錯視の心理学

西南学院大学　授業内トーク
2020年7月9日（木）17:00-18:30
http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/seinangakuin2020.html

錯視の心理学

立命館大学総合心理学部　北岡明佳 email

2020/6/17 より

Q: 錯視（visual illusion, optical illusion）とは何ですか？

A: 対象の「真の性質」と異なる視知覚（visual perception）のことです。すなわち、対象について事前に知識があり、その性質と認識しているものと知覚が異なる場合に、その知覚を錯覚（illusion）（視覚の場合、錯視）と呼びます。知識、記憶およびそれらと知覚の照合を行う過程が前提条件となる点において、錯視は純粋な知覚レベルの現象というよりは、認知心理学的側面のある現象ということになります。

ミュラー=リヤー錯視（Müller-Lyer illusion）: 上下の水平線分の長さは同じである（= 対象の「真の性質」）が、下の方が長く見える（= 対象の視知覚）。

Q: 「錯視は知覚の誤り」と考えてよいですか？

A: 「錯視は知覚の誤り」であるとは、必ずしも言えません。もちろん、そのように認識したいのであれば世界観あるいは好みの問題ですし、マスコミをはじめ一般の人にはそのように説明した方が歓迎されるので、そのように語る選択肢もあります。ただし、錯視のデモには、いわゆる「正しい」知覚、すなわち「機能的な」（functional = 役に立つ）知覚を錯視として表現しているものも多いので、方便として「錯視は知覚の誤り」と言うのは構わないのですが、本気でそう考えていると多くの矛盾に直面します。心理学を学んだ皆様には、この件は意外にも取り扱い注意な案件であることを承知の上で、錯視について得た知識を運用して下さい。たとえば、下記は色の恒常性（color constancy）の例ですが、錯視仕立てにしてありますので、一般の人は「錯視」のデモと認識する傾向にあります。

「目の色の錯視」

左から、赤・黄・緑・青の目に見える（= 対象の視知覚）が、ほぼ同じ灰色である（= 対象の「真の性質」）。

(sRGB, α = .48)

「赤く見えるいちご」

すべての画素（ピクセル）はシアン色近辺の色相である（= 対象の「真の性質」）が、イチゴは赤く見える（= 対象の視知覚）。加法色はシアンで、透明度（アルファ値）は48%の加法的色変換。一方、イチゴが赤く見えることは、色の恒常性の働きである。この場合、本来知覚されるべきは「赤いイチゴ」であり、その文脈では「対象の真の性質」は各画素が表現しているはずの「色」（ここでは灰色や灰色に近いシアン色）ではない。知覚は、必ずしも物理的刺激に一対一対応した像ではないのである。

Q:「赤く見えるいちご」の錯視は、「いちごは赤いと知っているから」ですか？

A: そうではありません。その質問は、記憶色（memory color）という認知レベルのメカニズムを想定しています。しかし、「赤く見えるいちご」の錯視は色の恒常性（色の照明やフィルターを通しても、元の対象の色がある程度知覚できること）の例であり、色の恒常性は知覚レベルのメカニズム（学習や記憶に左右されない、いわば生得的なメカニズム）を想定するのが普通です。このため、「赤く見えるいちご」の錯視を記憶色の効果として説明するのは、妥当ではありません。なお、記憶色の効果が全くないと言っているのではありませんよ。

(sRGB, α = .48)

「青く見えるいちご」

すべてのピクセルは黄色の色相であるが、イチゴは青く見える。加法色は黄色で透明度は48%の加法的色変換。

グレースケールに変換したイチゴの写真

記憶色を研究する場合の刺激の例

記憶色を研究する場合のコントロール刺激の例

「青く見える地球」

すべてのピクセルは黄色の色相であるが、地球は青く見える。

「赤く見える地球」

すべてのピクセルはシアン色の色相であるが、地球は赤く見える。

Q: 錯視にはどのような種類がありますか？

A: 形の次元の錯視（幾何学的錯視（geometrical illusion）と呼ばれる）、明るさの次元の錯視、色の次元の錯視、運動視の次元の錯視など、視覚の種類ごとにいくつもの錯視が知られています。

