图 35感官馆
视错觉:相同灰色方格为何看起来不同
方格 A 看起来深,方格 B 看起来浅,但屏幕从两者向你的眼睛发出相同的灰色。
这台设备无法显示 3D 模型。下面的讲解步骤可以直接阅读文字。
1 / 7 一个展厅中的四种错觉每个展台用 3D 重建一种已知错觉:带阴影的棋盘、变形房间、两种大小图形和瀑布测试。图像下方的栏可切换展台,角落的框内放着测量工具。
拖动可旋转,滚轮或双指缩放。
发出相同灰色的两块方格
相同的灰色方格看起来可能不同,因为视觉会利用周围的光影来判断表面的颜色。在棋盘阴影错觉中,显示的两块方格向你的眼睛发出相同的光,尽管其中一块看起来更浅。测量它们的像素,或遮住背景,就能将屏幕数值与视觉印象区分开来。
看看展厅左侧的棋盘。方格 A 处于充分照明中,看起来很暗。方格 B 位于圆柱的阴影中,看起来很浅,几乎是白色。现在打开取色器。它直接从渲染后的图像中读取每块方格中央的像素,两者都得到 120 120 120。这两块方格向你的眼睛发出的光完全相同。
本展品将四种著名错觉重建为小型 3D 模型,让你用工具检验,而不必直接相信:参照 Edward Adelson 制作的带阴影棋盘、艾姆斯房间、庞佐和艾宾浩斯大小图形,以及瀑布错觉。文章逐一解释已有的测量结果,以及研究者仍有分歧的地方。
眼睛判断的是涂色,而不是光
表面传到眼睛的光是两项因素的乘积:落在表面的光有多少,以及表面反射了其中多少。浓重阴影中的白纸,发出的光可能比阳光下的黑纸更少。如果视觉只是报告光量,每朵飘过的云都会给世界重新上色。但我们仍把白纸看成白色,把黑纸看成黑色。研究者称之为明度恒常性:我们判断的是表面的反射率(它的涂色),而不是它发出的光。
Adelson 于 1995 年发表的棋盘阴影图,反过来利用了这种能力。视觉系统将场景解读为有规则图案的棋盘,以及投下柔和阴影的圆柱。方格 B 是恰好处在阴影中的浅色方格,所以它的涂色应当是浅的。方格 A 是充分照明中的深色方格,所以它的涂色应当是深的。关于涂色的判断是正确的。关于光的判断,也就是题目真正问的内容,却是错误的。Adelson 本人将这幅图描述为视觉系统成功而非失败的例子,格拉斯哥大学的 Illusions Index 引用了他的这一观点。
大脑如何得到这个答案,则还没有定论。一类解释着眼于低层次:视网膜和早期视觉皮层中的神经元,对边缘处局部对比的反应强于对均匀区域的反应,因此被深色方格包围的灰块看起来更浅。另一类解释着眼于高层次:大脑估计照明,再将其影响除去,这有时被称为无意识推断。Illusions Index 指出,目前还没有直接检验这类推断的方法,现有理论也结合了这两类机制。Lovell 及同事于 2026 年在 i-Perception 发表的一项研究,对 123 名参与者移除了相关 Adelson 图形的部分元素(阴影、轮廓边缘、方块侧面),并将图形上下颠倒。移除线索后,人们的判断从涂色转向了原始亮度,这支持了场景的 3D 解读驱动该效应的观点。低层次和高层次因素的具体权重仍有争议。
这块棋盘如何保证数值准确
3D 渲染器通常会在图像送到屏幕的过程中改变颜色。照明增加反射,色调映射(将高亮数值压缩到屏幕范围内的曲线)则会略微改变每个数值。任何一种处理都会让方格 A 和 B 相差几个等级,取色器就会显示出来。因此,本展品的棋盘由独立的小型着色器绘制,不使用色调映射,也不使用环境光。每个点只得到一个数值:涂色乘以光照。
- 浅色方格反射入射光的 0.5,深色方格反射 0.1875,两者均使用线性单位。
- 充分照明为 1。在阴影核心内,棋盘接收的光为 0.375。
- 充分照明中的深色方格得到 0.1875 × 1 = 0.1875。阴影核心中的浅色方格得到 0.5 × 0.375 = 0.1875。
这三个数都是精确的二进制分数,因此计算机储存它们时不需要舍入。随后,着色器将 0.1875 转换一次,得到标准 sRGB 屏幕编码,即满值 255 中的 120。另外两类方格的结果约为 188(光照中的浅色方格)和约 75(阴影中的深色方格)。阴影本身并不是画上去的。它根据与场景主灯相同的光照方向计算:如果从棋盘上一点通向灯的直线穿过圆柱,该点就处于阴影中。B 被选为整个面积都位于阴影核心内的浅色方格,阴影的柔和边缘始终位于它的外部。
