棋盘阴影错觉里,看着不同的灰色其实一样

棋盘上,A 像一格深灰色,阴影里的 B 却像一格浅灰色。把两处颜色单独取出来放到同一片白底上,差别消失了。棋盘阴影错觉最让人意外的地方,正是这一眼看上去十分确定的深浅关系。

这类图形由视觉科学家 Edward Adelson 推广。下面是按同一原理制作的原创示意:圆柱投下阴影,棋盘保留交替的深浅格。A 位于阴影外的深色格,B 位于阴影里的浅色格;两处指定取样区域都使用 RGB(110,110,110)。

图1  A 与 B 的灰色取样区数值相同,所在的棋盘环境与光照解释不同。
图1 A 与 B 的灰色取样区数值相同,所在的棋盘环境与光照解释不同。

视觉同时在估计表面和光照

一张白纸移进阴影,进入眼睛的光会减少,我们却通常还能认出它是一张白纸。要做到这一点,视觉需要结合周围的亮暗关系,估计物体表面本来有多浅、场景中哪里光照较弱。

棋盘图利用了这种情境判断。B 四周更暗,又落在圆柱阴影的范围里,于是容易被看作一块受到遮光影响的浅色表面。A 周围较亮,且属于深色格,便显得更深。局部对比和对阴影、表面结构的理解,一起参与了结果。

把颜色从场景里取出来

图2  将两处灰色取样区移到相同背景;两个色块都为 RGB(110,110,110)。
图2 将两处灰色取样区移到相同背景;两个色块都为 RGB(110,110,110)。

单独比较时,原来的棋盘与阴影线索都退场了。还可以再加一条同色连接带:让 A、B 和中间路径成为一整块连续的灰色,两端的相同颜色就更容易看出来。这里改变的是比较环境,原来的目标颜色没有被调亮或调暗。

图3  连接带与 A、B 取样区使用同一灰色,提供连续的颜色参照。
图3 连接带与 A、B 取样区使用同一灰色,提供连续的颜色参照。

相同像素不等于相同的表面感觉

这里需要分清两个问题:图像里的灰色数值是多少,以及图中物体看起来像什么颜色。前者可以取样核对,后者受场景组织影响。在同一显示条件下,这两处像素值相同;错觉不能解释成屏幕偷偷把 B 点亮了。

取样时也有一个小细节:避开 A、B 字母本身、格子边缘和阴影的柔边,选择标记附近平坦的灰色区域。文字和抗锯齿边缘本来就含有其他像素值。若图片经过有损压缩或软件重新处理,数值还可能有细微变化,应回到原始图核对。

Adelson 的实验图形表明,即使局部亮暗关系变化很小,改变图形的组织方式,也能明显改变明暗判断。[1] 后续使用棋盘背景的实验继续区分了图像的亮度信息与表面明度线索。[2] 这提醒我们,颜色知觉不只读取一个孤立位置。

挑选灰色、比对照片或检查设计稿时,可以把待比较的颜色放到同一个中性背景上,再核对数值。这样做保留了肉眼看整体的优势,也给精确比较留了一条更直接的路径。

参考资料

[1] Adelson, E. H. (1993). Perceptual organization and the judgment of brightness. Science, 262, 2042–2044.

[2] Fiedler, A., & Moore, C. M. (2015). Illumination frame of reference in the object-reviewing paradigm: A case of luminance and lightness. JEP: Human Perception and Performance, 41, 1709–1717.

[3] Adelson, E. H. (1995). Checker shadow illusion. MIT 原作者演示。

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