有時候眼睛看到的不一定是真實的?
視錯覺就是當人觀察物體時,基於經驗主義或不當的參照形成的錯誤的判斷和感知,是指觀察者在客觀因素干擾下或者自身的心理因素支配下,對圖形產生的與客觀事實不相符的錯誤的感覺。
下面列舉幾種最廣為人知的視錯覺案例,並對其背後的科學原理一一分解。為什麼隨著這些翻轉的光幻覺看進去,實際情況與視覺呈現並不一樣呢?
以下這些視錯覺可能讓你對自己的親眼所見產生質疑。
艾姆斯房間視錯覺
你可能不會相信照片上這兩人實際身高是一樣的。我們現在看到的被稱作艾姆斯房間,由一位美國醫生在1940年發明。這種錯覺要求觀者透過小孔去觀察呈現為立方體的房間,而事實上房間卻是梯形構造。傾斜的牆壁與天花板,再加上內部巧妙的背景處理,讓眼睛完全錯誤的感覺出高度差。當兩人都進入這間房時,視覺詭計就使得其中一人看起來更高,即便兩人來回走動時也同樣如此。好萊塢曾經利用艾姆斯房間效應打造電影特效,比如《指環王》和1971年版的《查理和巧克力工廠》都有涉及。
旋轉的女舞者視錯覺
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第一眼觀察這幅女舞者持續快速轉圈的圖像時,你或許不覺得自己看到了什麼神奇的東西。但如果告訴你,並非每個人看到轉動的方向都一樣,你會怎麼想呢?事實上,有些人如果盯著看的時間夠長,還能看到舞者換了方向。網頁設計師Nobuyuki Kayahara在2013年創造了眼前這幅名為《旋轉的女舞者》的視錯覺圖,絕大部分人都會看到舞者是在以順時針方向旋轉。然而也有一部分人會看到她在逆時針旋轉。為什麼呢?因為這個剪影是投射在平面的2D形象,缺少了一個表示深淺的維度。比如,舞者的胳膊可以被視作在她本人和觀者之間運動,也可以被視作在她身體背後運動。這種視錯覺曾經被認為可以用來判斷觀者主要使用大腦左側還是右側,可事實並非如此。人們會很有趣的發現舞者在做順時針轉動,但很難看到她改變方向。
繆勒-萊爾錯覺
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這張動圖出自義大利研究者及視覺藝術家Gianni Sarcone之手,畫面展示的便是著名的繆勒-萊爾視錯覺。原本等長的線條因為兩端箭頭朝向的不同,而被人們認為是長度不同。幻視藝術家Sarcone依此創作的脈衝星圖上,藍色和黑色的線條如魔法般收縮伸長,而實際上它們的長度並沒有變化。為什麼會這樣?一種可行解釋是,箭頭的角度變化會引起我們對於長度的主觀感知發生改變。箭頭朝內時,觀者會認為這個物體或線條收縮而變短,箭頭朝外時,視錯覺又讓眼睛誤以為同一物體或線條在變長。
咖啡牆錯覺
在19世紀末期,英國的Richard Gregory教授則在1973年作了重新解讀。當時他實驗室的一名成員去英格蘭布里斯托爾的咖啡館時,發現裝潢有些令人匪夷所思。牆壁上的瓷磚讓人產生了幻覺,原本由深淺兩色瓷磚之間的平行直線條,看起來卻以一種角度在傾斜漸變。當方塊瓷磚顏色變為對比更鮮明的黑白色時,視錯覺現象會更加明顯。有趣的是,瓷磚之間的水泥線必須存在,如果它偏細或者被移除,咖啡牆錯覺就不再起作用了。
我們之所以感覺線條變得傾斜,是因為大腦神經元的互動活動,不同類型的神經元各自對深色和淺色產生反應。據《新視界百科全書》介紹:「當水泥線沿線存在亮度對比時,就會有小規模對稱性出現,顯得似乎有一半深色和一半淺色的瓷磚便朝對方方向移動,形成了很多個小楔子。這些小楔子又會整合成較長的楔子,大腦便將原本平直的水泥線解讀成斜線。」
追逐丁香視錯覺
