unverändert fortsetzt. Den scheinbaren Rückstand holt das blaue Füßchen erst wieder am nächsten hellen Streifen ein auf. Die Effizienz der visuellen Wahrnehmung ist ein Phänomen, das Michael Bach immer wieder begeistert. Aus den zwei zweidimensionalen Einzelbildern, die das Auge liefert, baut das Gehirn ein Bild zusammen, als Modell für die Realität.

 

Was uns jedoch kaum bewusst ist: Dies kann nur funktionieren, wenn das Gehirn dazu Informationen aus seinem reichhaltigen Fundus von Erfahrungen beisteuert – Informationen, von denen es annimmt, dass sie zu der vorgefundenen Seh-Situation passen.

Adelsons Schachbrett-Schatten ist ein solches Beispiel, das Bach auf seiner Website vorstellt: Ein grüner Zylinder steht auf einem Schachbrett und wirft einen Schatten von links oben nach rechts unten auf das Brett. Der Mensch mit seiner über Jahre gewachsenen Seh-Erfahrung vermutet daher eine Lichtquelle links oben im Bild – und bewertet die Helligkeit der Felder auf dem Schachbrett entsprechend. Tatsächlich schafft es das Gehirn, die Beleuchtungsunterschiede auf dem Brett herauszurechnen und die Helligkeit der Karos sozusagen neutral zu beurteilen, also ungestört durch den Schatten. In der menschlichen Wahrnehmung ist das eine ganz fundamentale Fähigkeit, die hilft, im täglichen Leben Farben richtig zu bewerten. Im Beispiel von Adelsons Schachbrett liegt das Gehirn damit freilich falsch, denn die beobachteten vermeintlichen Helligkeitsunterschiede existieren in Wirklichkeit gar nicht – eine optische Täuschung also.

Nach diesem Prinzip funktionieren viele der Täuschungen, die Bach auf seiner Site zusammengestellt hat: Sie zeigen dem menschlichen Gehirn eine untypische Situation, worauf dieses versucht, das Geschehen anhand bereits bekannter Seh-Erfahrungen zu interpretieren, und dabei in die Irre läuft. So lassen sich einige der Täuschungen erklären, jedoch nicht alle. Bei manchen lässt sich nur sagen, dass in der Wahrnehmung etwas schief läuft. Warum das so ist, darüber können Wissenschaftler dann nur spekulieren.

Ob mit Erklärung oder ohne – faszinierend ist die Welt optischer Täuschungen, wie sie Bach auf seiner Site vorstellt, allemal. Da erscheinen plötzlich Farben, die gar nicht da sind, tanzende Frauensilhouetten wechseln auf einmal ihre Richtung, Bilder verlieren unversehens auf wunderbare Weise ihren Kontrast und auf einem Gittermuster tauchen plötzlich dunkle Punkte auf, die wieder verschwinden, wenn man sie sich genauer ansehen möchte.

Kann man nun durch Training verhindern, auf solche Täuschungen hereinzufallen? Von "Hereinfallen" sollte man dabei gar nicht sprechen, erklärt Bach, denn schließlich funktionierten die Wahrnehmungsmechanismen, denen die Täuschungen zugrunde liegen, im täglichen Leben ja meistens ganz hervorragend, und nur bei ungewohnten Bildern treten dann Fehlinterpretationen auf. Um diese lang trainierten und sehr erfolgreichen Mechanismen auszublenden, müsste man sich schon sehr lange und intensiv damit beschäftigen, meint Bach – und würde wahrscheinlich doch immer wieder von der Macht realer Erfahrungen eingeholt. (ud)

Lila Jäger, Animation: ©JL Hinton & M Bach 2004–2011

Der "Lila Jäger" ist eine optische Täuschung, die auf farbigen Nachbildern beruht, und noch vergleichsweise einfach zu erklären ist.
Animation: ©JL Hinton & M Bach 2004–2011

 
 

Weitere Beispiele

michaelbach.de

Weitere faszinierenden Beispiele finden Sie auf der Internetseite von Prof. Dr. Michael Bach.