视觉 心理

大脑:凹进去的脸?不存在的

视错觉 凹脸错觉 动图

Dalles_Chen 发表于  2017-09-01 10:25

这里并排展示着两张看起来没什么不同的脸。但是且慢,它们的阴影为什么是反的?

答案其实很简单:右侧脸并不是凸起的,而是凹陷的模型:

图片来自:David Mack,fineartamerica.com

认真观察一下不同角度的模型,很好,现在你已经清楚地知道凹陷脸的存在了。再看看中间正对着你的模型,你看到凹陷的脸了吗?

对很多人而言,答案恐怕还是否定的。这两张脸,怎么看起来还是全都凸起的样子?

看不到的凹脸

这种现象有个十分耿直的名字:凹脸错觉(hollow-face Illusion),这种著名视错觉被人们发现已经有200多年了,但至今它依然是研究者非常关注的对象。这是因为,凹脸错觉的效果真的十分霸道。

视网膜接收的原始信号是二维投影,而视觉系统有很多方法可以还原出三维世界的深度信息。但是这些视觉系统的“杠把子”技术——“双眼视差”和“运动视差”在凹脸错觉面前全部失效。一些视错觉装置可能稍微改变视角就会露陷,但在凹脸面具面前,我们即使左右移动,错觉效应也一直存在。即使把凹脸模型旋转起来,人们往往也只会在极端的角度看到凹陷的脸,而在其他角度,凹进去的一面看起来会像是反向移动的凸脸。

录制者:The Royal Institution

研究者发现,除非我们走进到一米之内,我们才能看清凹脸的真面目。改变光源?没用的。即使从我们认为的光源反方向打光,错觉依然存在。

人们通常会默认光源是从上向下打的,如果反向打光会让人产生一些物体凹凸变化的感觉,但是这一招对凹脸面具却没什么用。上图中从左至右的物体分别是:水果包装材料(实际是凹陷的),突出的人脸模型和凹陷的人脸模型。在光线变化之后,容易感觉包装材料凹凸变化,但凹陷的人脸面具看起来始终像是凸起的。录制者:Weipeng Liu

大脑又想偷懒了

我们看到什么样的东西不仅取决于视网膜接收到的原始信号,大脑中的既往经验也影响着视觉感知的过程,凹脸错觉就是这样一个例子。

有观点认为,“把所见的物体看成凸起的”是一种普遍的倾向,这可以部分解释凹脸错觉出现的原因,不过这还远不是问题的全部答案。

在一定距离之外观察,其他物体也可以产生类似的错觉,不过凹陷的脸还是特别的,它产生的错觉尤其强烈。实验发现,相比造型随意的凹陷物体,凹陷的人脸模型产生了明显更强的错觉,观察者必须靠得更近才能消除错觉的影响[1]。如果在3D人脸模型中逐步加入噪点使其失真,也会让凹脸错觉随之减弱[2]。将人脸模型倒置同样会减弱把凹陷看成凸起的倾向[3]。这些结果都说明,“熟悉程度”影响着人们的视觉感知。

加入噪点可使凹脸错觉的作用逐渐减弱。图片来自:Hill, H., & Johnston, A

人对视觉信息有两套基本的加工方式,自上而下加工(top-down process)和自下而上加工(bottom-up process)。我们可以这样理解:大脑中有个类似于“登记处”的场所,存储着各种我们见过的事物。当遇到我们熟悉的事物,大脑会在“登记处”搜索,当发现匹配的模板,大脑便不再费心纠结于眼前这个事物的细节,而是直接向下级知觉系统通报:“这个是人脸,下一题”,这 就是“自上而下”的加工。而当面对新的事物时,大脑无法对照既有的模板进行识别,便不得不仔细加工眼前的事物,再将细节组合,从而构成对新事物的知觉。这就是自下而上的加工,过程更加费时费力。最后,大脑会将新事物存储到登记处,以便下次可以进行省时省力的自上而下加工。

而凹脸错觉的出现就可以看成是大脑“偷懒”的过程。因为大脑轻易不想使用费时费力的自下而上加工,于是每次都会登记处搜索一番,找到完全匹配的自然好,但如果找不到完全匹配的,也会忽略一些事物和模板的细节差异,硬安到模板上去,从而省去自下而上的加工。即使光影信息矛盾,大脑依然通过经验让我们感知到了凸出的人脸,这样它就可以省去加工凹脸认知资源了。而为了可以这样干,我们大脑甚至让我们认为凹陷的脸反向运动了起来,以掩盖“它其实不是正常人脸”的秘密。

感觉不到凹脸错觉,这是病吗?

