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空間周波数 — 「遠ざけると見える」の正体

距離を取ると細かい模様が消えて別の絵が浮かぶ現象を、コントラスト感度とローパスフィルタの観点から説明します。ハイブリッド画像の作り方の基礎。

画像は「粗さの層」に分解できる

どんな画像も、細かい変化(高い空間周波数)と、ゆっくりした変化(低い空間周波数)の重ね合わせとして書けます。 写真の輪郭やザラつきは高周波、全体の明暗の配置は低周波です。

距離は、目に入るローパスフィルタ

人間のコントラスト感度は空間周波数ごとに違い、ピークは1度あたり数サイクル付近にあります。 画像を遠ざけると、画像上の細かい模様は視野角あたりの周波数が上がり、感度の谷に落ちて見えなくなります。

つまり次の4つは視覚的にほぼ同じ操作です。

ハイブリッド画像の作り方

この性質を使うと、1枚で2つの内容を持つ画像が作れます。

  1. 近くで見せたい内容を高周波だけにする(細い線・細かいノイズ・エッジのみ)
  2. 遠くで見せたい内容を低周波だけにする(強くぼかし、コントラストを下げる)
  3. 2つを重ねる

本サイトの遠くで見える文字は、低周波=ぼかした文字、高周波=白黒2値ノイズという 最小構成でこれを実装しています。文字を差し替えるだけで何枚でも作れるため、 ジェネレータとして公開しています。

設計上のコツ

この記事で扱った錯視