三种工具让你自行检验。取色器读取方格 A、B 和你点击的任意点。「移动一块」从 A 中央复制一块正方形像素,并将它滑入 B,在那里它会融入周围的灰色。「遮盖」用一张带有两个孔的灰卡盖住图像,没有周围棋盘后,两块区域看起来相同。「圆柱位置」滑块会将圆柱移开。B 一旦重新获得充分照明,其真实涂色便会显现:取色器读数约为 188,两块方格不再相同。
艾姆斯房间:为单眼建造的房间
透过中间展台的窥视孔,你会看到一个普通房间,里面有棋盘格地板、两扇窗户,以及后方两个角落各一个人形。右侧人形看起来约为左侧的 1.75 倍高。使用「艾姆斯房间视角」滑块,或「侧视」按钮,摄像机就会离开窥视孔。房间原来是一个歪斜的盒子。左侧角落很远,地板倾斜,而两个人形大小相同。
诀窍在于几何,而非涂色。穿过窥视孔的同一条视线上,每个点无论远近,都会落在视网膜的同一位置。在这个模型中,普通矩形房间的每个角都沿各自的视线移动:左半部分的角移到原距离的 1.7 倍处,右半部分移到 0.75 倍处。随后,墙壁和地板上的其他每个点,都移动到其视线与新的倾斜表面的交点。透过窥视孔看到的图像没有变化,所以房间仍显得方正,但实际地板是梯形,后墙和窗户也是如此。汉诺威学院关于艾姆斯房间的教学资料描述了墨尔本、凯西克和耶路撒冷科学馆中实体房间的同一原理:透过孔看不到梯形,因此我们把它们解读为矩形,进而只能将人形解释为巨人和矮人。
Brian Rogers 于 2022 年在 Frontiers in Human Neuroscience 撰文,引用了 Richard Gregory 的观点:严格按照透视建造的房间,从正确位置看必然显得正常,因为它产生的图像与普通房间相同。Rogers 认为,这使艾姆斯房间成为一种摹本,而非错觉。他还指出,窥视孔观察移除了两种强烈的深度线索:双眼视图的差异,以及移动头部时近处和远处物体发生不同位移的方式。不过,他报告,在自己的实验中,让人们用双眼观看仍不足以推翻房间透视带来的印象。熟悉的形状、透视和缺失的深度线索,究竟哪一项最重要,仍有争论。
长度相同,大小不同
第三个展台的板上有两种经典大小图形,它们被重建为平板上凸起的部件。左侧,两根等长黄条位于向上汇聚的轨道之间,像一条朝远处延伸的铁路。这是庞佐错觉,以意大利心理学家 Mario Ponzo(1882 至 1960 年)命名。大多数人觉得上方的黄条更长。右侧,两枚等大的橙色圆盘位于灰色圆盘之间:一枚被五枚大圆盘包围,另一枚被八枚小圆盘包围。这是艾宾浩斯错觉,以德国心理学家 Hermann Ebbinghaus(1850 至 1909 年)命名;Edward Titchener 在 1901 年的教科书中推广了它,因此它也被称为铁钦纳圆。小圆盘包围的那枚通常看起来更大。
导览中,面板正对摄像机,因此在相同深度的相同部件,在屏幕上具有相同长度。读数将每根条和每枚圆盘的两端投影到屏幕,并以像素报告距离;在宽 1440 像素的窗口中,两根条都是 110.4 px。黄色尺子用于手动检验:将它拖到一根条下方,记下读数,再拖到另一根下方。关闭「周围背景」,轨道、枕木和灰色圆盘便会消失。没有周围物体时,两组对象看起来相等。
大小错觉的解释为何仍无定论
对于庞佐图形,Richard Gregory 于 1963 年在 Nature 提出,汇聚线被解读为深度,而通常用于避免远处物体显得太小的机制,被应用到了不适合的地方。他称之为不恰当的恒常性缩放。Illusions Index 列出了两种竞争解释:一种仅基于透视缩短,另一种基于保持物体感知倾斜度稳定的机制。它们都没有取代其他解释。
艾宾浩斯图形也有自己的未解问题。Bela Julesz 发现,即使圆盘仅表现为提供给双眼的两幅随机点图像之间的差异,该错觉仍然存在,这意味着它必定出现在双眼信号在大脑中合并之后。1995 年,Aglioti、DeSouza 和 Goodale 在 Current Biology 报告,人们伸手抓取圆盘时,即使报告看到了错觉,手指张开的幅度仍符合真实大小,这被视为行动视觉与知觉视觉部分分离的证据。后续研究对这一结果是否成立存在争论,这个问题至今仍有争议。
不同人感受到这些错觉的强度也不同。2011 年,Schwarzkopf、Song 和 Rees 在 Nature Neuroscience 报告,个体间差异很大的初级视觉皮层表面积,与两种常见大小错觉的强度显著负相关。视觉皮层越大,错觉越弱。为什么会这样,目前还不清楚。
