失落的階梯

這是在前陣子流行過的一張圖，雖然現在發表略顯Lag，不過我覺得還是值得將其與諸位分享，
而且或許也有部份人沒看過，例如我...。相信大家都知道「錯視」（錯覺）這種東西，
這是大腦對於資訊無法完全或正確解析所造成的誤判，而這張圖別有生趣，
這是一張2D剪影，但我們大腦的視覺神經元卻會自動對他以三維視角進行判斷，
導致每人各執其見，有人說順時針、逆時針，甚或根本只是左右搖擺，以致當時網友吵得如火如荼。

圖中火辣的黑妞你覺得是順時針轉，還是逆時針？再專心多看會兒，卻會發覺它掉頭轉了？然而再專心看一陣子，可能在某個眨眼的瞬間、失神、或是看看桌上旁邊的東西，被老媽叫去幹雜事，一回來卻發現又轉回反方向了！

有些網友初始以為是GIF檔搞的鬼，就像之前小弟曾在台灣論壇看到一張辯色錯視圖，

　　　　　　　　　　　　Lilac-Chaser

如果專心盯著中心十字一段時間，用餘光去看那周圍的粉紅色點（視點仍專心盯著中心十字）會發現粉紅色點被綠點（粉紅點的疾逝在視覺的色調反彈下變成色調完全相反的綠色）吃掉了！而粉紅為何會「消失」這待查。
在文章下的回覆，卻有許多自以為是，不去嘗試這張圖片的奧妙，卻直喊「大家都被GIF圖檔給騙了，醒醒吧！」卻不知誰才是無知的？
而這張圖也一樣。不過只要多試幾次，或是多找幾個朋友一起看，會發現大家各執己見，然而閃神回頭再看一次圖，卻又把先前的答案給顛覆了。

仔細觀察，若將踏在地上旋轉的軸心定義為左腳，是順時針轉；若定義為右腳，則是逆時針轉。
這裡有位部落客黑暗執行緒以幾何數學解題概念將其畫上輔助線，方便去辨別他的不同。

（有人以底下的影子作判斷為逆時針，不過此研究實驗應將底下影子無視才是）

這張圖只是個全黑的剪影，也就只是張會動的2D圖片，但在人眼中卻會直覺判斷成3D，也因為沒有足夠資訊如光影等可判斷遠近，導致會有左右反轉的誤判。而這種2D與3D的錯視圖，則是一種矛盾圖形，在這裡可以找到一些經典圖樣。這或許這是人類視覺的厲害，同時也是被假像蒙蔽的障礙。


然而在新聞追追追的調查下，找到陳教授，終於解謎。

（節錄）

這張圖的出處，陳教授指出，應該是出自是由著名心理學家Adelbert Ames發明的Ames' Window(參見：Wiki - Adelbert Ames, Jr)。而脫胎自此的Richard Gregory版，就在Richard Gregory的網站。

http://www.richardgregory.org/experiments/index.htm

旋轉的女人是怎麼讓我們產生錯視的呢？

首先，請看圖1(陳教授提供的，非常感謝教授)。這張圖從俯視的角度來呈現觀看者(observer)光源(light source)、物體(object)與物體剪影(the silhouette of the object)的關係。從這張圖我們就可以看出，藉由左邊的光源(用紅色星號代表)，中間的物體(用空心箭頭代表)在右邊的某個「表面」(surface)形成了剪影，這個「表面」不一定只是指我們的視網膜(retain)，也可能是一面屏幕(screen)。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1


現在，假設這個物體逆時針轉45度(請看圖2標示為object1的空心箭頭)，這將會產生一個比原本的剪影還要短的剪影，反過來，順時針轉45度(請看圖2標示為object2的空心箭頭)，也會產生一個比原本的剪影還要短的剪影，如此，不管我們順時針轉還是逆時針轉，都會產生相同的剪影。 


