特集

VR の源流としての錯視・錯覚

JVRSJ Vol.10 No.1 March, 2005

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特集 ■ VR の源流としての錯視・錯覚

ユビキタス・イリュージョン
北崎充晃

豊橋技術科学大学

KITAZAKI MICHITERU

1.

はじめに真の特性について深くは考えずに，操作的に定義した刺錯視 ( 視覚に限らず聴覚など様々な感覚の錯覚や複合

激 ( ものさしで測って画いた図形やコンピュータでプロ感覚の錯覚も含めて ) は，決して珍しいものではなく，グラミングして提示したディプレイ ) を入力と考え，知私たちの日常生活にあふれている．しかし，あまりに覚的判断から得られたデータと比較する．この両者，操自然なためにときにはただそれに気づかない．本稿で作的に定義した物理刺激と知覚判断の結果が大きく異なは，主に知覚心理学の専門家以外を対象に，錯視の偏るとき，それを錯視・錯覚と考えるのが一般的である．

在性を中心に，古典的な錯視研究の紹介，錯視に含まあるいは，その特性そのものを操作していないのにそのれうる様々な興味深い現象の紹介，錯視研究の科学的周囲部分や違う特性を変化させることにより知覚が大き側面，そしてアミューズメントとしての錯視利用につく変化することをもって錯視現象と考える方がわかりやいての言及を行い，最後にバーチャルリアリティ研究

すいだろう ( 図 1)．錯視は目の間違いではない．錯視は，における錯視の役割とユビキタス・イリュージョン構

そこで起きているのではなく，脳の中で起きている．
本論文では，「錯視，錯覚」を少し広い意味でとらえ (cf想について触れておきたいと思う．
一般的な錯視の定義は，「観察対象の物理特性と，知北岡 , 2005 [3] )，視覚そのものとの密接な関係について紹覚されたもの ( 知覚表象 ) が異なる現象，あるいはそれ介していく．そして，「知覚はすべて錯覚である．
」といをもたらす刺激」とされる．しかし，観察対象の真の物う言説に対して，「錯視・錯覚は，正しい知覚処理の現れ理特性を知ることはできるのか，そもそも観察対象が外である．
」ことを示していくのがまた一つの目的である．

界に存在することはどう証明されるのか，私たちに与えられているのは感覚情報のみであり，そこから全てが始まるのであるから対象物それ自体を知ることは不可能ではないか，等々と考えていくと，うんざりとする ( でもちょっと楽しい ) 議論がぐるぐるめぐりだす．知覚心理学において主流なのは，外界からの情報 ( 刺激 ) が，感覚器官を通して入力され，脳の処理によって，知覚表象が作り上げられるという考え方 [1-2] である．
「知覚は全て錯覚である．
」というもっともラジカルな，一見身も蓋もない考え方は，ここから来ている．知覚として意識に上るものは，すべて脳が処理し，創造した表象である

図1

から，外界の物自体との同一性は保証できないので，錯ミュラー・リヤー錯視

上図では水平線が中央で等分割されて見えるが，下図では水平線とは関係ない縦線を傾けただけで分割された水平線の長さが異なって知覚される．

覚であると言うのだ．
しかし，ほとんどの心理学者は，物自体の存在やその1314特集

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2. 古典的錯視「月の錯視 (The moon illusion)」と言う言葉を聞いたことがあるだろうか．実に神秘的な名前だが，晴れている日にはいつでも体験できる ( ただし，満月に近い方が印象は強い )．夜空に輝く月は，頭上高く天頂付近にあるときよりも，地上の近く，低い位置にある時の方がはるかに大きく知覚されるという現象である．知覚研究では，実際の月ではなく人工的な画像を自然風景図2に重ねた場合も錯視が観察されることが示され，水平サグラダ・ファミリアの凹んだ顔方向と垂直方向での光路の違いによる光の屈折率の違いの可能性が排除された．また，鏡を用いて，地上にがあることと運動視差というメカニズムに関係している．

