目にも不思議な錯視の世界

きっづ光科学館ふぉとん「夏休みイベント」特別講演
日本原子力研究開発機構関西光研究所多目的棟　大ホール
2008年8月9日（土）

目にも不思議な錯視の世界

北岡明佳（立命館大学文学部心理学専攻） email　2008/7/31より

知覚の心理学においては、「光」は自明の実在ではなく、知覚された明るさの強さと単純に対応しているわけでもない。「光」は高次の心理的構成体である（ゲシュタルトという）。光の知覚は、いわば「光の錯視^*」である。

^*錯視（さくし）とは、目の錯覚（さっかく）のことである。

グラデーション（色や明るさがなめらかに変わる塗り方）は光の錯視の宝庫である。

（グラデーションは静止画が動いて見える錯視の宝庫でもある）

グラデーションによる光の表現の例

「白」と知覚されたところより輝度が高ければ、光と知覚される。

「明暗」と「白黒」は異なる。（面色 vs. 表面色）

「おばけ」

おばけの「服」の輝度は左右で同じであるが、左が右より明るく見える。あるいは左の服は白で、右の服は灰色に見える。

明るさ対比

左右の内側の長方形は同じ輝度であるが、左が右より明るく見える。

複雑な形の明るさ対比

左右のおばけは同じ輝度であるが、左が右より明るく見える。

強化型明るさ対比

左右の中央の長方形は同じ輝度であるが、左が右より明るく見える。

表面色の錯視

「エーデルソンのチェッカーシャドウ錯視風グラデーションの錯視」

C = D である。

分解して確かめる（MS-Wordファイル）

輝度　=　照明　×　反射率

（目で感じられた明るさ　=　光　×　ものの白さ黒さの程度）

　　これは、不良設定問題と呼ばれる。

広い範囲に連続して明るいところと、色の彩度が高いところ（色鮮やかなところ）は、そうでないところに比べて光が強く照射されたところと知覚される。

図全体として一定方向に平均輝度の勾配があると、環境光が知覚される。

明るい星形パターンは光に見える。

屈折の知覚による光の表現

屈折の知覚と透明視による光の表現

以上、画像の変形には Ulead PhotoImpact 7 （フォトレタッチソフト）の「照明」効果と「粒子」効果を使用

光の知覚はいわば錯覚である。

psychology

拙著、錯視本「トリック・アイズ　メカニズム」発売中！

「視覚は（トリック的だから）すべて錯覚だ」、と言えないことはない。

光の錯視の簡単な作り方

まず、ドローソフト（アドビ・イラストレーターやコーレルドローなど）を用意します。

光って見える刺激条件・その1　グラデーション

光って見える刺激条件・その2　線条

光って見える刺激条件・その1とその2の合成

「光る菊」

菊の花の中心が光って見える。

「光るフジツボの詰め合わせ」

白い部分が輝いて見える。さらに、白い部分に暗いものが閃って見える。

逆相的明所視ファントム（Counterphase photopic phantoms）

Kitaoka, A., Gyoba, J., and Sakurai, K. (2006) Chapter 13 The visual phantom illusion: a perceptual product of surface completion depending on brightness and contrast. Progress in Brain Research, 154 (Visual Perception Part 1), 247-262. PubMed PBR (Reprints are available. It seems that PDF is not available) Reprint request to me

cf. glare effect
Zavagno, D. (1999) Some new luminance-gradient effects. Perception, 28: 835-838.

視覚的ファントムとは？

Dark phantoms
(i.e. standard phantoms)

The visual phantom illusion refers to a phenomenon that an illusory grating appears to bridge the occluder that occludes a luminance-modified grating. When the luminance of the occluder is the lowest luminance of the grating, dark parts appear to be continual in front of the occluder.

Tynan, P. & Sekuler, R. (1975). Moving visual phantoms: A new contour completion effect. Science, 188, 951-952.

Genter, C. R. II. & Weisstein, N. (1981). Flickering phantoms: A motion illusion without motion. Vision Research, 21, 963-966.

Gyoba, J. (1983). Stationary phantoms: A completion effect without motion and flicker. Vision Research, 23, 205-211.

Light phantoms

When the luminance of the occluder is the highest luminance of the grating, light parts appear to be continual in front.

(When the cursor is placed on this image, the occluder becomes dark)

Sakurai, K. & Gyoba, J. (1985) Optimal occluder luminance for seeing stationary visual phantoms. Vision Research, 25, 1735-1740.

Color phantoms

Finding: The brightness induction in stationary visual phantoms is not in phase but counterphase, like grating induction.

McCourt, M. (1994) Grating induction: A new explanation for stationary phantom gratings. Vision Research, 34, 1609-1617.

May, J. G., Brown, J. M. and Roberts, S. (1999) Afterimages, grating induction and illusory phantoms. Vision Research, 39, 3025-3031.

An explanation of stationary phantoms

Stationary phantoms are explained in terms of perceptual transparency, in which the surrounding grating induces counterphase lightness induction in the occluder and generates unique transparency that gives the continuation and the fixed depth of phantoms.

Unique transparency

Schematic explanation using unique transparency

Kitaoka, A., Gyoba, J., Kawabata, H., and Sakurai, K. (2001). Perceptual continuation and depth in visual phantoms can be explained by perceptual transparency. Perception, 30, 959-968.

視覚的ファントムは霧と光の知覚

「尾瀬沼」

湖面上に霧が出ているように見える。

視覚的補完

「サーチライト」

黄色のサーチライトが当たっているように見える。各縦列の円の中の色グラデーションは同じであるが、上2つは黄色の円に見え、下2つは青の円に見える。

「月とブラックホール」

円内は上下とも同じパターンであるが、上は月に見え、下はブラックホールに見える。

図地分離に関して有名なものはルビンの盃（図地反転図形）

「ルビンの盃」
（北岡2008年版）

produced by Akiyoshi Kitaoka 2008 (March 21)

多義図形・反転図形2

多義図形・反転図形

なお、下図は奥行き反転図形であって、ルビンの盃とはメカニズムは関係ない。

（a）ネッカーの立方体　　（b）マッハの本　　（c）　シュレーダーの階段

（いずれも北岡による改変あり）

その他の光の錯視

「スウェーデンの光」

白丸に青い光が点滅するように見える。

スウェーデンには行ったことがないので、この作品は単に国旗からのイメージです。

バーゲン錯視（あるいは、きらめき格子錯視）

「ワープ」

真ん中を見ていると、星がまたたいて見える。

「渦巻きワープ」

同心円が左に回転して中心に向かう渦巻きに見える。

交差角45度のツェルナー錯視

The spiral illusion of the Zöllner illusion:

Kitaoka, A., Pinna, B., and Brelstaff, G. (2001). New variations of spiral illusions. Perception, 30, 637-646.

「タイガース螺旋」

黒い太線は同心円であるが、右に回って中心に向かう渦巻きのように見える。

ツェルナー錯視

横線は平行であるが、上から左・右・左・右・左に傾いて見える。傾きの方向は短い斜線との交差角を鋭角過大視する方向である。ツェルナー錯視は交差角が0度から90度の範囲で起こるとする文献もあるが、0度から10度の間ではフレーザー錯視が、50度から90度の範囲では「間接効果」が関与することが知られている。これらの錯視はともに鋭角過少視を与える。非誘導線が斜め45度の時錯視量は最大であるとされる。ただし、交差角が10度付近ではフレーザー錯視の錯視量増大によって、ツェルナー錯視の錯視量増大は相殺されるように見える。Kitaoka and Ishihara (2000) は、ツェルナー錯視を規定する角度錯視は3つあり、2つは角度過大視、1つは角度過少視であるとした。ただし、後者はフレーザー錯視と間接効果が連続したものと仮定した場合である。最初の報告者は、Zöllner（1860）である。

オップ効果

「放射性の虹」

カーブした放射状の「主観色」がぎらぎらして見える。

「秘密基地」

渦巻きの軌道に沿って何かが駆け抜けるように見える。

「ミラーボール」

内側のブラッドが光って見える。

錯視のカタログのページ

幾何学的錯視（形の錯視）のカタログ（配布物）

静止画が動いて見える錯視

オオウチ錯視（蘆田最適化版）

内側の領域が動いて見える。

References

Ouchi, H. (1977) Japanese optical and geometrical art. Mineola, NY: Dover.

Spillmann, L., Heitger, F. and Schuller, S. (1986) Apparent displacement and phase unlocking in checkerboard patterns. Paper presented at the 9th European Conference on Visual Perception, Bad Nauheim

Ashida, H. (2002) Spatial frequency tuning of the Ouchi illusion and its dependence on stimulus size. Vision Research, 42, 1413-1420.

