水彩画の錯覚
白い部分が淡い色に見える錯覚
Broerse、Vladusich、O'Shea (1999) [1]が用いたイラストに類似した、水彩画錯視として知られる現象を示す図。縦縞は白黒で、それぞれの黒いバーに沿って赤い細い線が描かれている。横縞も白黒で、それぞれの黒いバーに沿って緑の細​​い線が描かれている。この錯視は、縦縞の黒と横縞の白の領域にそれぞれ赤と緑が広がっているように見えるというものである。
Pinna (2008) によるイラスト。[2]オレンジ色の輪郭線に隣接する紫色の波打つ輪郭線は、オレンジ色の輪郭線から広がるオレンジ色の淡いベールによって均一に彩られた地中海の地図のように知覚される（彩色効果）。この形状は、図と地の明確な分離と、上面から照らされた浅浮彫や、平面から奥行き方向に分離され外側に広がる丸みを帯びた面と比喩されるような、立体的な図形的外観を示す（図形的効果）。対照的に、補完的な領域は、穴のように見える空白として現れる。

水彩画錯視は、水彩効果とも呼ばれ、薄くて明るい濃い色の多角形が薄く暗い境界線で囲まれている場合、白い領域がそれを取り囲む薄くて明るい濃い色の多角形の淡い色合いを帯びるという錯視です。水彩画錯視オブジェクトの内側と外側の境界線は、多くの場合補色です。[ 3]水彩画錯視は、内側と外側の輪郭が色空間で反対方向の色度を持っている場合に最もよく現れます。最も一般的な補色の組み合わせは、オレンジと紫です。[4]水彩画錯視では、色の拡散効果を発生させるために、輪郭線の 輝度と色のコントラスト の組み合わせに依存しています。

歴史

Baingio Pinnaは1987年に水彩画錯視を発見し、イタリア語で報告しました。[5] Jack BroerseとRobert P. O'Sheaは1995年に独立してこの錯視を発見し、[2]英語で報告しましたが、ネオンカラーの広がりに関連させて「spread colour」と呼びました。[6] Broerse、Tony Vladusich、O'Sheaは1999年にこの現象を実証しました（図1）。[1] Pinna、Gavin Brelstaff、Lothar Spillmann  （ドイツ語）は2001年にこの現象に関する最初の英語での報告を発表し、現在の名前が付けられました。[7]この発見以来、錯視の知覚の概念をさまざまなゲシュタルト要因と比較し、錯視を生み出す神経プロセスを理解するために、多くの実験が行われ、分析されてきました。

水彩画の錯視とゲシュタルト原理の比較

水彩画錯視は、ゲシュタルト心理学で説明できるかどうかについて多くの議論がありました。水彩画錯視は、図地（知覚）を説明する相似性原理のために、ゲシュタルト原理の例であると考える人もいます。相似性原理（グループ化の原理）によると、[8]要素は色、明るさ、サイズ、形状に基づいてグループ化されます。水彩画錯視の図地構成の充填は、近接、良好な連続性、閉鎖性、対称性、凸状性、非様相的補完、過去の経験という7つのゲシュタルト因子と比較されました。これらの7つの因子は、錯視と比較した各因子の強さを決定するために、Pinna、Werner、Spillmanによって一連の実験でテストされました。

最初の実験では、水彩画効果と近接性を比較し、図地の分離を検証しました。ゲシュタルト心理学における近接性因子によると、近い要素はグループ化されやすいことが示されています。刺激は、輪郭線と側面の線の間の間隔がそれぞれ異なっていました。それぞれの刺激は大きく異なる反応を示しましたが、水彩画のような錯視は、錯視の広い空間においても維持されました。場合によっては、オレンジ色の側面の塗りつぶしが紫色の塗りつぶしよりも強く、図地の領域が逆転していました。

2つ目の実験では、水彩画効果と良好な連続性を比較しました。良好な連続性では、滑らかな連続領域がまとまる傾向があります。矩形波パターンと縞模様の付いた基本輪郭の様々なバリエーションを用いて、刺激の良好な連続性を調べました。均一な水彩画のような錯視は、閉空間でのみ見られることが判明しました。

3つ目の実験は、水彩画の錯視刺激を閉鎖性と包囲性の概念と照らし合わせて研究した。閉鎖性原理によれば、閉じた図形を形成するピースはグループ化される。ある領域が別の領域を完全に囲む場合、その領域は地として知覚され、包囲性原理によれば図形として知覚される特徴は地として知覚される。4つの紫色の長方形がより大きな長方形に囲まれている場合、大きな長方形は図形として知覚されることはほとんどなく、4つの長方形は図形として知覚された。オレンジ色の輪郭が大きな長方形の内側を囲み、4つの小さな長方形の外側を囲んでいる場合、大きな長方形は図形として知覚され、小さな長方形は穴として知覚された。これは、閉鎖性と包囲性が水彩画の錯視よりも弱いことを示している。