近い月の映像を上を見上げながら観察し，逆に天頂の運動視差は，頭部運動にともない生じる奥行きの異なる月を水平方向に観察すると，錯視は逆転し，上を見上点の網膜像速度差である．近くの対象は，遠くの対象にげて観察する地上に近い月の方が大きく知覚されるこ比べて，頭部運動に対してより反対方向に網膜像で運動とが示されている．したがって，月の周囲に地面や建する．脳は，このような網膜像の運動速度差を，通常，物があることが，距離の知覚を増強し，この現象をも対象それ自体の運動としてではなく，奥行きとして解釈たらしているのではないかと考えられている．つまり，し，奥行きを知覚させる [5]．しかし，凹んだ顔が凸に知天頂にある場合よりも地上に近い月は遠くに知覚され，覚されているとき，この運動視差と奥行き知覚に矛盾が網膜像でのサイズが同じなら実世界での大きさは距離生じる．そこで，この場合には，運動速度差が実際の顔に比例することから，大きく知覚されてしまうと考えの運動として知覚されることが錯視の正体である．

られている [4]．つまり，ここでの「脳の処理」は，「網膜像サイズと対象までの距離を考慮して，大きさが知覚される」というものであり，距離の情報の違いによって錯視が生じていると知覚心理学者は考える．類似した現象に「飛行機の錯視」とでも呼べるものがある．
空港の近くで空を飛ぶ飛行機はあまりにゆっくり飛んで見える．時として，止まっているようにさえ見える．
これは，飛行機が想像以上に大きく，実際よりも小さく知覚されることから，飛行機までの距離が過小評価され，その移動速度も過小に知覚されると考えられる．
これらの錯視は，大きさの知覚という基本的な知覚機

図3

ヘルマン・グリッド

能が，距離を考慮した計算という処理の結果であり ( 大きさの恒常性 )，また逆に大きさの知覚が距離の知覚に「ヘルマン・グリッド (Hermann grid，あるいはタイルも影響を与えることを教えてくれる．の目地錯視 )」もまた日常よく遭遇する現象である．お「凹んだ顔の錯視 (The hollow mask)」は，お面を内側 ( 裏

風呂掃除を命じられて，タイルをごしごしと磨いても，側 ) から観察するときに生じる．お面を内側から観察す

どうにも汚れが取れない．一カ所を磨くときれいになると，本来は凹んでいるはずなのに，普通の顔のようにる，しかしすぐ隣が汚れている．そしてそこを磨いて凸に見える ( 特に片目を閉じてみるとよい )．その状態でおいると先ほどきれいにしたはずの目地がまた黒ずんで面を回すか自分の頭を左右にゆっくり動かすと，顔が自いる．ヘルマン・グリッドは，図 3 左のように白地背分を見つめてついてくるように知覚される．実は，スペ景に黒い四角形が間隔を空けて並んでいるときに，交イン・バルセロナのサグラダファミリアでもこの顔が迎差点が黒ずんで見える現象である．図 3 右のように黒えてくれる ( 図 2)．入り口を見上げながら歩くと，罪深い地背景に白四角形を配置すると，逆に交差点が明るく我々を見つめ続ける顔にびっくりする．この現象は，物体，知覚される．ただし，見つめている交差点のみは明る特に顔は，凹んでいても凸に知覚されやすいという特性さが違わず，その周囲の交差点で錯視が生じる．この

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錯視は，オンセンター・オフサラウンドの受容野特性様々な処理が複雑に絡んでおり，前者とそれほど大きくを仮定することで説明できる [6]．実際，非常に簡単なは違わないように思える．そこで，多くの知覚心理学者

オンセンター・オフサラウンドの画像フィルターを図

は，研究の正当化あるいはいいわけをするのだ．その錯

3 にかけると，交差点の明るさが，水平あるいは垂直の視現象を扱うことで，本当に知りたいのはその基盤とな目地部分とは異なる明るさになる．

る正常な知覚処理，そのメカニズムであると．このとき，ヘルマン・グリッドのような明るさの錯視は，たいへ錯視現象それ自体は，研究の主対象から研究のための道具，手段 ( ツール ) となる．

