Illusion d'optique : comment ça fonctionne ?

Illusion d'optique : pourquoi la couleur change-t-elle ?

Fixez un œil d'Hugo pendant une trentaine de secondes (l'escargot vert). Si ensuite vous fixez un fond blanc, sa silhouette apparaît en magenta (un rouge rosé). Clignez des yeux, c'est encore mieux ! Pourquoi ? Les cônes savent reconnaître les couleurs, mais ils se "fatiguent" vite. À force de fixer la silhouette verte d'Hugo, les cônes sensibles au vert n'arrivent plus à "fabriquer" de couleur verte. Lorsque vous regardez le fond blanc, une image (que l'on appelle image résiduelle) se forme. En l'absence de vert, les deux autres couleurs (bleu et rouge) auxquelles réagissent faiblement les cônes apparaissent et leur mélange donne la couleur magenta.

Cette fois, fixez l'œil d'Hugo (en noir et blanc) pendant une trentaine de secondes. Regardez ensuite un fond blanc. Hugo apparaît en gris sur fond blanc !  Clignez des yeux, c'est encore mieux ! Pourquoi ? En regardant Hugo, les cellules sensibles à la lumière (les bâtonnets) saturent. Lorsqu'on regarde un fond blanc, les cellules "fatiguées" envoient encore au cerveau un faible signal de couleur grise.

Ici, chaque chose a sa propre couleur, mais elle est très souvent modifiée par celle de son environnement. Ces escargots sont-ils de la même couleur ? Oui, ils le sont ! Seulement, la couleur autour d'eux change, ce qui a pour effet de modifier la vision que l'on a de chaque escargot :

La grille d'Hermann : du blanc au gris

Voici une illusion d'optique qui permet de se rendre compte que le centre de la rétine à une excellente vision tandis que son pourtour voit beaucoup moins bien. Si vous fixez une intersection entre deux lignes, elle paraît bien blanche. Par contre si vous déplacez votre regard vous avez l'impression que l'intersection devient grise. Pourquoi ? À ce moment-là, les intersections sont vues par les bâtonnets qui sont sensibles à la lumière, mais ne voient pas très bien. Ils donnent une forme à ce qu'ils voient en comparant les zones claires et les zones sombres. La clarté d'une zone dépend donc de ce qui l'entoure. Entre les intersections, les lignes sont prises en sandwich entre deux carrés noirs si bien que le blanc y paraît plus éclatant qu'ailleurs. Les cellules de la rétine croient alors que les intersections ne sont pas aussi blanches qu'elles en ont l'air et informent le cerveau qu'il y a du gris à chaque croisement de ligne.

Illusion d'optique : le cube de Necker

Ce ne sont pas des erreurs commises par le système visuel, mais c'est l'image présentée à l’œil qui est faite pour tromper le cerveau en lui donnant des informations qu'il ne comprend pas. Le cerveau contient une bibliothèque d'images. Quand on lui en présente une nouvelle, il la compare à celles qu'il connaît déjà. Dans le cas des illusions artistiques, il a beau chercher, dans sa bibliothèque, il en trouve plusieurs, mais aucune ne fonctionne parfaitement. Il voit donc une image, puis l'autre sans pouvoir choisir laquelle est la bonne. Le cube de Necker est une illusion qui oblige le cerveau à faire un choix. Le cube est-il vu du dessus ou bien du dessous ? Comme nous manquons d'informations (couleurs, ombre...), nous faisons un choix. Pour ma part, j'ai plus de facilité à le voir du dessus. Et vous ?

Et si on ajoute Hugo... pourquoi crie-t-il ? Il est pourtant à l'abri dans un cube... à moins qu'il ne soit sur le point d'être écrasé entre les deux !

Illusion d'optique : voyez-vous le visage ?

Dans le cas de la tache orange, le cerveau passe d'une image à l'autre. Quand on en regarde une, l'autre devient le décor de la première. C'est ce que l'on appelle une image ambigüe. Alors, vous voyez le musicien et le visage de femme ? Dans les tableaux d'Arcimboldo, les légumes forment-ils un visage ou le visage est-il formé de légumes ? On a ici l'impression de voir un portrait qui en réalité n'en est pas vraiment un. On appelle cela une illusion.

Illusion d'optique : c'est quoi le Blivet ?

Avec la figure appelée "Blivet", le cerveau croit comprendre la scène, mais se heurte toujours à un problème qui la rend incompréhensible. Le cerveau veut toujours donner un sens à ce qu'il voit et ici il ne le peut pas avec cet objet impossible !

Les illusions d'optiques causées par la perspective

Quand on regarde une rue par exemple, nous avons l'impression que les lignes parallèles, qui s'éloignent de nous, se rejoignent sur une ligne imaginaire que l'on appelle la "ligne d'horizon". Un objet situé plus près de cette ligne qu'un autre nous paraît donc plus loin de nous. 

Par conséquent, si deux objets identiques mesurent la même taille alors que l'un est plus près de cette ligne que l'autre, cela veut dire que le plus proche de la ligne d'horizon est plus grand que l'autre. C'est généralement le cas à deux exceptions près : sur un dessin, on fait semblant de montrer la réalité, mais notre cerveau ne s'en rend pas compte. Ici, les deux escargots sont de la même taille pourtant celui de droite paraît plus grand, tout simplement parce qu'il est plus proche de la ligne d'horizon. Le cerveau corrige donc bien l'image envoyée par la rétine !

