La luminosità non è come sembra

La luce che raggiunge la tua retina da una superficie dipende da due fattori moltiplicati tra loro:

light reaching the eye = reflectance of the surface × light falling on it

La riflettanza è la frazione di luce che la superficie riflette (la carta bianca ne riflette la maggior parte, il carbone ne riflette poca). L'illuminazione può cambiare molto, dal Sole splendente all'ombra profonda. La retina non riesce a distinguere le due cose usando un solo numero. Se una zona è poco luminosa, la carta è grigia oppure è bianca e si trova all'ombra?

Il tuo cervello deve decidere e lo fa usando il contesto. Il risultato si chiama costanza della luminosità: un foglio bianco continua a sembrare bianco all'ombra e il carbone nero continua a sembrare nero al Sole, anche se in termini assoluti il bianco in ombra può riflettere meno luce verso il tuo occhio rispetto al nero illuminato dal Sole.

L'illusione della scacchiera con ombra, resa famosa dallo scienziato della visione Edward Adelson, mostra questo trucco. Un cilindro proietta un'ombra su una scacchiera. Una casella fuori dall'ombra sembra scura e una casella dentro l'ombra sembra chiara, eppure sullo schermo le due caselle hanno esattamente la stessa tonalità di grigio. Il tuo cervello sa che la seconda casella è in ombra e corregge questo effetto, così lo stesso valore del pixel sembra più chiaro. La correzione fa parte del modo in cui vedi, quindi funziona anche dopo che hai scoperto la risposta.

Altri due effetti di luminosità dipendono dal modo in cui le aree vicine interagiscono:

• Contrasto simultaneo: lo stesso grigio appare più scuro su uno sfondo chiaro e più chiaro su uno sfondo scuro.
• Bande di Mach: quando una sfumatura uniforme di luminosità incontra un'area uniforme, oppure quando i gradini di una scala di grigi si incontrano, vedi una sottile striscia più chiara sul lato luminoso del bordo e una striscia più scura sul lato scuro, anche se nella figura non esistono strisce del genere. Prendono il nome dal fisico e filosofo Ernst Mach, che le descrisse negli anni 1860. Una spiegazione comune è che i neuroni vicini si inibiscano a vicenda, rendendo i bordi più netti.