丘布錯覺

查柏錯覺是一種視錯覺，或稱視覺感知錯誤。在這種錯覺中，對於大多數觀察者而言，一個物體的表觀對比度會因其所在背景的相對比度而產生顯著變化。這類視錯覺特別引起研究人員的興趣，因為它們可能為人類視覺系統的運作方式提供寶貴的見解。

當一個低對比度的視覺紋理物體被一個均勻視覺紋理的背景包圍時，其對比度看起來比呈現在高對比度紋理背景上時更高。這種錯覺由查爾斯・查柏（Charles Chubb）及其同事觀察到，並於1989年發表。2001年，洛托（Lotto）與普爾維斯（Purves）發表了對查柏錯覺的實證解釋。

發現

查柏及其同事透過向人類受試者展示前景物體與背景場域的各種組合，並要求他們評估每個前景物體的視覺對比度清晰度，從而研究此錯覺。他們發現，當受試者觀看一個嵌入周圍背景場域中的隨機視覺紋理區塊時，他們對中央目標區塊的視覺對比度感知，很可能會因背景場域的相對比度而有所不同。此外，紋理區塊的表觀亮度或暗度會隨著背景的變化而改變。例如，在高對比度背景中，紋理區塊的亮點顯得較暗；而在均勻背景中，暗點則顯得較亮。如查柏等人所解釋，當不同觀察者觀看，以及當背景與中央目標區塊被放置在「非重疊的空間頻率帶」上時，這種感知的表觀差異會受到影響。此趨勢經發現具有統計顯著性。相關理論指向一種知覺工具，用以在早期的皮質或前皮質「神經位置」上，將對比度適應（慢，秒級）催化為對比度增益控制（快，約100毫秒）。

查柏對比效應

查柏錯覺與另一種稱為「對比效應」的視錯覺相似。對比效應是一種錯覺，其中一個位於較大均勻背景上的相同中央視覺目標，其感知亮度或輝度會因中央目標輝度與其背景輝度的比率不同，而對受試者產生變化。這種稱為「同時對比」的錯覺如圖2所示。在圖中，中央目標較亮。也就是說，上方中央矩形（A）的輝度與其背景場域輝度的比率大於一。在下方矩形（B）中，背景場域較亮。也就是說，該比率小於一。雖然兩個中央目標區塊的亮度相同（輝度一致），但在深色背景上的那個顯得較亮，而在淺色背景上的那個則顯得較暗。

側抑制

側抑制是解釋對比錯覺或同時對比的一種說法。其支持者理論化，受B背景強烈刺激的神經元會抑制內部矩形受較弱刺激的神經元。他們認為，在A中則沒有這種抑制。然而，A和B在其整個範圍內都呈現「均勻亮度」的事實表明，側抑制的過程更為複雜。查柏等人斷言，側抑制原則基於一個假設，即感知亮度的決定因素是矩形邊緣處，矩形輝度與背景輝度的比率。然而，側抑制的解釋與貝納利十字和懷特錯覺等現象，以及透明與同化效應並不一致。因此，這是一種理論上不清晰的臨時解釋。

查柏錯覺說明的是對比度的錯誤，而非輝度。圖2（A）的零輝度背景在圖1的相應部分變成了零對比度場域，而圖2（B）的高輝度場域則變成了高對比度紋理場域。觀察者根據經驗感知到，圖1最左側部分的紋理圓盤比右側的圓盤具有更高的對比度，即使兩者完全相同。在進行了關於對比度和亮度感應、眼間感應以及空間頻率帶間感應的實驗後，他們證明側抑制效應是單眼的，且僅適應於空間頻率。查柏等人支持「一個模型，其中這種頻帶選擇性神經元的輸出增益，是相對於具有相同頻率調諧的鄰近神經元的平均反應幅度進行歸一化的。」

不完全透射

視覺感知取決於人類視覺系統與任何雙穩態或多穩態刺激的互動及其出現頻率。物體在某一點的光照、這些物體的反射率，以及物體與觀察者之間介質的透射率，是決定影響我們視覺感知主要因素的核心。正因如此，一個低對比度的影像在置於灰色背景前時，會被感知為具有較高的對比度。灰色背景比高對比度背景更為模糊。洛托與普爾維斯（2001）證明，查柏錯覺可以「透過不完全透射可能影響到達眼睛光線的程度」來解釋。確實，這些觀察結果為查柏錯覺提供了一個完全基於實證的解釋。

查柏效應估計，當透過不完全透射的介質觀看物體時，即使輝度比和空間頻率保持不變，也會增加或減少目標區塊的表觀亮度或暗度。洛托與普爾維斯（2001）懷疑將亮度的錯覺感知解釋為側抑制的後果。如果真是如此，如圖3（A）所示的目標元素感知亮度差異，將基本上不受圖3（C）中周圍場域的影響，因為後者的空間對比度低於目標，這與觀察結果相符。儘管如此，他們斷言，「這種推理被一個事實所削弱，即圖3（D）中目標圖案的表觀對比度，基本上不受圖3（F）周圍環境的影響。」因此，他們選擇以「完全實證」的方式來檢驗查柏錯覺，主要將其視為過去經驗的結果，或在此情況下，是透射對模糊刺激的影響。

