非对称亮度变换视错觉

Gregory和Heard于1983在论文《Visual dissociations of movement, position, and stereo depth: Some phenomenal phenomena》 中首次描述了这种非对称亮度变换(asymmetric luminance steps)导致旋转视错觉的现象。

Akiyoshi Kitaoka于2003年创作

北冈明佳(Akiyoshi Kitaoka)在他2003年的论文《Explanation of the elemental illusion (optimized Fraser-Wilcox illusion)》中指出，这种视错觉现象可以称之为余光游移视错觉(peripheral drift illusion)，只有用余光观察才能看到视错觉发生。并且四种不同亮度的颜色是产生这种错觉的必须条件，据估计这种非对称的亮度变换会触发人类的运动探测神经。如：上图中的黑、蓝、白、黄。如果把这四种颜色定义为：极暗色、暗色、极亮色、亮色，那么视错觉旋转的方向倾向于：极暗色->比邻的暗色，或者，极亮色->比邻的亮色。

所谓非对称亮度变换可以这样解释，请首先看上图的左半部分，四种颜色从左至右的亮度值分别是0、120、255、220。而上述论文的理论中指出：极暗色总是倾向于向暗色的方向旋转，也就是图中的A和D都可能发生，但是A从左至右0->120的亮度跨度是120，D从右至左0->220的跨度是220，亮度跨度越小产生的视错觉效果越强烈，所以说A向视错觉的强度是大于D向强度。同时，论文中也指出：极亮色也总是倾向于向亮色的方向旋转，于是图中B和C都会发生，但B的左右跨度是35，C的右左跨度是135，于是B的效果是大于C。所以，尽管图中左半部分这样的颜色布局会产生反向旋转的视错觉效果，但是反向的总效果是小于正向的（C + D < A + B），于是朝一定方向旋转的视错觉效果便产生了。

接下来，我们来看上图的右半部分，两种颜色的亮度分别为0、120，E向的左右跨度和F向的右左跨度同为120，所以两个方向的视错觉强度是对称相等的，然而在整个图像上视错觉的总强度为零，旋转效果无法产生！所以说，Akiyoshi Kitaoka提出“四种不同亮度的颜色是产生旋转视错觉的必须条件”，因为只有像上图左半部分这样安排颜色布局——图中每种颜色过渡到它右边颜色的亮度跨度的总和大于每种颜色过渡到它左边颜色的亮度跨度总和，才能产生出总的朝一个方向旋转的视错觉效果。而同一张图像上，向某个方向亮度变换的总跨度不等于向另外方向亮度变换的总跨度，即为“非对称亮度变换”。当然四种颜色是产生非对称亮度变换所需要的最小颜色数量，两种颜色（上图右半部分）和三种颜色都是不可能实现的。

所以如果按照上图左半部分的规律安排颜色过渡，将会产生余光游移视错觉（图一）。但是Akiyoshi Kitaoka等人还发现，图一中这种渐进式的亮度变换会减弱对运动神经的刺激进而降低错觉的效果，并且长而连续的色块和直线边缘对于错觉效果也有弱化作用（图二），但是具有间断（图三）或者曲线（图四，这是另一个视错觉：大内错觉，放在这里为说明曲线边缘的作用）边缘的清晰色块将会大大强化视错觉效果。