4つ目の実験は、水彩画効果と対称性の比較でした。平行な輪郭線は、ゲシュタルト対称性の原理に従ってグループ化されています。平行な波線（川）は、紫色の輪郭線が内側、オレンジ色の輪郭線が外側になるように間隔を空けて配置されています。原理とは逆に、川は塗りつぶされているようには見えませんでしたが、川と川の間の空間は塗りつぶされているように、つまりこの場合は図形として認識されました。

5番目の実験は、水彩画の錯視と凸面の錯視を比較した。「内部の法則」によれば、刺激の凹面は地として、凸面は図形として知覚されるはずである。使用した刺激は、2本の水平線の間に交互に現れる、異なる凹面と凸面の弧の組み合わせであった。凹面は、紫色の縁が赤またはオレンジの縁で囲まれているかどうかにかかわらず、典型的には図形として知覚された。しかし、曲率が増加するにつれて、赤い縁が使用されている場合はその効果は減少した。

6番目の実験は、水彩画錯視とアモーダル補完を比較した。アモーダル補完は、物体の隠れた領域の知覚を説明するのに役立つ図地分離の古典的な原理ではない。これは、構成における図と地の両方に当てはまる。実験の結果、水彩画錯視が構成要素の知覚された分離を逆転させた場合、アモーダル補完は成立しないことが明らかになった。

第7の実験は、刺激が共通の物体である場合に、観察者が色の拡散効果を認識するかどうかを検証することであった。この実験から、事前知識（馴染みのある単語、図形など）を持つ空間は、グループ化される可能性が高くなることが判明した。[9]

色の広がり効果の強さの実験

水彩画のような錯視を観察するために必要な基準を決定するために、いくつかの実験が行われました。実験の結果は、着色効果によって定義される特性（下記）に影響を与えました。

最初の実験は、色の広がり効果が現れる距離を調べるために行われた。異なる寸法の25個の刺激をマジックペンで手描きした。外側の縁は紫、内側の縁はオレンジ色とした。刺激は観察者から50cmの距離に提示され、色の広がりの測定に時間制限は設けなかった。実験で報告された色の広がりは、短軸の長さが長くなるにつれて減少することが分かった。閾値は、表面の高さに対して 視角45度の高さと決定された。

2つ目の実験は、錯視が観察される刺激の持続時間を測定することでした。刺激は再び、周囲光のある部屋で50cm離れた観察者に提示されました。片方の目の前に電磁シャッターが設置されていました。電磁シャッターの最小間隔は100ミリ秒で、その時間の間、連続した色を見ることができました。与えられた条件下では、水彩画錯視は瞬時に知覚されることが判明しました。

3つ目の実験は、最適な線の太さを決定することであった。刺激パターンに対して、様々な太さの縁取りと縞模様が描かれた。被験者は、様々な刺激間の錯視の強さと均一性を比較した。色の広がりは、輪郭と縞模様が視角6分角を覆っているときに最も強く知覚された。線の太さが増すにつれて、錯視の強さは減少することが判明した。

4つ目の実験は、使用した線の波状性と錯視の強さを比較評価した。刺激パターンは正弦波の周波数を変化させた。結果は、正弦波の空間周波数が増加するにつれて錯視の強さが増すことを示した。効果は波状パターンで最も強く現れたが、直線の境界線を持つ刺激に対しても水彩画錯視は依然として強い。

5番目の実験では、色彩の誘発効果を検証しました。色彩はマジックペンで赤、緑、青、黄色の線をペアにして描かれました。赤と青の組み合わせは最も強い錯覚効果を生み出し、緑と黄色の組み合わせは最も弱い錯覚効果を生み出しました。どの2色の組み合わせでも、はっきりと見える拡散効果が得られました。

6番目の実験では、異なる色の線間のコントラストを比較し、どの線が最も顕著な効果を生み出すかを調べました。ピンナは、コントラストの高い線（外側の線が黒で、縁が明るい線）で水彩画のような錯視現象を初めて発見しました。2本の線間の輝度が異なる場合、色の広がり効果は最も強くなります。2本の線間の輝度が近づくにつれて、広がり効果は弱まりますが、それでも依然として存在します。

水彩画錯視の限界が研究された。色の広がり効果は、白や灰色に加えて、色付きの背景でも現れる。色付きの背景の場合、水彩画錯視の色の広がりは背景色と混ざり合うのではなく、色付きの背景に重ね合わされる。照明条件については、室内の照度が上昇するにつれて色の広がり効果は減少し、中程度の照度で最も強くなる。最後に、紫色の輪郭線とオレンジ色の縁取りに実線ではなく点線を用いた場合でも、水彩画錯視は持続する。[10]

