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视觉（光学）错觉
物体运动的错觉。 视觉错觉百科全书
<< 返回： 肖像错觉 >> 转发： 色觉错觉 俄罗斯伟大的生理学家I.M.谢切诺夫在运动的视觉感知问题上，站在唯物主义的观点上。 他写道：“……就眼睛可以追踪的运动而言，想象和实际是一致的。” 事实证明，当观察对象移动时，也会遇到许多视觉错觉，这是由于我们视觉器官的某些特性造成的。 甚至克劳狄斯·托勒密（公元二世纪）在他的《光学》中也说，如果将一个带有彩色扇形的圆旋转，那么整个圆对我们来说似乎都是彩色的。 显然，即使是古人也知道，以一定速度绕圈移动的火对我们来说会变成连续的火环。 尽管可见物体已经从视野中消失，但我们的眼睛有能力在几分之一秒内保留视觉印象。 光的视觉感觉需要一段时间才能发生。 如果一个明亮的表面突然出现在适应黑暗的眼睛前面，那么大约0,1秒后就会产生视觉感觉。 当适应场和产生的光表面的亮度差异较小时，该时间增加到0,2-0,3秒，当适应场的亮度差异较大时，该时间会减少。 与此同时，新出现的视觉感觉的强度首先急剧增加——“闪光”似乎比现实中更亮，但随后正常的亮度感觉“到来”相对较快。 视觉惯性加上神经系统的惯性，在神经系统中，来自视觉器官的信号和来自运动器官的响应信号传播，尽管速度很大，但不是无限的速度。 从发出中等强度信号到人们做出反应平均需要 0,19 秒。 对于个人来说，这个时间范围是 0,15 到 0,225 秒。 当人用一只眼睛感知信号时，他对该信号的反应会更慢：“滞后”约为 0,015 秒。 直到1825世纪上半叶，他们才开始利用移动物体视觉感知的这一特征。 因此，125年，法国制造了一种装置，即所谓的“taumatrope”*，它是一块纸板，其一侧画有例如笼子，另一侧画有一只鸟（图XNUMX）。 *（希腊语：“tauma” - 焦点，“trope” - 轮子。）
通过快速旋转并同时观察纸板的两侧，鸟会看起来像是坐在笼子里。 您可以将一块两面都有图画的纸板固定在顶部的轴上。 可以用一张一侧有奔马、另一侧有骑师的卡片来完成相同的实验（图 126）。 这个玩具可以有多种最多样化的变体：没有游戏的猎人和有游戏的猎人、同一个词的两个独立部分、与伙伴分开的芭蕾舞演员等等。
顺便说一句，鸟在笼子里的错觉可以通过另一种方式获得。 你应该把明信片的一半垂直放在鸟和笼子之间，这样明信片的影子就不会落在无花果上。 125，然后将带有图画的明信片靠在鼻子上，一只眼睛看着笼子，另一只眼睛看着鸟。 在这种情况下，事实证明鸟已经移动并进入了笼子。 这种错觉的解释是，我们头脑中右眼和左眼中的物体图像合并成一个视觉图像（立体效果）。 1829 年，比利时物理学家 J. Plateau 制造了一种仪器，他称之为“phenakistiscope”*，由一个纸板圆组成（图 127），该圆被分成几个具有相同数量窗口的扇区； 这些扇区包含用斧头劈木时在连续位置上的劈木机的图像。 如果你站在镜子前，透过窗户看圆圈快速旋转，你会得到劈木器的印象。 *（Phenakistiscope 是一种欺骗性的视觉。）
高原螺旋也是众所周知的，在它上面可以观察到一致的运动模式。 如果将带有螺旋的圆盘（图128）顺时针旋转，那么在用眼睛长时间注视它之后，我们会得到螺旋所有分支都收缩到中心的印象； 当螺旋向相反方向旋转时，我们看到螺旋从中心到外围的发散。 如果在对运动的螺旋进行长时间的检查之后，我们观察静止的物体，我们会看到它们朝相反方向运动。 因此，举例来说，如果从移动的火车的窗户或移动的轮船的窗户观察水的区域进行长时间观察后，我们将目光转向车厢或轮船内的静止物体，那么在我们看来，它们也在移动，但方向相反。 这些错觉与连续的运动图像相关。
每个人都熟悉视觉错觉，当你从静止的火车的窗户看到邻近的火车正在驶离时。 你感觉你的火车正在慢慢地离开车站。 您已经习惯于将脑海中的移动图像与您的动作联系起来。 你正站在时速60公里的快递列车上看着窗外。 路堤的斜坡上长着红色的花朵，你想知道它们是什么：玫瑰、罂粟还是大丽花？ 然而，尽管火车每秒仅移动 16 米，但花朵却在闪烁，无法辨认。 据了解，燕子的飞行速度约为90m/s，它会抓住飞行中的微小昆虫，像箭一样穿过比自己稍大的孔洞。 因此，她看到周围的所有物体，而她的视觉印象并没有融合。 一个人无法跟踪或多或少快速运动的细节。 因此，我们有时会觉得拍摄行走的人的快照等很奇怪。可以正确地说，通过我们的视觉感知到的事物的现实，通过美术比通过即时摄影更准确地传达。 遵循如图所示的“玩具”。 125-127，随后是许多发明，可以让您在圆盘旋转时看到移动的图形。 所有这些设备都是现代电影的先驱，本质上，所有这些设备的作用都是基于眼睛将产生的光效果保留一段时间的能力。 眼睛仍然“看到”已经消失的东西约 0,1 秒。 因此，在现代电影中，当每秒改变 24 帧时，当投影机窗口在改变帧的瞬间被特殊屏幕（闭孔器）挡住时，我们的眼睛不会注意到这种变化，并且感知不到磁带的运动，而是投射到屏幕上的人物的较慢的运动。 除了图107所示的方法外，还可以方便地观察消色差表面的同步亮度对比度。 129、使用光盘图。 XNUMX.
