Bạn có bao giờ tự hỏi: Tại sao chỉ cần liếc qua một bức ảnh, chúng ta có thể biết ngay đó là ai, ở đâu và đang diễn ra chuyện gì? Quá trình đọc, hiểu và phân tích hình ảnh tưởng chừng như đơn giản, nhưng thực chất lại là kết quả của một hệ thống xử lý thông tin vô cùng phức tạp trong não bộ.

Trong tâm lý học nhận thức, việc tiếp nhận và diễn giải thị giác được thực hiện thông qua hai cơ chế chính: xử lý từ dưới lên (bottom-up processing) và xử lý từ trên xuống (top-down processing). Một bên dựa hoàn toàn vào dữ liệu thị giác “thô” mà mắt thu nhận được, và một bên sử dụng kiến thức, kinh nghiệm đã có để diễn giải những gì chúng ta nhìn thấy. Hai quá trình này không hoạt động riêng lẻ, mà liên tục tương tác để tạo nên nhận thức rõ ràng và có ý nghĩa về thế giới xung quanh – bắt đầu từ một bức ảnh.

Bài viết này tiếp nối Cách mắt nhìn: Từ Sinh Học Đến Cảm Thụ Nghệ Thuật, được trích từ khóa học Bố cục của Beyond Photography.

Xử lý từ Dưới lên (Bottom-Up Processing) trong Phân tích Ảnh

Giải thích:

Trong ngữ cảnh phân tích ảnh, xử lý từ dưới lên là quá trình bắt đầu từ việc tiếp nhận các đặc điểm giác quan cơ bản nhất của hình ảnh bởi các thụ thể trong mắt và sau đó truyền thông tin này lên các cấp độ xử lý cao hơn trong não. Quá trình này hoàn toàn dựa trên dữ liệu (data-driven), nghĩa là nó phụ thuộc vào các chi tiết vật lý có trong chính bức ảnh. Nó diễn ra một cách tự động và không yêu cầu kiến thức hoặc kỳ vọng trước đó về nội dung bức ảnh.

Phân tích:

Khi bạn nhìn vào một bức ảnh, xử lý từ dưới lên bắt đầu bằng việc võng mạc tiếp nhận ánh sáng phản xạ từ ảnh và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện thần kinh (quá trình chuyển đổi – transduction). Các tín hiệu này sau đó được gửi đến vỏ não thị giác sơ cấp và các vùng não khác để phân tích các đặc điểm cơ bản như:

• Đường nét và cạnh: Phát hiện các đường thẳng, cong và các ranh giới giữa các vùng có độ sáng hoặc màu sắc khác nhau.
• Màu sắc: Phân tích các giá trị màu sắc khác nhau trong ảnh.
• Độ sáng và độ tương phản: Xác định các vùng sáng và tối, cũng như sự khác biệt về độ sáng giữa các vùng.
• Kết cấu: Nhận diện các mẫu lặp lại hoặc sự biến đổi nhỏ trong bề mặt của các đối tượng.
• Hình dạng cơ bản: Ghép nối các đường nét và cạnh để tạo thành các hình dạng đơn giản.
• …

Quá trình này giống như việc bộ não đang xây dựng bức tranh từ những viên gạch nhỏ nhất, đi từ các yếu tố thị giác đơn giản nhất đến việc nhận diện các thành phần phức tạp hơn của hình ảnh.

Ví dụ:

• Khi nhìn vào một bức ảnh phong cảnh, xử lý từ dưới lên cho phép bạn nhận diện các đường ngang của đường chân trời, các mảng màu xanh dương của mặt nước, bầu trời, các chi tiết về kết cấu của đá hoặc nước.

• Nếu bạn nhìn vào một bức ảnh cận cảnh một bông hoa, xử lý từ dưới lên giúp bạn phân tích hình dạng của từng cánh hoa, màu sắc cụ thể của chúng, và kết cấu của nhụy hoa.
• Trong một bức ảnh chân dung, xử lý từ dưới lên giúp bạn nhận diện các đường cong tạo nên khuôn mặt, màu sắc của mắt, tóc và da, cũng như các chi tiết nhỏ như nếp nhăn hoặc lỗ chân lông.
• …

Xử lý từ Trên xuống (Top-Down Processing) trong Phân tích Ảnh

Giải thích:

Ngược lại với xử lý từ dưới lên, xử lý từ trên xuống trong phân tích ảnh là quá trình mà bộ não sử dụng kiến thức, kinh nghiệm, kỳ vọng và ngữ cảnh đã có để diễn giải thông tin giác quan từ bức ảnh. Quá trình này dựa trên khái niệm (concept-driven) hoặc dựa trên mục tiêu (goal-driven), nghĩa là nó bị ảnh hưởng bởi những gì chúng ta đã biết hoặc những gì chúng ta đang tìm kiếm.

