一個旋轉的東西，為什麼在視覺上可以看出不同的旋轉方向？

01-18

旋轉方向在視覺方面我可以任意去改變.這是大腦的什麼機制嗎？

03/14

補充@永乾@後會有期等提到的運動幀率解釋（或者說眼睛的採樣頻率）。這被認為是某種兩可知覺（比如車輪旋轉，文章里稱作continuous wagon wheel illusion，c-WWI；有趣的是，關於c-WWI到底是不是兩可知覺也討論了一陣）的一種解釋方法。但僅僅這一個原因不足以充分導致其他兩可知覺的出現。

1）c-WWI：

我在搜索動圖的時候發現果殼發過這麼個問題，感覺對於非連續採樣（discrete sampling）這一解釋的說明很清楚：為什麼汽車輪子高速運轉的時候看起來像是在...

這裡應該強調的是，從這種解釋可推論出c-WWI是發生在某一特定頻率區間的。之前研究認為人的信息採樣頻率大致在13Hz左右，而實驗中被試報告出倒轉現象發生在10Hz（vanRullen, 2007）。在車輪慢速旋轉時（比如慢到我們的眼睛能夠跟上條幅的運動軌跡），理論上不會產生這種倒轉錯覺。而只有當速度快到在眼睛兩次採樣期間轉過大半圈（或者是若干整圈+大半圈）我們才會由採樣的信息「腦補」出一個輪子在倒退的知覺結果。

在vanRullen的文章里他討論的則是神經元適應（neuronal adaptation）解釋。在其他研究中也發現，c-WWI是依賴於注意力，以及基於物體（object-based）的。由此可見非連續採樣這一解釋並不是充分條件。

2）其他兩可旋轉圖形：

其他兩可旋轉圖形的旋轉速率遠低於c-WWI的10Hz（無論是跳舞女孩還是透視旋轉球，人眼都是可以跟上各個部分的運動軌跡的）。而調旋轉速度後，依舊可以產生兩種不同的知覺結果（比如Liu et al., 2012的研究結果，跳舞的女孩轉得更快的時候，被試不僅依舊可以在兩種知覺之間的轉換，而且轉換得更快）。

一個更清晰的例子是由運動的點組成的透視旋轉球（抱歉我只在油管上找到了類似的視頻：https://www.youtube.com/watch?v=DLBkwig3M2U）。在這個例子中，實際上從二維來看，只是一部分點向右移動而另一部分向左。而在三維上的兩種旋轉方向的解釋，實際上在於你把哪個方向的點看做「前面」而另一個方向看做「後面」。由此可見，這種兩可旋轉圖形的解釋跟旋轉速度是沒有關聯的（只要點沒有慢到不能形成立體球的知覺，或者快到看不清）。而非連續採樣並不足以解釋這一種例子。

綜上，或許非連續採樣是兩可知覺的必要條件之一（關於這點還在討論中），但至少在某些種類的兩可知覺中，非連續採樣並不充分造成兩可知覺。

——————————————以下原回答————————————

ambiguous figure兩可圖形

對於我們接收到的外界信息，大腦會對其進行加工處理，使其具有可解讀性（比如經典的格式塔理論）。而兩可圖形則有兩種或以上不同的解釋方法：

（一個白色花瓶或者兩個黑色人臉。）

對於這類兩可圖形，我們在持續觀看時，會出現從一種知覺解釋到另一種知覺解釋的跳轉。這種跳轉是持續發生的。這種現象被稱為bistable/multistable perception。經典的例子包括Necker cube, Rubin"s face-vase illusion (如上)，bistable apparent motion（題主所說的旋轉圖形就是一個例子，比如旋轉的女孩）以及 binocular rivalry（雙眼競爭）(Sterzer et al., 2009)。

經典理論認為這種現象是由神經飽和帶來的。當人們注視時間很久，而大腦對於其中一種解釋的知覺飽和時，就會尋求並轉向另一種知覺解釋（或許是尋求新鮮感？）。這一理論可以解釋為什麼在沒有主觀意願的情況下，知覺會發生自動跳轉。

同時有越來越多的理論致力於尋找更為主動的因素。比如當人們知道這個圖形有兩種知覺解釋，並且（通過經驗或訓練）知道如何在兩者中進行轉換時，轉換就會變成『有意識的控制』（Rock et al., 1994）。除此之外還有關於意識、神經活動節律的探索。

參考：

Rock, I., Hall, S., Davis, J. (1994). Why do ambiguous figures reverse? Acta Psychologica, 87(1), 33-57.

