视错觉中的认知错觉探究

张莉梅，王群山

(北京服装学院 服饰艺术学院，北京 100000)

1 视错觉中的认知错觉

一直以来，人类早已发现，眼见有时候并不为实，视觉观察并不是对物理世界的直接解读。视觉是我们换取世界讯息又有力的来源，而心灵又是一块绚丽的画布，在解读获取的讯息的过程中，眼睛只是重建我们所处环境和视觉感知的媒介，一些大脑产生的错觉会让我们质疑现实生活的许多表现。视错觉艺术或称为光效应艺术、光学艺术或者视网膜艺术，是利用光学技术的发展来营造欺骗眼睛的错觉，其中视觉系统中的光学成分、网膜成分、皮层成分、认知成分各自起着不同的作用。艺术家使用点、线的重制，几何的转变颠倒和位置的变化等引起观察者的错觉，譬喻在平面的画面里出现了立体效果或一些不同寻常的成效。

1.1 视错觉的特征

视错觉是一种由视觉系统导致的与现实不同的视觉幻想。虽然幻想的种类繁多，不能将其全部整理分类，但其发生的主要原因可分为心理和生理两种因素，理查德格雷戈里提出的分类提供了一个有用的方向，他将视错觉分为三个主要的类别：物理错觉，生理错觉和认知错觉。物理错觉产生的原因是由物理环境引起的，例如由水的光学特性。一个典型例子是观察水中的笔，水上部分和水下部分会发生明显弯曲；生理错觉主要来自眼睛的视觉适应；认知错觉是最广为人知的。

1.2 认知错觉

认知错觉是通过与世界假设的相互作用而产生的，导致“无意识的推论”，这是19世纪德国物理学家和医生赫尔曼·亥姆霍兹(Hermann Helmholtz)首次提出的观点。认知错觉通常分为模糊错觉，几何学错觉，悖论错觉。

(1) 模糊错觉

由E.Rubin提出来的，可以解释引起感知“转换”的图片或对象。由于人的知觉具备恒常性，为了更好的理解世界，有必要将感觉组织成有意义的信息，所以观者会找到将视觉对象与背景分开的方法。格式塔理论可以用来解释许多错觉，例如兔鸭错觉(如图1)，整个图像在观察中会来回变换，时而为鸭子时而为兔子。由于人类对于已知物体的认知来自于对物体的特征及主要轮廓的记忆，人脑会自动的将和脑中印象相似的形状及物件做比对来判读并赋与图像的意义，所以只要该图具有人脑中对该物的主要形象就会做出判读，在不破坏主要认知特征的情况下再加上另一个特征，就会造成大脑的误判，同类有名的创作者还有达利。

(2) 几何学错觉

格式塔心理学家认为，这样做的一种方法是将单个感官刺激视为一个有意义的整体。视觉上的大小、长度、面积、方向、角度等几何构成，和实际上测得的数字有明显差别的错觉，称为几何学错觉。一个最经典的例子是咖啡墙错觉(如图2)以及著名的缪勒-莱尔错觉、庞佐错觉和月亮错觉。咖啡厅壁错觉是一个几何光学错觉，图中的水平线是平行的，尽管看起来彼此处于不同的角度，交替的黑色和白色“砖”似乎是倾斜的。缪勒-莱尔错觉(如图3)这种错觉是由德国社会学家FranzCarlMüller -Lyer(1857-1916)于1889年设计。当要求观众在图上的线段上放置标记时，他们总是选择箭头轴“尾部”端来放置。两组展示缪勒-莱尔光学错觉的箭头位置的集合显示所有线段具有相同的长度。具有两个尾部的箭头轴的线段被认为比形成具有两个头部的箭头轴的线段长。庞佐错觉(如图4)首先被意大利心理学家马里奥庞佐证实(1882年至1960年)在1911年他建议，人类的大脑判断对象的大小是根据它的背景。他通过在一对会聚线上绘制两条相同的线来展示这一点，类似于铁路轨道。在庞佐幻觉中，会聚的平行线告诉大脑视野中较高的图像距离更远，因此大脑感知的图像更大，上面的线看起来更长，尽管两个图像击中视网膜的大小相同。在这种情况下，我们将上面的线解释为距离更远，因此我们将其视为更长 - 更远的物体必须比更近的物体更长，以产生相同大小的视网膜图像。另一个例子是月亮错觉。当月亮接近地表的时候，有许多树木可以作为对比，使得月亮看起来很大，反之，当空中的月亮没有具体的参照物做对比的时候，我们就觉得月亮没有那么大了。

