OK, sembra che user21820 abbia ragione; questo effetto è causato dal fatto che sia gli oggetti in primo piano sia quelli sullo sfondo non siano a fuoco e si verifica nelle aree in cui l'oggetto in primo piano (il dito) occlude parzialmente lo sfondo, in modo che solo alcuni dei raggi luminosi raggiungano il tuo occhio dallo sfondo è bloccato dall'ostacolo in primo piano.

Per capire perché questo accade, dai un'occhiata a questo diagramma:

il punto nero è un oggetto distante e le linee tratteggiate raffigurano i raggi di luce che emergono da esso e colpiscono l'obiettivo, che li rifocalizza per formare un'immagine su una superficie del recettore (la retina nell'occhio o il sensore nella fotocamera). Tuttavia, poiché l'obiettivo è leggermente fuori fuoco, i raggi di luce non convergono esattamente sul piano del recettore, quindi l'immagine appare sfocata.

Ciò che è importante rendersi conto è che ogni parte dell'immagine sfocata è formato da un raggio di luce separato che passa attraverso una parte diversa della lente (e dello spazio intermedio). Se inseriamo un ostacolo tra l'oggetto e la lente che blocca solo alcuni di quei raggi, quelle parti dell'immagine scompaiono!

Questo ha due effetti: primo, l'immagine dell'oggetto sullo sfondo appare più nitida, perché l'ostacolo riduce efficacemente l'apertura dell'obiettivo. Tuttavia, sposta anche il centro dell'apertura, e quindi dell'immagine risultante, da un lato.

La direzione in cui si sposta l'immagine sfocata dipende dal fatto che l'obiettivo sia messo a fuoco un po 'troppo vicino o un po' troppo lontano. Se il fuoco è troppo vicino, come nei diagrammi sopra, l'immagine apparirà spostata dall'ostacolo. (Ricorda che la lente inverte l'immagine, quindi l'immagine dell'ostacolo stesso apparirebbe sopra l'immagine del punto nel diagramma!) Al contrario, se il fuoco è troppo lontano, apparirà l'oggetto di sfondo per avvicinarsi all'ostacolo.

Una volta individuata la causa, non è difficile ricreare questo effetto in qualsiasi programma di rendering 3D che supporti la sfocatura focale realistica. Ho usato POV-Ray, perché mi è capitato di conoscerlo:

Sopra, puoi vedere due rendering di una classica scena di computer grafica: una sfera gialla davanti a un piano della griglia. L'immagine a sinistra è resa con un'apertura stretta, mostrando sia la griglia che la sfera in modo nitido nei dettagli, mentre quella a destra è resa con un'apertura ampia, ma con la griglia ancora perfettamente a fuoco. In nessun caso l'effetto si verifica, poiché lo sfondo è a fuoco.

Le cose cambiano, tuttavia, una volta che il fuoco viene spostato leggermente. Nell'immagine in basso a sinistra, la fotocamera è leggermente a fuoco davanti al piano di sfondo, mentre nell'immagine a destra è leggermente dietro l'aereo:

Si può vedere chiaramente che, con il fuoco tra la griglia e la sfera, le linee della griglia vicine alla sfera appaiono spostate lontano da essa, mentre con il fuoco dietro il piano della griglia, le linee della griglia si spostano verso il sfera.

Spostando ulteriormente la messa a fuoco della fotocamera dal piano di sfondo l'effetto è ancora più forte:

Puoi anche vedere chiaramente le linee diventano più nitide vicino alla sfera, così come si piegano, perché parte dell'immagine sfocata è bloccata dalla sfera.