んシンプルだが，非常に強い効果をもたらす．明るさの対比は，もっともシンプルに同様の処理の結果を表してもちろん，正直に錯視そのものを解明することが研究いると考えられている ( 図 4)．
対比 − 差を強調する作用は，の目的だと言明する潔く優秀な研究者もいるが，少数の普段の知覚においても，物体を背景から分離する場合な卓越した感覚の持ち主に限られる．しかし，私たちのほどに有効に働くと考えられ得る．

とんどは，間違いなく「錯視が大好き」である．日々，人を説得できる錯視あるいは現象を探して躍起になっている．そして，ほとんどの知覚・認知の研究は，錯視あるいは現象と切り離せない．
「ランダムドットステレオグラム (Random-dot stereogram)」
は，錯視だろうか．ランダムな白黒の点の画像 2 枚，同じものを用意し，片方の部分領域を少しだけ左あるいは右にずらす．この 2 枚は，どうみても全く見分けがつかないが，左右眼に分離提示すれば，ずらした領域が飛び出て，ある

図4

いは凹んで知覚される(図5)．
見えない形が浮かび上がるこ

明るさの対比の「不思議な現象」は，多くの人の心をとらえ，様々な図形を集めた一般書が数多く出版されている．しかし，知覚ここでは，古典的錯視と称して，日常生活で比較的遭

心理学においては，報告当初こそ議論があったものの，今遇しやすいいくつかの現象を取り上げた．同時に，視覚では，両眼視差からの奥行き知覚が単眼情報からの形の抽心理学においてどうとらえられているのか，知覚を脳の出・知覚とは独立に生じ ( あるいは先立ち )，その処理が独処理による表象の創造と考えたときに，どのような処理立したモジュールとして機能しうることを示す現象としに関連しているかについて簡単に触れた．月の錯視におて，ヒトの奥行き知覚の基本的な知見をサポートするもの

ける「距離を考慮した大きさの知覚」，凹んだ顔錯視にとされている [7-8]．

おける「運動視差からの奥行きと運動の知覚」，明るさ「影からの奥行き知覚 (Depth from cast shadow)」は，絵の錯視における「空間的対比効果」は，日常の知覚にお画や CG でいつのまにか利用されている技法でもある

いては，いずれも正しく働き，私たちの妥当な知覚を成( 図 6)．物体が光を遮り，地面など他の物体に落とす影の立させるのに必要不可欠なものであることに注意してほことをキャスト・シャドーという．このキャスト・シャ

しい．もちろん，錯視をもたらす刺激を前にしたときも，ドーの位置や運動は，物体とその影が落ちる物体との脳の処理は変わらず正しいことをしている．ただし，その出力結果のみが，妥当ではないようだ．
3.

錯視研究の正当化あるいはいいわけ
あなたが，「月の錯視」を研究しているとする．そのとき，研究の目的は何か？

月の錯視そのものが，どういう条件下でどれくらい生じるかを知りたいのか，それとも月の錯視をもたらす脳の処理メカニズムを知りたいのか．このように書くとまるで誘導尋問のように後者が望ましいように取られやすいが，後者にしても，突き詰めていくと距離による大きさの知覚処理だけではなく，

図515

ランダムドット・ステレオグラム

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フラッシュ刺激
運動刺激

物理的位置関係

図6

図7

キャスト・シャドーからの奥行き知覚知覚される位置関係

フラッシュラグ効果

相対的奥行き位置・距離を知覚させる [9]．図 6 にあるているが，雑誌媒体では体験できないのが残念である．

三つのボールの絵は，その下にある黒い円の位置以外「ベクション (Vection)」は，視覚誘導性自己運動知覚は同じである．黒い円が影 ( キャスト・シャドー ) とし(Visually-induced self-motion perception) と も 呼 ば れ るて知覚され，ボールとの相対位置が異なることで，ボー[12]．車や列車に乗っていて，自分が動いたと感じたのルの高さが違って知覚される．網膜像において影の位に，実は窓から見える隣の車や列車が動いただけだっ置が異なるとき，対応しうる実世界には複数の可能性たという体験はないだろうか．この現象もリアルであがある．その一つは，ボールのある奥行きが異なるとり，自分が動いているのか対象が動いているのかほという解釈であり，これが知覚されやすい．しかし，光んど区別がつかない．たいていのテーマパークや遊園源の位置が異なるという解釈や，影が落ちている背景