(3) 悖论错觉

悖论错觉是由矛盾或不可能的物体产生的，例如彭罗斯三角形、不可见的楼梯和埃舍尔的上升和下降。

彭罗斯三角形(如图5)，或其描述为“最纯粹形式的不可能”，是不可能实现的三角对象。其性质无法在任何一个正常三维空间的物体上实现。这种物件只能存在于一些特定的欧氏三维流形中。升序和降序(如图6)是由荷兰艺术家埃舍尔于1960年3月首次印刷的版画。石版画描绘了一个由永无止境的楼梯屋顶的大型建筑。两条穿着相同的男人出现在楼梯上，一条线上升，另一条线下降。两个人物在无尽的楼梯上与人隔开：一个在僻静的庭院中，另一个在较低的楼梯上。楼梯上的游行使用了足够多的人来强调缺乏垂直上升和下降。此外，人们穿着长袍的短促表明有些人正在上升，有些人正在下降。虽然大多数二维艺术家使用相对比例来创造一种深度幻觉，但埃舍尔在这里和其他地方使用相互矛盾的比例来创造视觉悖论。

虽然观察者的物体空间中的对应物是公共的并具有可测量的属性，但视错觉本身对于观察者(人类或动物)的体验是私有的。然而，它们可通过口头和其他交流进行描绘，甚至可通过心理物理学进行测量.大脑需要看到熟悉的简单物体，并且倾向于使各个元素创建“整体”图像。格式塔理论可以用来解释错觉轮廓中的Kanizsa的三角形(如图7)，观察时可以看到不存在的浮动的白色三角形。然而，对Kanizsa三角形的另一种解释是基于进化心理学和现实，为了生存，看到形式和边缘是很重要的。使用感知组织来创造刺激的意义是其他众所周知的幻想背后的原则，我们的大脑能够理解形状和符号，包括不可能的对象，将它们拼凑起来，就像拼图一样，制定出那些不可信的东西。

格式塔理论的感知原则决定了我们对不同对象进行分组的方式。形式感是感知系统试图填充空白部分以便看到的是简单对象而不是复杂对象；连续性是感知系统试图消除零散的线段组合成连续线的歧义；邻近度是组合在一起的对象的关联点；相似性是相似的对象将被视为有关联的。这是个体在三维中观察的能力，即使击中视网膜的图像仅是二维的。但即使使用二维图像，与水平距离相比时大脑也会夸大垂直距离，就像垂直-水平错觉(如图8)一样，两条线的长度完全相同，但其中垂直线常被认为比水平线长。

2 认知错觉的应用

深度感知，运动感知是造成一些感官幻想的原因。电影和动画就是基于这样一种错觉，即大脑将一系列略微变化的图像作为动态画面快速连续播放。同样地，当我们移动时，例如我们乘坐车辆时一样，稳定的周围物体可能会移动。我们也可能会感觉像飞机这样的大型物体比较小的物体(如汽车)移动得更慢，尽管较大的物体实际上移动得更快。该似动现象体现了大脑是如何感知运动。

纽约伦斯勒理工学院的研究员Mark Changizi认为人类的视觉系统已经发展到通过生成未来的十分之一秒的图像来补偿神经延迟。这种先见之明使人类能够对当前的事件作出反应，使人类能够进行反射行为，在接受ABC采访时Changizi说：“当我们的大脑试图看到未来时，就会发生幻象，而这些看法与现实不符。”认知过程假视觉错觉的发生是因为我们的视觉系统中的神经回路通过神经学习演变为一个系统，该系统基于我们大脑中简化模型的出现，而对常见的3D场景进行非常有效的解释，从而加快了解释过程，但在异常情况下会引起视错觉。从这个意义上说，认知过程假设可以被认为是理解视错觉的框架。

结语：

认知错觉可以利用视错觉的基本原理，并且以观者和对象的互动来呈现奇妙的视觉效果。大脑的认知过程是我们了解世界重要的方法之一，能让我们更主观的去认识和改变我们所见到的图像。