O olho humano pode ver “imagens fantasma”
Os cientistas descobriram que o olho humano tem uma habilidade assustadora.
Ele pode detectar
imagens fantasmas”.
Estas são imagens que são codificadas em padrões aleatórios, previamente pensados apenas detectáveis pelo computador.
Mas em um novo artigo publicado on-line no arXiv do Preprint Server, cientistas da Escócia, na Universidade Heriot-Watt, em Edimburgo, e na Universidade de Glasgow descobriram que o próprio olho humano pode fazer os cálculos necessários.
Embora o cérebro não possa vê-los individualmente, o olho está de alguma forma detectando todos os padrões, e então mantendo as informações e somando tudo junto”,
disse Daniele Faccio, professor de física da Universidade Heriot-Watt.
Fazendo imagens fantasmas
Em uma câmera comum, vários pixels captam a luz de uma fonte, como o sol, para criar uma imagem. As imagens fantasmas são basicamente o oposto:
Elas começam com múltiplas fontes de luz em uma matriz previsível, Faccio disse à Live Science, com a luz sendo coletada por um detector de ponto único, geralmente chamado de
balde”.
Uma maneira fácil de imaginar como isso funciona é pensar, que um laser de ponto único pode escanear uma cena. O detector capta como a luz do laser volta de cada ponto da cena, que pode ser reconstruída em uma imagem.
Padrões em preto e branco são projetados contra as imagens originais de quatro e seis, e a luz resultante que é refletida pode ser processada para revelar a imagem original.
Pesquisadores pensavam que apenas computadores poderiam fazer esse processamento, mas novas pesquisas mostram que o olho humano é capaz de pelo menos parte do processo.
Mas há uma maneira mais rápida de obter imagens fantasmas,”
disse Faccio.
Em vez de escanear a cena com uma única fonte de luz, os pesquisadores descobriram que podem projetar padrões em uma cena.
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A luz que reflete o objeto mais o padrão pode ser medida. A diferença entre esse padrão de luz e o padrão original projetado contém a
imagem fantasma”
que um computador pode então extrair matematicamente dos dados. Essas imagens parecem uma representação tênue em escala de cinza da imagem original.
Visões fantasmagóricas
Computacionalmente falando, este método de fazer imagens fantasmas envolve dois passos matemáticos. O primeiro é combinar os padrões originais e os padrões como eles aparecem depois de serem projetados no objeto.
Isso é feito matematicamente pela multiplicação do padrão original contra o sinal de luz feito pelo objeto e pelo padrão em cada ponto. A segunda é somar todos esses números em toda a cena.
A pergunta que nos fazíamos é: ‘O cérebro humano pode fazer isso?”,
Disse Faccio.
Os pesquisadores decidiram se concentrar na segunda metade do cálculo, a soma de todos os padrões juntos.
Para fazer isso, eles começaram projetando padrões do tipo xadrez, chamados de padrões de Hadamard, contra a famosa fotografia de Albert Einstein, com a língua para fora.
Eles então usaram um detector de pixel único para coletar os padrões de luz resultantes, que alimentaram em um projetor de LED.
Esse projetor de LED brilhou os padrões de Einstein-plus-Hadamard em uma tela que mostrava os padrões originais de Hadamard, essencialmente multiplicando os dois juntos.
Primeiro passo: completo
O próximo passo foi ver o que as pessoas poderiam ver ao analisar este resumo.
Os pesquisadores descobriram que quando os padrões Einstein-plus-Hadamard foram projetados lentamente, em pulsos de 1 segundo ou mais, as pessoas só viram quadriculados em preto-e-branco – sem imagens fantasmas.
Mas, conforme os pesquisadores aceleraram as projeções, o rosto de Einstein apareceu. Os pesquisadores também fizeram os experimentos com numerais e letras e descobriram que eram legíveis nas versões
fantasmas”.
Os negros e brancos começarão a desaparecer”,
disse Faccio.
Eles ficarão acinzentados e você realmente começará a ver a imagem aparecendo na sua frente.”
Atualização de sucesso
A razão pela qual isso funciona, disse Faccio, é que o olho humano tem uma taxa de atualização lenta. Não é diferente do motivo pelo qual os filmes funcionam:
Quando as imagens tremeluzem na tela mais rápido do que essa taxa de atualização, cria-se a ilusão de movimento suave.
O olho é muito rápido em adquirir a informação, e muito lento em se livrar dela”,
disse Faccio.
Os pesquisadores descobriram que os padrões de oscilação permaneceram na “memória” do olho por cerca de 20 milissegundos, desaparecendo lentamente ao longo do tempo.
Se os padrões de 20 milissegundos se sobrepõem, o olho os resume como um filme, permitindo que a imagem fantasma apareça.
A parte interessante dessa descoberta, disse Faccio, é que o sistema de imagens fantasmas pode ser usado para estudar o sistema ótico humano.
O trabalho dos pesquisadores está agora sob revisão em um periódico revisado por pares.
O próximo passo da equipe é descobrir se o olho humano também pode conduzir o primeiro passo da visualização de imagens fantasmas, talvez multiplicando diferentes entradas para os olhos direito e esquerdo.
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