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2


接下來，因為觀看者只能看到剪影，而看不到物體本身，所以觀看者將無法知道真正旋轉的方向，只能依據剪影的變化去猜。因為猜左和猜右都是同樣有效(valid)，也就難怪有人看到是順時針轉有人看到是逆時針轉。這種圖有一個名詞叫「雙穩態」(bistable，這是教授原來的用詞，我們不確定中文有無正式譯名，姑且稱之)，意思是，這種圖允許兩個同樣有效的解釋。以上，就是為什麼有人看到順時針，有人看到逆時針的真正原理。

至於我們在第一份報告中提到的，有人看著旋轉的女人，看著看著方向會變，陳教授也指出，這對「雙穩態」圖形來說很常見(例如Necker cube，參見：Wiki - Necker cube)，甚至有人做實驗，測量一個人可以固定一個視角多久的時間。至於為什麼視角會自己變來變去，陳教授說，這個問題因為牽涉到複雜的神經元機制(neural mechanisms )，沒辦法在這裡做簡短的解釋，但粗略的說，會看到順時針或是逆時針轉，和大腦裡不同的神經元有關。但因為雙穩態圖的特性，兩種神經元都會做出大約相同的反應，不過，由於系統的噪音，其中一種神經元的反應可能會大過另一種。例如，如果順時針的神經元的反應比較大，那麼我們就會看到圖形往順時針轉，反之亦然。由於神經元在刺激過後需要時間去適應(adapt)(例如後像，afterimages)，而在適應後神經元的反應會遞減，這時，另一種神經元的反應相對較大，我們就會看到方向轉變(註：這一段翻的有點不順，希望沒有誤解陳教授的意思)。

所以，都是一樣的，不管你是先看到順時針轉還是先看到逆時針轉，都是取決於視覺系統的噪音(the noise in your visual)，而且是完全隨機的。此外，在你注視它幾秒後，你所感知的旋轉方向將會明確轉變。

最後，關於我們在第一篇報告中，提到幾種改變旋轉方向的方法，陳教授也提出解釋。他指出，已知可影響雙穩態圖(bistable)的效應有兩種，一種是脈絡(context)(可參考Ramachandran & Anstis 1985 年, Perception, 14, 135-143) ，另一種是凝視(fixation)，在我們前一篇報告中所提到的第4種改變方向的方法就是一種脈絡效應，第1、2、3種方法和凝視效應有關，第3種方法同時也牽涉到認知的重置。

最後，陳教授再次強調，以他目前所知，沒有經驗證據可以支持雙穩態知覺與智商或思考模式有關。針對第一篇報告中第五個切換旋轉視角的說法，陳教授也指出，透過思考轉換認知極其困難(少數轉換成功，是由於注視的時間過久，或是前面提到的適應效果)。換言之，我們接收到左轉還是右轉與高級認知作用無關，而有沒有看到圖形轉換方向，也無關智力及思考模式。此外，雙穩態認知也許與性別也無關。

最早這張圖的流行是原自轉載信件，當時謠傳如果能瞬間控制讓她掉轉方向的話，智商會有160以上。也有人說因為左右腦係男女所見有別，不過這些都沒有任何科學證據能予以證明，所以目前而言都只能算是謠傳：

信件：《旋轉的女人》：「很神奇喔，試試看——你看到的美女是順時針還是逆時針轉動？」，信裡面還寫道：每個人看來都是不一樣的，順時針轉的話，屬於是用右腦較多的類型，逆時針轉屬於使用左腦較多的類型，大部分人的眼裡裡是逆時針方向轉動，但也有人看來是順時針方向轉動的，順時針的情況，女性比男性多。

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以下分享一些錯視相關的資料。

http://www.moillusions.com/2007/03/ames-room-video-illusion.html
http://www.michaelbach.de/ot/
www.fotop.net/alannet/Amazing
en.wikipedia.org/wiki/Visual_illusion