凹脸错觉的作用很强,但人们发现,一些人并不会被这种错觉迷惑——例如精神分裂患者。

这其实也与上面提到的两种认知加工方式有关。精神分裂不仅是心理疾病,患者的胼胝体(用于连结大脑左右半球)也会出现异常,导致左右脑并不能良好地进行交流[4]。而自上而下加工又是高级的整体加工,需要大脑的各部分相互交流进行。所以精神分裂患者的认知加工不得不更多依赖“自下而上”的模式,这样一来,就不具备凹脸错觉产生所需的要素了[5]

那么,如果一个人看不到凹脸错觉,是不是说明ta患上了精神分裂症?确实有人提出过这样的思路,不过这个小测试还不能作为普遍的诊断或者康复指标。有研究发现,大概30%精神分裂症患者和一般人有显著的差异;而且在患者人群中,患病持续时间,患病的年龄,以及重症程度均和辨别凹脸错觉的表现无相关关系[6]

番外篇:眼神锁定你!

经常出现在网络上的那只总是会盯着人看的小恐龙纸模,它其实也可以看成凹脸错觉的体现。

录制者:brusspup

这种纸模的头部其实是凹陷的,而我们容易将它看成更为熟悉的凸起状。如果恐龙的脸是正常的,当我们向左挪动几步,我们应当会看到更多恐龙右脸的部分,左脸则会被挡住。但因为恐龙其实是凹陷下去的,所以当我们向左挪动时,我们实际看到了恐龙更多的左脸,而右脸反而被挡住了。在这个矛盾之下,大脑给出的解释是:恐龙的脸肯定是跟着你动了,且比你动的幅度还要大。于是,人们就摆脱不开这个烦人的小家伙的注视了。

转到极端角度,凹陷的脸终于露馅了。录制者:brusspup

文章题图:网球选手比约恩·博格(Bj"orn Borg)版本的凹脸面具,来自瑞典乌普萨拉大学。

(编辑:窗敲雨)

参考资料:

  1. http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1068/p231335
  2. http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1068/p5523
  3. https://link.springer.com/article/10.3758/BF03212186
  4. Beaumont, J. G., & Dimond, S. J. (1973). Brain disconnection and schizophrenia. The British Journal of Psychiatry.
  5. Dima, D., Roiser, J. P., Dietrich, D. E., Bonnemann, C., Lanfermann, H., Emrich, H. M., & Dillo, W. (2009). Understanding why patients with schizophrenia do not perceive the hollow-mask illusion using dynamic causal modelling. Neuroimage, 46(4), 1180-1186.
  6. Wichowicz, H. M., Ciszewski, S., Zuk, K., & Rybak-Korneluk, A. (2016). Hollow mask illusion–is it really a test for schizophrenia?. Psychiatr. Pol, 50(4), 741-745.

热门评论

  • 2017-09-01 12:48 zzzhu
    引用@kender 的话:想起了中学班主任的一项特技: 她坐在教室前面的看下面的时候,整个教室的学生都觉得她正在看着你。

    你班主任的脸是凹进去的吗?

    [69] 评论
  • 2017-09-01 10:55 kender

    想起了中学班主任的一项特技: 她坐在教室前面的看下面的时候,整个教室的学生都觉得她正在看着你。

    [43] 评论
  • 2017-09-01 16:45 Samuel.H

    爱因斯坦的那个动图简直要把我看哭了,大脑怎么也不接受反面是凹脸的现实

    [25] 评论

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全部评论(35)
  • 1楼
    2017-09-01 10:55 kender