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眼睛盯住中心的黑十字架看十秒鐘,你看見了什麼?首先是一個與背景相同顏色的空缺圓點在丁香園環上順時針依次出現;隨後這個空缺圓點變成一個模糊的綠色圓點繼續順時針轉動,彷彿是在追趕那些丁香色的圓點;如果盯著看的時間夠長,你就會發現這些丁香色圓點全部消失不見,只剩下一個綠色圓點在環上轉動。畫面展示的追逐丁香視錯覺同時也被稱作吃豆子視錯覺,是由視覺專家Jeremy Hinton在2005年發明創作的。此種視錯覺的出現是多個視覺效應結合而成的作品。
首先得益於似動現象(phi phenomenon),我們才能感覺出這些圓點的運動軌跡。當物體以極快速度階段性移動時,人們主觀上就在似動現象的效應下將其認知為持續性的運動。綠色圓點的出現則是由於負殘像(negative afterimage effect)。這裡的殘象指的是在一個刺激物消失之後我們依然能「看見」的形象,負殘像則是指眼睛盯著目標顏色一段時間後,轉向背景會產生目標色的補色的視覺效應。所以在我們視網膜視錐細胞變得疲勞之後,綠色便代替丁香色出現了。盯的時間越長,負殘像效應就會越明顯。因此才會在盯著同一位置看幾秒鐘之後出現綠色圓點。最後所有丁香色圓點的消失則是因為特克斯勒消逝現象,也就是在我們目光長時間聚焦在某個固定點之後,餘光周圍的其他視覺刺激將會慢慢淡化直至消失,與背景色相同的灰色圓點完全取代了丁香色圓點,因此只剩下綠色負殘像和灰色背景圖了。
艾賓浩斯錯覺
觀察圖中橙色圓點,你認為哪個更大呢?如果告訴你,這兩個橙點大小完全一樣,你會相信嗎?右邊的圓點顯得更大,這正是由於艾賓浩斯錯覺所導致。19世紀末期,德國心理學家艾賓浩斯在相對大小感知差異的基礎上發明了這一視錯覺。圍繞在橙色圓點周邊的視覺線索起到參考作用,讓我們的大腦誤以為右側圓點更大。
棋盤陰影錯覺
麻省理工學院視覺科學教授Edward H. Adelson在1995年公布了這一視錯覺圖,被稱為棋盤陰影錯覺。圖中方塊A與B實際上是一樣的灰色,但觀者卻會認為B比A暗淡許多。要理解這一錯覺,就涉及到大腦對3D物體的感知。觀者預知圖中綠色圓柱體會在棋盤上投射陰影,因此自動「腦補」了陰影處的對比顏色以看的更加清楚。也就是說,圖中圓柱體陰影是因為視錯覺而產生,實際並不存在的。如果你仍然不願相信眼前所見,儘管可以在在任何編輯軟體里打開該圖,把方塊切割出來進行觀察,就會發現二者顏色的確一樣。
閃光柵格錯覺
閃光柵格錯覺和著名的赫爾曼柵格錯覺頗為相似。
赫爾曼柵格圖案如上:黑色的方塊整齊排列,中間空出了垂直相交的白色條紋。
而在觀察這幅圖的時候,觀看者卻總會覺得餘光所及之處,白色交叉點上存在著暗點,而只要視線中心轉移到那裡,幽靈般的暗點就會消失,彷彿永遠都追逐不到。閃光柵格再此基礎上更進一步,黑色背景上分布著灰色網格,交匯處則是白色圓點。當觀者看向柵格時,就會有黑色圓點在各個交匯處突然出現,甚至讓人產生了「閃爍」的感覺。這與視覺系統對明暗光線的對比感知相關,白點有時被感知為白色,有時被感知為黑色。這張錯覺圖還有其他變形,在白色背景上排布灰色圓點。
有趣的是,這種視錯覺只有在觀者眼睛不聚焦在某一固定點時才能出現,如果距離圖案太遠,黑色的圓點就會消失。對此錯覺的一種解釋為側抑制理論(lateral inhibition),也就是神經細胞對其他附近神經細胞的抑制作用,其結果是,那些激活較弱的細胞發出的信號被旁邊的強信號「覆蓋」掉了。
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