「ほつれ錯視」（渦巻き錯視の一種）

同心円がこんがらがつて見える。

フレーザー・ウィルコックス錯視図形風刺激による主観色のフィリング・イン（中村効果）

中央を見ながら目を図に近づけると上半分が下半分よりも暗く見え、遠ざかる時は下半分が上半分よりも暗く見える。

参考　第2回錯視コンテスト 2010

Q：左のハートと物理的に同じ色は（1）（2）（3）のうちどれでしょう。（ムンカー錯視）

問1

問2

問3

問4

「エンボスドリフト錯視」
（サイン波型）

内側の正方形領域が動いて見える。

Q: 運動視の次元の錯視にはどのような種類がありますか？

A: 大きく分けて、実際に動く対象における錯視と、静止画が動いて見える錯視があります。それらには、さらにいくつもの錯視が知られています。

フットステップ錯視の例

青と黄の長方形は、等速で左右に動いているが、速度が速くなったり遅くなったりして見える。

A demonstration of the footstep illusion. Blue or yellow rectangles (20 pixels wide) move horizontally back and forth at a constant speed (1 pixel per each 30 ms) across a vertical grating made up of black and white stripes (10 pixels wide for each stripe), but they appear to move fast or slow like a footstep motion.

Anstis, S. M. (2001). Footsteps and inchworms: Illusions show that contrast modulates motion salience. Perception, 30, 785–794.

Q: 「蛇の回転」という絵を見たことがありますが、昔からあるものですか？

A: 2003年に私（北岡明佳）が制作して、ウェブサイトにアップしたところ、大いに人気が出た作品です。私の出世作といったところです。というわけで、皆様が生まれた後にできたものなので、新しいです。昔からあるとは言えません。もっとも、今後私が2003年以降に生まれた人達を相手に講演する時は、「この作品は皆さんが生まれる以前からありました。当時はまだ恐竜や武士が生き残っていて物騒でしたので、魔除けとして作成しました」などとだましにかかろうと思います。

「蛇の回転」

蛇の円盤が勝手に回転して見える。

「蛇の回転」
（2015年版）

円盤が回転して見える。

「れんこんの回転」

れんこんが回転して見える。

岩国名物だとか。

「れんこんの回転」（最適化型フレーザー・ウィルコックス錯視・タイプIIa）の作り方

「打ち上げ」

金属的なものが迫ってくるように見える。丸を除くとすべての線は垂直・水平に描かれているが、中央部は外に凸に見えるように傾いて見える。

Q: 錯視は何かの役に立ちますか？

A: 一般の講演会や研究費獲得の申請の場面を含め、頻繁に聞かれる質問です。錯視を研究することは、視覚のメカニズムの解明に貢献します。しかし、質問者が「錯視は何の役に立ちますか？」と聞く場合、そういう答えを期待していません。「社会の役に立つ」錯視研究が期待されています。たとえば、「特定の錯視を見ると新型コロナウイルス感染症にかかったかどうかが判定できる手法を研究しています」とか「交通事故の低減に役立ちます」といったわかりやすくて景気のよい答えが期待されています（どちらも実現は無理と思いますが）。まあ、私は地道に研究を進めたいと考えておりますので、あまり夢のある大きいことは言いません。エビデンスもないのに言っていいなら、ネタはたくさんありますよ。たとえば、下記（口頭で説明します）。

「光療法 2018」

光って見える。

Q: 道路に描いてあるクルマの速度を落とす絵も錯視の仲間ですか？

A: それは、日本語ではイメージハンプと呼ばれています。錯視と言うよりは、だまし絵（トロンプルイユ, trompe l'oeil）の仲間です。下記は、私が提案しているイメージハンプです（先日京都府警に売り込んだものの、音沙汰なし）。

「視点フリーのイメージハンプ」

3本の狭い領域が凸に見える。

「視点フリーのイメージハンプの基本図形」

単なる勾配の異なる輝度グラデーションの組み合わせである。相対的に輝度勾配の急な領域が凸に見える現象である。

Q: 何か身近な錯視はありませんか？

A: とっておきのがありますよ。手を見よう。静脈は青く見えますが、画素としては青くないです。すなわち、静脈が青く見えるのは、色の錯視なのです。

「静脈錯視：腕」

青白く撮れた写真の場合でも、この手の青く浮き出て見える静脈は物理的には青くなく、彩度の低い黄色かオレンジ色であった。

（ビフォー）

（アフター）

「青く見える電車」

すべてのピクセルは黄色の色相（一部灰色）であるが、電車の車体は青く見える。

cf.

