楠木軒

你的眼睛到底“瞎”了沒?科學家解釋視錯覺來源,眼睛是主謀

由 圖門耘 發佈於 科技

文章的開始,我們先來看看這張圖。圖中兩個灰色的圓圈,哪個顏色比較深?哪個要淺一些呢?

如果你覺得左邊那個比較淺,那麼很遺憾,你答錯了;不過也恭喜你,你不需要為此發愁,因為大家都是如此。

實際上,網絡上有許多類似的圖片,導致我們產生錯誤的視覺效果,科學家稱之為視錯覺,也就是通常所説的錯覺。比如下面這一張,也是一樣會給你造成視錯覺的圖片。

顯然,如果不特別説明的話,你肯定以為B塊比A塊的顏色淺。但是,就和上一張圖片一樣,這兩塊的顏色是相同的。一旦你用Photoshop取色就會發現,這兩塊都是R120、G120、B118的顏色(本文中所有的對比顏色,我都用Photoshop證實過,大家不必懷疑)。

我們知道,所謂的顏色都是不同波長的光通過不同比例的混合後形成的。既然這些圖片中用於對比的兩部分顏色完全相同,按理説應該給我們的視覺產生相同的效果。然而實際上,我們對於顏色的感知還受到視覺背景的影響,這叫做同步亮度對比(simultaneous brightness contrast)。就像前面的圖片一樣,當某個圖形被深色所包圍時,我們感覺到的它的顏色就要淺一些,反之亦然。

這個現象我們已經明白了,問題在於:原理呢?到底是我們體內哪個部分或者視覺傳遞過程,讓我們產生了這樣的錯覺呢?

幾百年來,很多科學家都對此產生了深深的疑問。至少從19世紀開始,就有人很系統地對此進行研究了,想要知道到底是人體的哪個部分造成了這樣自動的色差對比。有人認為問題出在眼睛上,有人認為是大腦的問題。

有些人提出:這樣的視錯覺之所以會發生,就在於更高層次的視覺處理過程。他們認為:人類的大腦在對光照和周圍環境進行分析以後,就會對我們眼睛所看到的景象胡亂解釋。

最近,國外的一組研究人員通過新的實驗,反駁了這種看法,告訴我們:這件事遠比這個要複雜。

他們首先對27名志願者進行了一系列的專業的視覺測試,包括向他們展示出一組擁有兩張只有極微小差別的對比圖像。為了測試人類對於自己眼中看到的圖像進行解釋的過程是否受到感知到的陰影或者物體的亮度所影響,他們向志願者展示了下面這張圖——

來自麻省理工學院的計算神經科學家Pawan Sinha在論文裏解釋了這張圖片的特點:“我們所創造的圖像,會讓實際亮度比較高的一側會感覺更暗,反之亦然。這與標準的同步對比所顯示的情況恰好相反,因為在標準同步對比中,深色背景中的一個點要比淺色背景中的點看起來更亮。”

研究結果表明:即使我們沒有刻意去使用,但在我們對一幅畫面的亮度進行估量的時候,光線確實起到了一定的作用。他們由此認為:即使不借助高級的思維過程,我們仍然可以進行這樣的對比。他們進一步提出理論,這個過程在人類視覺系統處理圖像的最早階段就已經展開,甚至在我們左右眼看到的兩幅圖像還沒有在大腦中整合為同一張圖像的時候就已經開始對比了。

(圖片説明:同樣是R107,G107,B102的灰色,在左側圖中看起來像藍色,在右側圖中看起來像黃色)

Sinha指出:“我們的實驗表明:這是一個初級的現象,是我們一出生時就已經在視覺系統中準備好的。”

為了進一步印證這個理論,Sinha等人又做了一個非常罕見的實驗:他們找到了9名年齡在8歲到17歲之間的少年做志願者,這些少年有一個共同點,那就是患有白內障,並且剛剛完成手術治療。對於他們來説,用眼睛觀察這個世界還是一件比較新鮮的事情。

(圖片説明:除了曲線周圍的橙色暈之外,圖像的中間全都是純粹的白色,而不是你以為的淡黃色)

Sinha指出:“我們最初預測:如果對於亮度的估量的確是一種先天的能力,那麼對於這些先天性失明但剛剛恢復視力的兒童來説,他們也應該是同步對比錯覺的‘中招’者。”也就是説,如果這種對比來自於我們大腦處理圖像的深層思維,那麼對於那些剛剛看到這個世界的人來説,他們應該還沒有“訓練”出這個技能。

而實際上,情況正如Sinha所料,即使是那些剛剛恢復視力的少年,在完成手術、拆掉繃帶僅僅24-48個小時的時間內,就上了視錯覺的當。這説明:我們的視錯覺並不是來自於過往觀察世界的經驗或者需要某種學習,而是與生俱來的。

你可能會説:這種事來自於常識啊!就像最開篇那個圓柱形和AB點的圖像,如果處在影子裏的B點都和明亮處的A點看起來一樣,那麼實際上的B點顯然就更加明亮啊!

朋友,那就是Sinha的研究報告所指出的問題。想一想,這個理論難道不是來自於看到幾次陰影后形成的經驗嗎?而實驗證明:即使那些剛剛恢復視力的人還沒有時間見多少陰影,但他們依然能夠出現視錯覺,這就證明我們不是通過大腦來分析出二者的色差,而是在眼睛就進行處理了。再説,即使你遮擋住圓柱、看不出影子的特效,或者説在其他圖片中根本就沒有所謂的影子,但是視錯覺依然存在。

(圖片説明:看起來女孩的眼睛一個灰一個藍,但其實都是灰色,已通過Photoshop證明)

總之,你可能以為你的視錯覺是大腦在欺騙你,其實可能都沒有輪到大腦,而是你的眼睛就已經開始欺騙你了。當然,這也不證明大腦就不是“幫兇”,它究竟有沒有“推波助瀾”,還需要進一步的研究。