L'illusion d'Ouchi

L'illusion d'Ouchi, nommée d'après son inventeur l'artiste japonais Hajime Ouchi qui l'a publié pour la première fois dans un livre de graphisme en 1973, joue avec la perception du mouvement.

L'illusion a fait l'objet de plusieurs études empiriques mais restait inexpliquée encore récemment jusqu’aux travaux en 2016 de Lothar Spillmann, Koheita Saito et Hidehiko Komatsu qui ont fait le point des différents travaux qui lui sont consacrés.
 

Présentation de l'illusion

Un motif en damier de petits rectangles noirs et blancs, contenant une région dans laquelle les rectangles sont orientés à angle droit par rapport à ceux du reste de la figure, crée une impression de mouvement relatif lorsque l'ensemble de l’image est déplacé.
Le motif central parait plus clair et semble flotter sur le fond.

© Ouchi

Le motif original de 1973  était composée de barreaux horizontaux au centre sur un fond de barres verticales. Le motif est inversé par rapport à d’autres images que l’on peut trouver par ailleurs mais le phénomène fonctionne dans les deux cas.

Etude

forme

La région centrale peut être d’une autre forme, l’illusion fonctionne quand même.

Fig 1 - Copyright Akiyoshi Kitaoka 2016 (February 16)

Cadrage

Pivoter le motif qui devient plus étroit, atténue mais ne change pas l’illusion.

Fig 2

Fig 3

Perspective

L’irrégularité des motifs atténue l’effet mais ne la supprime pas.

Fig 4

Fig 5

Couleurs

La mise en couleur atténue mais ne change pas l’illusion.

Fig 6

Fig 7

Fig 8

Fig 9

Contraste et luminosité

En revanche, le contraste mini ou luminosité maxi suppriment l’effet de flottement.

Fig 10

Fig 11

Conclusion de l’étude 

La forme de la zone centrale, son cadrage, sa perspective et les couleurs ne changent pas fondamentalement l’effet de l’illusion de flottement, même si dans certains cas elle est atténuée. 
C’est le cas, en particulier dans les cadrages serrés ou la vue verticale du fait de la moindre surface du motif de fond. 

La suppression de l’effet intervient seulement lors de la suppression des contrastes.
Par conséquent c’est seulement la répétition de motifs identiques et contrastés et la disposition perpendiculaire de ces même motifs dans la zone centrale qui sont la cause de l’illusion. 

Rappel sur le cerveau 

Aller voir

Les signaux les plus rapides atteignent le cortex en 30 millisecondes.
La perception de la couleur par un humain se fait 80 millisecondes bien avant avant celle du mouvement.

Pourquoi le cerveau interprète-t-il parfois mal certaines images, et en quoi cette perception erronée nous mène aux illusions d'optique ?        

Les illusions d'optique sont des erreurs de perception de la forme, de la couleur, des dimensions ou du mouvement de certains objets.
Ici, une multitude d'informations perçues par nos yeux est transmise à notre cerveau, qui va les trier et les analyser. 

Le cerveau est un organe qui apprend du passé. Ainsi, il tente de mettre du sens un peu partout, même là où on n'en a pas besoin. C'est comme ça qu'il finit par amplifier les contrastes, créer des contours, des couleurs, des perspectives, des reliefs, des mouvements, en fonction de ce qu'il connaît. 
Si les informations qui arrivent au cerveau sont contradictoires, il ne parvient pas à les interpréter.    
 

Explication(s) de l'illusion

Un certain nombre d'articles publiés entre 1995 et 2005 ont tenté d'expliquer l'effet et dans une revue, Spillmann (2013) a résumé les différentes hypothèses proposées.

- des mouvements oculaires involontaires interagissant différemment avec les deux ensembles de contrôles. (Olveczky 2003).

- un échec du verrouillage des frontières entre le centre et l'entourage, par l'excitation de régions se chevauchant spatialement des champs récepteurs des neurones rétiniens.  

Il est largement admis que le codage du mouvement et de la texture doit impliquer des processus qui intègrent des signaux locaux provenant de différentes parties de l'image. Les processus visuels présenteraient un biais en faveur de certains signaux par rapport à d'autres. Les valeurs de biais étant différents selon les arrangements de stimulus, ils sont combinés pour coder le mouvement de l'élément.

Les auteurs précédents ont fait un certain nombre de suggestions concernant les origines du biais. 

Nakayama et Silverman (1988) ont proposé que le biais favorise le mouvement orthogonal au contour local. 

