Dalles_Chen
2023-09-12 03:01
下面这张灰色网格图里一共有12个黑色的圆点，试试看，你能把它们一眼看全吗？
你可能发现了，在图中似乎总也不能一次性看到全部的圆点：在远离视线中心的地方，原本应该存在的小黑点似乎都消失了，只有把视线移过去，才能让它们再次出现。
这张图被称为“Ninio熄灭错觉”。事实上，它是另外一种更有名的视错觉——闪光栅格错觉——几经演变的产物。这些格子上的视错觉作品最早可以追溯到一百多年前，在格子的交叉点上，上演着一出出虚幻缥缈、闪烁不定甚至干脆消失的魔幻大戏。而这些错觉现象，也透露着人类视觉感知的秘密。
栅格错觉大家族
栅格交叉点上明暗飘忽、闪来闪去的视错觉其实有相当长的历史。
最初的栅格错觉是由卢迪马尔·赫尔曼（Ludimar Hermann）在1870年发现并报告的，取名为赫尔曼栅格错觉（Hermann Grid Illusion）[2]。最初的赫尔曼栅格图案相当简单：黑色的方块整齐排列，中间空出了垂直相交的白色条纹。而在观察这幅图的时候，观看者却总会觉得余光所及之处，白色交叉点上存在着暗点，而只要视线中心转移到那里，“暗点”就会消失，仿佛永远都追逐不到。
这种现象引起了研究者们的兴趣，他们又对原始图案进行了各种各样的变形，并得到了这种视错觉现象出现的规律。
如果把黑方块的填充色变成灰色，暗点看起来依然存在：
如果把方块的边框去掉，变成没有外框的网格呢？结果，暗点还是会出现：
但是，这神秘莫测的小暗点也并不总是那么顽强。如果把黑白图换成两种亮度相同的彩色，错觉就会消失了：
而且，如果把原始图片旋转上45度，错觉也会减弱：
而如果把黑方块的四边的直线条全换成波浪形，错觉则会完全消失：
1985年，卑尔根(Bergen)又对赫尔曼栅格进行了一次开拓性的改造：他把原来的图案进行了模糊处理。在模糊的栅格图像中，交叉点的颜色最深，而条纹因为模糊化的原因而稍稍变浅了一些。由此，错觉效果变得更加明显了，甚至让人产生了闪烁的感觉。
1997年，施劳夫(Schrauf)等人在卑尔根的基础上，创造了另一款教科书级的经典视错觉作品——闪光栅格错觉(Scintillation Grid Illusion)。这一次，条纹变暗成了灰色，而交叉处保留着白色，而且交叉处的白色圆点稍微大于条纹的宽度——这有助于错觉的产生，当它们的宽度比例达到1.4:1时，错觉效果最佳。
能闪光，也能“熄灭”
在对闪烁栅格的研究中，施劳夫又发现了一种新的视错觉现象。如果把交叉处的亮点缩得比较小，在余光处，会产生一种圆点消失不见的感觉，他将其称为熄灭错觉(Extinction Illusion)。
开头处“怎么也看不到全部黑点”的图片，就是熄灭错觉的一个变种。黑点个数相对较少，距离相隔较远，所以错觉感觉更加明显。
交叉点上，到底发生了什么？
那么，这些发生在交叉点上的视错觉到底是怎么回事呢？可以肯定的是，这与视觉系统对明暗信息的感知和加工有关。
最初，不少人认为这种明暗处理的“失误”源自视网膜层面，并用侧抑制理论(Lateral Inhibition)来解释。“侧抑制”是神经细胞对其他附近神经细胞的抑制作用，其结果是，那些激活较弱的细胞发出的信号被旁边的强信号“覆盖”掉了。视网膜上的侧抑制是帮我们看清边界、颜色改变和亮度对比的重要工具。
这种理论认为，在整个视网膜上，“硬件配置”是不均匀的：在视觉中央实行“一对一精细管理”，明暗信息更加精确。而在余光处，每个视觉细胞接受区域更大，视觉加工也更粗糙。在余光处的交叉点上，明暗对比没有其他地方清晰，白色部分看起来也就没那么亮了。
这种经典理论听起来挺有道理，但它也广受质疑。例如，按照上图的解释，交叉线条的朝向应该并不重要，但旋转45°却足以让错觉减少很多，波浪形网格则干脆让错觉消失了，这用视网膜上的侧抑制就没法解释。
于是，研究者们又从视觉系统的更高级层面——大脑皮层找起了原因。新的理论认为，这些视错觉是与视觉皮层中的一类神经细胞（S1简单细胞）有关。
视觉系统中负责处理明暗的有两套系统：一个负责“亮”信号（ON），一个负责“暗”信号（OFF）。而在视觉皮层中，有一些神经细胞选择性地接收明暗信号，同时又具有方向选择性——也就是说，它们会被特定方向的连续亮条或者暗条激活，它们就是S1简单细胞。其中负责水平和垂直方向的细胞最多，这就可以解释，为什么在横平竖直的格子上看到的错觉效果最明显。
对于最初的栅格错觉，横向和竖向的白色条纹都可以很好地激活相应方向的ON细胞，由此感知到清晰的明亮线条。而在交叉点处，轮廓的缺失使得横向和纵向的方向性细胞激活程度都比较低，于是，这里的“明亮程度”下降，我们便感知到了暗点。
而在闪光栅格中，白色圆点也切断了连续的线条，并且还改变了灰色线条与周围环境的相对明暗度（原本与周围相比，灰色是“亮色”，但与白点比又成了“暗色”），因此交叉点处的明暗感知也受到了更多干扰。而视觉焦点处提供给神经细胞的信息较为充足，加工较为精细，所以并未出现错觉。
在白底灰色线条的图片上，交叉处的小黑点也破坏了线条的连续性，降低了方向性OFF细胞的激活程度，这导致了“暗程度”感知的下降。于是，黑点在灰背景中变得不明显，仿佛“消失”了一样。
一百多年间，栅格错觉“欺骗”着人们的眼睛，而通过它，我们也得以了解更多视知觉的奥秘。
参考文献
[1]http://sploid.gizmodo.com/can-you-see-all-12-black-dots-at-once-1786512711
[2]Ninio, J., & Stevens, K. A. (2000). Variations on the Hermann grid: an extinction illusion. Perception, 29(10), 1209-1217.
[3]Qian, K., Kawabe, T., Yamada, Y., & Miura, K. (2012). The role of orientation processing in the scintillating grid illusion. Attention, Perception, & Psychophysics, 74-5, 1020-1032.
[4]Schiller, P. H., & Carvey, C. E. (2005). The Hermann grid illusion revisited.Perception, 34(11), 1375-1397