    想起了中学班主任的一项特技: 她坐在教室前面的看下面的时候,整个教室的学生都觉得她正在看着你。

    [43] 评论
  • 2楼
    2017-09-01 11:08 SL-血冥

    即使光滑的头盖骨那里能看出凹陷,到眼睛鼻子的时候……还是会觉得是凸起……

    看来我白修了三年的精神分裂……不行,重修

    [6] 评论
  • 3楼
    2017-09-01 11:30 binghe2402

    改天弄一个凹脸的模型试试双目是不是真的不能破凹脸

    有点怀疑

    [2] 评论
  • 4楼
    2017-09-01 12:47 zzzhu

    因为看网上的图根本看不出来实际是凹脸的,我原先做那只小怪物的时候理所当然地给做成了凸脸的,然后怎么也看不出来它有转头的效果。。。

    [0] 评论
  • 5楼
    2017-09-01 12:48 zzzhu
    引用@kender 的话:想起了中学班主任的一项特技: 她坐在教室前面的看下面的时候,整个教室的学生都觉得她正在看着你。

    你班主任的脸是凹进去的吗?

    [69] 评论
  • 6楼
    2017-09-01 13:05 5美金

    动物对节能的渴望深入基因,几乎所有行为背后的基本原则都是节能。站不如坐坐不如躺,因为躺的姿势最节能。也很好的解释了为什么奴役 剥削和战争是一种必然现象。

    因为比起亲自劳动,通过暴力或者制度胁迫别人为自己劳动显然更节能(获取资源的效率也高的多)。比起几十几百年的辛苦劳动和创造,通过一场短期战争获取别人几十年几百年的劳动果实所需要做的功显然少的多的多。

    [12] 评论
  • 7楼
    2017-09-01 13:55 书虫树懒君

    只有我觉得恐龙的这小眼神很可爱吗!?

    [4] 评论
  • 8楼
    2017-09-01 14:24 天降龙虾
    引用@5美金 的话:动物对节能的渴望深入基因,几乎所有行为背后的基本原则都是节能。站不如坐坐不如躺,因为躺的姿势最节能。也很好的解释了为什么奴役 剥削和战争是一种必然现象。因为比起亲自劳动,通过暴力或者制度胁迫别人为自己...

    剥削和战争多费劲啊,搞不好连命都得搭里。。。。歌颂一番政治正确,然后躺着享受社会福利才是王道。。所以,懒人推动社会进步嘛。。

    [2] 评论
  • 9楼
    2017-09-01 14:29 天降龙虾
    引用@SL-血冥 的话:即使光滑的头盖骨那里能看出凹陷,到眼睛鼻子的时候……还是会觉得是凸起……看来我白修了三年的精神分裂……不行,重修

    精神分裂还能修得的????怪不得犯罪分子得精神病的越来越多了。。。

    [0] 评论
  • 10楼
    2017-09-01 16:45 Samuel.H

    爱因斯坦的那个动图简直要把我看哭了,大脑怎么也不接受反面是凹脸的现实

    [25] 评论
  • 11楼
    2017-09-01 17:38 可心树懒

    奇怪我如此正常?

    [0] 评论
  • 12楼
    2017-09-01 17:51 禺疆

    恐龙那个……为什么我还是完全看不出来

    [0] 评论
  • 13楼
    2017-09-01 17:59 Nero_ZYX

    那为什么我看这个也是凸的?脚印不可能是凸的啊。

    [1] 评论
  • 14楼
    2017-09-01 18:20 在雨夜

    所以中医不可靠啊。

    [1] 评论
  • 15楼
    2017-09-01 19:20 KILLIN
    引用@在雨夜 的话:所以中医不可靠啊。

    。。。。。传说中的无脑中医黑???

    这个帖子和中医有半毛钱关系吗?

    这么像撕逼去别地儿撕去,给果壳留点儿清净,中医黑如今越来越不受待见就是因为你们这群无脑黑

    [2] 评论
  • 16楼
    2017-09-01 19:55 在雨夜
    引用@KILLIN 的话:。。。。。传说中的无脑中医黑???这个帖子和中医有半毛钱关系吗?这么像撕逼去别地儿撕去,给果壳留点儿清净,中医黑如今越来越不受待见就是因为你们这群无脑黑

    不止是这个帖子啊,实际上整个果壳的科学人的所有帖子,都和中医没有半毛钱的正面关系

    当然就会有反面关系喽,比如这个帖子就告诉你,直觉不可靠。

    每一个帖子都在告诉你科学的方法,比如此贴。

    所以,挺中医,把实验数据拿来。

    [3] 评论
  • 17楼
    2017-09-01 20:20 KILLIN
    引用@在雨夜 的话:不止是这个帖子啊,实际上整个果壳的科学人的所有帖子,都和中医没有半毛钱的正面关系。当然就会有反面关系喽,比如这个帖子就告诉你,直觉不可靠。每一个帖子都在告诉你科学的方法,比如此贴。所以,挺中医,把实验...