简短且注意安全的瀑布测试
1834 年,Robert Addams 描述了观看苏格兰福耶斯瀑布后,转而看旁边岩石的经历,岩石似乎向上移动。类似报告可以追溯到亚里士多德,1849 年 Joseph Plateau 则用旋转螺旋按需产生了这种效应。今天它被称为运动后效。Anstis、Verstraten 和 Mather 于 1998 年在 Trends in Cognitive Sciences 的综述中,将它描述为视觉皮层中对特定运动方向敏感的细胞发生选择性适应的结果。一段时间后,发出向下运动信号的细胞反应减弱,因此静止场景产生了向上运动的净信号。
这种适应有什么作用,则没有那么清楚。同一综述认为,简单的神经疲劳不太可能是原因,该效应更可能反映误差校正或更高效的编码。Illusions Index 将反应增益下降和对比增益改变都列为可能机制。具体细节仍在研究中。
移动条纹可能使某些人不适,因此本展台采用温和的设计。英国 Epilepsy Society 指出,约 3% 的癫痫患者具有光敏感性,每秒 3 至 30 次闪烁是常见诱因,而图案在闪烁或改变方向时,比静止或沿一个方向缓慢移动时更容易引发问题。W3C 网页无障碍指南规定,任意一秒内最多闪烁三次。这里的条纹较柔和(迈克尔逊对比度为 0.26),只沿一个方向漂移,每个点每秒变化一次,从不闪烁,并在 20 秒后自行停止。只有按下「开始」才会启动。经典描述要求观看约一分钟,因此这里观看 20 秒后的效应可能较弱。有些人完全察觉不到变化。
模型省略了什么
- 棋盘仅由一盏灯照明,阴影是计算而非追踪得到的。真实阴影还会接收到周围环境反射的光。
- 你的屏幕、亮度设置和房间照明,都会改变到达眼睛的光。像素值保持相等;如果屏幕不均匀,屏幕两个部位发出的光仍可能略有差异。
- 艾姆斯房间显示在平面屏幕上,因此即使离开窥视孔视角,双眼看到的图像也没有差异。真实房间在你离开窥视孔后会提供更多深度线索。
- 错觉强度因人而异。大小读数显示的是屏幕上的内容,而不是某个人的感受。
从反射光到屏幕编码
棋盘上的相等关系,可以在两种不同空间中检验。在模型的线性光计算中,两块目标方格都返回 0.1875。在储存的图像中,红、绿、蓝各通道的值约为 120。这些测量并不相互矛盾。它们描述的是同一模型输出在编码前后的形式。Adelson 的原图确立了知觉比较;这里的具体反射率和屏幕编码属于这次重建,并非对其印刷图像的测量。
对于高于 0.0031308 的线性通道值 L,标准转换公式为 C = 1.055 × L^(1/2.4) − 0.055。代入 L = 0.1875,得到 C 约为 0.4702。乘以 255,得到约 119.9,舍入为 120。阴影外的浅色方格具有 L = 0.5,因此 C 约为 0.7354,储存编码为 188。着色器对每块方格使用相同转换。它不会在你打开取色器时偷偷插入一块同色区域。
把满值 255 中的 120 称为显示器最大物理光量的大约一半,是错误的。编码是非线性的。在理想 sRGB 解码下,接近 120 的编码对应于线性通道范围的大约 0.1875,这还没有考虑真实显示器的黑电平和校准情况。同样,两个储存编码的平均值,通常也不等于其线性光值的平均值。在分析照片、编辑阴影或比较截图时,这一区别很重要。
移动圆柱前,先试试「遮盖」工具。「遮盖」改变可见的周围背景,却不改变两个样本。移动圆柱则会改变模型的照明,因此 B 确实可能变亮。这是不同的干预:一个改变视觉使用的证据,另一个改变被测信号。在判断实验自相矛盾之前,先记下你做了哪种干预。
不预设强度地测量长度错觉
大小展台提供等长条和等大圆盘,而不是测量你个人错觉强度的调节任务。尺子能验证物理上的相等,但不能报告你觉得一根条有多长。心理物理学用匹配任务区分这两个问题:固定参照,改变比较对象,找到看起来相等的比较对象。以混合顺序重复比较,有助于区分稳定偏差、偶然回答和对实验的预期。
下面是一项虚构计算,既非已发表结果,也非展品的隐藏功能。假设参照长 100 mm,比较对象必须缩短到 90 mm,两者才看起来相等。调节量为 10 mm,即参照长度的 10%。另一项实验可能改用比较对象长度作分母,因此不检查作者定义,就不能放心比较百分比。误差条也很重要:单次调节几乎无法说明可重复性。屏幕缩放改变实际毫米长度,而像素读数描述渲染图像;两者都不应与视网膜视角混淆。