Posso anche ricreare l'effetto linea spezzata nelle tue foto sostituendo la sfera con una stretta cilindro:

Ricapitolando: questo effetto è causato dal fatto che lo sfondo è (leggermente) sfocato e dal oggetto in primo piano che occlude efficacemente parte della fotocamera / occhio ap erture, provocando lo spostamento dell'apertura effettiva (e quindi dell'immagine risultante). non è causato da:

• Diffrazione: come mostrato dai rendering del computer sopra (che vengono creati utilizzando ray tracing, e quindi non modellano alcun effetto di diffrazione), questo effetto è completamente spiegato dall'ottica a raggi classica. In ogni caso, la diffrazione non può spiegare lo spostamento delle immagini di sfondo verso l'ostacolo quando il fuoco è dietro il piano di sfondo.

• Riflessione: Anche in questo caso, non è richiesto alcun riflesso dello sfondo dalla superficie dell'ostacolo per spiegare questo effetto. Infatti, nei rendering del computer sopra, la sfera / cilindro giallo non riflette affatto la griglia di sfondo. (Le superfici non hanno componenti di riflessione speculare e nel modello di illuminazione non sono inclusi effetti di illuminazione diffusa indiretta.)

• Illusione ottica: il fatto che questa non è un'illusione percettiva dovrebbe essere ovvia dal fatto che l'effetto può essere fotografato e la distorsione misurata dalle foto, ma il fatto che possa essere riprodotta anche mediante rendering al computer lo conferma ulteriormente.

Addendum: Giusto per controllare, sono andato a replicare i rendering sopra usando la mia vecchia fotocamera DSLR (e un monitor LCD, un tappo di plastica gialla del barattolo di spezie e alcuni filo per appenderlo):

La foto in alto a sinistra ha la messa a fuoco della fotocamera dietro lo schermo, quella a destra l'ha davanti dello schermo. La foto in basso a sinistra mostra l'aspetto della scena con lo schermo a fuoco (o il più vicino possibile con la regolazione manuale della messa a fuoco). Infine, la schifosa immagine della fotocamera del cellulare in basso a destra mostra la configurazione utilizzata per scattare le altre tre foto.

Addendum 2 : Prima che i commenti di seguito venissero ripuliti, si è discusso dell'utilità di questo fenomeno come un rapido test di autodiagnosi per la miopia (miopia).

Sebbene Non sono un oftalmologo, sembra che, se provi questo effetto ad occhio nudo, mentre cerchi di mantenere a fuoco lo sfondo, allora potresti avere un certo grado di miopia o qualche altro difetto visivo e potresti voler fare un esame della vista.

(Naturalmente, anche se non In ogni caso, prenderne uno ogni pochi anni non è una cattiva idea. Una miopia lieve, fino al punto in cui diventa abbastanza grave da interferire sostanzialmente con la tua vita quotidiana, può essere sorprendentemente difficile da autodiagnosticare altrimenti, poiché in genere appare lentamente e, senza nulla con cui confrontare la tua visione, ti abitui semplicemente a oggetti distanti che sembrano un po 'sfocati. Dopo tutto, in una certa misura questo è vero per tutti; solo la distanza varia.)

Infatti, con la mia lieve miopia (circa -1 diottrie), posso personalmente confermare che, senza i miei occhiali, posso facilmente vedere sia l'effetto di piegatura che lo sharpening delle caratteristiche dello sfondo quando muovo il dito davanti all'occhio . Posso persino vedere un accenno di astigmatismo (che so di avere; i miei occhiali hanno qualche correzione cilindrica per risolverlo) nel fatto che, in alcuni orientamenti, posso vedere le caratteristiche dello sfondo che si piegano non solo lontano dal mio dito, ma anche leggermente di lato. Con gli occhiali, questi effetti quasi ma non scompaiono del tutto, suggerendo che la mia ricetta attuale potrebbe essere solo un po 'fuori.

Contrariamente ad alcune delle risposte che le persone hanno pubblicato su Yahoo Answers (come qui e qui) e in altri luoghi, questo non è causato per diffrazione.

