Из множества механизмов, используемых зрительной системой для "проникновения" в третье измерение, наиболее простым, вероятно, является способность анализировать светотени.
Художники давно уже используют игру света и тени для передачи глубины изображения. Что касается психологии, то исследований, посвященных раскрытию механизмов, которые позволяли бы глазу и мозгу использовать информацию о светотени, было выполнено не так много. С целью обнаружения таких механизмов была предпринята серия экспериментов.
Экспериментальным материалом в опытах служили круглые "формы" с оттушевкой, вызывающие ощущение глубины. Эти формы могут восприниматься либо выпуклыми, как яйцо, либо вогнутыми, как пустая скорлупа. Они неоднозначны в том смысле, что глаз не располагает информацией о том, откуда падает свет. Если мысленно "передвинуть" воображаемый источник света, выпуклость сменится вогнутостью и наоборот.
Когда мы мысленно меняем знак глубины какого-либо объекта на обратный, со всеми остальными объектами на рисунке происходит то же самое. Возникает интересный вопрос: чем объясняется предрасположенность видеть все объекты на рисунке одновременно выпуклыми или вогнутыми - тем ли, что мы приписываем всем им выпуклость только в одну сторону, или тем, что мы допускаем наличие только одного источника света? Чтобы выяснить это, было построено изображение, на котором объекты одного ряда являются зеркальным отражением объектов второго ряда. Испытуемые, воспринимающие объекты одного ряда выпуклыми, всегда воспринимают объекты другого ряда вогнутыми.
На основании этого простого эксперимента исследователи пришли к двум заключениям: