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【最新科普】一次对“视觉暂留”的误会之后才懂

董洪涛 阅读约 3 分钟 823192 阅读
【最新科普】一次对“视觉暂留”的误会之后才懂
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导读

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一次对“视觉暂留”的误会之后才懂

1. 开。。。。。。 。耗歉鋈梦叶⒘税胩斓幕

我盯着屏幕上一只猫从左边跳到右边, ,,,,, ,跳了或许二十遍, ,,,,, ,直到室友喊我去吃饭。。。。。。 。那是1999年, ,,,,, ,〖和老鼠》的某个片段, ,,,,, ,汤姆从二楼摔下来, ,,,,, ,手脚放开, ,,,,, ,造成一块饼。。。。。。 。我那时十岁, ,,,,, ,刚在《十万个为什么》里读到“视觉暂留”, ,,,,, ,感触自己把握了宇宙真谛:画面之所以能动, ,,,,, ,是由于前一帧的图像在视网膜上停顿了0.1秒, ,,,,, ,后一帧接上, ,,,,, ,就陆续了。。。。。。 。

这个诠释让我自得了好几年。。。。。。 。直到2025年冬天, ,,,,, ,我在B站刷到一个视频, ,,,,, ,标题是《裴教授你不合劲》。。。。。。 。视坡凤, ,,,,, ,一位叫裴方的认知科学教授做了一个尝试:他让观多盯着屏幕中央一个闪动的圆点, ,,,,, ,而后圆点旁边出现另一个圆点, ,,,,, ,两个圆点交替亮灭。。。。。。 。观多明明看到的是一个圆点从左跳到右, ,,,,, ,可若是放慢帧率, ,,,,, ,发现两个圆点底子没有物理移动——它们只是在原地闪动。。。。。。 。

“视觉暂留?????那器材早被证伪了。。。。。。 。”裴教授在视坡凤笑了一下。。。。。。 。

一次对“视觉暂留”的误会之后才懂

我愣住了。。。。。。 。裴教授你不合劲, ,,,,, ,但更不合劲的是我——我竟然一向相信一个错的诠释, ,,,,, ,信了二十多年。。。。。。 。

2. 其时看见了什么, ,,,,, ,缺哪一层知识

先说说我昔时读到的“视觉暂留”。。。。。。 。那是一本80年代的少儿科普读物, ,,,,, ,里面画了一个幼人:你看完一个光源, ,,,,, ,关上眼睛, ,,,,, ,还能看到淡淡的残影。。。。。。 。这的确是生理景象——视网膜上的感光细胞在光刺激终场后, ,,,,, ,化学信号必要几十毫秒能力消退。。。。。。 。但问题在于, ,,,,, ,这个“残影”跟动画片里的“陆续运动”底子不是一回事。。。。。。 。

真正的动画, ,,,,, ,一帧画面实现、下一帧出现, ,,,,, ,中央有短暂的黑场或遮挡。。。。。。 。若是全靠视觉暂留, ,,,,, ,你看到的应该是一团吞吐的叠影, ,,,,, ,而不是清澈的、滑润的移动。。。。。。 。好比你拿手电筒在阴郁中急剧画圈, ,,,,, ,会看到一条光弧——那才是视觉暂留。。。。。。 。但动画片里的猫跳从前, ,,,,, ,你看到的是猫自身在移动, ,,,,, ,而不是猫的残影连成一片。。。。。。 。

我缺的那层知识很单一:视觉暂留只管“残影”, ,,,,, ,不论“运动赣妆。。。。。。 。而“运动赣妆的造作, ,,,,, ,是大脑在背后搞的鬼。。。。。。 。

3. 按旧诠释会怎么走偏

若是我一向用“视觉暂留”诠释所有动态画面, ,,,,, ,就会得出一些奇怪的结论。。。。。。 。好比为什么电影是24帧每秒?????按视觉暂留理论, ,,,,, ,残影或许持续1/10秒, ,,,,, ,那10帧就够了啊。。。。。。 。为什么50帧的显示器反而更流畅?????为什么游戏玩家甘心就义画质也要跑到144。。。。。。 。浚浚??