地には，この現象を利用した乗り物がある．乗り物との奥行きが異なるという解釈などがあり得る．しかし，いっても，実際にはとても狭い範囲しか動かないのだ

脳は「一般的に光源は静止している」という仮定を持が，同時に大きなスクリーンに運動映像を提示するこ

ち，特にこの画像では「背景よりも物体の方が移動しとで，街中や地下，空中を走り回る体験をすることがやすい」という確率が考慮されて，ボールの奥行きのできる．しかも，それは頭で考える体験ではなく，リみが異なって知覚されると考えられている．アーティ

アルに身体で感じる体験である．ここでも，網膜像かストやデザイナーにとって，影を付け加えたり，そのら考えてみよう．網膜に，ある運動が提示される．し位置を変えることで奥行きの見え方を変えられること

かし，それは外界の対象が動いているのかもしれないは，当たり前だろう．しかし，知覚心理学者は，影をし，自分自身 ( の視点 ) が動いているのかもしれない．

含む網膜像から実世界の復元・推定には無限の可能性・

脳は，この網膜像運動が，外界の運動に起因するのか，曖昧性があるにも関わらず，どうしてある一つの知覚自己運動に起因するかを決めなくてはならず，実際にのみが生じるかを問題とする．それを導く脳の処理をは外界対象の運動であるにも関わらず自己運動に帰属解明するために，この現象を刺激として用いて何十時されたとき，ベクションが知覚される．これまでの研間もかかる心理実験を行うのである．

究から，運動領域の大きさ，奥行き，注意の配分がこ「フラッシュラグ効果 (Flash-lag effect)」は，比較的の知覚処理に関係していることが報告されている．ベ

最近報告された動的な錯視である [10]．運動している対クションを研究することで，視覚情報処理が外界にあ象に，位置を揃えて一瞬フラッシュする対象を提示する対象の形や動きの知覚のみではなく，自己身体の傾ると，フラッシュ ( 瞬間 ) 提示した対象の位置が運動しきや運動の知覚にも貢献していること，それがどのよている対象の位置よりも遅れて知覚される ( 図 7)．近年

うなメカニズムで行われるかを解明することが可能と精力的にこの現象の解明が行われ，その原因となり得なる．

るヒトの時空間処理について多くの考察がなされていこのように，様々な錯視は，正常な視覚機能から生じる [11]．現在，フラッシュラグ効果は，ヒトの時空間処る「現象」として，科学的研究の対象となってきた．そ理を調べるための新しいツールとなりつつある．なお，して，同時に，現象それ自体の解明が進むと，それを道

動的な錯視としては，他にも窓問題，運動残効，誘導具・ツールとした視覚機能解明のための研究が行われて運動，運動捕捉，二次運動など実に印象の強い，生きいる．研究者の多くは，錯視それ自体のおもしろさ，研生きとした ( まさにリアルな ) 現象が数多くあり，いず究対象としての錯視現象およびその仕組み，そして普遍れもヒトの知覚処理・脳内メカニズムの解明に貢献し的視覚メカニズムに斬り込むための道具としての錯視・

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現象という少しアンビバレントな三つの立場のはざまで界をリアルに感じることで，日常生活につかの間の幸苦しみ，楽しみながら日々の生活を行っている．

せを与えてきた．

4.