Phân tích:

Khi xử lý từ trên xuống diễn ra, bộ não không chỉ đơn thuần tiếp nhận dữ liệu thô mà còn tích cực diễn giải và tổ chức nó dựa trên các “khuôn mẫu” hoặc “lược đồ” (schemas) đã được hình thành từ kinh nghiệm trong quá khứ. Điều này cho phép chúng ta:

• Nhận dạng đối tượng: Sử dụng kiến thức về các đối tượng quen thuộc để nhận diện chúng trong ảnh, ngay cả khi chúng bị che khuất một phần hoặc không rõ ràng.
• Hiểu ngữ cảnh: Sử dụng kiến thức về các tình huống hoặc địa điểm điển hình để hiểu bối cảnh của bức ảnh. Ví dụ, nếu bạn thấy một bức ảnh có bàn ghế và bảng đen, kiến thức của bạn về lớp học sẽ giúp bạn hiểu ngữ cảnh đó.
• Lấp đầy khoảng trống: Sử dụng kỳ vọng để suy ra thông tin bị thiếu hoặc mơ hồ trong ảnh.
• Hướng dẫn sự chú ý: Tập trung vào các phần của bức ảnh có khả năng chứa thông tin liên quan dựa trên mục tiêu hoặc kỳ vọng của bạn.

Xử lý từ trên xuống giúp chúng ta xử lý thông tin nhanh chóng và hiệu quả, đặc biệt là trong các tình huống phức tạp hoặc mơ hồ.

Ví dụ:

• Khi nhìn vào một bức ảnh có một phần của chiếc xe bị che khuất bởi cây cối, xử lý từ trên xuống cho phép bạn nhận diện đó là một chiếc xe dựa trên hình dạng quen thuộc của các bộ phận có thể nhìn thấy và kiến thức của bạn về xe cộ.
• Nếu bạn được yêu cầu tìm kiếm một người bạn cụ thể trong một bức ảnh chụp đám đông, bạn sẽ sử dụng kiến thức về ngoại hình của người bạn đó (ví dụ: màu tóc, quần áo họ thường mặc) để hướng sự chú ý của mình, đây là một ví dụ về xử lý từ trên xuống.

• Các ảo ảnh thị giác thường là minh chứng rõ ràng cho xử lý từ trên xuống. Ví dụ, trong ảo ảnh Kanizsa Triangle, bộ não của bạn “nhìn thấy” một hình tam giác màu trắng ở trung tâm mặc dù không có đường viền thực sự nào tạo nên nó; điều này xảy ra vì bộ não sử dụng kiến thức về hình dạng để lấp đầy khoảng trống. Một ví dụ khác là nhìn thấy khuôn mặt trong các đám mây hoặc các vật thể ngẫu nhiên, điều này phản ánh xu hướng của bộ não sử dụng kiến thức về khuôn mặt để diễn giải các kích thích mơ hồ.

So sánh hai cơ chế Bottom-Up và Top-Down trong Phân tích Ảnh

Đặc điểm	Xử lý từ Dưới lên (Bottom-Up) trong Phân tích Ảnh	Xử lý từ Trên xuống (Top-Down) trong Phân tích Ảnh
Điểm bắt đầu	Dữ liệu điểm ảnh thô (màu sắc, độ sáng, cạnh, kết cấu)	Kiến thức, kinh nghiệm, kỳ vọng, ngữ cảnh về đối tượng và cảnh vật
Hướng xử lý	Từ các đặc điểm thị giác cơ bản đến nhận diện các thành phần phức tạp hơn	Từ khái niệm tổng thể hoặc mục tiêu đến việc diễn giải các chi tiết
Tính chất	Dựa trên dữ liệu (Data-driven)	Dựa trên khái niệm/mục tiêu (Concept/Goal-driven)
Yêu cầu kiến thức trước	Không yêu cầu hoặc ít yêu cầu	Yêu cầu kiến thức, kinh nghiệm về thế giới
Vai trò chính	Tiếp nhận và phân tích các yếu tố thị giác cơ bản của ảnh	Diễn giải, nhận dạng đối tượng, hiểu ngữ cảnh, hướng dẫn sự chú ý trong ảnh

Sự khác biệt cốt lõi là xử lý từ dưới lên tập trung vào các đặc điểm vật lý của bức ảnh, trong khi xử lý từ trên xuống tập trung vào việc sử dụng thông tin đã có trong bộ não để diễn giải những gì được nhìn thấy.

Sự tương tác giữa Bottom-Up và Top-Down trong Phân tích Ảnh

Trong thực tế, việc đọc, hiểu và phân tích một bức ảnh hiếm khi chỉ sử dụng một trong hai cơ chế này một cách riêng lẻ. Thay vào đó, xử lý từ dưới lên và từ trên xuống tương tác liên tục và năng động để tạo ra nhận thức cuối cùng của chúng ta về bức ảnh.