Per mostrare ciò, notare che l'effetto di piegatura può essere approssimativamente modellato come il modello di diffrazione dovuto alla luce incidente sui bordi di un oggetto opaco. Come spiegato da Rod Vance, il profilo di intensità su uno schermo all'altezza $ x $ dovuto a un oggetto piatto a una distanza $ d $ dallo schermo è dato da $$ I (x) \ propto \ left | C \ sinistra (\ sqrt {\ frac {k} {2d}} x \ destra) + i S \ sinistra (\ sqrt {\ frac {k} {2d}} x \ destra) + \ sinistra (\ frac {1 } {2} + \ frac {i} {2} \ right) \ right | ^ 2 $$ dove $ C $ e $ S $ sono FresnelC e FresnelS funzioni e $ k = 2 \ pi / \ lambda $ è il numero d'onda della luce.

Usando $ d = 5 \ text {cm}, \ lambda = 600 \ text {nm} $, questo dà

Questo indica che c'è una differenza di circa $ 0,05 \ text {mm} $ a $ 0,1 \ text {mm} $. Questa è una distanza molto piccola, più o meno uguale allo spessore di un foglio di carta, e molto più piccola dell'abbassamento abbastanza visibile verso il dito presente nella $ 2 ^ \ text {nd} $ linea blu sullo sfondo della carta. Quindi, sebbene la diffrazione possa svolgere un piccolo ruolo, sembra dubbio che sia il ruolo dominante.

Ulteriori prove contro che sia dovuta alla diffrazione provengono dal considerare gli effetti cromatici. La flessione è fortemente $ \ lambda $ -dipendente, con la luce rossa piegata più fortemente della luce blu. Se la diffrazione fosse il fenomeno principale responsabile, ci si aspetterebbe di vedere un effetto arcobaleno ai bordi del dito, in cui la luce dalla carta viene piegata di angoli diversi a seconda della lunghezza d'onda. Tuttavia, questo non viene osservato.

Inoltre (e probabilmente il punto più importante!), Come ha sottolineato Rob nella sua risposta, la diffrazione farebbe apparire le linee blu dietro il dito piegate verso l'alto , ma invece sembrano piegarsi verso il basso .

Immagino che una sorta di fattori geometrici (forse con la fotocamera, gli obiettivi, ecc.) Qui giochi il ruolo principale, ma aspetterò il giudizio di persone che sanno più di me sull'ottica.

Ahah, quando ero giovane pensavo che questo effetto fosse dovuto alla gravità, che ovviamente è troppo debole per essere osservabile con piccoli oggetti. Ma risulta che non è né rifrazione né diffrazione né errore di parallasse. Invece è dovuto ad avere la messa a fuoco sbagliata. Se sei miope come me, allora quando guardi un oggetto lontano ogni punto genererà un'immagine circolare del disco sulla tua retina invece di una punta acuminata. Quando sposti il ​​bordo di un oggetto vicino al tuo occhio e questo blocca parte della pupilla, l'immagine generata sulla retina non sarà più un disco pieno, quindi l'immagine sembra spostarsi dal bordo. Questo spiega le tue quattro successive immagini della griglia. Si noti che il resto della griglia non è mai a fuoco nitido, ma la regione vicino al bordo dell'oggetto occluso è più nitida, perché quei punti hanno generato meno di un disco pieno sul piano del sensore della fotocamera. Per quanto riguarda le tue immagini precedenti, erano dovute al fatto che la messa a fuoco era oltre l'oggetto che stavi guardando. Come prima, ogni punto risulterebbe in un'immagine del disco sulla retina, ma invertita. Pertanto, quando un altro oggetto blocca una parte del tuo allievo, l'immagine sembra spostarsi verso il bordo invece che lontano da esso.