一次对“视觉暂留”的误会之后才懂

这些问题我昔时答不上来, ,,,,, ,只是感触“归正人眼能骗”。。。。。。 。但“骗”的方式我齐全猜错了。。。。。。 。更离谱的是, ,,,,, ,我已经用视觉暂留诠释过一部《裴教授你不合劲》的动画短片——那是一部有意用低帧率做冷笑话的片子, ,,,,, ,角色每秒钟只更新6帧画面, ,,,,, ,但观多依然能看出它在走路。。。。。。 。我以为是残影助了忙, ,,,,, ,现实上, ,,,,, ,那是大脑在“脑补”中央缺失的帧。。。。。。 。

若是按旧诠释, ,,,,, ,低帧率应该满是吞吐的残影堆叠, ,,,,, ,但现实旁观成效是:角色像在“跳帧”一样移动, ,,,,, ,但每一步都清澈。。。。。。 。大脑用一种更聪明的方式处置了这个问题——它自己“假造”了运动轨迹。。。。。。 。

4. 关键:改了哪条认知

真正让我转变认知的, ,,,,, ,是裴教授在视坡凤做的第二个尝试。。。。。。 。他让观多看一个闪动的方块, ,,,,, ,而后方块旁边出现另一个方块, ,,,,, ,两个方块交替闪动。。。。。。 。只有功夫距离节造在某个领域内(约莫50到200毫秒), ,,,,, ,观多就会汇报“看到一个方块从左移到右”, ,,,,, ,即便两个方块从未同时出现, ,,,,, ,更没有物理移动。。。。。。 。

这个景象接装似动景象”(Apparent Motion), ,,,,, ,最早由体式塔生理学家韦特海默在1912年发现。。。。。。 。他用的装置接装动景器”, ,,,,, ,跟裴教授的尝试千篇一律。。。。。。 。韦特海默发现, ,,,,, ,人眼感知运动, ,,,,, ,底子不必要物体真的在移动, ,,,,, ,只必要两个刺激在功夫和空间上满足肯定前提, ,,,,, ,大脑就会自动“插入”一段运动。。。。。。 。

“视觉暂留是视网膜的事, ,,,,, ,似动景象是大脑皮层的事。。。。。。 。”裴教授在视坡凤说, ,,,,, ,“你把它们混为一谈, ,,,,, ,相当于把摄像头感光元件上的拖影, ,,,,, ,跟视频剪辑软件里的运动补帧混为一谈。。。。。。 。”

这句话让我豁然开朗。。。。。。 。我之前的认知谬误在于:把感触器官的物理个性, ,,,,, ,当成了大脑的认知职能。。。。。。 。视网膜只是感光元件, ,,,,, ,它掌管把光信号转成电信号;; ;;;;;而真正让你“看到”运动的是大脑, ,,,,, ,它用一组高杜着化的算法, ,,,,, ,从两帧静止画面中揣度出运动。。。。。。 。

5. 机造发展:这件事底下在运行什么

为了说明显, ,,,,, ,我们得拆开看三个档次:物理刺激、视网膜信号、大脑加工。。。。。。 。

第一层:物理刺激。。。。。。 。在动画或电影里, ,,,,, ,每秒24帧意味着每帧画面持续约41.7毫秒, ,,,,, ,而后被遮挡(好比放映机快门关关)或切换下一帧。。。。。。 。在似动景象尝试中, ,,,,, ,两个圆点交替闪动, ,,,,, ,距离功夫可调。。。。。。 。这些物理刺激都是离散的、不陆续的。。。。。。 。

第二层:视网膜信号。。。。。。 。视网膜上的感光细胞(视锥细胞和视杆细胞)对光刺激佑装积分功夫”——它们不是瞬间响应, ,,,,, ,而是累积光量。。。。。。 。当一帧画面隐没后, ,,,,, ,细胞内的光敏色素必要功夫复原, ,,,,, ,这个复原过程就是“视觉暂留”的生理基础。。。。。。 。但把稳, ,,,,, ,这个暂留只是让细胞的输出信号缓慢衰减, ,,,,, ,而不是让大脑自动“补运动”。。。。。。 。若是你把两个圆点的功夫距离拉长到超过300毫秒, ,,,,, ,视觉暂留早已隐没, ,,,,, ,两个圆点只是各自闪动, ,,,,, ,你底子不会感触它们在移动。。。。。。 。

第三层:大脑加工。。。。。。 。这才是关键。。。。。。 。大脑的视觉皮层中有一群专门处置运动的神经元, ,,,,, ,它们接管来自视网膜的“位相信号”和“功夫信号”。。。。。。 。当两个地位相邻的刺激在功夫上紧挨着出现(50-200毫秒距离), ,,,,, ,运动检测神经元会被激活, ,,,,, ,输出“运动指令”。。。。。。 。这个指令不是对物理移动的被动纪录, ,,,,, ,而是一种自动诠释——大脑在“猜测”物体从A点移动到B点。。。。。。 。

