教你制作简易的视觉暂留错觉图

视觉遗像现象及其神经机制。当我们了解了视觉遗像的原理之后,我们发现原来制作这类视错觉图片非常简单,只要简简单单处理一下,人人都能制作有趣的视觉遗像错觉现象图!

首先,我们来做一个常见的测试:





图1.注视图中央的四个黑点30秒,不要眨眼。然后转头看着白色的墙壁,并不停的眨眼,神奇的图像就会慢慢的显现了!

1、什么是视觉暂留(视觉遗像)错觉?

上图是一个很常见的视觉遗像错觉图,想必大家都见识过。视觉遗像(afterimage),指的是人眼睛对看过的东西会在大脑中保留一定时间的现象。简单的说,但当物体移去时,视觉系统对物体的印象不会立即消失,而要延续0.1-0.4秒的时间。这也是我们能够把每秒24帧的电影看成动画的原因所在。

正常情况下,我们不会特别注意到视觉遗像现象。但是,当我们长时间盯着一个视觉刺激( 比如图1)之后,当我们将视线再转向白色/灰色背景时,我们就会看到一种特殊的视错觉,即视觉遗像错觉(afterimage optical illusions)。

简单的说,我们在视觉遗像错觉中看到的其实是与原图“互补”的图案,如下图就是图1中视错觉所能看到的图像:

图2. 耶稣视错觉图(图1)所能看到的图像

2、视觉遗像错觉的神经机制

为什么会这样呢?原来,人眼观看物体时,首先成像于视网膜上,其次由视神经输入大脑,通过不同的脑区对信息的整合,我们最终才能感觉到物体的像。最初的阶段,必需要靠感光细胞感光,并且将光信号转换为神经电信号,之后才能将信号传递给大脑。而感光细胞的感光需要依靠一些包括感光色素在内的物质,这些物质的形成是需要一定时间的,这就导致了感光细胞会由于长时间的活动逐渐变得“疲劳”(神经适应性),进而形成视觉遗像错觉(图5)。

图3. 感光细胞对光的适应性。盯着A中的十字看1分钟后转向看B中的十字,你会感受到视网膜对亮/暗视觉信息的适应的结果:黑白颠倒。

我们通过图3就可以轻松的感受到这一点。首先,在盯着A图中心的黑色十字看大约一分钟。在这过程中,负责对黑点成像的感光细胞将变得对“暗”适应,负责对白点成像的感光细胞将将会变得对“亮”适应。之后再转向看在B图正中间的十字架。由于感光细胞的局部适应性,我们现在就会在之前黑点的位置看到白点,而在之前白点的位置看到黑点。

图4. 感光细胞对色彩的适应性。盯着A中的十字看1分钟后转向看B中的十字,你会感受到神经系统对色彩信息的适应的结果:我们会看到与之前“相反”的颜色。

这种现象同样也适用于对颜色的适应。当我们首先盯着图4A中的十字看1分钟之后,负责对相应颜色成像的视锥细胞的活性强度(对新出现的视觉刺激做出反应的能力)会因为长时间的表征固定区域内的颜色(适应性)而逐步下降。然后,当我们将目光转移到图4B中,就会看到与之前颜色互补的颜色了(图5)。

图5. 色彩视觉遗像错觉的神经机制。中间的大圆表示的是我们眼睛所看到的视觉刺激。右侧的小圆表示的是我们大脑实际感知到的图像。大圆中的红/色绿小圆圈表示编码红/绿色的感光细胞;光栅图表示的感光细胞活动的强度。光栅越密表示细胞活动越剧烈,之后面对新的视觉刺激时的活性将越低,即小圆圈的亮度将越暗。

3、生活中的视觉遗像现象错觉

相信看过以上解释之后,很多人都会感叹这个视觉遗像错觉真的很明显呃。可是为什么我们日常生活中很少会意识到呢?原来,产生明显的视觉遗像错觉的前提是要让感光细胞长时间连续表征某一特定颜色,而正常情况下,我们的眼睛在不断的运动,导致所见的视觉刺激一直在不断的被刷新。所以,我们平时不太能感受得到这种视错觉。

某些特殊情况下,例如,长时间对着鲜血的手术医生来说,偶尔转看白大褂或者墙面会产生绿色的幻象,从而影响手术质量。

说起来有趣,这个视错觉是我在很小的时候在看张卫健主演的电视剧《机灵小不懂》中首次认识到的。在该剧第三集中:

为了粉碎郑王的谋反阴谋,小不懂夸下海口,说佛祖将在一个时辰内显灵,天空将出现红云吉兆。 不懂先让众人到佛堂颂经洗涤心灵,众人却发现佛堂不知为什么,全被漆成绿色。一个时辰后,众人走出寺外,发现天边果然出现红云,相信孝宗是得到天之庇佑了。

图6. 在《机灵小不懂》中,不懂通过让众人适应绿色的环境之后,再去仰望天空,果然看到了“红云”。PS. 电视剧里面太扯了,但是原理是对的。

相信细心的朋友已经明白了。原来,这个视觉遗像不仅对黑白图片有效,对彩色图像同样也有效果。也就是说,之前的耶稣基督的视错觉图,在这类视错觉里面其实只是比较简单的一种。我们可以使用更复杂的线条和更艳丽的色彩来制作视觉遗像错觉,比如下图。

图7. 彩色视觉遗像错觉(颜色后现象)示例图。(方法:眼睛盯着她得鼻尖看30之后再去看白色得墙壁)

那么,问题来了:这位眼中含笑(一个笑脸☺)女神是谁呢?



【特别附录】

彩色视觉遗像错觉的制作方法:

1、找到要编辑的图片用Photoshop打开,单击 “调整”菜单的“反色”选项 ,图片就变成互补的颜色了。

2、Windows系统自带的画图工具也有反色的功能,具体是单击“图像”菜单,在下拉列表中选择“反色”即可。



作者:东华君,神经科学博士生

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