Dans notre monde, les seuls corps qui se trouvent au-delà de l'horizon sont les corps célestes (soleil, lune...). Si vous observez la lune quand elle est haute dans le ciel, elle vous paraît beaucoup plus petite que lorsqu'elle est au niveau de l'horizon. Pourquoi ? Lorsque la lune est proche de l'horizon, le cerveau la compare à ce qui l'entoure. "La lune est loin, mais pas plus que ces arbres et maisons que je distingue là-bas. Elle est donc absolument énorme !" À l'inverse lorsqu'elle est haute dans le ciel, il ne peut plus la comparer à autre chose. Elle est perdue dans l'espace. On la voit donc plus petite. Au fait, les poteaux aussi sont de la même taille !

Les illusions géométriques

Les effets d'angles : la course truquée

Quelle ligne est la plus longue à parcourir pour Hugo ? Vous l'avez sans doute compris, les lignes sont toutes de la même longueur. Mais notre cerveau voit toujours les angles aigus (><) plus grands que les angles obtus (<>). Il est aussi gêné par les changements autour de la ligne à " mesurer ". Déplacez les ronds, comme dans l'image qui suit, et votre cerveau n'y comprend plus rien !  :

Les effets de verticalité : l'illusion de Degas

Le chapeau est-il plus haut que large ? Malgré les apparences, il est aussi haut que large. Pourquoi croit-on le contraire ? La ligne horizontale (bords du chapeau) est coupée visuellement en trois segments de droite (morceaux de droite) par la partie verticale du chapeau, ce qui la fait paraître plus petite. Il semble aussi que le mouvement des yeux est plus rapide horizontalement que verticalement. Le cerveau en conclurait que la ligne verticale est plus longue, car il met plus de temps à la parcourir du regard.

Les comparaisons de grandeur : les balles magiques

Quel rond est le plus grand, celui de gauche ou bien celui de droite ? En réalité, ils sont de la même taille. Mais leur environnement est très différent. Le premier paraît petit, car il est entouré de grands ronds. Le second paraît grand, car il est entouré de petits ronds. Le cerveau en conclut que le premier est plus petit que le second.

Les illusions de formes : les formes de Kanizsa

Dans ce cas, le cerveau crée des formes qui n'existent pas. Bien qu'aucun trait ne soit tracé, nous voyons dans ces figures des ronds, des carrés, des triangles. Notre cerveau "trace" les contours de ces formes pour leur donner l'apparence de figures que nous connaissons.

Les illusions de mouvement

Certaines images peuvent donner l'impression de bouger. Ces illusions n'ont pas encore livré tous leurs secrets, mais nous vous proposons d'en voir une remarquable. D'après leur auteur (Akiyoshi Kitaoka), le mouvement provient de la répétition des motifs et de la disposition des couleurs. La rétine enverrait cette image compliquée en plusieurs fois. Elle déchiffrerait le noir très sombre avant le bleu moins sombre et le blanc très lumineux avant le vert moins lumineux. Ce sens de lecture des couleurs deviendrait celui du mouvement des serpents. Ici, les différents traits en noir, puis en blanc ne forment pas une ligne continue, mais en fixant cette spirale en son centres, les lignes semblent inséparables :

L'illusion de Lilac Chaser par Jeremy Hinton

Retrouvez-la sur le site suivant. Cette illusion fonctionne en plusieurs étapes. Fixez d'abord la croix qui se trouve au milieu des cercles. Premier temps : On voit des ronds magenta (un rouge rosé) qui apparaissent puis disparaissent successivement.
Deuxième temps : illusion sur la rétine. Les cônes n'arrivent plus à " fabriquer " de magenta, qui est un mélange de rouge et de bleu, si bien qu'une image résiduelle verte (la seule couleur qui réagit encore) apparaît lorsqu'un rond magenta disparaît.
Troisième temps : illusion de mouvement (effet bêta). On a l'impression que le rond vert tourne autour de la croix que nous fixons. C'est en réalité la même illusion que celle utilisée pour réaliser un mouvement au cinéma. Pour le cerveau, deux images fixes (ici les points verts), légèrement décalées et présentées rapidement l'une à la suite de l'autre sont forcément en mouvement.
Quatrième temps : effacement d'une couleur (effet Troxler). Les ronds magenta disparaissent. Nos yeux, qui sont toujours fixés sur la croix au centre, les " effacent " et ne perçoivent plus que le rond vert qui n'existe pas ! Ce phénomène d'effacement d'une couleur est connu. Quand une forme ne change pas, l'oeil, s'il ne la fixe pas, finit par " l'effacer " pour se concentrer sur ce qu'il fixe (ici la croix). Le rond vert n'est vu que parce qu'il est en mouvement. En temps normal, ce phénomène n'est pas visible, car l'oeil se déplace sans cesse. Il corrige donc ces " effacements " dès qu'il revoit la forme qu'il avait supprimée, mais ici il ne peut pas le faire, car on l'oblige à fixer un point précis (la croix).

Le Musée de l'illusion à Paris : une expérience immersive

Dans le 1er arrondissement de Paris (98 rue Saint-Denis), le Musée de l'Illusion propose une expérience immersive avec des parcours inédits qui permettent de jouer sur différentes illusions. Tantôt rétrécis ou géants, la tête coupée dans une assiette, scotchés au plafond et retenus en s'accrochant à un banc, les enfants traversent différentes pièces qui mettent en lumière les sens et les perspectives. On y découvre aussi une exposition de tableaux jouant sur les illusions d'optiques pour apprendre comment fonctionnent le cerveau et la rétine. Les formes concaves et convexes avec le visage d'Einstein ne feront que tromper votre regard. Un musée à tester en famille ou avec la classe, pour une sortie à la fois amusante, pédagogique et ludique. On en sort avec des connaissances, mais surtout des photos souvenirs et incroyablement originales.

Musée de l'Illusion : 98 rue Saint-Denis, 75001 Paris. 

Prix : 18 euros (adultes), 12 euros (de 5 à 15 ans), famille avec 2 enfants et 2 adultes : 45 euros.