    有意思,我第一次看见无脑喷子这么理直气壮好像倒是做了一件多么正义的事儿。

    行,敢问阁下要什么样的数据?

    [0] 评论
  • 18楼
    2017-09-01 20:22 在雨夜
    引用@KILLIN 的话:有意思,我第一次看见无脑喷子这么理直气壮好像倒是做了一件多么正义的事儿。行,敢问阁下要什么样的数据?

    不在这里吵,去那个帖子里面吵,可否?

    [0] 评论
  • 19楼
    2017-09-01 20:23 mark_w

    可恶。。。我的大脑好像背叛了我

    [0] 评论
  • 20楼
    2017-09-01 20:28 KILLIN
    引用@在雨夜 的话:不在这里吵,去那个帖子里面吵,可否?

    我懒得和你吵,既然你要数据,告诉我你要什么数据,不就好了?

    难道交流数据还是吵?

    [0] 评论
  • 21楼
    2017-09-01 23:08 简尚风拾

    以上照片都不够典型,似乎是专门为了证明观点而选择的。如果有更多在自然背景光纤环境下的面具凹凸面对比照片更加能说明问题。

    [0] 评论
  • 22楼
    2017-09-02 09:22 X轴正向速度

    阴影范围可以作为一个辅助,凹脸的阴影总在坑里

    所以爱因斯坦那张动图一直让我出错觉,怀疑是材质透明度原因,背面的阴影在正面也能看到

    [0] 评论
  • 23楼
    2017-09-02 16:39 刘公子是小布尔乔亚
    引用@Nero_ZYX 的话: 那为什么我看这个也是凸的?脚印不可能是凸的啊。

    脚底是凸的

    [0] 评论
  • 24楼
    2017-09-03 13:33 火小魔_52588
    引用@KILLIN 的话:。。。。。传说中的无脑中医黑???这个帖子和中医有半毛钱关系吗?这么像撕逼去别地儿撕去,给果壳留点儿清净,中医黑如今越来越不受待见就是因为你们这群无脑黑

    当遇到中医黑熟悉或者不熟悉的事物,大脑都会在“登记处”搜索,因为所有的模板都是“中医不可信”,大脑便不再费心纠结于眼前这个事物的细节,而是直接向下级知觉系统通报:“中医不可信”,这 就是“自上而下”的加工。


    [1] 评论
  • 25楼
    2017-09-03 18:44 拼音佳佳2
    引用@Nero_ZYX 的话:那为什么我看这个也是凸的?脚印不可能是凸的啊。

    你更习惯看自己的脚.它的形状被登记过,所以...

    [0] 评论
  • 26楼
    2017-09-04 09:14 GraveDiggaz

    有一种晶体缺陷起初被称作COPs(Crystal Originated Particles),后来才发现那不是突起的颗粒,而是小凹坑,于是名字被改为COPs(Crystal Originated Pits).

    [1] 评论
  • 27楼
    2017-09-04 12:02 书人LH

    干!原来我有精神分裂的倾向!

    [0] 评论
  • 28楼
    2017-09-04 12:12 小虾米爱上混沌皮

    对 它的眼睛就特别凹 但是没觉得我自己那里不正常。思维模式不同罢了

    [0] 评论
  • 29楼
    2017-09-04 14:07 若雨_27674

    看来我的大脑不接受这样的设定

    [0] 评论
  • 30楼
    2017-10-17 09:15 姜元女
    引用@Samuel.H 的话:爱因斯坦的那个动图简直要把我看哭了,大脑怎么也不接受反面是凹脸的现实

    让我想起来了之前一个很厉害的旋转跳舞姑凉是顺时针还是逆时针的视觉错觉图。

    [0] 评论

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