穆勒-莱尔箭头图形是相关例子,但并非本展厅的模型之一。加上不同的端部斜翼后,其等长的中央线看起来不相等。Segall、Campbell 和 Herskovits 研究了几何错觉的文化差异,于 1963 年发表 Science 文章,1966 年出版书籍。经常被引用的解释是「木工世界」假说:经常接触直角建筑的经验,可能影响人们将斜翼解读为空间中角落的方式。
格拉斯哥大学的介绍还描述了基于冲突长度线索和斜翼端点间距离的竞争解释。以圆代替角的变体,对简单的直角解释提出了挑战。跨文化差异本身无法确定原因:还必须考虑刺激熟悉度、程序、年龄等因素。群体平均值也不能预测每位成员看到什么。因此,将整个人群说成不受错觉影响,或将一次文化比较视为所有视觉组织都是后天习得的证据,都是误导。
颜色恒常性与裙子照片
2015 年广泛传播的裙子照片,提出了一个与棋盘明度问题相关的颜色问题。到达眼睛的光不仅取决于表面,也取决于光源。偏蓝照明下,中性表面发出的波长混合,与偏黄照明下不同。颜色恒常性,是在这类变化中,感知表面颜色仍部分保持稳定。它很有用,但含糊的照片可能没有足够证据,无法唯一确定光源。
Lafer-Sousa、Hermann 和 Conway 通过调查 1,401 人研究了这条裙子,其中包括在实验室测试的 53 人。他们的报告和 MIT 介绍,既描述了颜色匹配,也描述了口头命名。这很重要,因为如果问题只提供白/金和蓝/黑两个选项,就可能迫使所有人归入两种标签,制造出表面上的分裂。匹配任务实际上发现了三组:白/金、蓝/黑和蓝/棕。加入更明确的照明线索,可以改变感知到的颜色。实验研究的是图像知觉,而不是通过投票决定布料的物理反射率。
贝叶斯解释将一般推断表示为:后验概率与似然乘以先验概率成正比。似然描述现有图像与假定表面及照明的相容程度;先验描述考虑该图像之前的预期。如果多种组合都能产生相似像素,预期和周围线索就可能影响最终解读。这是对不确定性的数学解释,并不是说有意识的观察者会计算公式,也不是说每个神经元都明确储存概率。
裙子研究引用了 Brainard 及同事关于人类颜色恒常性的贝叶斯模型。这类模型仍须用行为检验;说「大脑在猜测」并不是所有错觉的完整机制。视网膜适应、局部对比和场景解读都可能重要。本展厅没有裙子照片,也没有色觉诊断。棋盘提供的是更有限的比较:移除背景,同时保持像素值不变。仅凭对裙子颜色意见不同,不能证明某人是色盲或屏幕有问题。
适应不等于会动的图像
运动后效与看起来会动的静止图像,是不同的实验。在瀑布展台中,条纹起初确实在运动。随后你观察静止岩石。刚才的刺激改变了运动敏感通路的反应平衡,静止场景便可能看起来朝相反方向漂移。Anstis 及同事的综述提醒,不应只将其视为细胞耗竭:适应可以改变反应敏感性,也可能有助于高效编码或重新校准。
Akiyoshi Kitaoka 的《旋转蛇》是静止图案,其立命馆大学页面最早标注为 2003 年。重复的对比区域序列,可以使环看起来旋转,尽管图像文件并不是动画。他的页面还展示了标注为 2004 年的变体。这个演示是外部比较,并非本展品的另一个按钮。存在表观运动,不证明像素发生了移动;文件没有动画,也不能确定哪种神经机制产生了这种体验。周边漂移的解释涉及视觉对图案及观察变化的反应,而不是图像里藏着马达。
颜色余像提供了另一个有用的区分。持续颜色刺激后的敏感性变化,与运动后效不是同一种测量。将所有后效都描述为「视锥细胞疲劳」,错误地把运动现象仅归因于颜色感受器。当前测试既不分离视锥细胞反应,也不测量色素恢复。它完全不测量神经活动:你观察场景,并报告其表观运动是否改变。
不要为了强行得到更强反应而延长观看时间。显示按设计在 20 秒后停止。如果没有变化,就记录为在这些条件下未察觉后效;不要由此断定你没有运动视觉。疲劳、注视、观看距离和个人敏感性,都可能影响体验。如果感到不适,应立即停止,而不是重复试验。科学馆演示并非医学筛查测试。
可以在这块屏幕上重复的比较
从「阴影」开始,将圆柱放在初始位置。启用「取色器」,记录两块方格的值。先使用「移动一块」,再使用「遮盖」,保持摄像机不动。每次分别问两个问题:数值样本是否改变,两块区域看起来是否仍然不同?接着移动「圆柱位置」,直到阴影离开 B。此时数值变化是预期结果。将圆柱移回,是检验原来的相等关系是否恢复,而不是依赖对另一种背景中灰色外观的记忆。