水彩画の錯覚とその驚異的な効果

着色効果

着色効果は、水彩画の錯視現象の一つです。PinnaとReeves（2006）は、水彩画錯視の実験を通して、着色効果の13の特性を特定しました。これらの主要な特性はすべて、補色（色空間で反対）の等高線の組み合わせであれば、どの組み合わせでも確認できます。しかし、上記の実験では、紫とオレンジが最も強い効果を生み出すことが分かりました。13の特性とは、刺激が（1）均一であること、（2）単色であること、（3）白、黒、または色付きの背景上で知覚できること（色の拡散効果は背景と混ざることなく重ね合わせられるため、背景は実験に影響を与えません）、（4）オレンジ色の色相は、直線や点線でも知覚されますが、対象物に波線が含まれている場合、最もよく観察されます。（5）この効果はすべての基本色で現れますが、（6）線の輝度コントラストが高いほど、効果はより顕著になります。（7）背景に対して輝度が低い線が、常に着色効果を生み出します。例えば、明るいオレンジ色の線は広がることで色の広がり効果を生み出します。(8) 線が反転し、オレンジ色が外側にある場合、オレンジ色の色相は物体の外側に浸透しているように見えますが、紫色の線は内側にあります。その他の特性は次のとおりです。(9) 着色は約 45 視度まで広がります (上記の実験で確認)。(10) 着色は、実験装置による最小測定単位である 100 ミリ秒までに完了します。(11) 最良の着色効果を生み出す線の幅は 6 分角です。(12) 色は線以外の方向にも広がります。(13) 最後に、線の 1 つが無彩色で、もう 1 つが有彩色の場合、補色を誘発する可能性があります。

図地効果と物体穴効果

図地効果は、物体を不透明で固体のように見せます。[11]物体は、背景にも人物にも見えるようになります。2 つの輪郭線を入れ替えることで、刺激の知覚が反転します。たとえば、オレンジ色で縁取られた紫の輪郭が人物として知覚される場合、色の輪郭を反転すると地として知覚されます。言い換えれば、色の広がり効果が図地効果の知覚方法を決定します。ほとんどの場合、色の広がりの色合いは人物として知覚され、周囲は地として知覚されます。着色効果と同様に、水彩画錯視は、白、黒、色付きの背景で図地効果を示すことができます。[12] 物体穴効果は、水彩画錯視の物体の内部に穴がある場合に発生します。穴は 3D に見え、何が人物で何が背景かを定義するのに役立ちます。[12] 穴の境界が背景に属するか、水彩画領域に属するかを判断するのは難しい場合があります。なぜなら、両方の選択肢が当てはまるように見えるからです。この効果は線の数を増やすことでも高めることができます。[12]

色彩と図地効果の分離

水彩画の錯視では、色彩と図地の2つの効果が観察される。解離とは、図地効果がなくても色彩が観察され、内側のエッジに色が広がっていなくても図地効果が観察されることを意味する。境界所有権割り当てメカニズム（色境界の一貫性とエッジの非対称形状）が図地効果を決定し、視覚皮質からの表面色が色の錯視につながる。[13]図地効果のない色彩は、平坦で可逆的な図地構成を示す等輝度の隣接輪郭を使用することで得られる。この色彩は、誘発する輪郭線の輝度と色に依存する。図地効果では、2本の線の間の非対称な輝度プロファイルにより、コントラストの低い側が膨らんで見える3D遠近感が生まれます。色彩のない図地効果では、結果は平坦に見える（3Dには見えない）図になります。 2つの色の線が混ざり合って、2つの色の間のコントラストが十分に高くないため、色彩が欠けている可能性が高い。[12]

神経処理

上記の色彩効果と図形的効果は、脳内で並行して起こる処理から生じます。その2つの段階とは、特徴処理段階と平行境界処理段階です。特徴処理段階では、線の周囲で線同士の小さな相互作用が生じ、色の広がりが生じます。平行境界処理段階では、刺激の幾何学的構造が水彩画錯視の色の広がりへと整理されます。しかし、刺激の幾何学的構造を縮小すると水彩画錯視の外観と強度が変化するため、神経メカニズムはより複雑です。

PinnaとGrossbergによると、FAÇADEモデルは水彩画錯視を見た際に生じる脳活動をより適切にモデル化している。FAÇADEモデルは、境界輪郭システム（BCS）と特徴輪郭システム（FCS）が並行して機能していることを示している。BCSは境界のグループ化を行い、FCSは表面の塗りつぶしを行う。これらの2つのプロセスは、V1（一次視覚野）からV4（V2からV4は3つの線条体外視覚野）の領域内で発生する。FAÇADEモデルは、エッジ間のコントラストが低い場合に効果が弱まる。