Morgan et Casco (1990) ont suggéré que la perception des illusions de type Judd et Zollner(droite et traits à 45°) est dominée par «la classe des filtres visuels optimisés pour le stimulus» Ces résultats soutiennent l'idée que deux processus sous-tendent l'illusion d'Ouchi; l'un calcule la direction du mouvement local et l'autre intègre les signaux de mouvement dans l'espace pour la segmentation de la surface.

Castet (1993) a soutenu que le biais est basé sur des «saillies perceptives» ou sur une préférence pour les signaux à faible vitesse.

Enfin Greene, Gollisch et Wachtler (2015) attribuent, définitivement semble-t-il, l'illusion d'Ouchi à l’échec de l'annulation de signaux de mouvement erronés provoqués par des mouvements oculaires de fixation.

Ma proposition d’explication

Ma proposition d'explication se veut la plus simple possible en évitant les mots savants et n'a pas la prétention de répondre définitivement au problème. C'est simplement ma perception des choses (si l'on peut dire).

Comme dans beaucoup de cas "limites" une situation est la résultante de plusieurs éléments qui s'enchaînent. Chacune des explications évoquées plus haut détient peut être une part de vrai dans l'explication du phénomène. 

Je ne suppose pas un quelconque dysfonctionnement du système visuel même s'il est probable que plusieurs éléments du système visuel sont perturbés par l'avalanche de signaux. En effet, les nombreux motifs identiques répétés, leur positions antagonistes entre le fond et dans la zone centrale ont peut être tendance à saturer les capteurs de l'oeil. 

Les signaux, nombreux et très similaires ont très probablement un effet sur le cortex visuel qui a du mal à faire la part des choses à tel point que les neurones traitant le mouvement sont appelés à la rescousse ce qui induirait l'impression de flottement de la zone centrale.

Sans paraphraser une expression connue: "quand je vois ce que je vois, que j'entends ce que j'entends . . . .", je pense que la partie "collecteur de données" du système visuel "fait le job" comme il peut et refile le bébé au cerveau. 

Par ailleurs, comme Joseph Jastrow l’a découvert, la vue, plus précisément la compréhension de ce qu’on perçoit, n'est pas innée, elle est le fruit d’un développement mental important qui se produit entre cinq et sept ans. Par conséquent, pour tout ce que l’on voit, le poids de l’apprentissage du système visuel est prépondérant.

De mon point de vue, le cerveau traite les données qu’on lui envoie. Dans le doute, les neurones du mouvement et de la profondeur sont sollicités. Ils interprètent les signaux et les comparent à ce qu’ils connaissent. S’il n'y a aucun modèle connu du cerveau, il va considérer la situation la plus proche de ce qu’il a déjà vécu.

En l’occurrence, le motif central contrasté dans son graphisme et contrasté par les alternances blanc/noir des petits rectangles présente tous les indices suggérant qu’il n’est pas solidaire du motif périphérique considéré alors comme un fond.

Ce postulat étant admit par le cerveau, il fait « le point » sur le motif central le rendant plus net donc plus clair.
Tout se passe comme si le cerveau suppose que le motif central est le résultat d’une vue grossie.

La « mise au point » permanente « fixe » le motif central et c’est le « fond » qui danse quand on bouge l’image un peu comme ce qui se passe quand on bouge une image sous une loupe.
Je l’appellerais « L’effet loupe ».
(en attendant la vraie explication, si elle est différente, dans ce cas, ce sera « l’effet loupé »).
 

Conclusion

Si mon explication a une part de vérité, les enfants de moins de 5 ans ne devraient pas percevoir de mouvement car leur système visuel n’est pas encore abouti. De même des observateurs qui ont peu ou pas d’expérience dans l’usage de matériel optique devrait être peu sensibles à l’illusion puisque n’étant pas ou peu sujet à mon "effet loupe". Ce dernier point pourrait expliquer le cas des personnes insensibles au phénomène de l’illusion de Ouchi.

Toutes ces tentatives d’explications, y compris la mienne, s’accordent cependant sur un point.

Le «glissement » ou « flottement » perçu d'une région dans un motif statique est probablement un phénomène plus général, dont l'illusion vue dans le motif Ōuchi est un exemple particulièrement spectaculaire.

illusionouchi

Sources

https://www.futura-sciences.com/sciences/photos/photos-top-15-illusions-optique-plus-surprenantes-691/photos-illusion-ouchi-perception-mouvement-4668/

https://www.oxfordreference.com/view/10.1093/oi/authority.20110803100257138

https://www.futura-sciences.com/sante/actualites/biologie-illusions-optique-expliquees-grace-cerveau-mouches-82646/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042698902000640

http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/George_Mather/Documents/OuchiPaper.htm

https://core.ac.uk/download/pdf/81937786.pdf