る．人工的な方法で感覚情報を生成し，本質的にリアバーチャルリアリティは，その正統な後継者でもあバーチャルリアリティにおける錯視
フランスのルーブル美術館を初めて訪ねたときに，特ルな知覚と体験をもたらす技術「バーチャルリアリティに有名でもない絵画にただただ圧倒された．それは，と(VR)」は，新しいアートとして，よりインパクトの強いてつもなく大きな絵であり，数メートル離れたところかアミューズメントとして，すでに私たちのまわりに現ら眺めていると，人と動物と景色が圧倒的リアリティをれてきている．

もって目の前に広がり，美術館の壁の向こうに世界が広本論文では錯視に絞って話をしてきたが，聴覚，体がっているように感じられた．そのとき，バーチャルリ性感覚，運動感覚などの錯覚も研究され，その現象かアリティの源はこんなところにもあるのだなと思った．

ら人の認知機構を解明する試みが行われている．VR 技

ひたすら大きな絵画は何のために描かれたのだろうか．

術は，このような研究を躍進させる可能性がある [16]．

物理的に壁のあるところに，自然や宗教の世界を生き生様々な感覚を同時に刺激できる VR は，新しい錯視・きと知覚させるためではなかったのだろうか．一方，興現象を生じさせることができる．また，これまでには味深いことに，日本には自然の風景を取り入れる「借景」生成することができなかったような感覚情報の提示もという庭園技法がある．部屋から庭を眺めると，庭の遠可能となる．例えば，視覚・運動の協応と順応について，く向こうにある山や自然が庭の一部として知覚され，庭従来は光学的な視野反転眼鏡が用いられてきたが，ヘッ全体の見えが完成する．庭という人工的な景色に，自然ドマウントディスプレイと位置方位センサ，コンピューな景色を一旦バーチャルにして取り込む，しかし，知覚タを用いた VR によって，両眼視差のみの反転や頭部される庭は，バーチャルリアリティとしての本質的な ( リ運動と網膜像運動の速度関係の定量的操作，陰影情報アルな ) 風景なのである．

のみの反転など，自由度の高い刺激を作成することが絵画作品には，多くの錯視がちりばめられている．

可能となる．つまり，VR をツールとして用いることで，今や古典的技法である遠近法や陰影，ある一点から見人間の正常な知覚・認知のメカニズムについてより深ると見事な立体感とリアリティが感じられる細密画，く調べることが可能となる．

スーラ (Georges Seurat, 1959-1991) に代表される点描画

錯視・錯覚の研究，知覚研究は，どのように VR に貢法， エ ッ シ ャ ー (Maurits Cornelis Escher, 1898-1972) の献できるのか．例えば，一般的なコンピュータグラフィッ不可能図形や多義図形，ダリ (Salvador Dali, 1904-1989)

クスは，三次元モデルを二次元座標系に正確に変換 ( 順のダブル・イメージ，現代美術におけるオプ・アート

光学 ) するものである．VR も，様々な感覚情報を，様々など．それぞれに視覚心理学は，その脳内メカニズムな提示ディスプレイ，メディアに変換 ( 順変換 ) するこを仮定し説明することができるが ([8][13] などを参照とを必要とする．ただし，VR の本質は，リアルな感覚・のこと )，視覚心理から芸術への貢献は直接的ではない．

知覚をユーザに体験させることであるから，逆変換としアーティストは，これまでの技法や，大学・専門学校ての知覚 ( 網膜像，感覚入力から知覚表象への変換・復元・で習った基本的な視覚心理の知見 ( 主に幾何学的錯視の解釈 ) が考慮されなければいけない．順変換がどれだけ集合 )，試行錯誤で見つけた錯視・錯覚を作品に取り込正確であっても，その結果から人間が逆変換して知覚すんでいくが，最新の視覚心理・認知科学の知見が活用るものは，必ずしも最初に想定された世界ではない．しされることは少ない．現在，そのような試みがようやたがって，難しい言葉で言えば，人間の視覚特性を考慮く行われようとしているところである [14]．

した順変換を行うことが必要となるということであり，やさしい言葉で言えば，よりよい錯視・錯覚を VR に取また，狭義の芸術ではないが，アミューズメントとしても錯視，立体視，運動知覚などは，古くから利用り込むべきだということである．

されてきた [15]．19 世紀から 20 世紀初頭，小さな穴を5. ユビキタス・イリュージョン

覗き込むと奥行き感のある風景が見える箱やアニメーションや映画の起源といえるキネマトスコープなど

表題の「ユビキタス・イリュージョン」は，どこもか様々な錯視装置が興行の道具として使われていた．錯

しこも錯視・錯覚であふれる楽しい，便利な世界を目指

視は，人々に驚きを与え，普段体験することのない世そうという気持ちを反映させたものである．私たちの視17

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日本バーチャルリアリティ学会誌第 10 巻 1 号 2005 年 3 月