这种猜测并不是凭空凭空, ,,,,, ,而是基于演化经验:天然界中, ,,,,, ,大无数物体不会瞬移, ,,,,, ,它们移动时必然经过中央地位。。。。。。 。所以大脑演化出一个“捷径”:若是两个刺激在功夫和空间上足够靠近, ,,,,, ,就默认它们属于统一个物体, ,,,,, ,并自动补上中央蹊径。。。。。。 。

这就是为什么6帧每秒的动画也能让人看出“走路”——大脑在每两帧之间脑补了四个中央步骤。。。。。。 。这也是为什么《裴教授你不合劲》里那个低帧率角色, ,,,,, ,固然作为一顿一顿, ,,,,, ,但观多仍能理解它的运动轨迹。。。。。。 。

有趣的是, ,,,,, ,这种“脑补”不仅限于运动, ,,,,, ,还蕴含色彩、状态、甚至三维结构。。。。。。 。好比你看到一张侧脸照片, ,,,,, ,会天然地补出另一侧看不见的面颊——这接装完形知觉”。。。。。。 。似动景象只是完形知觉的一种特例。。。。。。 。

6. 再看统一景象:前后理解差在哪

看完裴教授的视频, ,,,,, ,我沉新打开那部〖和老鼠》。。。。。。 。汤姆从楼梯上掉下来, ,,,,, ,我盯着它着落的过程。。。。。。 。以前我看到的是一条陆续的曲线, ,,,,, ,我用“视觉暂留”诠释:由于前一帧的残影还没隐没, ,,,,, ,后一帧就盖上来, ,,,,, ,所以看起来是陆续的。。。。。。 。

此刻我知路, ,,,,, ,真相是:汤姆的每一帧地位不一样, ,,,,, ,但距离只有41.7毫秒, ,,,,, ,大脑的运动检测神经元被激活, ,,,,, ,自动天生了“着落”的运动感知。。。。。。 。若是真的有视觉暂留, ,,,,, ,汤姆应该是一个吞吐的、拖着尾巴的“鬼影”, ,,,,, ,但现实画面极度清澈——由于每一帧的曝光功夫极短, ,,,,, ,视网膜并没有堆集太多残影。。。。。。 。

更关键的是, ,,,,, ,动画师甚至利用了这一点。。。。。。 。他们有意让汤姆在坠落过程中身段变形, ,,,,, ,把中央帧画成拉伸的、扭曲的状态, ,,,,, ,但观多不会感触奇怪, ,,,,, ,由于大脑已经自动把“变形”诠释为“坠落过程中的动态形变”——这是似动景象的高级大局, ,,,,, ,接装变形运动”。。。。。。 。

前后理解差在哪?????差在“谁在掌管运动”。。。。。。 。从前我以为运动是视网膜被动接管的, ,,,,, ,此刻我知路运动是大脑自动构建的。。。。。。 。被动接管只能得到吞吐的残影, ,,,,, ,自动构建能力得到清澈的运动轨迹。。。。。。 。

7. 别人遇到类似线索能够怎么想

这条认知迁徙的利用领域很广。。。。。。 。好比你看得手机屏幕上的“滑动”成效很流畅, ,,,,, ,以为是屏幕刷新率高的业绩。。。。。。 。刷新率高的确有效, ,,,,, ,但真正让滑动看起来“顺滑”的, ,,,,, ,是系统在动画帧之间插入了“补间动画”——就像大脑做的一样。。。。。。 。即便屏幕刷新率只有60Hz, ,,,,, ,系统的动画补帧也能让用户感触是陆续运动。。。。。。 。

再好比, ,,,,, ,你看到一段视坡凤, ,,,,, ,一幼我挥手, ,,,,, ,但你发现视频的帧率低到只有15帧每秒, ,,,,, ,挥手作为却依然“可理解”。。。。。。 。这不是由于视觉暂留助你“连上了”, ,,,,, ,而是你的大脑自动补上了挥手蹊径。。。。。。 。若是你把视频一帧一帧播放, ,,,,, ,每一帧内行的姿势都是清澈静止的, ,,,,, ,没有残影——这就是证据。。。。。。 。

遇到类似“感触明明是陆续的, ,,,,, ,但物理上不陆续”的景象, ,,,,, ,能够问自己三个问题:

  • 这个感触是来自感官的物理个性, ,,,,, ,还是来得意脑的加工?????
  • 若是感官物理个性(好比残影)能诠释, ,,,,, ,为什么在极端情况下(好比低帧率)依然有效?????
  • 有没有一种“大脑自动插入”的机造, ,,,,, ,比感官被动残留更切合逻辑?????

