Когда световая иллюзия не является иллюзией?

Когда световая иллюзия не является иллюзией?

некоторые световые узоры, достигающие наших глаз, всего лишь копии другой реальной ситуации

Смешение цветных огней - красный+зелёный=жёлтый

Брайан Роджерс (Brian Rogers), Оксфордский университет, Великобритания, "Когда иллюзия не является иллюзией? Альтернативный взгляд на концепцию иллюзии", "Границы в нейробиологии человека" (Frontiers in Human Neuroscience), 16, 31 августа 2022 г.

Брайан Роджерс (Brian Rogers)

Что такое иллюзия?
Легко использовать это слово, не задумываясь, имеет ли оно связное или значимое определение. Иллюзии определяются как отклонения от реальности — другими словами, иллюзии — это ситуации, когда то, что мы воспринимаем, не соответствует тому, что находится вне нас. Проблема с этим и подобными определениями в том, что существует множество разных вещей, которые можно считать реальностью.

Например, можно подвесить потолочную люстру, при этом распределение длин волн света, проходящих через ее поверхности и достигающих наших глаз, при определённых условиях освещения, безусловно, является реальностью, которую можно точно измерить приборами. Но никто не посчитает иллюзией тот факт, что воспринимаемый нами цвет поверхности не соответствует этому распределению длин волн.

Альтернативное определение реальности — это характеристики отражения самой поверхности, и эти характеристики можно точно измерить с помощью приборов. Можно экспериментировать с разными люстрами, светильниками, бра. В большинстве случаев цвет поверхности, который мы воспринимаем, действительно соответствует характеристикам отражения — тому, что называется «цветовой постоянностью» — трудно воспринимать постоянство цвета в нашем восприятии иллюзией. Превращается ли это в иллюзию, если постоянство не идеально? Следовательно:

(А) не существует последовательного и осмысленного определения слова иллюзия.
(Б) большинство вещей, которые мы ранее называли иллюзиями, можно лучше классифицировать на 3 класса эффектов восприятия:
(1) те, которые не следует рассматривать как иллюзорные по какому-либо определению;
(2) те, которые являются просто следствием того, как работают наши системы восприятия, и
(3) теми, которые являются следствием использования искусственных или бедных ситуаций стимула.

Классификация иллюзий
Их классифицировали по измерению восприятия — например, размер, форма, цвет, движение и так далее. Хотя такие классификации полезны, они скрывают тот факт, что часто существуют схожие объяснения в разных измерениях, например, контрастные эффекты, ассимиляция, нормализация, адаптация и так далее. Совершенно иная категоризация основана на предполагаемых причинах, которые имеют:
(1) «физическую» основу;
(2) «физиологическую» основу, или
(3) «когнитивную» основу.
Как человек, интересующийся человеческим восприятием, я не считаю эффекты с «физической» основой — такие как радуги, узоры муара и согнутые палки в воде — иллюзиями, потому что они ничего не говорят нам о работе наших восприятельных систем. Эти эффекты являются следствием физики, а не визуальной системы.

А как насчёт различия между теми эффектами, которые имеют «физиологическую» основу, и теми, что имеют «когнитивную» основу? Последствие
движения, цвета и размера можно объяснить механизмом, таким как адаптация. Но что насчёт эффектов, которые имеют «когнитивную» основу? Иллюзии Мюллера-Лайера и Понцо являются следствием применения «правил масштабирования размера» в визуальной системе. Но существуют ли какие-то «правила» (в отличие от регулярности) в визуальной системе? Можно утверждать, что многие эффекты, описываемые как имеющие «когнитивную основу», — это просто те эффекты, которые мы пока не понимаем.