Shapiro, A., Hedjar, L., Dixon, E., and Kitaoka, A. (2018). Kitaoka's tomato: Two simple explanations based on information in the stimulus. i-Perception, 9(1), January-February, 1-9. PDF (open access)

Q: 静脈の色の錯視を研究してみたいのですが、何を調べたらよいですか？

A: 迷わずこの一冊。関連文献を掲載したサイトはこちら。

北岡明佳　（2019）　イラストレイテッド　錯視のしくみ　　朝倉書店　ISBN978-4-254-10290-1　C3040　定価3,132円（本体2,900円＋税）

http://www.asakura.co.jp/books/isbn/978-4-254-10290-1/

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Q: 消える錯視とは何ですか？

A: 5歳なのにそんなことよく知ってるね～。いや、皆さんは 18歳以上か。いろいろ種類があります。下図は、高いコントラストのエッジがあると、低いコントラストのエッジが知覚できなくなる（マスクされる）現象です。メガネを外す、遠くから見る、画面をスクロールするなどして、高コントラストの知覚を妨害すると、隠してある絵が見えてきます。

自分の顔でやると楽しいかもしれない。

「なかなかわからない北岡」

北岡が見えるかも。

Q: 自分の顔で消える錯視を作るには、どうすればよいですか？

A: ワード、エクセル、パワポがあればできます。説明は、こちらのサイトにあります。

原稿（クリックしてワードファイルをダウンロード）

Q: ワードでやってみたが、うまくいかなのですが。

A: 下記は加算的色変換による色の錯視のつくり方の説明ですが、やり方は同じですので、参照してください。

ワードで作る色の錯視教室・その1　（その2があるかどうかはわからない）

まずは、赤いものが写った写真を用意してください。 pic.twitter.com/fCLXQzxl4v
— Akiyoshi Kitaoka (@AkiyoshiKitaoka) April 30, 2020

Q: 消える錯視を用いて、迅速にものを隠せませんか。

A: 錯視とは言わないと思いますが、下記方法は使えるかもしれません。

ゲシュタルト心理学の応用

まずいものを、すばやく消すにはどうすればよいか。

<透明に見える山>

高いのが三上山（みかみやま。通称、近江富士）。手前の山はJR野洲駅近くの山（三上山も野洲駅に近いが）。

こんな風に見える。

拡大すると3つの山であることがわかる。

ゲシュタルト要因の例

まずいものを、すばやく消すにはどうすればよいか。

私が認定心理士の皆さんに推薦した心理学的手法

ゼミ生U君が提案した手法

バカ　　バカ　　バカ　

を

カバカバカバカバカバカバ

とする。

Q: 産業と錯視のコラボはありませんか？

A: 京友禅とのコラボがあります。（それしかやっていない）

伝統産業との接点：京友禅とのコラボ

鷲野染工場（染屋さん）とのコラボ

2015年10月31日、鷲野染工場にて

染め（黒）の１ストローク

型

黄を染める

青を染める

最終工程（黒を染める）

2017年12月23日

2020年4月28日

Q: 最近はどのような錯視を研究していますか？

A: いろいろ研究していますが、たとえば並置混色による錯視は、色彩の科学としても最先端の一つと思います。

「RGBで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じRGBの縞模様である。

拡大画像

原図

動画表現

cf.

「白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じ輝度の灰色である。左は乗算的色変換（透明変換）、右は加算的色変換（半透明変換）。

明るさの対比（simultanoues brightness contrast）

左右の小さい正方形は同じ輝度（物理的明るさ）であるが、左の方が明るく見える。

luminance（輝度） = 対象から放射される可視光の心理物理的な強さ（光すなわち電磁波の強さの物理量そのものではなく、人間が光として知覚できる光の強さを、あたかも物理量であるかのように測定器（輝度計）で測定したもの）。「高い」「低い」と表現される。

brightness（知覚された輝度） = 空間あるいは知覚的に未分化な対象の「明るさ」。「明るい」「暗い」と表現される。

lightness （明度）= 物体の表面の「色」として知覚された「明るさ」。「白い」「黒い」と表現される。

２種類の並置混色

Spatial color mixture: additive color mixture (top) and subtractive one (bottom)

加法混色

減法混色

Spatial color mixture: additive color mixture (left) and subtractive one (right)