Sterzer P., Kleinschmidt A., Rees G. (2009). The neural bases of multistable perception. Trends Cogn Sci13:310–318.

VanRullen, R. (2007). The continuous Wagon Wheel Illusion depends on, but is not identical to neuronal adaptation. Vision research, 47(16), 2143-2149.

Liu, C. H., Tzeng, O. J., Hung, D. L., Tseng, P., Juan, C. H. (2012). Investigation of bistable perception with the 「silhouette spinner」: Sit still, spin the dancer with your will. Vision research, 60, 34-39.

眼睛有幀數限制，一個平面物體轉速一旦高於某個數，眼睛腦補出來的就是一個立體物體，無關乎轉動方向。

這個太簡單了

在大學的時候曾經與人反覆討論過這個問題，可我怎麼解釋彷彿身邊的人都聽不太懂，簡單點說

我們在二維的平面上去表達三維，那麼另一維只能是腦補。

我當時看得是一個女孩跳舞，想要判斷是順時針還是逆時針，答案是我們腦補出來的結果就是會有兩種，比如在左邊的時候當女孩的大腿由邊緣旋轉到中間，在二維的圖片上我們無法準確的判斷出這個中間狀態是正面對著我們還是背面對著我們，因為二維使得畫面發生了重疊，重疊後的畫面是一模一樣的，所以只能腦補，也因此我們會得出兩個不同結論，如果我們認為此時女孩的腿在身體的正面那麼就是逆時針，如果判斷為在身體的背面那麼就是順時針。

簡單點的例子還有三條成120o的相等線段我們無法判斷中間的交點是突出的還是陷入的因此就無法區分這是一個正方體還是這是一個正方體的坑。

如果在這個旋轉方向上設置加速度，會使得頻率很快的事物看起來是靜止的或者說可肉視的嘛？如果在三維視覺圖層上進行，會是如何？疊加如何實現3D效果？

眼睛是種奇妙的東西

前面這麼多人都在說腦補，仔細想想確實是這麼回事，所以說這是三維物體體現在二維畫面上我們腦中的錯覺。還有，如果技術支持，你將畫面幀數降低，或許就會得出不同的結論了。。。。^O^以上純YY，因為我也不知道幀數降低會是什麼效果

那類圖形在旋轉時你無法確定某個部分在靠近or遠離你，所以可以分類討論。

你說的是那個旋轉的人吧，我不記得名字了。

那個沒有深度信息也沒有周圍的背景信息，所以『腦補』出不同的旋轉方向

如果現實生活中大部分情況仍可以看出不同旋轉方向，那就該看醫生了。。。

用我們老家的話說叫眼花了

本人非專業人士。我覺得是視覺停留問題。我們看的電影，一般都是24幀的，即一秒有24個定格圖片，大腦通過「聯繫上下文」，識別並理解電影內容。但是遇到汽車輪轂這樣轉速不固定的物體，大腦每一秒鐘獲得的定格圖片不變，聯繫上下文時，由於車輪輻條間角度發生改變，人就會覺得車輪一會順時針，一會逆時針。高中學過，手機發不了圖片自己說起來都覺得彆扭。

能看出旋轉方向的物體必須具備特徵點，人的視覺追蹤這些特徵點就能感知旋轉方向，如果完全沒有特徵點的話是不可能看出物體是靜止還是旋轉的，注意我指的是看出而不是腦補出，腦補的話就涉及到視覺錯覺了。

反對@小理子，這就是幀率問題，旋轉速度與人眼攝取圖像的幀率

舉個栗子

研表究明，漢字的序順並不定一能影閱響讀，比如當你看完這句話後，才發這現里的字全是都亂的。

哪有那麼複雜。。。。

無非就是因為畫是二維的+沒有透視。