Ситуации, которые не должны считаться иллюзорными по какому-либо определению
Пример ситуации, которую не следует считать иллюзорной по какому-либо определению, — это известная комната Эймса. Впервые описанная Адельбертом Эймсом (Adelbert Ames) в 1950-х годах, комната Эймса имеет трапециевидную форму. Один из дальних углов комнаты находится гораздо дальше, чем другой. Чтобы построить такую комнату, дальняя стена должна быть наклонена влево и также необходимо увеличить высоту стены так, чтобы угловая высота двух углов была одинаковой, если смотреть с определённой точки обзора.

Комната Эймса считается иллюзией, потому что то, что мы видим — обычная прямоугольная комната — не соответствует «реальности» — трапециевидной комнате. Существует несоответствие между тем, что мы воспринимаем, и тем, что на самом деле, и поэтому, согласно традиционному определению, комнату Эймса следует классифицировать как иллюзию. Но, она должна выглядеть как обычная комната, если смотреть с правильной позиции, потому что образ, который она создаёт, такой же, как и в обычной комнате.

В результате ни одна видящая машина (биологическая или искусственная) не смогла отличить световой узор, созданный правильно построенной комнатой Эймса, от света, созданного обычной прямоугольной комнатой. Правильный вопрос — не почему мы видим комнату Эймса как прямоугольную, а почему мы воспринимаем прямоугольные комнаты как прямоугольные? Ответ на этот вопрос заключается в том, что должна быть информация о перспективе, например, параллельные контуры линий пола и потолка, градиенты текстур, а также формы и размеры задних окон, которые определяют форму комнаты. Тот факт, что «настоящая» форма комнаты трапециевидная, совершенно не имеет значения. Однако можно утверждать, что комната Эймса становится интересной, когда в двух углах комнаты стоят, к примеру люди. Это показывает, что мы обычно оцениваем размер по относительному размеру, так что в данном случае фигура, стоящая в дальнем углу, воспринимается как меньшая, а не стоящая дальше.

В результате, комната Эймса или любая другая ситуация, создающая тот же световой узор у глаза (оптический массивы):
(1) не является иллюзией;
(2) не говорит ничего, чего мы не знали, глядя на реальный сценарий, который она имитирует.

Второй пример копии — эффект шашечной тени Теда Адельсона (Ted Adelson)
Многие считают это иллюзией, потому что количество света, исходящего от одной из темных клеток:
(A) такое же, как и от одной из светлых клеток;
(B) (это и есть «реальность»),
тогда как мы воспринимаем:
(A) это темная клетка; и
(B) — это светлая клетка.

Ошибка в классификации этого как иллюзии вытекает из особого выбора «реальности». В данном случае реальность предполагается как количество света, достигающего наших глаз с определённой поверхности. Но простая физика говорит, что количество света, достигающего глаз с определённой поверхности, ничего не говорит о характеристике отражания этой поверхности, потому что она всегда запутана уровнем освещения. Следовательно это неподходящее основание для определения, следует ли классифицировать ситуацию как иллюзию. К счастью, эволюция дала нам систему восприятия, позволяющую правильно оценивать светочувствительность поверхности при большинстве условий освещения — другими словами, существует постоянство света.

Третий пример — просмотр стереоизображений через стереоскоп
Многие считают просмотр изображений через стереоскоп иллюзией, потому что «реальность» такова, что две стереокартинки плоские, а то, что мы воспринимаем, — это трёхмерная сцена. Существует несоответствие между физической реальностью и тем, что мы воспринимаем. Снова ошибка в том, что мы выбираем одно определение реальности — плоскость отдельных стереообразов. Альтернативная реальность заключается в том, что между двумя стереокартинками существуют различия — бинокулярные различия — и эволюция дала нам систему восприятия, позволяющую воспринимать трёхмерную структуру мира через эти различия. Другими словами, наше восприятие сцены в глубине весьма соответствует схеме различий между двумя изображениями. Наше восприятие правильное, а не иллюзорное.

Другой способ убедить себя, что просмотр изображений через стереоскоп — это не иллюзия — представить мир через устройство, установленное на голове, в котором изображения окружающего мира отображаются на двух маленьких (плоских) экранах перед двумя глазами, используя сигналы от двух камер, расположенных прямо перед устройством на голове. Физическая «реальность» в данном случае заключается в том, что изображения на двух маленьких экранах плоские, но мы всё равно воспринимаем изображённую сцену как трёхмерную. Это «иллюзия»? Было бы это «иллюзией», если бы мир рассматривался косвенно через набор линз и зеркал? Важно при оценке, является ли данный перцептивный эффект истинным или иллюзией, так это доступность информации в узорах света, достигающего наших глаз, а не в том, как эти узоры создаются.

Можно утверждать, что подобные эффекты восприятия схожи с теми, которые имеют «физическую» основу: то есть если узор света, достигающего глаз, совпадает с изображением глаз из сцены, которую он имитирует, то это следствие физики, а не системы восприятия.

Иллюзии, которые отражают «то, как работает система»
Существует вторая группа перцептивных эффектов, которую можно отнести к «просто тому, как работает система». Хороший пример можно увидеть в ситуации с порогом. Очень тусклое пятно света, которое наблюдатели не сообщают как видное, не будет рассматриваться как иллюзия, даже если существует несоответствие между реальностью (тусклое пятно света) и тем, что мы воспринимаем (ничего). Точно так же мы не считаем нелинейности в визуальной системе иллюзиями. Мы можем удвоить интенсивность сверхпорогового пятна света (реальность), но то, что мы воспринимаем, — это лишь небольшое увеличение воспринимаемой яркости. Существует несоответствие между реальностью и тем, что мы воспринимаем, но мы не считаем нелинейности иллюзиями, а скорее «просто тем, как работает система».

Смешение цветных огней — метамерные совпадения
Смесь света длинной волны (красный) и свет средней длины волны (зелёный) воспринимается как жёлтый. Мы не рассматриваем это как иллюзию — несоответствие между реальностью («красные» + «зелёные» длины волн) и тем, что мы воспринимаем («жёлтый»), а скорее как то, как работает наша трихроматическая цветовая система. Конечно, это очевидно для любого визуального учёного, но для тех, кто не знаком с трихроматией, эта демонстрация может показаться неожиданной и поразительной. И это даёт нам подсказку о природе многих перцептивных эффектов, которые другие могут отнести к иллюзиям:

мы даём ярлык «иллюзия» вещам, которые пока не понимаем или не можем объяснить.

Как только у нас есть объяснение, иллюзии не возникает (по крайней мере для учёных-зрителей) — это «просто то, как работает система». К сожалению, мы до сих пор не нашли удовлетворительного объяснения ни иллюзии Мюллера-Лайера, ни иллюзии Луны, и, следовательно, мы до сих пор называем их и называем «иллюзиями».

А как насчёт адаптации света и тьмы? Является ли трудность с поиском места в тёмном театре после пребывания на свежем воздухе в яркой обстановке иллюзией? Очевидно, что нет. Является ли неспособность правильно указать на цель после ношения призматических очков иллюзией? Очевидно, что нет. Наши перцептивные системы эволюционировали, чтобы корректировать и компенсировать изменения условий освещения и ненадёжность проприоцептивных/моторных сигналов относительно положения глаз. Но что насчёт последствий длительной стимуляции по определённому сенсорному измерению, таким как цвет, движение или размер? Безусловно, существует несоответствие между «реальностью» и тем, что мы воспринимаем в каждой из этих ситуаций, но для меня это не иллюзии, а скорее примеры того, как работает система?

Искусственные, бедные или неоднозначные ситуации
Существует третий класс перцептивных эффектов, которые, на мой взгляд, не должны рассматриваться как иллюзии: это ситуации, когда информация недостаточна, бедна или неоднозначна. Если убрать информацию, которую обычно использует система восприятия, наши восприятия не будут соответствовать реальности ситуации. Отсюда следует, что всё, что мы узнаём о работе системы восприятия в искусственных, бедных или неоднозначных ситуациях, может мало говорить о том, как мы воспринимаем в более нормальных, реальных жизненных ситуациях. Например, являются ли простые, чёрно-белые, мультяшные рисунки лиц, которые Фанц использовал в своих ранних экспериментах, лучшим способом изучения восприятия лица? Второй пример бедной ситуации — экспериментальные исследования, в которых использовались кратковременные тахистоскопические презентации. Обычное оправдание заключается в том, что тахистоскопические показания устраняют смешивающие эффекты движений глаз, но также исключают дополнительную информацию, которая обычно доступна нам при просмотре и сканировании реальных сцен.

Мы эволюционировали и живём в мире поверхностей, которые обычно непрозрачны, и из-за этого мало или вовсе нет неоднозначности относительно трёхмерной структуры типичного, непрозрачного куба Неккера. Контурный куб Неккера — это забавный эффект, но его не следует считать иллюзией, поскольку он основан на бедном стимуле, в котором отсутствует та информация, которую мы обычно используем. В результате она очень мало говорит о нормальном функционировании наших перцептивных систем.

Традиционно мы предполагали, что размер объектов в мире должен рассчитываться более высокоуровневым процессом, который «учитывает расстояние». Однако эмпирические данные свидетельствуют о том, что воспринимаемый размер объектов в реальном мире чаще определяется относительным размером (что видно в комнате Эймса), вместо того чтобы «учитывать расстояние» или каким-то процессом масштабирования размера. Многие, если не все, классические геометрические «иллюзии», такие как эффекты Мюллера-Лайера, Понцо, Херинга, Поггендорфа и Цёлльнера, можно охарактеризовать как обедненные ситуации стимула, и стоит отметить, что у нас нет удовлетворительного объяснения большинства этих «иллюзий».

Выводы
1. Не существует удовлетворительного или осмысленного определения того, что представляет собой «иллюзия». Традиционное определение «несоответствия между реальностью и тем, что мы воспринимаем» просто неадекватно. Слова имеют значение, и мы обманываем себя, если думаем, что существует связный и осмысленный способ различения вещей, которые мы называем «иллюзиями», и тех, которые мы называем «достоверными».

2. Некоторые ситуации, которые мы называем «иллюзиями», являются световыми узорами, достигающими наших глаз, которые являются всего лишь копиями какой-либо другой реальной ситуации. Следовательно, они не могут рассказать нам ничего такого, чего мы не могли бы узнать, исследуя реальную ситуацию.

3. Использование неадекватных, обедненных или неоднозначных стимулов, таких как линии, точки и решетчатые узоры, а также тахистоскопические презентации, ограниченные поля зрения, плоские изображения, изолированные «подсказки» глубины и эксперименты в темноте, может рассказать нам о том, как наша перцептивная система функционирует в этих ограниченных условиях, но, возможно, очень мало о восприятии в реальном мире. Вы можете называть эти эффекты «иллюзиями», если хотите, но как только у нас появляется удовлетворительное объяснение определенного аспекта восприятия (например, постоянства, метамерные соответствия, пороги, адаптация и нелинейности), мы больше не рассматриваем эти перцептивные эффекты как иллюзии, а скорее как «просто то, как работает наша перцептивная система».

4. Не стоит отказываться от всех экспериментов, использующих искусственные, неадекватные, скудные или неоднозначные стимулы. В некоторых случаях результаты могут дать нам представление о том, как работает система восприятия в более естественных условиях — например, комната Эймса предоставляет дополнительные доказательства того, что перспектива и относительный размер имеют значение, а эффект маятника Пулфриха раскрывает роль зрительных задержек. Однако, если наша единственная цель — создавать ситуации, которые просто удивляют, забавляют или возбуждают нас, мы мало что добавляем к нашему пониманию восприятия.

22.12.2025