「中間混色」（？）

1画素は 20 x 20 pixel。RGBはそれぞれ5階調（125色）。

「RGBで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じRGBの縞模様である。

「CMYで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じCMYの縞模様である。

２色の並置混色

「RCで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じR（赤色）とC（シアン色）の縞模様である。

赤・シアン２色の並置混色（左：加法混色、右：減法混色）

「GMで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じG（緑色）とM（マゼンタ色）の縞模様である。

「BYで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じB（青色）とY（黄色）の縞模様である。

グレースケールにおける２種類の「並置混色」

「白黒で白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じ白黒の縞模様である。

動画表現

北岡明佳　（2016）　RGBを原色とする減法混色の並置混色のアルゴリズムとその応用　日本視覚学会2016年夏季大会　朱鷺メッセ（新潟コンベンションセンター）（新潟市）・2016年8月18日（木）　Poster --- Visiome

並置混色を視覚系はどう解釈するか？

仮説

1.　最も輝度コントラストの高い領域をアンカーとする。

2.　輝度コントラストの低い領域の輝度が低ければ加法混色系と解釈し、輝度コントラストの低い領域の輝度が高ければ減法混色系と判断する。

3.　加法混色系と解釈された画像のアンカーは白と解釈し、減法混色系と解釈された画像のアンカーは黒と解釈する。

「RGBで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じRGBの縞模様である。

Q: 錯視図形はどうやって作るのですか？

A: グラフィックソフト、プログラミング、手描きの3通りの方法です。グラフィックソフトの定番は、Adobe Illustrator と Adobe Photoshop ですが、私は CorelDRAW と Corel PhotoPaint を使用しています。そのようなものを用意しなくても、ワード、エクセル、パワポ、（Windowsアクセサリーにある）ペイントで、初心者は十分です。プログラミングは、私は Delphi というマイナーなソフトを用いています。それだとネットで公開できないので（exeファイルの公開となるため、コンピュータウイルス感染を恐れて使用してもらえない。ちなみに、私にはコンピュータウイルスを作る技術はない）、JavaScript のプログラミングも始めようと考えている。手描きについてであるが、いまどき手描きなんてありえないという感じであるが（30年以上前は、手描きというか製図が当たり前）、下記のようにそう悪くもない。

「黄ばみ錯視」

黒で格子を描きます。

青で囲って、完成！　黒の格子部分の背景が黄色く見える。

「ネオン色拡散」

Q: 錯視はどうやって勉強すればよいですか？

A: 以下、参考書いろいろ。こちらのサイトも参照してください。

The Oxford Compendium of Visual Illusions
Arthur G. Shapiro and Dejan Todorovic

A. G. Shapiro and D. Todorović (Eds.) (2017). The Oxford Compendium of Visual Illusions. Oxford University Press.

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北岡明佳　（2017）　おもしろサイエンス　錯視の科学　日刊工業新聞社　（総ページ数は136ページ）　ISBN978-4-526-07657-2 C3034　\1600+税　（2017年1月20日発行）

北岡明佳（編著）　（2011）　いちばんはじめに読む心理学の本⑤　知覚心理学　―心の入り口を科学する―　ミネルヴァ書房（2011年4月刊、総ページ数は297ページ）　北岡執筆部分の図一覧

第1章　恒常性　（立命館大学・北岡明佳）
第2章　錯視　（立命館大学・北岡明佳）
第3章　色覚　（東北大学・栗木一郎）
第4章　明るさの知覚　（立命館大学・篠田博之）
第5章　運動視　（京都大学・蘆田宏）
第6章　立体視　（九州大学・伊藤裕之）
第7章　顔の知覚　（中央大学・山口真美）
第8章　眼球運動　（東京大学・村上郁也）
第9章　聴覚　（NTTコミュニケーション科学基礎研究所・柏野牧夫）
第10章　嗅覚　（筑波大学・綾部早穂）
第11章　多感覚相互作用：五感による世界の認識　（食品総合研究所・和田有史）
第12章　バーチャルリアリティ　（豊橋技術科学大学・北崎充晃）
第13章　時間と注意の知覚　（千葉大学・一川誠）
第14章　赤ちゃんの知覚　（日本女子大学・金沢創）
第15章　美の知覚　（慶應義塾大学・川畑秀明）