在「大小」中,开启「周围背景」,记下两个像素读数,然后不改变视角,关闭「周围背景」。对相同端点使用「尺子」,不要测装饰轨道的外缘。在「艾姆斯房间」中,比较「窥视孔」和「侧视」。人形的真实高度保持相等,而投影和可用的房间形状线索发生变化。侧视时的透视差异,并不意味着原始窥视孔图像的相等检验失败。
同一次比较中,保持浏览器缩放、窗口大小和摄像机位置不变。如果以后重复或与朋友比较,记录这些条件。截图记录像素,却不能保留你的适应状态、房间照明,或另一块屏幕发出的确切光线。不同工具得出一致结果,可以确立模型中的相等关系,但并不保证每位观察者都有相同体验。因此,记录中应并列保留读数和视觉印象,而不是用一方否定另一方。
按判断类型分类的 39 种错觉图录
展厅后方的灯箱中有 39 张图板,全部由本展品自行绘制。它们按受到干扰的判断分类:大小(7 张)、明度(8 张)、颜色(5 张)、运动(6 张)、形状(7 张)和深度(6 张)。分类是为了方便,而不是一种理论。彭罗斯三角形列在深度类,但它同样涉及形状;棋盘阴影也既涉及深度,又涉及明度。每张图板都注明首次描述或推广它的人,来源提供的年份,一句观察提示,以及一句最常见的解释。
年份本身也讲述了一段历史。大多数大小和形状图形,是 1855 至 1910 年间在德国和意大利被描述的,当时生理学家和早期心理学家用笔和尺绘制它们。明度图板从 Chevreul 于 1839 年对染色织物的研究,延伸到 Adelson 于 1995 年的棋盘阴影。运动图板大多更晚:Fraser 和 Wilcox 于 1979 年在 Nature 报告周边漂移,Stuart Anstis 于 2001 年描述踏步脚,Jeremy Hinton 于 2005 年制作淡紫追逐。有少数条目没有年份,因为本展品查阅的来源无法可靠地给出年份。年份留空比猜一个更好。
搜索可匹配名称和研究者,分类按钮可缩小列表。打开图板会将摄像机转向灯箱,箭头可逐一浏览全部图板。「踏步脚」和「淡紫追逐」需要运动,因此在按下「播放」之前保持静止,运行 20 秒后停止。如果设备要求减少动态效果,它们会保持静止,面板也会说明。
测量你自己的错觉
七张图板可以测量:穆勒-莱尔、艾宾浩斯、庞佐、德尔伯夫、垂直与水平图形、同时对比,以及波根多夫图形。按下灯箱上的「测量」,或实验列表中的「开始」,舞台上便会出现卡片。一个图形固定不动。你通过滑块或减号、加号按钮改变另一个,直到两者看起来相等,再按「看起来相等」。这称为调整法,是心理物理学最古老的程序之一,弗赖堡大学 Michael Bach 的穆勒-莱尔页面也要求访客这样做。
每项实验有 3 次尝试。前 2 次从相反方向开始,一次比较对象偏大 18 至 32%,一次偏小,顺序随机。从一侧接近时,人们往往会略早停止,因此取两次平均值能抵消这种习惯的大部分影响。第 3 次移除背景:斜翼、圆盘环、轨道或深浅背景。没有误导因素,这一次的结果应接近零。剩余偏差是你平常的设置误差,而不是错觉。
结果是主观相等点,即比较对象看起来与标准相等时的数值。错觉量是两者之差,以标准值的比例表示。对于穆勒-莱尔图形,标准为 260,设置为 286,就表示 10% 的错觉。波根多夫图形没有可比较的长度,因此你选择的偏移量,以灰色带宽度的比例表示。正数表示错觉朝通常方向发生。负数表示你看到了反向错觉,这确实会发生。
结果保留在你设备上此浏览器的储存空间内。不会向任何地方发送数据,「清除结果」会删除它们。应把单次测试视为粗略读数。观看距离、屏幕大小和疲劳都会改变数值,Schwarzkopf 及同事也发现,人们对大小错觉的感受强度存在很大差异。
可以绕着走的不可能三角形
Lionel 和 Roger Penrose 于 1958 年在 British Journal of Psychology 发表了他们的三角形,称其为一种特殊的视错觉。每个角都是合理的直角接头,但三个角不可能属于同一个实体。3D 展台构造了一个能产生相同图像的真实物体。三根直梁沿一个想象立方体的三条棱延伸,使第一根梁的远端与第三根梁的近端,位于穿过单一观察点的同一直线上。从该点看,两端互相遮挡,图形便闭合。
