Το «φευγαλέο», αλλά όχι (πια) μυστηριώδες χαμόγελο της Μόνα Λίζα

Δείτε τις εικόνες αυτές από τέσσερα μέτρα μακριά και σας περιμένει μια έκπληξη.

Οι εικόνες με τα δύο πρόσωπα που υπάρχουν σε αυτή τη σελίδα, το ένα με ήρεμη έκφραση και το άλλο συνοφρυωμένο, φαίνονται κάπως παράξενες - και είναι πραγματικά. Κοιτάξτε τες από απόσταση τεσσάρων μέτρων ή περισσότερο και θα δείτε το ήρεμο πρόσωπο να εμφανίζεται χαμογελαστό και το συνοφρυωμένο να φαίνεται ήρεμο!
Πώς είναι δυνατή αυτή η «μαγική» μεταβολή; Είναι προφανές ότι δεν πρόκειται για τις «μαγικές εικόνες» που παίζουν τα παιδιά. Αλλά δεν πρόκειται ούτε για παράξενες κακοτραβηγμένες φωτογραφίες. Είναι φωτογραφίες που έχουν υποστεί ειδική επεξεργασία από τους Φίλιπ Σκάινς του πανεπιστημίου της Γλασκόβης και Οντ Ολιβα του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης.
«Μαγικά» φίλτρα
Ενα πορτρέτο (φωτογραφικό ή ζωγραφικό) περιέχει διακυμάνσεις αυτού του χαρακτηριστικού που οι νευρολόγοι ονομάζουν «χωρική συχνότητα». Η «υψηλή» χωρική συχνότητα περιέχει τις οξείες, λεπτές γραμμές, τις λεπτομέρειες της εικόνας. Η «χαμηλή» χωρική συχνότητα μεταφέρεται από τα θολά και ασαφή άκρα, από τα μεγάλα αντικείμενα. Ολες οι εικόνες περιέχουν ένα φάσμα συχνοτήτων από υψηλές μέχρι χαμηλές, σε διαφορετικές αναλογίες και αντιθέσεις.

Χρησιμοποιώντας υπολογιστικούς αλγορίθμους είναι δυνατή η επεξεργασία ενός πορτρέτου έτσι ώστε να αφαιρεθούν είτε οι υψηλές, είτε οι χαμηλές χωρικές συχνότητες. Αν αφαιρεθούν οι υψηλές συχνότητες, δημιουργείται μια θολή εικόνα που σε αυστηρή μαθηματική ορολογία λέγεται ότι περιέχει «χαμηλές χωρικές συχνότητες του διαστήματος Φουριέ». Αντίθετα, το φιλτράρισμα των χαμηλών συχνοτήτων διατηρεί τις οξείες γραμμές και τα περιγράμματα, αλλά αφαιρεί τις μεγάλης κλίμακας διακυμάνσεις. Το αποτέλεσμα μοιάζει με σκίτσο χωρίς σκίαση ή χρωματισμό. Εικόνες που έχουν υποστεί επεξεργασία η μία με φίλτρο χαμηλών συχνοτήτων και η άλλη με υψηλών, μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν αφύσικες εικόνες, όπως αυτές των δύο προσώπων που αλλάζουν όψη από απόσταση. Για να τις κατασκευάσουν, οι ερευνητές ξεκίνησαν με τρεις κανονικές φωτογραφίες, μία με ήρεμη έκφραση, μία θυμωμένη και μία χαμογελαστή. Επεξεργάστηκαν και τις τρεις και με τα δύο είδη φίλτρου και συνδύασαν το ήρεμο πρόσωπο υψηλών συχνοτήτων με το χαμογελαστό πρόσωπο χαμηλών συχνοτήτων για να πάρουν την αριστερή εικόνα. Για τη δεξιά έκαναν υπέρθεση του συνοφρυωμένου προσώπου υψηλών συχνοτήτων πάνω στο ήρεμο πρόσωπο χαμηλών συχνοτήτων.

