客觀日本

咦,大樓斜了!——東北大學等闡明錯視系由身體的傾斜和行程引起

2023年02月22日 建築與城市

錯視通常被稱爲眼睛的視錯覺。圖形和花紋看起來發生了扭曲或者動了起來,自己的感覺會被騙過,不可思議又有趣。坐上香港有名的纜車會產生獨特的錯覺——周圍的大樓竟然不是垂直度的,而是傾斜的。透過現地實驗,發現產生該現象的終極因數是在行駛程序中,乘坐的乘客身體因車輛構造而處於傾斜狀態所致。令人意外的是,視覺的影響其實很小。

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實驗使用的香港維多利亞峯纜車(供圖:東北大學、東北學院大學)

纜車一開動大樓就開始傾斜!?

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行駛中會產生周圍的大樓向視野深處傾斜的錯視(圖中文字原爲日文,由JST客觀日本翻譯)

感知重力方向爲垂直度的能力,對行走、駕駛等生活中的行為及確保全全不可或缺。當該能力無法正常發揮作用時,就會產生錯視,東北大學、東北學院大學等國際研究團隊嘗試闡明這種現象的原理。研究團隊注意到,乘坐香港名勝地維多利亞峯纜車時會產生錯視,在纜車行駛程序中,會感到周圍的大樓向視野深處傾斜。

爲了檢測重力方向的垂直度和人所感到的垂直度之間的差異,研究團隊準備了一個棒狀儀器。8名成年受試者乘坐該纜車,使用該儀器進行了實驗。首先,讓他們睜開眼睛坐在纜車上進行檢測,發現行駛中坡道越陡,產生的差異就越大。上坡和下坡都會出現相同現象。

纜車的地板通常呈階梯狀,但這個纜車的地板和行駛在平地上的鐵路車輛一樣是平坦的,座椅也水平設置在地板上。座位被固定於朝着上行方向。

閉上眼睛差異也不變化

隨後,研究團隊開始探尋產生差異的終極因數。實驗發現,乘坐該纜車時無論是閉上眼睛,還是人與座椅靠背夾墊物體以使身軸線與重力方向一致,產生的差異都與正常睜開眼睛乘坐纜車時相同。也就是說,無論是視覺,還是感知身體傾斜的內耳器官「前庭」的感覺,都不是產生視錯的主要原因。

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在纜車上睜開眼睛(黑框所示)、閉上眼睛(紅框所示)、閉上眼睛使身體位於重力方向上(綠框所示),人所感覺的垂直度方向都會產生同樣的差異。(供圖:東北大學、東北學院大學、圖中文字原爲日文,由JST客觀日本翻譯)

另外,研究團隊還在室内將不行程的躺椅放倒後,讓人坐上去,使得身體呈向後傾斜的狀態,此時檢測時並未產生差異。乘坐在平地上行駛的有軌電車時也同樣未出現差異。

上述一系列結果表明,由於身體的前後傾斜和直線行程這兩個因素的疊加,導致人的垂直度感覺發生了偏差,從而產生了視錯,讓人感覺大樓看上去是傾斜的。此前,上述兩個因素大多被分開研究,但此次研究表明,關於垂直度的視錯其實是由上述兩個因素共同導致的。

可應用於遊樂場、復健訓練、資訊通訊

研究團隊中的一員、東北學院大學教養學部櫻井研三教授(知覺心理學專業)解釋道:「這是因爲人感覺到垂直度向後斜後,會對垂直度的大樓進行矯正後再看,從而看上去大樓是斜的。」這個研究成果與垂直度知覺的變形技術相關聯,或可應用於遊樂場等娛樂設施、防止跌倒等的身體機能復健訓練以及資訊通訊領域。

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維多利亞峯纜車車内。地板不呈階梯狀,坐着的乘客身體傾斜(供圖:東北大學、東北學院大學)

東北大學電氣通訊研究所的曾加蕙副教授(視覺資訊系統專業)表示:「視錯研究大多是在嚴格控制的實驗室内進行的,此次透過在戶外交通工具上實際驗證才闡明瞭終極因數。與日本等地的大多數纜車不同,香港的這個纜車車體傾斜,且接近大樓,容易產生錯覺,所以對研究很有幫助。」

研究團隊由東北大學、東北學院大學、加拿大聖託馬斯大學、德國弗賴堡大學、萊比錫大學的研究人員組成。相關成果於1月21日刊登在荷蘭的多感覺資訊處理專刊《Multisensory Research》電子版上,東北大學等也於1月26日發佈了該成果。

筆者在很久以前乘坐過該纜車,但不巧的是,也許是因爲當地銷售的「蜂蜜綠茶」留下的衝擊太過強烈,自己完全不記得有過視錯現象。話說蜂蜜綠茶,據生活在當地的日本人介紹,雖然最初令人困惑,但習慣了之後,不甜反而會讓人感到差點什麼。無論是視錯還是味覺,人類所擁有的感覺是多麼的複雜而深奧啊。

原文:草下健夫/ JST Science Portal 編輯部
翻譯:JST客觀日本編輯部

日語原文

【相關鏈結】
東北大學研究成果新聞稿「解開垂直度的建築物看上去傾斜的錯視之謎,關鍵在於身體的傾斜和直線行程