「踊るハート達」

ハートが動いて見える。めがねをかけている人は、めがねを動かすとよく見えるかもしれない。離れたところから見ると、明るくなった時のハートは白のランダムドットより手前に見え、暗くなった時のハートは奥に見える人が過半数と予想される。

文献

Kitaoka, A. and Ashida, H. (2007) A variant of the anomalous motion illusion based upon contrast and visual latency. Perception, 36, 1019-1035.

Kitaoka, A, Kuriki, I. and Ashida, H. (2006) The center-of-gravity model of chromostereopsis. Ritsumeikan Journal of Human Sciences, 11, 59-64. PDF

モノクロでOK

配布物

「踊るハート達」　（MS-Word ファイル）

「蛇の回転」

蛇の円盤が勝手に回転して見える。

（配布物）

「赤い蛇の回転の詰め合わせ」

リングがゆっくり、あるいは急速に回転して見える。

「ジグザグ虫」

上から一番目と三番目のブロックは右に、二番目と四番目は左に動いて見える。

（北岡による勝手な）
最適化型フレーザーウィルコックス錯視の最新の分類

(VSS DemoNight 2007)

参考　北岡明佳著　「だまされる視覚　錯視の楽しみ方」

Optimized Fraser-Wilcox illusion の基本図形

Type I (six) 1500 x 1000

Type I (six) fast type 相当 1500 x 1000

Type IIa (six) 1500 x 1007

Type IIa (six) fast type 1500 x 1000

Type IIb (six) 1500 x 1000

Type III 1500 x 400

参考書

北岡明佳著　人はなぜ錯視にだまされるのか？　トリック・アイズ　メカニズム　カンゼン　（2008年7月刊行） new!

　もっと情報

北岡明佳（監修）　ニュートン別冊　脳はなぜだまされるのか？　錯視完全図解　（2007年10月刊行）

　もっと情報

本講演のタイトル 目にも不思議な錯視の世界

と

夏休み特別イベントのタイトル　「目にも不思議な科学の世界」

は

シード社の錯視けしごむの名称のパクリです。

錯視の消しゴム

目にも不思議なけしごむのページ

まとめ

錯視にはいろいろな種類がある。錯視を科学的に理解するためには、心理学の知識が必要である。実は心理学は理科なのだが、特に難しい学問ではないので、親しんでみてはいかがであろうか。

ご清聴ありがとうございました。

北岡の顔
（見るほどのものではない）

京都の風景
（観光の参考に）

立命館の風景
（受験するなら立命館）

　北岡明佳の錯視のページ　

以下は、時間が余った場合に使用予定

「マクドナルド」

黄色のバーが左右に動いて見える。

仮現運動

円が左右に行ったり来たりして見える。

おばけ（motion line, speed line）

Apparent movement with speed lines (motion lines)　おばけは 100ms

⇔⇔

「高速どんぐるりん」

どんぐりの輪が高速に回転して見える。

普通の「どんぐるりん」↓

「おばけのおばけ」

おばけが高速に移動して見える。

おばけなしのおばけ・・・この方がよりおばけの動きという感じ。

さらにおばけの動きらしくした動画

線運動錯視（line motion illusion）

ドットは200ms、線は2000ms、ブランクは2000ms

References

Hikosaka, O., Miyauchi, S., & Shimojo, S. (1993a). Focal visual attention produces illusory temporal order and motion sensation. Vision Research, 33, 1219-1240.

Hikosaka, O., Miyauchi, S. & Shimojo, S. (1993b). Voluntary and stimulus-induced attention detected as motion sensation.. Perception, 22, 517-526.

床屋のポールの錯視（barberpole illusion）

運動残効（motion aftereffect）

A stationary image appears to expand after keep gazing at contracting stripes.

滝の錯視（waterfall illusion）とも呼ばれる。

The Motion Aftereffect Home Page

Reverse phi あるいは Phenomenal phenomena

「軟質磁石」

青色の棒も黄色の棒も長方形であるが、歪んで見える。

Anstis S M, 1970 “Phi movement as a subtraction process” Vision Research 10 1411-1430

Gregory R L, Heard P F, 1983 “Visual dissociations of movement, position, and stereo depth. Some phenomenal phenomena” Quarterly Journal of Experimental Psychology 35A 217-237

　色の錯視は錯視か？

「レモン色の渦巻きとクリーム色の渦巻き」

渦巻きにはレモン色のとクリーム色のと２種類あるように見えるが、どちらも同じ黄色（R255, G255, B0）である。

「水色と黄緑の渦巻き」

水色の螺旋と黄緑の螺旋があるように見えるが、どちらも同じ色（r = 0, g = 255, b = 150）である。この色の錯視はモニエ・シェベル錯視に近いと思うが、彼らの理論には合わないのかもしれない。

