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標題: 一個簡單但深刻的實驗：凹的和凸的 [打印本頁]
          

          
作者: 強天鵬    時間: 2011-9-27 14:41
          
標題: 一個簡單但深刻的實驗：凹的和凸的
           本帖最后由 強天鵬 于 2011-9-27 14:48 編輯 
          

          
我們看到這張圖片的第一反應是：5個凸的按鈕，1個凹的按鈕。
          
請看資料[attach]314[/attach]
          

          
現在僅僅將圖片上下顛倒一下：在我們眼中立即就變成了：1個凸的按鈕，5個凹的按鈕。
          
仍見上面的資料“凹的與凸的”
          

          
為什么同一副圖片，僅僅是上下顛倒一下，我們就對其作出了完全不同的解釋呢？
          
我們知道，視覺圖像要到達大腦，首先要在視網膜上成像（視網膜上密密麻麻地排布著感光細胞），刺激感光細胞形成的神經電沖動然后經過一系列復雜的神經通路到達視覺皮層。但后續的繁雜步驟其實都是對視網膜上成的像的處理。這里，對我們的討論而言視網膜不妨可以看作一張感光膠片，重點在于視網膜上的像完全是一張二維圖片。大腦從圖像中提取出來的任何信息都以這張二維圖片為原始素材。
          
那么，究竟大腦是怎么從二維圖片中看出（推導出）三維的？
          
其中一個重要的工作就是判定深度。前面的兩張圖片完全是二維圖片，在我們的視網膜上也是二維的。然而大腦卻能夠從中理解出三維出來，大腦能夠判斷出一個按鈕是“凹”的還是“凸”的。這是怎么辦到的？
          
很簡單，假設環境中有光源，并且光源來自上方，那么凸的物體會使其下部出現陰影，凹陷的物體則會在上部出現陰影。于是，圖中按鈕的下半部出現陰影就意味著按鈕是凸的，按鈕的上半部出現陰影則代表按鈕是凹的。
          
然而，別忘了，大腦的這個推理成立必須有一個前提，即光線從上方照下來，如果光線從下方照下來的話，一切就反過來了，凸的物體將會使其上部呈現陰影，凹的物體將會使其下部呈現陰影。因此同樣的一副圖片如果假設光線從下方照耀的話，原來看成凸的物體就應該看成凹的，原來看成凹的就應該看成凸的。
          
那么，回到我們的第一副圖片，你能夠看著第一副圖片并假想光線從下方照下來，進而把原來凸的按鈕看成凹的嗎？事實證明這很難，但我們可以做一個等價的事情——將圖片上下顛倒一下：考慮到我們總是假設光線從上方照耀以及按鈕的上下對稱性，顛倒原圖就相當于對原來的圖片而言假設光線從“下方”照上去了。
          
我們發現（上文第二張圖），一旦顛倒圖片之后，果然凹凸就換位了。
          
這就是說，同一副圖片其實有兩種（乃至更多）可能的解釋，取決于你的大腦到底假定光照來自下方還是上方。但為什么我們看上面兩幅圖片卻不會出現“二義性”的錯覺呢？因為在我們生存的環境中始終就有這么一個巨大的來自上方的光源——太陽，漫長的進化已經在我們的神經回路中刻下了“光源來自上方”這樣一個強大的假設，所以雖然第一副圖片本該完全有兩種解釋，我們還是不可避免地只看到其中的一種解釋，即假設光線來自上方的解釋，即使卯足了勁看也難以將凸的看成凹的，因為難以克服進化印刻在大腦中的“光線來自上方”的假設，因此為了讓你看到“當光線來自下方時你會看到什么景象”我不得不將圖片顛倒一下，結果你就看到原來凸的變成凹的了。
          
對于了解貝葉斯方法的同學，這個“光線來自上方”的假設就是先驗（prior）的。
          
世界在我們眼中其實只是一張二維圖片，由于引入了“光照來自上方”這個先驗假設，便有了凸凹。否則，文中一開始那張圖片中的“按鈕”可以是凸的，也可以是凹的，也可以是一張平面的、故意捉弄你的眼睛的畫。
          
最后，我們再來做一個實驗，將原圖轉動90度：
          
再看上面的資料“凹的與凸的”
          

          
是不是發現凸凹感基本消失了？現在圖片看上去更像是透過面板上的一些孔洞看背后的一張黑白條紋紙。前面提到，我們的大腦通過陰影來判斷凸凹，在對陰影的“含義”進行推斷的時候必須假定光照來自上方，而在這張豎著的圖中，假設光照來自上方的話，那些陰影是沒有意義的，因為不管凸還是凹，都不會形成這樣的陰影，因此我們的大腦便無法判斷凸凹了。（注：其實只要稍微把頭往某個方向轉一下就會看到凸凹了，并且，由于90度的偏角遠小于上下顛倒，所以可能不少人還是能夠在上圖中看出凸凹感來的，只要想象光線來自左方或右方即可，比想象光線來自下方容易多了）。
          

          
摘自劉未鵬博客“逃出你的肖申克（二）”
          
作者: wbh    時間: 2011-9-27 17:43
          
這種玩視覺欺騙的圖片很多呀。
          
作者: rtlxs    時間: 2011-10-8 22:19
          
一樓的位置好啊..
          

          

          

          

          

          

          

          

          

          

          

          

          
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作者: 大俠    時間: 2012-1-19 11:54
          
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