水彩画錯視刺激を見た際に生じる脳の神経プロセスをモデル化した別のモデルとして、LAMINARTモデルがあります。このモデルは、刺激が皮質V1野とV2野の第6層と第4層で処理されることを示しています。LAMINARTモデルは、境界が弱められた場合（例えば点線）に生じる空間競合をより適切に説明します。また、LAMINARTモデルは、刺激のコントラストが低い場合、錯視の視覚化を完全に低減させるわけではありません。[11]

応用

青とオレンジの境界線は、オーストラリアの地図が実際には白であるにもかかわらず、淡い黄色で塗りつぶされているという錯覚を与える。

水彩画錯視の応用は、人間の視覚システムの限界を巧みに利用しています。水彩画効果は、錯視効果を再現したいアーティストやイラストレーターに活用されています。例えば、ある色の淡い色合いを表現したい場合、この効果を利用することで、オブジェクトが塗りつぶされているように見せるために色を使う必要がなくなります。また、コンピューターグラフィックスのレンダリングにも応用できます。特定の色調や明るい色で狭い空間を塗りつぶしたい場合、水彩画錯視を適用することで、レンダリング時間と使用する色数を削減できます。

参照

参考文献

  1. ^ ab Broerse, J.; Vladusich, T.; O'Shea, RP (1999). 「McCollough効果におけるエッジの色と色の広がり」. Vision Research . 39 (7): 1305– 1320. doi :10.1016/S0042-6989(98)00231-4. PMID  10343844.
  2. ^ ab Pinna, B (2008). 「水彩画の錯視」. Scholarpedia . 3 (1): 5352. Bibcode :2008SchpJ...3.5352P. doi : 10.4249/scholarpedia.5352 .
  3. ^ Tanca, Maria; Grossberg, Stephen; Pinna, Baingio (2010). 「水彩画錯視による知覚的二律背反の探究と脳によるその解決法の解明」Seeing and Perceiving . 23 (4): 295– 333. CiteSeerX 10.1.1.174.7709 . doi :10.1163/187847510X532685. PMID  21466146. 
  4. ^ Devinck, F.; Spillmann, L. (2009). 「水彩画効果：間隔の制約」. Vision Research . 49 (24): 2911– 2917. doi : 10.1016/j.visres.2009.09.008 . PMID  19765603.
  5. ^ ピンナ、B. (1987)。アンエフェットディコロラツィオーネ。 V. Majer、M. Maeran、M. Santinello の「Il Laboratorio e la città」。 XXI Congresso degli Psicologi Italiani、158。
  6. ^ Broerse, J.; O'Shea, RP (1995). 「空間的条件付き色彩残像における局所的および全体的要因」. Vision Research . 35 (2): 207– 226. doi : 10.1016/0042-6989(94)00131-5 . PMID  7839617.
  7. ^ Pinna, B.; Brelstaff, G.; Spillmann, L. (2001). 「境界から得られる表面の色：新たな『水彩画』錯視」. Vision Research . 41 (20): 2669– 2676. doi :10.1016/S0042-6989(01)00105-5. PMID  11520512.
  8. ^ ヴェルトハイマー、M. (1923)。 Untersuhungen zur Lehre von der Gestalt II、Psychologische Forschung 4、301–350。
  9. ^ Pinna, B., Spillmann, L. & Werner, J. (2002). 水彩画効果：グループ化と図地構成の新しい原理. Vision Research, 43-52
  10. ^ Pinna、Baingio、Gavin Brelstaff、Lothar Spillmann。「境界から見える表面の色：新しい『水彩画』錯視」Vision Research 41.20 (2001): 2669-676. ウェブ。
  11. ^ ab Pinna, B., Grossberg, S. (2005). 「水彩画錯視とネオンカラーの拡散：新たな症例と神経メカニズムの統合分析」。2012年4月15日アーカイブ。Journal of the Optical Society of America A , 22(10) , 2207-2221. http://cns.bu.edu/~steve/PinGro2005JOSA.pdf より取得。2012年4月15日アーカイブ。Wayback Machineより取得。
  12. ^ abcd Pinna, B., & Reeves, A. (2006). 照明、バックライト、水彩画の錯視と人物描写の法則. Spatial Vision, 19(2-4), 341-373. doi :10.1163/156856806776923434
  13. ^ Von, DH, & Pierson, R. (2006). 水彩画錯視における色彩と図地効果の分離. Spatial Vision, 19(2-4), 323-340. doi :10.1163/156856806776923416
  • http://www.michaelbach.de/ot/col-watercolor/index.html
  • 水彩錯視に関する、その発見者である Baingio Pinna による査読済みの百科事典記事がScholarpediaで閲覧可能: http://www.scholarpedia.org/article/Watercolor_illusion
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=水彩錯視&oldid=1314217923」より取得