摄像机并不产生平行投影。近端会显得比远端大,从而暴露诀窍。因此,梁的每个点都沿从观察点出发的自身视线移动,与艾姆斯房间使用同一方法。远处的梁保持大小,第三根梁的近端则缩到原宽度的约 0.67,从正确位置看,没人会察觉。读数以梁宽为单位给出两端间隙,间隙小于宽度的 0.2 时,显示「闭合」。绕着走,梁就会展开成扭曲的之字形。
凹空形状与上方来光
Hill 和 Bruce 于 1993 年在 Perception 报告,照明、朝向和立体视觉,各自独立地影响凹脸错觉,在这种错觉中,面具内侧看起来像向外凸出的脸。Richard Gregory 于 1997 年认为,关于物体通常外观的知识,可以压过图像中的深度线索。脸是最强的例子,因为我们几乎从不看到内外颠倒的脸。本展品不制作人脸模型,因此 3D 展台在龙身上展示相同诀窍,参照魔术师和错觉制作者 Jerry Andrus 设计的折纸龙。它的身体、翅膀和耳朵是普通凸出的纸面,但头部是凹空的:吻部是最深的点,脸颊向你倾斜。一盏专用灯位于前下方,使凹空头部呈现出与上方照亮的实体头部相似的明暗。摄像机以单眼观看,因此头部往往显得实心;模型摇摆或你移动摄像机时,头部似乎朝相反方向转动,始终朝向你。转到侧面,就能清楚看到凹空结构。
明暗托盘将问题的另一半单独呈现出来。V. S. Ramachandran 于 1988 年在 Nature 展示,明暗渐变的圆盘会根据渐变方向被看作凸起或凹陷,因为视觉假定光来自上方。展厅中的托盘有九个真正的凹陷,直接构造在表面中,由仅照亮该托盘的灯照明。灯在上方时,它们看起来是凹陷。切换到下方,大多数人便看到凸起,尽管托盘上没有任何东西移动。侧视可以显示真实形状。
这里的每幅图为何都重新绘制
许多著名错觉图像都是有所有者的艺术作品。Akiyoshi Kitaoka 的页面为每幅《旋转蛇》图像标注了他的版权,因此本展品不展示这些图像。周边漂移图板是新绘制的,遵循 Kitaoka 和 Ashida 于 2003 年描述的规则:黑、深蓝、白、浅黄色片段按此顺序绕环重复。「谜之错觉」图板同样只是对 Isia Léviant 画作布局的简单近似,而非复制。其他每张图板都是根据已发表描述绘制的几何图形,并各自链接到描述的来源。
对于「谜之错觉」,图录年份 1982 指的是 Léviant 在 Leonardo 首次发表 L 效应报告的年份,而非该艺术作品所有版本的日期。研究文献将原始设计定为 1981 年。Zeki 及同事于 1993 年对其进行了研究;National Gallery of Art 将其版画定为约 1984 年。原始设计、首次报告、大脑研究和后来的版画,是不同事件。
常见问题
方格 A 和 B 的颜色真的相同吗?
是的,在屏幕上相同。取色器从两者中央读出相同的三个数,通常是 120 120 120。它们代表的涂色表面不同:B 代表浅色方格,A 代表深色方格。移动圆柱,B 就会显示约 188 的真实值。
为什么知道答案也不能让错觉消失?
明度判断在早期自动完成,发生在你能进行推理之前。Illusions Index 用庞佐图形讨论这一点:知道线条相等,并不会改变它们的外观。遮住周围背景,是看出相等关系的可靠方法。
棋盘阴影错觉在现实中也有效吗?
真实场景中,阴影里的浅色方格确实是浅色涂面,因此将它看成浅色是正确的。这幅图之所以欺骗我们,只是因为问题问的是到达眼睛的光,而不是涂色。
为什么要透过窥视孔看艾姆斯房间?
从那一个点看,变形房间产生的图像与矩形房间相同。任何其他观察点,或双眼和头部运动带来的深度信息,都会暴露其形状。稍微移动视角滑块,房间就开始显得古怪。
应该看多久瀑布条纹?
这里是二十秒,刻意设得较短。经典描述使用约一分钟。保持注视圆点,然后立即看岩石。如果移动条纹让你不适,按「停止」或移开视线。
如果我患有光敏性癫痫,瀑布测试安全吗?
条纹不闪烁,只沿一个方向缓慢移动,对比较低,避开了 Epilepsy Society 列出的最常见诱因。敏感性因人而异,因此如果你患有光敏性癫痫,应跳过测试或咨询医生。
为什么有些人感受到的大小错觉更强?
一项研究发现,初级视觉皮层较大的人,对两种大小错觉的感受较弱。原因尚无定论。
尺子能测量我看到的错觉有多强吗?
不能。它测量的是显示的几何形状。测量主观强度,需要反复作答的调节或比较任务,而这个展台不提供这种任务。
裙子是否表明只可能有两种颜色知觉?