这三个问题能够助你预防好多认知陷阱。。。。。。 。好比“鬼影”景象——有人说看到鬼一闪而过, ,,,,, ,可能是极低对比度的视觉刺激触发了似动景象, ,,,,, ,大脑把一个吞吐的树影“补”成了人形。。。。。。 。这不是鬼, ,,,,, ,而是你大脑的运动检测神经元太勤快了。。。。。。 。

但也要把稳, ,,,,, ,这个机造有天堑。。。。。。 。若是两个刺激的功夫距离超过200毫秒, ,,,,, ,大脑就不会再“补运动”, ,,,,, ,你会看到两个独立的闪光。。。。。。 。若是空间距离太大, ,,,,, ,好比屏幕左边亮一个点, ,,,,, ,右边亮一个点, ,,,,, ,距离只有50毫秒, ,,,,, ,你也不会看到移动, ,,,,, ,而是看到两个点在同时闪动——由于大脑以为“瞬移”不切合物理法规, ,,,,, ,还不如不补。。。。。。 。

另表, ,,,,, ,这个机造跟视觉暂留并不齐全矛盾。。。。。。 。视觉暂留在低光环境下的确存在, ,,,,, ,好比看烟花时那条拖尾。。。。。。 。但那是真正的残影, ,,,,, ,不是运动感知。。。。。。 。而动画片里的运动, ,,,,, ,是似动景象占主导。。。。。。 。两者并存, ,,,,, ,但各司其职。。。。。。 。

8. 结尾:幼我判断

那天晚上我关掉视频, ,,,,, ,翻出那本旧科普书, ,,,,, ,发现它并没有齐全错——它只是把“视觉暂留”的合用领域夸大了。。。。。。 。书里写“人眼能保留图像0.1秒”, ,,,,, ,这是对的, ,,,,, ,但它没写“这种保留不产生运动感知”。。。。。。 。而《裴教授你不合劲》这个视频, ,,,,, ,让我意识到知识存在一个“版本问题”:1990年代的科普, ,,,,, ,受限于其时的认知, ,,,,, ,把一种景象当成全能钥匙;; ;;;;;2025年的认知科学, ,,,,, ,已经能分辨出视网膜和大脑的分歧职责。。。。。。 。

这不是谁对谁错的问题, ,,,,, ,而是知识自身在迭代。。。。。。 。我昔时信了“视觉暂留”诠释所有, ,,,,, ,就像相信“肚子疼就是吃坏器材”一样, ,,,,, ,单一粗鲁, ,,,,, ,但时时误诊。。。。。。 。此刻我领略, ,,,,, ,一个景象背后可能有多层机造, ,,,,, ,而最表层的诠释往往最容易被公共接受, ,,,,, ,也最容易被误用。。。。。。 。

若是非要给个建议, ,,,,, ,那就是:当你听到一个“直观”的科学诠释时, ,,,,, ,不妨多想一层——这个诠释是基于感官的物理个性, ,,,,, ,还是基于大脑的认知加工?????前者是摄像头的像素, ,,,,, ,后者是AI的算法。。。。。。 。两者都不是错的, ,,,,, ,但用在分歧的处所。。。。。。 。

最后, ,,,,, ,我沉新看了《裴教授你不合劲》那一期视频的评论区, ,,,,, ,有人问:“那为什么游戏里144帧比60帧流畅?????” 裴教授回了一条:“由于144帧下, ,,,,, ,每帧之间的功夫距离短到7毫秒, ,,,,, ,大脑的运动检测被陆续激活, ,,,,, ,没佑桩期待补帧’的延长。。。。。。 。但若是你玩的是回合造游戏, ,,,,, ,144帧和60帧没区别——由于大脑不必要补运动。。。。。。 。”

这就是答案。。。。。。 。我用了二十多年, ,,,,, ,才算真正看懂了一只猫从左边跳到右边。。。。。。 。

一次对“视觉暂留”的误会之后才懂

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