Per dimostrare che questa spiegazione è corretta, avvicina il viso allo schermo senza concentrarti su di esso e sposta il dito davanti all'occhio. L'immagine sullo schermo sembrerà spostarsi verso il dito e anche diventare più nitida nella direzione perpendicolare al bordo del dito. Ora ripeti questo esperimento con lo schermo a una comoda distanza di lettura e assicurati di concentrarti esattamente sullo schermo. Il blocco della visualizzazione ora non dovrebbe avere alcun effetto sulla posizione apparente di ogni pixel sullo schermo. Se sembra ancora muoversi, è perché l'immagine sfocata (non a fuoco) del tuo dito interferisce in un'illusione ottica. Per evitare ciò, puoi invece usare un filo nero. E se ti concentri da qualche parte davanti allo schermo, l'immagine sullo schermo sembrerebbe allontanarsi dal tuo dito. Se usi un filo nero ad angolo obliquo rispetto a una griglia sullo schermo, non ci saranno linee della griglia non corrispondenti sui due lati del filo se ti concentri esattamente sullo schermo, ma se non ti concentri esattamente sullo schermo le linee della griglia effettivamente non corrispondono.

Modificato: Ilmari Karonen ha pubblicato una risposta completa e convincente a questa domanda. Lascio questa risposta, nonostante i voti negativi, perché conteneva suggerimenti utili: l'effetto era incoerente con la diffrazione della luce attorno agli ostacoli e aveva qualcosa a che fare con la messa a fuoco imperfetta in un sistema ottico non ideale.

Questo solleva la questione del perché non vedi sia un'immagine diretta che riflessa; Sospetto che la separazione angolare sia abbastanza piccola da consentire alla messa a fuoco della fotocamera di unire le due immagini, ma non ho ancora un buon modello per questo.

Mi sembra che questo sia in realtà un caso di parallasse, per la maggior parte. La retina e il CCD della fotocamera non sono punti di affondamento. Sono una serie di pozzi di dispersione. Se si sommano i punti di affondamento (foto recettori) sulla superficie di ciascuno di questi sensori di imaging, si otterrà esattamente questo effetto.
Puoi dimostrarlo tenendo il dito più lontano dal viso (per tenere conto della maggiore distanza tra i sensori), concentrandoti su qualcosa sullo sfondo (come richiesto con il tuo esempio di occhio unico) e mentalmente (o digitalmente con una fotocamera ) sovrapponendo quelle due immagini.
Otterrai una solida sovrapposizione in cui entrambi gli occhi vedono la stessa immagine e un bordo sfocato in cui la vista è diversa.
Prova a tenere il dito ancora più vicino al viso, la sfocatura intorno diventa più grande perché è parallasse e il l'effetto aumenta con distanze minori.

Succedono molte cose che potrebbero avere un'influenza su ciò che vedi (che tipo di distorsione si verifica). Alcuni sono stati toccati (o discussi più ampiamente) in altre risposte, quindi non entrerò nei dettagli:

1. Effetti di apertura e messa a fuoco
2. Aberrazioni del sistema ottico (basso lente di qualità nell'occhio o nella fotocamera)
3. Diffrazione attorno a un oggetto
4. La tua pelle (in effetti, l'intero dito tranne l'osso) non è abbastanza opaca - un po 'di luce lo supera, essendo piegato nel processo. L'uso di un oggetto come un pezzo di lamiera o una matita lo eviterebbe.
5. Il tuo dito è probabilmente un po 'più caldo dell'aria circostante. L'aria più calda è meno densa e quindi piegherebbe leggermente la luce allontanandola dal dito. Potrebbero esserci anche correnti convettive che influenzano la luce più lontano dal dito, a seconda dell'orientamento. Usare un oggetto alla stessa temperatura dell'aria sarebbe d'aiuto in questo caso.
6. La luce viene piegata dalla massa del dito (un effetto molto, molto piccolo che probabilmente non sarà mai misurabile. Leggi informazioni sulla misurazione della luce di una stella piegata dal Sole, durante un'eclissi solare del 1919, questa fu una delle prime conferme della Teoria della Relatività Generale di Einstein. Era un angolo piuttosto piccolo.)

Tutto di queste cose (e forse anche di più a cui non riesco a pensare al momento), in ordine decrescente, influiscono sull'immagine e devono essere prese in considerazione.