不是。2015 年的匹配研究发现了白/金、蓝/黑和蓝/棕三组。仅用强迫选择的颜色名称,会遗漏部分差异。
《旋转蛇》和瀑布效应是同一回事吗?
不是。《旋转蛇》是看起来会动的静止图案。瀑布效应发生在对真实运动的适应之后。这个展台不展示蛇形图案。
取色器上的 120 是否意味着最大光量的一半?
不是。sRGB 编码是非线性的。在此模型中,120 约对应 0.1875 的线性通道值,而不是范围的一半。
我测出的错觉正常吗?
这里没有可供比较的单一正常值。错觉强度取决于具体图形(斜翼角度、圆盘数量和大小、线宽)及观看距离,而且人与人之间差异很大。应将结果与你自己的对照尝试及另一天的重复测试比较,而不是与不同图形的已发表数值比较。
为什么彭罗斯三角形只从一个位置闭合?
两端只沿一条视线对齐。稍微移动摄像机,第一根梁的远端与第三根梁的近端就会在图像中分开。读数以梁宽显示间隙,让你可以调整回去,直到显示「闭合」。
为什么没有《旋转蛇》图像?
Kitaoka 的图像受他的版权保护。图录展示的是本展品依据已发表规则绘制的周边漂移图板,其来源链接指向背后的研究。
术语
- 明度:表面涂色看起来有多浅或多深,而非它发出多少光。
- 明度恒常性:在不同照明下,将表面看成同一种深浅。
- 线性值:转换为屏幕编码之前,与光量成正比的数值。
- sRGB:将线性光值转换为每个像素所储存的 0 至 255 编码的标准方式。
- 色调映射:渲染器用于将明亮场景压入屏幕范围的曲线。这里的棋盘关闭了它。
- 艾姆斯房间:从一个观察点看,能产生与矩形房间相同图像的变形房间。
- 大小恒常性:即使物体的图像缩小,在不同距离仍将它看成相同大小。
- 运动后效:观看单一方向的运动后,静止场景看起来在运动。
- 迈克尔逊对比度:最亮与最暗亮度之差除以两者之和。
- 调整法:观察者改变一个图形,直到它与另一个匹配的知觉测量方法。
- 主观相等点:观察者判断两个图形相等时的设置值。
参考资料
所有网址已于 2026 年 10 月 16 日核查。
Centre for the Study of Perceptual Experience, University of Glasgow, The Illusions Index, Adelson's Checker-Shadow Illusion. https://www.illusionsindex.org/i/adelson-s-checker-shadow-illusion
Lovell, Scott-Brown, Smart and colleagues, Understanding the image cues driving the switch from brightness to lightness responses in the Adelson checker-block illusion, i-Perception 17 (2026), PubMed Central. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12876641/
Michael Bach, University of Freiburg, Adelson's Checker-shadow illusion. https://michaelbach.de/ot/lum-adelsonCheckShadow/
Rogers, When is an illusion not an illusion? An alternative view of the illusion concept, Frontiers in Human Neuroscience (2022). https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2022.957740/full
Hanover College, ISLE (Schwartz and Krantz, Sensation and Perception), Ames Room. https://isle.hanover.edu/isle3/Ch07DepthSize/Ch07AmesRoom.html
Centre for the Study of Perceptual Experience, University of Glasgow, The Illusions Index, Ponzo Illusion. https://www.illusionsindex.org/i/ponzo-illusion
Centre for the Study of Perceptual Experience, University of Glasgow, The Illusions Index, Ebbinghaus Illusion. https://www.illusionsindex.org/i/ebbinghaus-illusion
Gregory, Distortion of Visual Space as Inappropriate Constancy Scaling, Nature 199 (1963). https://www.nature.com/articles/199678a0
Aglioti, DeSouza and Goodale, Size-contrast illusions deceive the eye but not the hand, Current Biology (1995). https://doi.org/10.1016/S0960-9822(95)00133-3
Schwarzkopf, Song and Rees, The surface area of human V1 predicts the subjective experience of object size, Nature Neuroscience (2011). https://www.nature.com/articles/nn.2706
Anstis, Verstraten and Mather, The motion aftereffect, Trends in Cognitive Sciences (1998). https://doi.org/10.1016/S1364-6613(98)01142-5
Centre for the Study of Perceptual Experience, University of Glasgow, The Illusions Index, Waterfall Illusion. https://www.illusionsindex.org/i/waterfall-illusion
Michael Bach, University of Freiburg, Motion Aftereffect (Waterfall Illusion). https://michaelbach.de/ot/mot-adapt/
Epilepsy Society (UK), Photosensitive epilepsy. https://www.epilepsysociety.org.uk/about-epilepsy/epileptic-seizures/seizure-triggers/photosensitive-epilepsy
W3C Web Accessibility Initiative, Understanding Success Criterion 2.3.1: Three Flashes or Below Threshold (WCAG 2.2). https://www.w3.org/WAI/WCAG22/Understanding/three-flashes-or-below-threshold.html
University of Glasgow, Müller-Lyer illusion. https://www.illusionsindex.org/i/mueller-lyer
MIT, Rosa Lafer-Sousa, Colour perception and cognition uncovered by the dress (2015). https://bcs.mit.edu/events/mechanisms-color-perception-and-cognition-uncovered-thedress
Akiyoshi Kitaoka, Ritsumeikan University, Rotating snakes. https://www.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/rotsnakee.html
