錯視——視覺系統噪音

9a O$Q_3^ @.Jn0應該很多人都玩過這各影像遊戲︰Les Space 拉子空間 w+Jc7zE%Fe
日本網頁設計師Nobuyuki Kayahara設計的讓人看得暈頭轉向的女人Les Space 拉子空間!t6X9w%{&M'{}
http://www.procreo.jp/labo/labo13.html

※它裡面有許多很有趣的設計遊戲，於是就玩起來了……咳！這不是要說的重點

以前學設計時學過這堂課︰台藝大視覺傳達設計-錯視(很好的教材)Les Space 拉子空間w_jLs
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http://tart.ntua.edu.tw/game/graphic/huang-zhao-shen/org/lookart/n4.htmLes Space 拉子空間e:^(v$Wps

iz:?L+d)`!j7mH1~0錯視的定義：Les Space 拉子空間?#D"h4rr1t

M([;M2t7zX0在日常生活中我們常用「錯覺」這個名詞，常意謂著錯誤的判斷。在心理學中，所謂的「錯覺」是指對外界事物的感覺無法與其客觀性質相配合而言。而所謂「錯視」(optical illusion, visual illusion)是指眼睛的錯覺，一種將對象物之大小、形狀、色澤以及明暗等關係明顯判斷錯誤的現象。(至於沒有刺激物或對象物的前提下所產生的知覺，就稱為「幻覺」。) 例如以尺測量，雖然在物理性、客觀性上是直線，但是如果以人的眼睛來看感覺是歪的，就是所謂的錯視。雖然錯視的程度會因為每個人的情況不同而有所差別，但是只有在萬人共通的普通狀態下產生的才算是錯視的條件，而且是無論如何注意或是熟知錯視情形，也難以訂正的本質現象才叫錯視，所以不小心誤看、看漏等情形並不是錯視。Les Space 拉子空間2o K:\/eE(D`s2Z1zWv

由於錯視被認為是萬人共通的基本現象，所以在知覺上反而可以說是自然的現象。

錯視的分類 在心理學研究上發現的錯視現象，大都是屬於錯覺種類，錯視亦屬於錯覺的一種。在心理學上所發現一般被稱為錯視圖形的已經超過200種，幾乎在十九世紀末前發表。以下為根據今井省吾的分類所繪的錯覺、錯視分類：

幾何錯視是什麼Les Space 拉子空間K [j^t`%c(J
幾何錯視是某些線條圖形, 其長度 , 方向 , 弧度 , 或線條走向會被錯誤接收 , 使得肉眼觀察結果與儀器所測量的結果不一致 , 產生錯視及肉眼誤判的效果。Les Space 拉子空間yzc]'e`*v p$^c

幾何錯視與一般物理上的錯覺(如哈哈鏡)並不相同 , 而是與人類生理上知覺處理系統相關 , 所以雖然明知圖形有誤 , 而故意重覆長時間觀看 , 導致錯覺扭曲的程度降低 , 但是錯覺仍然存在 , 且錯覺強度亦不會改變。Les Space 拉子空間$m*qJHW:B

幾何錯視的研究是由1855年歐貝爾(Oppel, J.j)開表分割距離錯視的論文開始，此後很多的研究、實驗陸續進行，而幾何錯視是錯視研究領域中最充實的。Les Space 拉子空間IC
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q"bX]9e6\Gw Lho0錯視圖形都以發現者的名字來命名，不過這些學者並不是想要在各圖形上作分析而已，最主要的目的是想完成知覺系統的一般理論 , 在十九世紀後半 , 即有多達200多種的幾何錯視圖形被發現。Les Space 拉子空間"h.n5mU%n l `AX*s

然而至今為止，幾何學的錯視尚未完成一個圓滿的分類體系 , 只能以某些條件來作暫時性的分類。

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台大心理系陳建中副教授表示這種剪影錯視(silhouette illusion)是一個古老錯視的花俏版本，原始範例出自Dr. Richard Gregory。Les Space 拉子空間Ni] wU
在看這張旋轉女人的這張圖形時，我們的直覺認為這女人應該是立體的(3D)，但因為女人整個是黑色的(2D)，使得我們沒有足夠的資訊(ex.光影)來判斷她的遠近，所以才會產生的左右反轉的誤判。Les Space 拉子空間W%]3nn"_3f
「在日常生活中我們常用「錯覺」這個名詞，常意謂著錯誤的判斷。在心理學中，所謂的「錯覺」是指對外界事物的感覺無法與其客觀性質相配合而言。而所謂「錯視」(optical illusion, visual illusion)是指眼睛的錯覺，一種將對象物之大小、形狀、色澤以及明暗等關係明顯判斷錯誤的現象。」

9`'U&ET~FS@*[c0陳教授指出，應該是出自是由著名心理學家Adelbert Ames發明的Ames' WindowLes Space 拉子空間1T"l9mzW"a7_Sk

/Z(V?r8dA~+R0http://en.wikipedia.org/wiki/Adelbert_Ames,_Jr.Les Space 拉子空間[J-o1vr
Adelbert Ames, Jr.

