blelb Das Labor für Gestaltung zwischen Kunst und Technik

Bewegungs- und Grössentäuschung

Konstruktion des Films
Der Film besteht aus zwei alternierenden Einzelbildern. Unser Gehirn besitzt die Fähigkeit, daraus eine Bewegungswahrnehmung zu erzeugen, welche bei Darbietungen von mehr als 16 Einzelbildern pro Sekunde kontinuierlich wirkt.
Bewegungstäuschung in diesem Film 
Die Bewegungsanalyse von Beutetieren und potentiellen Angreifern war noch bis vor kurzem die Hauptaufgabe unseres Sehsystems. Bewegungsabläufe sind auch in der Natur oft nur bruchstückweise zu sehen. Die Rekonstruktion eines kontinuierlichen Ablaufs ist somit ganz im Sinne der Evolution. Es mag deshalb irritierend sein, dass man von einer Täuschung spricht. Max Werthheimer, der Begründer der Gestaltpsychologie, hat 1912 für diese Täuschung den Begriff  Phi-Phänomen geprägt.

Ambivalente Scheinbewegungen
Die beiden Schnappschüsse eines einzelnen Rades lassen die Interpretation von zwei Drehrichtungen zu. Beide sind in diesem Beispiel gleich wahrscheinlich, weil die fehlenden Überbrückungen für beide Drehungen gleich sind. Bei einem System mit zwei Rädern entstehen somit vier gleichwertige Bewegungsinterpretationen.

Bewegungstäuschung und Filmindustrie
In alten Wildwestfilmen können bisweilen rückwärtslaufende Räder beobachtet werden, falls bei der rückwärts laufenden Scheinbewegung kürzere Überbrückungen entstehen. Filme werden heute mit grösseren Bildfrequenzen gedreht, so dass unerwünschte Erscheinungen dieser Art kaum noch zu beobachten sind. Die ganze Filmindustrie lebt hingegen von den erwünschten Bewegungstäuschungen.

Grössentäuschung
Ein Kreis erscheint unter benachbarten grösseren Kreisen kleiner und unter benachbarten kleineren Kreisen grösser. Auch unser Tastsinn lässt sich analog täuschen, weil alle unsere Sinneswahrnehmungen ähnlich «programmiert» sind. Wenn die Kreise und Radnaben Kugeln wären, würde ein mit geschlossenen Augen tastender Mensch die Radien der mittleren Kugeln ebenfalls unter- und überschätzen. Diese Eigenschaft unserer Wahrnehmung ist ganz im Sinne der Evolution. Das Ziel ist, Ordnung in ein Chaos von visuellen Informationen zu bringen. Unterschiede von gleichartigen Bildelementen werden deshalb verstärkt. Unsere Grosshirnrinde enthält spezielle Nervenzellen, welche auf Krümmungen reagieren. Die Krümmungsdifferenzen von benachbarten Bildelementen verstärken sich gegenseitig (laterale Inhibition). Auf diese Weise pointiert das Sehsystem ganz allgemein die verschiedenen Eigenschaften der Bildelemente. So entstehen auch pointierte Helligkeits- und Farbkontraste, Grössen- und Winkeltäuschungen, um eine schnelle Wahrnehmung von räumlichen, bewegten Figuren vom Hintergrund zu trennen und die Identifikation zu beschleunigen. Menschliche Gesichter, welche sich beispielsweise nur in Bezug auf die Nase geringfügig unterscheiden, könnten ohne eine solche Pointierung nicht mit der uns vertrauten Leichtigkeit unterschieden werden. Wir sehen stets Karikaturen und sind uns dessen kaum bewusst.

Bewegungstäuschung bei geradliniger Bewegung (Applet)
Das folgende Applet enthält rechteckige Bildelemente, welche sich bei hoher Bildfrequenz geradlinig zu bewegen scheinen. Der Film besteht aus vier Einzelbildern mit je zwei aneinander gereihten Elementen, deren Grauwerte geändert werden können.

Sie können kein Applet sehen?
Unterstützt Ihr Browser Java?
Ist Java im Browser aktiviert?

Das Ort-Zeit-Schema zeigt die eingestellten Grauwerte und den genauen Bildablauf. Jedes folgende Bild ist um eine halbe Elementbreite versetzt. Diese Distanz muss durch Scheinbewegungen überbrückt werden. Es gibt zwei Möglichkeiten für eine Überbrückung. Das auf der Zeitachse folgende zugeordnete Bildelement kann gegen links oder rechts versetzt sein. Kurze Brücken begünstigen die Scheinbewegung. Da hier analog wie beim Rad alle Brücken dieselben Abmessungen haben, entscheiden die von Ihnen eingestellten Helligkeitswerte über die wahrgenommene Bewegungsrichtung. Das Überbrückungsproblem bei einer solchen stroboskopischen Bewegung wird auch Korrespondenzproblem[1] genannt. Wie der entsprechende neuronale Entscheidungsbaum funktioniert, ist noch unbekannt.

Spezialfall mit Sigma-Bewegung: Sie können das Reglerpaar rechts auf gleiche Höhe einstellen und damit die Scheinbewegung zum Stillstand bringen. Die aufsummierten Helligkeitsdifferenzen sind dann für beide Scheinbewegungen gleich. Diese halten sich die Waage. Wenn Sie Ihre Augen nun langsam gegen links und rechts wenden, um das pulsierende Bild abzutasten, so scheint sich dieses mitzubewegen. Es entsteht eine so genannte Sigma-Bewegung[2, 3], ein Überbleibsel des Verarbeitungsmechanismus der Augenbewegung nach dem Reafferenzprinzip.


Literatur:
[1] Goldstein E, 1997
Wahrnehmungspsychologie
Heidelberg, Berlin, Oxford: Spektrum, Akad. Verl.
[2] Pommerantz JR, 1970
Eye movements affects the perception of apparent (beta) movement
Psychonomic Science 19, 193-194
[3] Behrens F, Grüsser OJ, 1979
Smooth pursuit eye movements and optokinetic nystagmus...
Exp Brain Res 37, 317-336
30.10.2004