Thông tin từ dưới lên cung cấp dữ liệu thô cần thiết, trong khi thông tin từ trên xuống giúp bộ não diễn giải dữ liệu đó một cách có ý nghĩa dựa trên kinh nghiệm và kỳ vọng. Ví dụ, các đặc điểm thị giác được phát hiện thông qua xử lý từ dưới lên có thể kích hoạt các lược đồ (schemas) liên quan trong bộ não, và các lược đồ này sau đó sẽ hướng dẫn sự chú ý và diễn giải tiếp theo (xử lý từ trên xuống). Ngược lại, kỳ vọng từ trên xuống có thể làm tăng độ nhạy cảm của bộ não đối với các đặc điểm thị giác cụ thể (xử lý từ dưới lên) mà nó dự đoán sẽ tìm thấy.

Sự tương tác này cho phép chúng ta xử lý thông tin thị giác một cách hiệu quả. Ví dụ, khi nhìn vào một bức ảnh phức tạp, xử lý từ dưới lên giúp chúng ta phát hiện các yếu tố nổi bật (ví dụ: màu sắc tươi sáng, chuyển động), trong khi xử lý từ trên xuống giúp chúng ta hiểu các yếu tố đó trong ngữ cảnh tổng thể của bức ảnh và nhận dạng các đối tượng quen thuộc.

Về phần này, các bạn có thể đọc thêm loạt bài này tại link Phân tích ảnh. Beyond Photography đã phân tích khá nhiều ví dụ (các bài viết sẽ được cập nhật, chỉnh sửa) trong thời gian tới.

Kết luận

Việc đọc, hiểu và phân tích một bức ảnh là một minh chứng rõ ràng cho sự phối hợp phức tạp giữa xử lý từ dưới lên và xử lý từ trên xuống. Xử lý từ dưới lên cung cấp nền tảng bằng cách phân tích các đặc điểm thị giác cơ bản của ảnh, trong khi xử lý từ trên xuống xây dựng dựa trên nền tảng đó bằng cách sử dụng kiến thức và kinh nghiệm để diễn giải, nhận dạng và tạo ý nghĩa cho nội dung bức ảnh. Sự tương tác liên tục giữa hai cơ chế này cho phép chúng ta không chỉ “nhìn thấy” các điểm ảnh và màu sắc mà còn “hiểu” được bức ảnh mô tả điều gì, nhận diện các đối tượng trong đó và đặt chúng vào ngữ cảnh có ý nghĩa. Hiểu được cách hai cơ chế này hoạt động cùng nhau là chìa khóa để nắm bắt đầy đủ sự phức tạp của tri giác thị giác ở con người.

Nguồn bài viết

1. Verywell Mind. (2023). Bottom-up processing and perception. https://www.verywellmind.com/bottom-up-processing-and-perception-4584296
2. Simply Psychology. (n.d.). Bottom-up processing. https://www.simplypsychology.org/bottom-up-processing.html
3. Eyes on Jason. (n.d.). Image analysis: Top-down vs bottom-up processing. http://www.eyesonjason.com/vs_p1_image_analysis.html
4. Helpful Professor. (2023). Bottom-up processing examples. https://helpfulprofessor.com/bottom-up-processing-examples/
5. Structural Learning. (n.d.). Top-down processing and bottom-up processing. https://www.structural-learning.com/post/top-down-processing-and-bottom-up-processing
6. Verywell Mind. (2023). What is top-down processing? https://www.verywellmind.com/what-is-top-down-processing-2795975
7. Simply Psychology. (n.d.). Top-down processing. https://www.simplypsychology.org/top-down-processing.html
8. Harvard Vision Lab. (n.d.). Top-down processing in visual perception. https://www.visionlab.harvard.edu/members/Patrick/PDF.files/TopdownMITECS.pdf
9. PubMed Central (PMC). (2013). Bottom-up and top-down processing in cognitive neuroscience. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3864796/
10. Openpsyc. (n.d.). 06-G Bottom-up vs Top-down Processing. https://sites.google.com/view/openpsyc/06-sensation-perception/06-g-bottom-up-vs-top-down-processing
11. University College London (UCL). (2006). Top-down and bottom-up processing in cognition. https://discovery.ucl.ac.uk/id/eprint/19906/1/19906.pdf
12. PubMed Central (PMC). (2011). The role of top-down and bottom-up processing in visual attention. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3072218/
13. Frontiers in Psychology. (2013). Attentional control in visual search: The role of top-down and bottom-up processing. Frontiers Media SA. https://www.frontiersin.org/journals/psychology/articles/10.3389/fpsyg.2013.00276/full

---

---

---

Bản quyền bài viết thuộc về Beyond Photography, vui lòng không sao chép, reup dưới mọi hình thức.