W3C, CSS Color Module Level 4, sRGB encoding and decoding. https://www.w3.org/TR/css-color-4/#color-conversion-code
为图录、实验和 3D 展台补充的资料,所有网址已于 2026 年 10 月 27 日核查:
Penrose and Penrose, Impossible objects: a special type of visual illusion, British Journal of Psychology 49 (1958). https://doi.org/10.1111/j.2044-8295.1958.tb00634.x
Ramachandran, Perception of shape from shading, Nature 331 (1988). https://doi.org/10.1038/331163a0
Hill and Bruce, Independent effects of lighting, orientation, and stereopsis on the hollow-face illusion, Perception 22 (1993). https://doi.org/10.1068/p220887
Gregory, Knowledge in perception and illusion, Philosophical Transactions of the Royal Society B 352 (1997). https://doi.org/10.1098/rstb.1997.0095
Fraser and Wilcox, Perception of illusory movement, Nature 281 (1979). https://doi.org/10.1038/281565a0
Gregory and Heard, Border locking and the Café Wall illusion, Perception 8 (1979). https://doi.org/10.1068/p080365
Anstis, Footsteps and inchworms: illusions show that contrast affects apparent speed, Perception 30 (2001). https://doi.org/10.1068/p3211
Schrauf, Lingelbach and Wist, The scintillating grid illusion, Vision Research 37 (1997). https://doi.org/10.1016/S0042-6989(96)00255-6
White, A new effect of pattern on perceived lightness, Perception 8 (1979). https://doi.org/10.1068/p080413
Pinna and Brelstaff, A new visual illusion of relative motion, Vision Research 40 (2000). https://doi.org/10.1016/S0042-6989(00)00072-9
Pinna, Brelstaff and Spillmann, Surface color from boundaries: a new watercolor illusion, Vision Research 41 (2001). https://doi.org/10.1016/S0042-6989(01)00105-5
Michael Bach, University of Freiburg, Müller-Lyer Illusion. https://michaelbach.de/ot/sze-muelue/
Michael Bach, University of Freiburg, Impossible Objects. https://michaelbach.de/ot/cog-imposs1/
Michael Bach, University of Freiburg, Rotating face mask. https://michaelbach.de/ot/fcs-hollowFace/
Michael Bach, University of Freiburg, Shape from shading. https://michaelbach.de/ot/lum-shapeFromShading/
Michael Bach, University of Freiburg, Rotating Snakes Illusion. https://michaelbach.de/ot/mot-snakes/
Michael Bach, University of Freiburg, Lilac Chaser. https://michaelbach.de/ot/col-lilacChaser/
Michael Bach, University of Freiburg, Necker Cube. https://michaelbach.de/ot/sze-Necker/
Michael Bach, University of Freiburg, Kanizsa Illusion. https://michaelbach.de/ot/cog-Kanizsa/
Michael Bach, University of Freiburg, Enigma. https://michaelbach.de/ot/mot-enigma/
Centre for the Study of Perceptual Experience, University of Glasgow, The Illusions Index, Vertical-Horizontal Illusion. https://www.illusionsindex.org/i/vertical-horizontal-illusion
Centre for the Study of Perceptual Experience, University of Glasgow, The Illusions Index, Zöllner Illusion. https://www.illusionsindex.org/i/zoellner-illusion
Léviant (1982), Illusory Motion within Still Pictures: The L-Effect, Leonardo 15(3), 222–223. https://www.jstor.org/stable/1574685
Zeki et al. (1993), Going beyond the information given: the relation of illusory visual motion to brain activity. https://doi.org/10.1098/rspb.1993.0068
Illusory motion in Enigma: A psychophysical investigation, PNAS (2006), 原始设计定于 1981 年。 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1413651/
National Gallery of Art, Enigma, 约 1984 年,馆藏编号 2015.19.3063。 https://www.nga.gov/artworks/170882-enigma
Gathering 4 Gardner, Jerry Andrus, 3-D Paper Dragon(可打印模型;本展品自行构建了相同结构的模型)。 https://www.gathering4gardner.org/wp-content/uploads/2021/03/3D-dragon.pdf
Hill and Johnston, The hollow-face illusion: object-specific knowledge, general assumptions or properties of the stimulus?, Perception 36 (2007). https://doi.org/10.1068/p5523
解说文章与模拟采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可,另有说明的除外。