洛托與普爾維斯觀察的共同點是，不完全透射具有解釋力。不完全透射導致觀察者體驗到物體表面光譜對比度或輝度的差異減小。這是因為傳輸介質中的不完美會產生影響，例如大氣效應會扭曲透射。舉例來說，從遠處、在煙霧或霧中，或透過織物、玻璃或水觀看物體時，透射率會發生變化。這些條件極大地影響到達眼睛的光量。這個假設透過操縱運動、輝度和顏色資訊來改變不完全透射的可能貢獻而得到測試。在某些情況下，如洛托與普爾維斯所示，兩個目標表面的相對輝度可以從8:3的比率降低到大約7:5。如果感知是根據經驗產生的，那麼「刺激與不完全透射一致的程度……將被納入對目標的感知中。」

適當的行為反應取決於對光照、反射率和透射率對視覺刺激的相對貢獻的評估。視覺的對比度感知受不完全透射的影響，而非物體的輝度。圖1（B）所示的查柏刺激與透射扭曲一致，原因有二：背景的圖案元素與目標的圖案元素是連續的，且目標元素的輝度與背景圖案透過不完全透射介質觀看時會產生的值相符。

查柏錯覺的透射解釋斷言，以一種使其與透過不完全介質觀看較不一致的方式改變圖1（B）中的刺激，應會減少或反轉此錯覺。試驗證實了這一假設。這一解釋對那些暗示改變圍繞目標的場域的輝度、運動或光譜分佈不會改變感知的假設提出了質疑。

這些實證發現也與安德森（Anderson，1997）提出的假設相矛盾，該假設認為刺激中的輪廓交界所引起的「亮度錯覺」可以解釋查柏錯覺。

查柏錯覺在預測思覺失調症中的應用

視錯覺可分為生理/病理、知覺和模糊（雙穩態/多穩態）三類。對物體（刺激）自然感知的偏離，促進了對知覺理論的評估。思覺失調症的視覺感知特點是情境調節減少，以及在涉及「空間情境效應」的任務中對刺激有更準確的感知。根據尤妮絲（Eunice）等人的說法，「情境錯覺源於視覺強調特徵間相對差異而非其絕對特性的適應傾向。」雖然高對比度背景的存在會降低健康個體對較小前景特徵的表觀對比度，但思覺失調症患者在感知背景與前景之間的對比度時更為準確。為了測試這一點，基恩（Keane）等人測量了15名慢性思覺失調症參與者、13名包括人格障礙和躁鬱症在內的精神科參與者，以及20名非精神科健康個體的表現。他們被展示一個小的孤立目標區塊或一個帶有高對比度背景的小區塊，隨後是一個遠處的參考區塊。然後要求個體根據他們的觀察，指出他們認為哪個區塊的對比度更高。

思覺失調症組對對比錯覺的免疫力非常顯著，15次判斷中有12次是準確的，而健康參與者則對中央刺激表現出嚴重的誤判。這表明思覺失調症患者能夠更準確地感知「個別特徵」的「絕對特性」。雖然在輝度、尺寸和方向方面的情境調節在各組之間相似，但較弱的情境調節與更差的症狀和社會功能相關。

思覺失...症的視覺缺陷可能導致認知和社會問題。表現增強的發現有助於我們確定潛在的視覺異常。事實上，在臨床測試和美國國家衛生研究院（NIH）支持的思覺失調症研究中，使用情境視覺任務（查柏錯覺）的情況迅速增長。（Gold et al., 2012）。

老年

在老化中的視覺系統中，無論是人類還是動物，皮質抑制功能都會下降。這種抑制的減少導致老年視覺神經元的方向與方位調諧減弱。L. R. 貝茨（Betts）等人（2005）證明，老年人能比年輕成人更快地區分高對比度刺激的運動，並且抑制是造成空間抑制差異的原因。卡拉斯（Karas）與麥肯德里克（McKendrick）（2009）使用查柏錯覺來測試，是否由於抑制減少，高對比度背景對老年參與者的視覺感知影響小於年輕參與者。實驗中使用的刺激基於達金（Dakin）、卡林（Carlin）和赫姆斯利（Hemsley）（2005）使用的參數，他們曾使用查柏錯覺來檢查思覺失調症患者的抑制是否減少。然而，他們的研究顯示，對比敏感度並未真正隨老化而下降，因為老年參與者在感知目標與背景的對比度差異上，表現出比年輕參與者更大的差異。

參見

• 對比效應
• 棋盤陰影錯覺
• 空間頻率

外部連結

• 一個實證解釋：查柏錯覺，來自戴爾・普爾維斯實驗室。
• 對比度增益控制

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