「シアンの渦巻き」

きれいな水色の螺旋と明るい青緑色の螺旋があるように見えるが、どちらも同じシアン（R = 0, G = 255, B = 255）である。

「小家族」

左の鳩も右の鳩も同じ色なのだが、左の方は黄味がかって見える。

「ムンカー錯視」

上の列にはオレンジ色と赤紫色の赤があるように見えるが、同じ色である。下の列は黄緑と青緑の2色があるように見えるが同じ色である。ホワイト効果の色相版である。

ムンカー錯視

「四色の犬」

上から1番目と3番目の列の犬は2種類、2番目と4番目の列の犬も2種類いるように見えるが、それぞれ同じ色である。色の土牢錯視である。

参考　　北岡明佳著　「トリック・アイズ　デザイン」

土牢錯視（dungeon illusion）（Bressan, 2001）とは？

左の「牢屋」の灰色のダイヤモンド形は右のよりも明るく見えるが、物理的には同じ明るさである。

Bressan, P. (2001) Explaining lightness illusions. Perception, 30, 1031-1046.

色の土牢錯視とは？

左の「牢屋」のダイヤモンド形はオレンジ色に、右のは少し紫がかった赤に見えるが、物理的には同じ色である。

引用文献は調査中（ないかもしれない）

色の土牢錯視は雰囲気はムンカー錯視だが、普通に色の同化で説明することも可能だし、ゲシュタルト要因を考えて色の対比というのもあるのかもしれない。

次の犬年は11年後か・・・

色の対比

ある領域が別の色の領域で囲まれると、そこに囲んだ色の反対色が誘導される現象。灰色領域が青で囲まれると黄が誘導され（左図）、同じ灰色領域が黄で囲まれると青が誘導される（右図）。

「入学式」

灰色で描いたサクラの花びらに、色が付いて見える。

図にカーソルを載せると、花びらは灰色であることがわかる。

「錯覚」とは、認識する主体とは独立に実在する「本当の対象」とは異なる知覚のことなので、「本当の対象」をどう認識するかで、何でも錯覚にできる。たとえば、「ステレオグラムは平面に描かれた絵に過ぎないのに立体物が見えるのだから錯覚だ」、と。

「立命館湖」

立命館大学衣笠キャンパスが水没したように見える。

ここが水没するようでは京都市街全域水没で～す。もちろん大阪も、神戸も。

実際の風景↓

「『実際の風景』と言っても本物ではないから錯視図だ」、と頑張ることもできる。

北岡の解決法・・・見ることに役に立たない（ように思える）知覚を錯視と呼び、両眼立体視のような機能的な視覚トリックは錯視と呼ばないことにする。これは機能性による分類である。

　だまし絵

（1）　だまし絵　（トロンプルイユ　Trompe l'oeil）

（2）　うかし絵　（陰影による立体感と空間知覚　Shape and space perception from shading and shadowing）　→　「トリックアート」によく使われている。

「隠されたジャストローの台形錯視」

上の図の台形が下の図の台形よりも大きく見える（ジャストローの台形錯視）がこれにすぐには気づかないのは、影が物体の空間位置の知覚に及ぼす効果のデモンストレーション（影の位置が違うだけなのだが上図では球が浮いて見える）に注意が取られてしまうためであろう。

（3）　むりな絵　（不可能図形　impossible figure）

「芯なし不可能トイレットペーパー」

よくある不可能図形である。

「心的回転実験用不可能図形」

2004/5/8

ペンローズの三角形（Penrose's triangle）

（4）　かえし絵　（反転図形　reversible or ambiguous figure）

「クマとトンネル」

クマとトンネルのどちらかが見える。２つの絵は同一であるが、クマが見える時、２頭のクマはこちら向きにはどこかで交わる方向に輻輳しているように見え、トンネルが見える時、２つのトンネルは離反する方向に向かっているように見える。なお、クマは頭がこちらを向いているとも、尻尾の側がこちらを向いているとも解釈できる。

古典的な例

フィッシュガール（三輪みわ）

シルエット錯視（茅原伸幸）

「マリリンシュタイン」（Marylin Monroe-Einstein hybrid image）（Aude Oliva）

（5）　さかさ絵　（Upside-down figure）