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覚は錯視そのものとも言えるし，知覚は錯覚そのものと[9] Mamassian, P., Knill, D. C. and Kersten, D.: Theも言えることを最初に説明した．その意味では，私たち

perception of cast shadows, Trends in Cognitive Science, 2,pp.288-295 (1998)の知覚世界は錯視であふれている．そして，いわゆる錯[10] Nijhawan, R.: Motion extrapolation in catching, Nature,視図形，錯視を利用したアート，錯視・錯覚を利用した

370, pp.256-257 (1994)

アミューズメント，科学博物館における展示等は，私たちの生活にうるおいをもたらし，同時に視覚・知覚・認[11] Murakami, I.: The flash-lag effect as a spatiotemporal

知の不思議とその仕組みについて思いを巡らせる機会を

correlation structure, Journal of Vision, 1(2), pp.126-36(2001)

与えてくれる．それは，科学の原動力ともなる．同時に，錯視・錯覚が芸術を拡張し，新しいアートを導くだろう．

[12] Dichgans, J. and Brandt, T.: Visual-vestibular interactions:

VR やインタフェース技術は，錯視・錯覚を意識的に創Effects of self-motion perception and postural control, In R.

り出すことで，楽しい体験をもたらし，自然で効率的な，Held, H. W. Leibowitz, and H. L. Teuber (Eds.), Handbook

リアリティの高いものになる．もっと錯視を！

of sensory physiology (Vol. 8, pp. 755-804). (1978).Springer[13] Zanker, J. M. and Walker, R.:A new look at Op art: towards

参考文献

a simple explanation of illusory motion, Naturwissenschaften,[1] デビッド・マー，乾敏郎・安藤広志訳：ビジョン − 視

91(4), pp.149-156 (2004)

覚の計算理論と脳内表現 −，産業図書 (Marr, D. :Vision,[14] デジタルメディア作品の制作を支援する基盤技術

Freeman (1982) ) (1987)( 科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業 )，研究総[2] リチャード・L・グレゴリー，近藤倫明・中溝幸夫・括 原島博，http://www.media.jst.go.jp/

三浦佳世訳：脳と視覚 − グレゴリーの視覚心理学 −，[15] Mannoni, L., Nekes, W. and Warner, M.:Eyes, Lies, andブ レ ー ン 出 版 (Gregory, R. L. :Eye and Brain, 5th edition,

Illusions, Hayward Gallery: London. (2004)

Oxford University Press (1998) ) (2001)[16] 特集「心理学と VR」，日本バーチャルリアリティ[3] 北岡明佳：幾何学的錯視のリアリティ，日本バーチャ学会誌，Vol.8,No.3,pp.6-32(2003)

ルリアリティ学会誌，Vol.10,No.1,pp.8-12 (2005)[4] Rock, I.:Perception, pp26-30, Scientific American【略歴】

Books (1984)

北崎充晃 (KITAZAKI Michiteru）[5] Rogers, B. and Graham, M.:Motion parallax as an

国立大学法人

豊橋技術科学大学

independent cue for depth perception, Perception, 8(2),工学部知識情報工学系

pp.125-134 (1979)

1992 年東京大学文学部心理学専修課程卒業，1994 年東[6] Sekuler, R. and Blake, R.:Perception, pp74-76, Alfred A.

助教授

京大学大学院人文科学研究科心理学専攻修士課程修了，Knopf(1985)

1997 年東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻博[7] Julesz, B.: Foundations of cyclopean perception.

士課程修了．1997 年東京大学大学院人文社会系研究科

University of Chicago Press(1971)

助手，2000 年豊橋技術科学大学工学部知識情報工学系[8] 下條信輔：視覚の冒険 − イリュージョンから認知科

講師，2003 年より現職．専門は知覚心理学・認知工学．

学へ −，産業図書 (1995)

著書『認知心理学 − 知のアーキテクチャを探る −( 共著 )』．

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