Εκείνο που συμβαίνει όταν κοιτάζει κανείς τις δύο εικόνες από κοντά είναι ότι παρατηρεί τα οξεία χαρακτηριστικά, που όταν είναι ορατά υπερκαλύπτουν τα μεγάλης κλίμακας (χαμηλής χωρικής συχνότητας) χαρακτηριστικά. Ετσι από κοντά το πρόσωπο αριστερά φαίνεται ήρεμο και το δεξιά συνοφρυωμένο. Οι χαμηλής συχνότητας εικόνες περνάνε απαρατήρητες. Οταν όμως οι εικόνες απομακρυνθούν αρκετά από τα μάτια, η ανθρώπινη όραση δεν είναι πια ικανή να παρατηρήσει τις λεπτομέρειες και τότε υπερνικά η έκφραση που αποτυπώνεται στις εικόνες χαμηλής συχνότητας.

Η αντανάκλαση έργων τέχνης στον εγκέφαλο
 Πειράματα αυτού του είδους άρχισαν ήδη από τη δεκαετία του 1960 (με τα μέσα της εποχής), όταν ο Λέον Χάρμον των Εργαστηρίων Μπελ κατασκεύασε το γνωστό στους ειδικούς εφέ του Αβραάμ Λίνκολν. Η μικρή εικόνα του Λίνκολν έγινε με αδρή ψηφιοποίηση της φωτογραφίας του πρώην προέδρου των ΗΠΑ. Ακόμα και από κοντά υπάρχει σ' αυτή αρκετή πληροφορία ώστε να γίνει αντιληπτό το εικονιζόμενο πρόσωπο. Από μακριά, οι οξείες γραμμές των ψηφίδων δεν είναι ορατές, αποκαλύπτοντας ακόμα καλύτερα τα χαρακτηριστικά του προσώπου. Ο Σαλβαντόρ Νταλί εμπνεόμενος από την εικόνα του Χάρμον έφτιαξε τη μεγαλύτερη εικόνα του Λίνκολν η οποία επίσης είναι σαφώς αναγνωρίσιμη από μακριά.

 Οσο για το «αινιγματικό», «φευγαλέο» χαμόγελο της Μόνα Λίζα του Λεονάρντο Ντα Βίντσι, η ανάλυση με τα φίλτρα χωρικής συχνότητας αφαιρεί το μυστήριο, χωρίς να χάνεται η ομορφιά του έργου και το εκπληκτικό αποτέλεσμα που πέτυχε ο Λεονάρντο, χωρίς να γνωρίζει για φίλτρα συχνότητας, ούτε και να έχει στη διάθεσή του ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Το χαμόγελο διακρίνεται μόνο με την περιφερειακή όραση, όταν δεν κοιτάζει κανείς κατευθείαν στο στόμα της Μόνα Λίζα, εξαιτίας της μοναδικής σκίασης (χαμηλών χωρικών συχνοτήτων) των άκρων του στόματος. Στις τρεις εικόνες αριστερά φαίνεται η όψη χαμηλών χωρικών συχνοτήτων, δεξιά η όψη υψηλών συχνοτήτων και στο μέσο η σύνθεση των δυο. Στην αριστερή εικόνα το χαμόγελο είναι πιο σαφές σε σχέση με το πρωτότυπο και φαίνεται όπως και να την κοιτάξεις. Στη δεξιά εικόνα ουσιαστικά δεν φαίνεται το πρόσωπο να χαμογελά.

Το χαμόγελο της Μόνα Λίζα είναι πράγματι φευγαλέο, αφού φαίνεται μόνο όταν κοιτάζει κανείς το πρόσωπο μακριά από το στόμα. Οφείλεται στην αίσθηση που δημιουργούν τα αδρά ασαφή χαρακτηριστικά της προσωπογραφίας, όπως αυτά αποκαλύπτονται μετά από επεξεργασία με κατάλληλα φίλτρα, της ηλεκτρονικής εκδοχής του έργου του Ντα Βίντσι.
Όλα αυτά τα πειράματα δείχνουν ότι ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τις οπτικές πληροφορίες σε διάφορες κλίμακες, π.χ. την κλίμακα των λεπτομερειών και την κλίμακα των αδρών χαρακτηριστικών και οι επιμέρους πληροφορίες που εξάγονται από διαφορετικά νευρωνικά κυκλώματα ανασυνδυάζονται σε διάφορες φάσεις επεξεργασίας, ώστε να δώσουν την τελική εντύπωση της μιας ενοποιημένης εικόνας μέσα στο μυαλό μας. 
Πηγή: Ριζοσπάστης (15/8/2009) «Scientific American» (Σταύρος Ξενικουδάκης)