http://en.wikipedia.org/wiki/Ames_roomLes Space 拉子空間*VyG.Vh
Ames room

http://www.richardgregory.org/experiments/index.htm
V B7Au$m0Ames' Window(這各網頁有影片也說得相當的清楚)
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Y#T%JU tnx,N/Oj0旋轉的女人是怎麼讓我們產生錯視的呢？
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首先，請看圖1(陳教授提供的，非常感謝教授)。這張圖從俯視的角度來呈現觀看者(observer)光源(light source)、物體(object)與物體剪影(the silhouette of the object)的關係。從這張圖我們就可以看出，藉由左邊的光源(用紅色星號代表)，中間的物體(用空心箭頭代表)在右邊的某個「表面」(surface)形成了剪影，這個「表面」不一定只是指我們的視網膜(retain)，也可能是一面屏幕(screen)。
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圖1

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現在，假設這個物體逆時針轉45度(請看圖2標示為object1的空心箭頭)，這將會產生一個比原本的剪影還要短的剪影，反過來，順時針轉45度(請看圖2標示為object2的空心箭頭)，也會產生一個比原本的剪影還要短的剪影，如此，不管我們順時針轉還是逆時針轉，都會產生相同的剪影。 Les Space 拉子空間+K+j1R:^-D ~A

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圖2

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3|6ol)Q-K2~:k8_0接下來，因為觀看者只能看到剪影，而看不到物體本身，所以觀看者將無法知道真正旋轉的方向，只能依據剪影的變化去猜。因為猜左和猜右都是同樣有效(valid)，也就難怪有人看到是順時針轉有人看到是逆時針轉。這種圖有一個名詞叫「雙穩態」(bistable，這是教授原來的用詞，我們不確定中文有無正式譯名，姑且稱之)，意思是，這種圖允許兩個同樣有效的解釋。以上，就是為什麼有人看到順時針，有人看到逆時針的真正原理。 Les Space 拉子空間O,iO,?!jh
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至於我們在第一份報告中提到的，有人看著旋轉的女人，看著看著方向會變，陳教授也指出，這對「雙穩態」圖形來說很常見(例如Necker cube，參見：Wiki - Necker cube)，甚至有人做實驗，測量一個人可以固定一個視角多久的時間。至於為什麼視角會自己變來變去，陳教授說，這個問題因為牽涉到複雜的神經元機制(neural mechanisms )，沒辦法在這裡做簡短的解釋，但粗略的說，會看到順時針或是逆時針轉，和大腦裡不同的神經元有關。但因為雙穩態圖的特性，兩種神經元都會做出大約相同的反應，不過，由於系統的噪音，其中一種神經元的反應可能會大過另一種。例如，如果順時針的神經元的反應比較大，那麼我們就會看到圖形往順時針轉，反之亦然。由於神經元在刺激過後需要時間去適應(adapt)(例如後像，afterimages)，而在適應後神經元的反應會遞減，這時，另一種神經元的反應相對較大，我們就會看到方向轉變(註：這一段翻的有點不順，希望沒有誤解陳教授的意思)。
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所以，都是一樣的，不管你是先看到順時針轉還是先看到逆時針轉，都是取決於視覺系統的噪音(the noise in your visual)，而且是完全隨機的。此外，在你注視它幾秒後，你所感知的旋轉方向將會明確轉變。 Les Space 拉子空間Ol,LVB3f
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"A8lV"k.z+]0最後，關於我們在第一篇報告中，提到幾種改變旋轉方向的方法，陳教授也提出解釋。他指出，已知可影響雙穩態圖(bistable)的效應有兩種，一種是脈絡(context)(可參考Ramachandran & Anstis 1985 年, Perception, 14, 135-143) ，另一種是凝視(fixation)，在我們前一篇報告中所提到的第4種改變方向的方法就是一種脈絡效應，第1、2、3種方法和凝視效應有關，第3種方法同時也牽涉到認知的重置。
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最後，陳教授再次強調，以他目前所知，沒有經驗證據可以支持雙穩態知覺與智商或思考模式有關。針對第一篇報告中第五個切換旋轉視角的說法，陳教授也指出，透過思考轉換認知極其困難(少數轉換成功，是由於注視的時間過久，或是前面提到的適應效果)。換言之，我們接收到左轉還是右轉與高級認知作用無關，而有沒有看到圖形轉換方向，也無關智力及思考模式。此外，雙穩態認知也許與性別也無關。可參考 Les Space 拉子空間k5^
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(Determinants involved in the perception of the Necker cube: an application of catastrophe theory.)
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]'A3D8zL"|`)J0幾何問題，原本亳無頭緒的難題，往往在加上一兩條輔助線後豁然開朗。各位同學，這題讓我們也用輔助線來解吧!!
"Q9cK"X:z}.[&Pl6n0以下是在動畫中加幾條提示線的GIF，排在一起看，雖然二者黑影的部分100%相同，但左圖是順時針，右圖是逆時針，故得證!Les Space 拉子空間N8Ac2O[T

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