非對稱亮度變換

illusion illusion illusion

Akiyoshi Kitaoka在他2003年的論文《Explanation of the elemental illusion (optimized Fraser-Wilcox illusion)》中指出，這種視錯覺現象可以稱之為餘光游移視錯覺(peripheral drift illusion)，只有用餘光觀察才能看到視錯覺發生。並且四種不同亮度的顏色是產生這種錯覺的必須條件，據估計這種非對稱的亮度變換會觸發人類的運動探測神經。如：右圖中的黑、藍、白、黃。如果把這四種顏色定義為：極暗色、暗色、極亮色、亮色，那么視錯覺旋轉的方向傾向於：極暗色->比鄰的暗色，或者，極亮色->比鄰的亮色。

所謂非對稱亮度變換可以這樣解釋，請首先看右圖的左半部分，四種顏色從左至右的亮度值分別是0、120、255、220。而上述論文的理論中指出：極暗色總是傾向於向暗色的方向旋轉，也就是圖中的A和D都可能發生，但是A從左至右0->120的亮度跨度是120，D從右至左0->220的跨度是220，亮度跨度越小產生的視錯覺效果越強烈，所以說A向視錯覺的強度是大於D向強度。同時，論文中也指出：極亮色也總是傾向於向亮色的方向旋轉，於是圖中B和C都會發生，但B的左右跨度是35，C的右左跨度是135，於是B的效果是大於C。所以，儘管圖中左半部分這樣的顏色布局會產生反向旋轉的視錯覺效果，但是反向的總效果是小於正向的（C + D < A + B），於是朝一定方向旋轉的視錯覺效果便產生了。
接下來，我們來看上圖的右半部分，兩種顏色的亮度分別為0、120，E向的左右跨度和F向的右左跨度同為120，所以兩個方向的視錯覺強度是對稱相等的，然而在整個圖像上視錯覺的總強度為零，旋轉效果無法產生！所以說，Akiyoshi Kitaoka提出“四種不同亮度的顏色是產生旋轉視錯覺的必須條件”，因為只有像上圖左半部分這樣安排顏色布局——圖中每種顏色過渡到它右邊顏色的亮度跨度的總和大於每種顏色過渡到它左邊顏色的亮度跨度總和，才能產生出總的朝一個方向旋轉的視錯覺效果。而同一張圖像上，向某個方向亮度變換的總跨度不等於向另外方向亮度變換的總跨度，即為“非對稱亮度變換”。當然四種顏色是產生非對稱亮度變換所需要的最小顏色數量，兩種顏色（上圖右半部分）和三種顏色都是不可能實現的。
所以如果按照上圖左半部分的規律安排顏色過渡，將會產生餘光游移視錯覺（圖一）。但是Akiyoshi Kitaoka等人還發現，圖一中這種漸進式的亮度變換會減弱對運動神經的刺激進而降低錯覺的效果，並且長而連續的色塊和直線邊緣對於錯覺效果也有弱化作用（圖二），但是具有間斷（圖三）或者曲線（圖四，這是另一個視錯覺：大內錯覺，放在這裡為說明曲線邊緣的作用）邊緣的清晰色塊將會大大強化視錯覺效果。