Mắt người có thể nhìn thấy ‘những hình ảnh ma quái’

Các nhà khoa học vừa khám phá ra mắt người có khả năng vô cùng kỳ dị khi có thể phát hiện những “hình ảnh ma quái”.

Đây là những hình ảnh được mã hóa theo các hình mẫu ngẫu nhiên, vốn dĩ trước đây chỉ có thể được phát hiện bằng máy tính. Nhưng trong một bài báo mới được đăng trực tuyến trên trang arXiv, các nhà khoa học thuộc 2 trường đại học Heriot-Watt ở Edinburgh và đại học Glasgow (Scotland) đã phát hiện ra rằng mắt người có thể thực hiện các tính toán cần thiết.

“Mặc dù bộ não người không thể nhìn thấy chúng, nhưng bằng cách nào đó, đôi mắt của chúng ta có thể phát hiện tất cả các hình mẫu ngẫu nhiên, và sau đó giữ thông tin ở đó và tổng hợp các hình ảnh đó lại với nhau”, Daniele Faccio, giáo sư vật lý đại học Heriot-Watt và đồng tác giả nghiên cứu cho biết.

Cách tạo nên “những hình ảnh ma quái”

Trong một chiếc máy ảnh thông thường, các điểm ảnh lấy ánh sáng từ một nguồn, giống như mặt trời, để tạo ra một hình ảnh. Theo chia sẻ của Faccio với Live Science, “những hình ảnh ma quái” về cơ bản là ngược lại: chúng bắt đầu với nhiều nguồn sáng được sắp xếp thành hàng, với tia sáng được thu thập bởi một máy dò điểm đơn, thường được gọi là “bucket”.

Để dễ hình dung, bạn hãy tưởng tượng về công nghệ quét laser từ trên không có tên gọi lidar, sử dụng laser đơn điểm để quét một phân cảnh. Khi laser quét trên bề mặt, máy dò sẽ bắt lấy những tia sáng dội lại khi laser chạm vào mỗi điểm trên bề mặt và sau đó tái tạo chúng thành một hình ảnh.

Những hình ảnh ma quái của một bề mặt bốn và sáu cho thấy những gì mắt người nhìn thấy. Các hình mẫu màu đen và trắng được chiếu lên các hình ảnh ban đầu của mặt bốn và sáu, và kết quả là chúng ta thu được ánh sáng có thể được xử lý để hiển thị hình ảnh gốc. Các nhà nghiên cứu đã từng nghĩ rằng chỉ có máy tính mới có thể thực hiện công việc này, nhưng nghiên cứu mới cho thấy mắt người có khả năng ít nhất là trong một số chu trình.

Faccio nói, nhưng có một cách nhanh hơn để tạo nên những “hình ảnh ma quái”. Thay vì quét bề mặt bởi một nguồn sáng đơn, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng họ có thể chiếu các hình mẫu lên một bối cảnh. Ánh sáng bật ra khỏi bối cảnh ấy cộng thêm hình mẫu có thể đo được sau đó. Sự khác biệt giữa mô hình ánh sáng đó và mô hình ban đầu được chiếu có chứa “hình ảnh ma quái” mà một máy tính có thể tính toán ra khỏi dữ liệu. Những hình ảnh này trông giống như một sự tượng trưng màu xám nhạt của hình ảnh gốc.

Những ảo ảnh ma quái

Theo Faccio, phương pháp tạo ra “hình ảnh ma quái” này gồm hai bước. Thứ nhất là việc kết hợp các hình mẫu gốc và các hình mẫu xuất hiện sau khi được chiếu trên đối tượng. Điều này được thực hiện bằng cách chiếu hình mẫu gốc ngược với tín hiệu ánh sáng của vật thể và hình mẫu ở mỗi điểm. Thứ hai là tổng hợp tất cả những con số này trên toàn bộ khung cảnh. Faccio nói: “Câu hỏi chúng tôi đặt ra là:” Bộ não con người có thể làm được điều này không? “

Các nhà nghiên cứu đã quyết định tập trung vào tìm hiểu bước thứ hai, tổng hợp tất cả các mẫu lại với nhau. Để làm được điều này, họ bắt đầu chiếu các hình mẫu kiểu bàn cờ được gọi là các mẫu Hadamard vào bức ảnh nổi tiếng của Albert Einstein khi ông đang lè lưỡi. Sau đó, họ đã sử dụng một máy dò điểm ảnh đơn để thu thập các mẫu ánh sáng được tạo ra, tập trung chúng vào một máy chiếu đèn LED.

Máy chiếu LED chiếu các mẫu chứa hình ảnh hỗn hợp Einstein–Hadamard lên một màn hình có các hình mẫu Hadamard gốc. Bước một như vậy là hoàn tất.

Bước tiếp theo là theo dõi xem mắt người có thể thấy gì khi nhìn vào sự tổng hợp này. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi các mẫu Einstein–Hadamard được chiếu chậm, trong khoảng thời gian từ 1 giây trở lên, con người chỉ nhìn thấy hình ảnh bàn cờ đen trắng, không có hình ảnh ma quái. Nhưng khi các nhà nghiên cứu tăng tốc độ chiếu, hình ảnh với hành động ngốc nghếch của Einstein dần xuất hiện. Các nhà nghiên cứu cũng đã thực hiện các thí nghiệm với các con số và chữ cái và cũng thấy các phiên bản “ma quái” tương tự.

“Những hình ảnh đen trắng dần biến mất. Chúng sẽ trở thành màu xám, và bạn thực sự bắt đầu thấy hình ảnh kỳ lạ xuất hiện trước mặt bạn.”, Faccio cho hay.

Tốc độ làm mới

Faccio nói, sở dĩ có điều này là do mắt người có tốc độ làm mới rất chậm. Nó không khác cách mà bạn xem phim. Khi hình ảnh  nhấp nháy trên màn hình nhanh hơn tốc độ làm mới của mắt người, nó sẽ tạo ra ảo ảnh về sự chuyển động.

Theo ông Faccio, mắt người “rất nhanh khi thu thập thông tin nhưng lại rất chậm để loại bỏ các thông tin đó.”

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra sự thật rằng các mẫu nhấp nháy vẫn nằm trong “bộ nhớ” của mắt trong khoảng 20 phần nghìn giây, dần dần mờ đi trong thời gian đó. Nếu liên tiếp các mẫu 20 phần nghìn giây chồng lên nhau, mắt người sẽ tổng hợp chúng thành một bộ phim, cho phép hình ảnh ma quái xuất hiện.

Faccio nói, phần thú vị của phát hiện này là hệ thống hình ảnh ma quái có thể được sử dụng để nghiên cứu hệ thống thị giác của con người. Các bài báo của các nhà nghiên cứu hiện đang được xem xét tại một tạp chí được xem xét ngang hàng. Bước tiếp theo của đội là tìm hiểu xem mắt người có thể tiến hành bước đầu tiên để xem hình ảnh ma quái, có lẽ bằng cách nhận các đầu vào khác nhau với mắt trái và mắt phải.

Phương Lâm