如果这个圆盘绕其轴快速旋转，则会得到六个环，其亮度从圆盘最末端的白色变为中心的黑色。 客观上，这些环在其整个径向宽度上具有相同的亮度； 主观上，当任何戒指与较浅的戒指接触时，它看起来明显更暗； 当它与最近的较暗的部分接触时，它会显得较亮。 亥姆霍兹将此解释为我们判断的错觉，他说：“一个中等身高的人与一个很高的人在一起显得很小，因为此时我们清楚地看到有更高的人，但我们看不到也有矮的人。同样一个平均身高的人放在一个矮的人旁边，就会显得很高。” 很明显，在旋转过程中盘的整个表面上的黑点被遮蔽的体验与视觉印象的保留现象相关。 用色盘做了同样的实验，观察混色现象。 目前用于测量快速发生过程的持续时间的技术中使用的频闪*方法基于将视觉印象保留十分之一秒的原理。 例如，配备高速快门的观察者通过它检查旋转的圆盘，并且快门恰好在圆盘占据严格定义的位置的时刻被激活。 当快门频率超过每秒 10 次时，圆盘的某些扇区或其上绘制的半径在观察者看来是静止的。 *（来自希腊语“strobos”——旋风，旋转。） 获得频闪效应的另一种方法是用短期闪光照亮所研究的旋转部件。 如果闪烁的重复率与部件每秒的转数一致，并且闪烁之间的间隔小于 0,1 秒，则在这种情况下，旋转部件在观察者看来将是静止的。 电视也运用视觉印象守恒定律。 在这种情况下，在接收器阴极射线管的发光屏上，电子束以非常高的速度“绘制”出我们所看到的图像，它沿着水平线移动，并在线与线之间垂直移动。 事实上，它精确地重复了另一束电子束的运动，该电子束以相同的方式在电视演播室发射机接收到的图像上移动。 由于电子束从屏幕顶部成行向其下边界移动的速度很高，我们没有注意到这种移动，但我们将整个图像视为一个整体。 用于分解远距离传输图像的电子束方法最早由俄罗斯科学家 B.L. Rosing 于 1907 年提出。 Benham 在上个世纪观察到了一种与黑白旋转圆盘上颜色出现相关的非常有趣的错觉（图 130），现在已用于心理生理学实验。 在足够亮的光线下，以每秒 6-10 转的速度顺时针旋转圆盘，我们会注意到圆盘上有彩色环。 距离中心较远的环呈现蓝紫色调，然后是绿色、黄色和红色环。 当圆盘逆时针旋转时，色环的顺序相反。 在另一个圆盘的外围环上，如图所示。 131，出现淡红色涂层，当然，如果该盘旋转，则内部呈蓝色。 随着转速的增加，蓝色涂层消失，整个光盘会呈现微红色。
改变黑白条纹交替速率时颜色的出现现在引起了研究彩色电视问题的研究人员的注意。 然而，对这种错觉的现有解释并不能被认为是完整和详尽的。 许多幻觉运动既可以通过视觉印象保存现象来解释，也可以通过视觉感知过程中发生的一些尚未充分阐明的生理现象来解释（图132-135）。
当通过屏幕上的狭缝或小孔观察运动物体时，会出现许多幻觉运动现象。 因此，举例来说，如果将一个圆盘从与观察者相反的一侧移动到屏幕上的狭缝前面，那么对我们来说，它似乎是一个椭圆形，圆盘快速移动时，椭圆的长轴看起来是垂直的，而缓慢移动时，椭圆的长轴看起来是水平的。 在平常的情况下，幻觉运动的例子对我们来说很常见。 我们在此介绍其中的更多内容。 因此，从快速行驶的火车的窗户中，我们看到火车周围景观的所有物体都在移动。 在多云的夜晚观察月亮，我们发现它相对于静止的云移动得很快。 “在田野上，但在干净的月亮上，像鸟一样飞翔......”，这是一首俄罗斯民歌中唱的。 中国有句老话：“窥桥栏杆，见桥浮于静水”。 在我们看来，快速行驶的自行车的辐条是合并在一起的； 在我们看来，振荡的弦在固定结等之间是模糊的。 在一些旧的物理教科书中，眼睛保留视觉图像一段时间的能力被认为是我们视觉器官的缺点之一。 然而，考虑到这一“缺陷”，人类创造了像电影和电视一样强大且易于理解的艺术形式。 作者：Artamonov I.D. << 返回： 肖像错觉 >> 转发： 色觉错觉
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