《Hermann栅格错觉及解释.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Hermann栅格错觉及解释.doc（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、3Herma nn栅格错觉及解释1 Hermann栅格错觉Hermann栅格错觉是一种视错觉，由 Ludimar Hermann在1870年提出(Hermann, 1870)，在一个黑色的背景中，白色栅格或者亮色栅格的线条交叉处会出现一些快速闪烁的黑点，但是当我们将目光集中到某一些闪烁的黑点时，这些黑点便消失了，如图1所示。图1 grid错觉(1)图2 grid错觉(2)图3 grid错觉(3)THHH这种现象引起了研究者们的兴趣，他们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(Ni nio & Steve ns, 2000)，暗点看起来依
2、然存在，如图2所示。如果把方块的边框去掉，变成没有外框的网格(Ni nio & Steve ns, 2000)， 结果，暗点还是会出现，如图3所示。但是，如果把原始图片旋转上45度，错觉就会减弱(Spillmann, 1994)，如图4所示。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，错觉就消失了 (Oehler & Spillmann,1981)，如图5所示。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(Geier, Sera, & Bernath, 2004)，如图(所示。图4 45旋转栅格图5同亮度彩色栅格图6波浪形栅格后来，Bergen又
3、对Hermann栅格错觉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，如图7所示。图7模糊处理栅格之后，Schrauf等人在Bergen的基础上，创造了另一个经典视错觉作品闪光栅格错觉(Scintillation Grid IIIusion)(Schrauf& Wist, 1997)。这一次，条纹变暗成了灰色，而交叉处保留 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，如图8所示。2
4、理论解释这种视错觉现象可以用神经加工过程中的侧抑制 (Baumgart ner, 1960)来解释，在视觉系统 之中交叉点处的加工，不仅仅是一个光感受细胞在起作用，而是一群感受细胞共同作用的结果， 研究当中，把这一群对于所呈现的刺激可以做出反应的感受细胞称之为感受野(receptive field)(Lindeberg, 2013)。在感受野的中央，当单个光感受细胞探测到高亮度刺激时会激活神经节细 胞，而周围区域的光感受细胞则会抑制神经节细胞，也就是说，“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。如图9所示，A是视觉中央，
5、B则处于视觉边缘。A处分配的细胞多，每个细胞负责范 围小，明暗信息更准确，而 B处细胞少、范围大，相比非交叉点，交叉点处细胞接收到的区 域黑色较少，因此明暗对比不足，白色看起来也就不那么亮了。这种理论认为，在整个视网膜 上，感受野分布不均匀，在视觉中央一对一精细加工，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。因此，由于交叉处的点相较于线条中央的点被更强的亮度所包围，增强抑制作用使得周围交叉点看上去比较暗。因此在视觉中央就不会出现这种现象了。此外，视网膜上的侧抑制是帮我们看清边界、颜色
6、改变和亮度对比的重要工具。侧抑制理论虽然很有道理，但它也广受质疑。例如，按照图9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 膜上的侧抑制就无法解释。于是，研究者们又从视觉系统中更高的大脑皮层寻找原因。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） （Cho & Choi, 2014）。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
7、们就是S1简单细胞（Schiller &Carvey, 2005）。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，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。参考
8、文献Baumgartner, G. (1960). Indirekte Gr?enbestimmung der rezeptiven Felder der Retina beim Menschen mittels der Hermannschen Gittert?uschung. Pfl gers Archiv Fur Die Gesamte Physiologie Des Men schen Und Der Tiere, 2721), 21-22.Bergen, J. R. (1985). Hermann s Grid: New and Imptnvedtigative Ophthalmol
9、ogy & VisualScie nce26, 280-280.Cho, M. W., & Choi, M. Y. (2014). A model for the receptive field of ret in al ga nglio n cells. Neural Networks, 49, 51-58.Geier, J., Sera, L., & Bernath, L. (2004). Stopping the Hermann grid illusion by simple sine distortion. Perception, 33, 53-53.Lindeberg, T. (20
10、13). A computational theory of visual receptive fields. Biological Cybernetics, 107 ，589-635.Ninio, J., & Steve ns, K. A. (2000). Variatio ns on the Herma nn grid: an exti ncti on illusi on. Perceptio n, 29(10), 1209-1217.Oehler, R., & Spillmann, L. (1981). Illusory colour changes in Hermann grids v
11、arying only in hue. Visio n Research, 21(4), 527-&Schiller, P. H., & Carvey, C. E. (2005). The Hermann grid illusion revisited. Perception, 34(11), 1375-1397.Schrauf, M., & Wist, E. R. (1997). Spatial parameters affecting the Hermann grid and the sc in tillati ng-grid illusi ons. Perceptio n, 26, 28-28.Spillmann, L. (1994). The Hermann grid illusion: a tool for studying human perspective field orga ni zati on. Perceptio n, 23(6), 691-708.