Handbuch der Physiologischen Optik

Handbuch der Physiologischen Optik 生理光学手册 Handbook of Psychological Optics 是视觉心理学以及视错觉领域的开山之作。

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赫尔姆霍茨也利用这一发现对时尚界提出建议。在他1867年出版的著作《心理光学手册》中,赫尔姆霍茨提到,“女士穿着格子条纹的衣服显得身材更高”,证明了横条纹的服装修身效果更明显。

赫尔姆霍茨错觉是指两个尺寸完全相同的正方形,内部分别填充一组竖向平行线和一组横向平行线。赫尔姆霍茨发现,虽然实际面积相等,但看上去竖线覆盖的面积更大。

 

颤动之心错觉(the Fluttering-heart Illusion),有时也被称作赫尔姆霍茨之心错觉(Helmholtz’s heart illusion)。在日本一般被称作「ヘルムホルツの踊るハート錯視(赫尔姆霍茨跃动之心错视)

要证明亮度对于这个错觉的影响,只需要把亮度不同的两张图放在一起比较就是了,下面是日本错觉界大牛北冈教授做的demo,同样拿来晃动一下,看看亮心和暗心会有什么区别呢 (Kitaoka, 2006)。

可能又会有人提到会不会是颜色的原因,因为暗心的颜色毕竟跟亮心有区别。其实对人的视觉系统有点了解的人都知道,视觉系对于颜色的处理是一种比较高次的处理。光投射到眼球最底端的网膜后,亮度信息由网膜杆体细胞捕捉,而颜色信息则由网膜锥体细胞捕捉。锥体细胞在暗处是不会被激活的,这就是为什么大家在暗的地方只能看到东西轮廓(杆体细胞干得好),却无法看到东西颜色的原因。视网膜只负责光学信号的捕捉,与网膜相连的视神经则会把这些光学信号转化为电信号,进而经过LGN最终传递给大脑。
大脑的视觉区有很多个领域,每个领域只负责处理视觉信号的一部分。关于明暗的信息是最先被处理的(V1领域),而有关色彩的信息则比较靠后(V2以后),所以对于明暗来说,色彩属于比较高次的处理。
所以说,我们做visual perception的人要特定某个现象的生成机理,都是先看这个现象有没有可能在更基础的阶段产生:如果可以确凿某现象是在网膜发生的,就不用看脑皮层了,如果可以确凿是在V1发生的,也就不用看V2以后了。
如果你现在拿起手机晃动一下,你会发现,彩色的变成了黑白的依然会动,心心变成了肉丸子依然会动,而且,左右两个图形明暗不同,错觉的强度依然是不同的。
这张图的出处应该就是有关这个现象产生机理的最新研究成果了(Kitaoka & Ashida, 2007)。这篇论文把这种现象的原因归结为一种视觉信号处理的迟延。早在1922年,德国物理学家卡尔・普尔福里希就发现了一种视觉效应,将一只眼睛接收的信息变暗(比如戴一幅只有一片镜片的墨镜)观察钟摆时,钟摆会变成椭圆形 (Pulfrich, 1922)。这种效应一般称作普尔福里希效应(Pulfrich effect),其原因是因为我们的大脑视觉系在处理暗刺激的时候会比处理亮刺激多花一点时间。所以暗的那只眼睛看到的钟摆会比亮的那只慢一拍,所以大家就会看到一个椭圆的钟摆咯~~说到这里,大家就应该明白这个错觉产生的原因了吧。
在Pulfrich effect的基础上,北冈的研究进一步证明了不只是低亮度(Low luminance),低对比度(Low contrast)也会将视觉信号处理的时间增长。这更加完美的说明了这一错觉的生成机理。首先我们需要区分两个图形的亮度,所以心得的亮度与背景的亮度要有区别,暗色的背景上有一个明亮的心,这样在晃动的时候就会产生普尔福里希效应,视觉系对“背景”移动的知觉和对“心”移动的知觉之间会有一定的时间差,这基本上就是大家看到的样子了。然而同样重要的是,在区分两者亮度的同时我们还要降低整个图片的对比度(也就是说让图片明暗之间的对比更小一点),所以,如果图片很亮,错觉效果就不是很明显咯~~

最后上一张前面提到的论文里的数据,很明显的展示了亮度(横轴)和视觉延迟(纵轴)之间的关系。