解密視錯覺 | 人人都能製作視覺遺像圖

此文已被知乎日報收錄：多虧了眼睛「反應慢」，不然我們就看不到電影了

文 / @東華君

前言： 解密視錯覺的第3篇，我們來聊聊視覺遺像及其神經機制。當我們了解了視覺遺像的原理之後，我們發現原來製作這類視錯覺圖片非常簡單，只要簡簡單單處理一下，人人都能製作有趣的視覺遺像圖！

首先，我們來做一個常見的測試：

圖1.注視圖中央的四個黑點30秒，不要眨眼。然後轉頭看著白色的牆壁，並不停的眨眼，神奇的圖像就會慢慢的顯現了！

1、什麼是視覺遺像錯覺？

上圖是一個很常見的視覺遺像錯覺圖，想必大家都見識過。視覺遺像（afterimage），指的是人眼睛對看過的東西會在大腦中保留一定時間的現象。簡單的說，但當物體移去時，視覺系統對物體的印象不會立即消失，而要延續0.1-0.4秒的時間。這也是我們能夠把每秒24幀的電影看成動畫的原因所在。

正常情況下，我們不會特別注意到視覺遺像現象。但是，當我們長時間盯著一個視覺刺激（ 比如圖1）之後，當我們將視線再轉向白色/灰色背景時，我們就會看到一種特殊的視錯覺，即視覺遺像錯覺（afterimage optical illusions）。

簡單的說，我們在視覺遺像錯覺中看到的其實是與原圖「互補」的圖案，如下圖就是圖1中視錯覺所能看到的圖像：

圖2. 耶穌視錯覺圖（圖1）所能看到的圖像

2、視覺遺像錯覺的神經機制

為什麼會這樣呢？原來，人眼觀看物體時，首先成像於視網膜上，其次由視神經輸入大腦，通過不同的腦區對信息的整合，我們最終才能感覺到物體的像。最初的階段，必需要靠感光細胞感光，並且將光信號轉換為神經電信號，之後才能將信號傳遞給大腦。而感光細胞的感光需要依靠一些包括感光色素在內的物質，這些物質的形成是需要一定時間的，這就導致了感光細胞會由於長時間的活動逐漸變得「疲勞」（神經適應性），進而形成視覺遺像錯覺（圖5）。

圖3. 感光細胞對光的適應性。盯著A中的十字看1分鐘後轉向看B中的十字，你會感受到視網膜對亮/暗視覺信息的適應的結果：黑白顛倒。

我們通過圖3就可以輕鬆的感受到這一點。首先，在盯著A圖中心的黑色十字看大約一分鐘。在這過程中，負責對黑點成像的感光細胞將變得對「暗」適應，負責對白點成像的感光細胞將將會變得對「亮」適應。之後再轉向看在B圖正中間的十字架。由於感光細胞的局部適應性，我們現在就會在之前黑點的位置看到白點，而在之前白點的位置看到黑點。

圖4. 感光細胞對色彩的適應性。盯著A中的十字看1分鐘後轉向看B中的十字，你會感受到神經系統對色彩信息的適應的結果：我們會看到與之前「相反」的顏色。

這種現象同樣也適用於對顏色的適應。當我們首先盯著圖4A中的十字看1分鐘之後，負責對相應顏色成像的視錐細胞的活性強度（對新出現的視覺刺激做出反應的能力）會因為長時間的表徵固定區域內的顏色（適應性）而逐步下降。然後，當我們將目光轉移到圖4B中，就會看到與之前顏色互補的顏色了（圖5）。

圖5. 色彩視覺遺像錯覺的神經機制。中間的大圓表示的是我們眼睛所看到的視覺刺激。右側的小圓表示的是我們大腦實際感知到的圖像。大圓中的紅/色綠小圓圈表示編碼紅/綠色的感光細胞；光柵圖表示的感光細胞活動的強度。光柵越密表示細胞活動越劇烈，之後面對新的視覺刺激時的活性將越低，即小圓圈的亮度將越暗。

3、生活中的視覺遺像錯覺

相信看過以上解釋之後，很多人都會感嘆這個視覺遺像錯覺真的很明顯呃。可是為什麼我們日常生活中很少會意識到呢？原來，產生明顯的視覺遺像錯覺的前提是要讓感光細胞長時間連續表徵某一特定顏色，而正常情況下，我們的眼睛在不斷的運動，導致所見的視覺刺激一直在不斷的被刷新。所以，我們平時不太能感受得到這種視錯覺。

某些特殊情況下，例如，長時間對著鮮血的手術醫生來說，偶爾轉看白大褂或者牆面會產生綠色的幻象，從而影響手術質量。

說起來有趣，這個視錯覺是我在很小的時候在看張衛健主演的電視劇《機靈小不懂》中首次認識到的。在該劇第三集中：

為了粉碎鄭王的謀反陰謀，小不懂誇下海口，說佛祖將在一個時辰內顯靈，天空將出現紅雲吉兆。 不懂先讓眾人到佛堂頌經洗滌心靈，眾人卻發現佛堂不知為什麼，全被漆成綠色。一個時辰後，眾人走出寺外，發現天邊果然出現紅雲，相信孝宗是得到天之庇佑了。

圖6. 在《機靈小不懂》中，不懂通過讓眾人適應綠色的環境之後，再去仰望天空，果然看到了「紅雲」。PS. 電視劇裡面太扯了，但是原理是對的。

相信細心的朋友已經明白了。原來，這個視覺遺像不僅對黑白圖片有效，對彩色圖像同樣也有效果。也就是說，之前的耶穌基督的視錯覺圖，在這類視錯覺裡面其實只是比較簡單的一種。我們可以使用更複雜的線條和更艷麗的色彩來製作視覺遺像錯覺，比如下圖。

圖7. 彩色視覺遺像錯覺（顏色後現象）示例圖。（方法：眼睛盯著她得鼻尖看30之後再去看白色得牆壁）

那麼，問題來了：這位眼中含笑（一個笑臉?）女神是誰呢？

【特別附錄】

彩色視覺遺像錯覺的製作方法：

1、找到要編輯的圖片用Photoshop打開，單擊 「調整」菜單的「反色」選項 ，圖片就變成互補的顏色了。

2、Windows系統自帶的畫圖工具也有反色的功能，具體是單擊「圖像」菜單，在下拉列表中選擇「反色」即可。

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