大小恒常视错觉的视觉原理

我们的知觉系统能在一定范围内保持对客观事物的稳定的认识，而不随知觉条件或感觉映象模式的改变而改变，这种特性就是知觉的恒常性（perceptual constancy）。它能帮助我们认识事物的稳定性，是人们知觉客观事物的一个重要特性，对人类的生存和发展具有重要意义。知觉恒常性体现在各个方面，如物体的大小、形状、明度、颜色等。

我们对物体大小的感知，既受到外部感官刺激的影响，也受到内部认知过程的影响。这些认知的过程受到以往的经验、记忆等因素的影响。生理上讲，我们对物体大小的感知源于物体在视网膜上所成的影像的大小。同一物体在视网膜上构成影像的大小，常因所观察物体距离远近而改变，距离愈远，影像愈小。例如，旷野中一辆汽车从远处向我们开来时，投射到我们视网膜上的影像会产生一个由小到大的变化过程。我们之所以能够判断那是同一辆汽车而非许多辆不同大小的汽车，正是由于知觉大小恒常性的作用。这一现象同样也说明，除了外部的感官刺激，知觉其实也包括内部的心理加工过程。

图1.当物体（a）在视网膜上的影像增大一倍时，有可能是它的距离接近了一半（c），或者它的长度增加了一倍（b）。

反之，我们的大脑通过解析物体在视网膜上的投影长度的变化也可以读取出距离和大小两个方面的信息。例如，当视网膜上的影像较原来增大一倍时，我们的大脑可以将这个信息解读为物体的距离接近了一半，或者物体的长度增长了一倍。有趣的是，解读已知长度的物体在视网膜上的投影长度变化的过程，就是我们大脑判断物体远近的重要依据。例如，我们可以通过飞机的大小判断其距离的远近，但是对于不知实际尺寸的UFO，我们并不能通过视网膜上的投影大小来判断其距离。

但是，对于到底该将物体在视网膜上的投影的变化解读为物体大小的变化还是与眼睛之间距离的改变是因情况而定的。这些情况包括背景环境的和我们对物体的认知等等。我们通常看到的物体大小恒常错觉通常就是在背景环境上做的手脚，比如图2。

图2. 视网膜上影像大小主要由物体的大小和与眼睛的距离决定。当我们通过特殊手段造成物体的距离更远的错觉时，我们所感知的物体的大小相应的也会变得更大。

图2中的两个小人大小是一致的，但是作者通过添加的一些辐射线条，造成了深度错觉，让我们的大脑误以为后面的小人位于更远处，进而导致大脑将其解读得更大。简单的说，实际上这两个小人在我们视网膜中投影的大小是一致的（图1绿条），理论上我们的大脑应该将两者都解读为图1c中大小的物体，但是因为图中辐射线条的存在，我们的大脑误以为后面的小人位于距离眼睛更远的地方，所以错误的将后面的小人解读成了图1b中大小的物体。

我们平常所见的大部分大小恒常视错觉正是根据这个原理：通过造成对视觉深度的错觉，进而导致大脑对物体的大小进行误判。这既可以是将原本具备相同的视觉深度的物体变得远近不一（图2），也可以是将原本具备不同视觉深度的物体变得具备相同的距离（图3）。

图3. 大小恒常视错觉照片：通过肢体接触造成对物体远近的误判，进而导致大脑错误的解读物体的大小。

很多人外出旅游时就喜欢拍摄具备大小恒常视错觉的照片（题图和图3）。在这类照片中，改变大脑对视觉深度认知的最直接方式就是通过人的肢体和远景处的物体进行“接触”，比如图3红圈中的操作。这种行为会让我们的大脑对物体的距离进行误判，进而将远处的物体误以为很小，因而造成了一系列有趣的景象。当然，如果没有这类特殊操作的话（如图3绿圈），我们对不同景深的物体的大小的认知并不会发生紊乱，也就不会产生这类错觉了。