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曖昧な画像や可逆図形とは、2つ以上の異なる画像形式間の図形的な類似性や視覚システムの解釈特性を利用して曖昧さを生み出す視覚形式である。これらは、多重安定知覚という現象を引き起こすことで有名である。多重安定知覚とは、画像が複数の、しかし安定した知覚を提供できる現象のことである。
この種の最も初期の例の1つは、ドイツのユーモア雑誌『Fliegende Blätter』に初めて掲載されたウサギとアヒルの錯視です。 [ 1 ]他の古典的な例としては、ルビンの花瓶[ 2 ]や、「私の妻と私の義母」の絵があり、後者は1888年のドイツの絵葉書に由来します。
曖昧なイメージは、実験で研究ツールとしてよく使われるため、心理学の分野では重要です。[ 3 ]曖昧なイメージが心の中で表現できるかどうかについては様々な証拠がありますが、[ 4 ]大多数の研究では、心の中のイメージは曖昧ではあり得ないと理論づけています。[ 5 ]
中間視覚とは、視覚処理の段階の一つで、シーン内のすべての基本的特徴を、明確に認識可能な物体群に統合する段階です。この視覚段階は、高次視覚（シーンの理解）の前、初期視覚（画像の基本的特徴の決定）の後に位置します。画像を知覚・認識する際、中間視覚は、見ている物体を素早く分類する必要がある場合に活用されます。知覚されたものか実際のものかにかかわらず、ネガティブスペースはここで重要な役割を果たします。
分類された対象物をそのグループの特定のメンバーとして認識する必要がある場合、高次視覚が使用されます。たとえば、中次視覚で顔を認識し、高次視覚で見知った人の顔を認識します。中次視覚と高次視覚は、曖昧な知覚入力で満たされた現実を理解するために不可欠です。[ 6 ]
画像を見たとき、まず最初に行うのは、シーンのすべての部分を異なるグループに整理しようとすることです。[ 8 ]これを行うために、最も基本的な方法の 1 つはエッジを見つけることです。エッジには、家の端のような明らかな知覚も、人の顔の特徴のエッジのように脳がより深く処理する必要のある他の知覚も含まれます。エッジを見つけるとき、脳の視覚システムは、照明のコントラストがはっきりしている画像上の点を検出します。オブジェクトのエッジの位置を検出できることは、オブジェクトの認識に役立ちます。曖昧な画像でも、エッジの検出は、画像を認識する人にとって自然に感じられます。しかし、脳は曖昧さを解消するために、より深い処理を行います。たとえば、オブジェクトと背景の間で輝度の大きさが反対に変化する画像を考えてみましょう (たとえば、上から、背景は黒から白に変化し、オブジェクトは白から黒に変化します)。反対の勾配は、最終的にオブジェクトと背景の輝度が等しくなる点に到達します。この時点では、知覚できるエッジは存在しません。これに対抗するため、視覚システムは画像をエッジの集合ではなく全体として接続し、エッジと非エッジではなくオブジェクトを見ることができるようにします。完全な画像が見えないにもかかわらず、脳は物理世界と曖昧な照明の実際の事例を理解しているため、これを実現できます。[ 6 ]
曖昧な画像では、錯覚輪郭から錯覚が生じることがよくあります。錯覚輪郭とは、物理的な勾配が存在しないにもかかわらず知覚される輪郭のことです。白い背景に白い形状が黒い物体を覆い隠しているように見える例では、白い形状が背景よりも明るく見え、この形状のエッジが錯覚輪郭を生み出します。[ 9 ]これらの錯覚輪郭は、実際の輪郭と同様の方法で脳によって処理されます。[ 8 ]視覚系は、輝度勾配とほぼ同じように、提示された情報を超えた推論を行うことでこれを実現します。
中レベルの視覚では、視覚システムはゲシュタルトグループ化ルールと呼ばれる一連のヒューリスティックな方法を使用して、曖昧さを解消するのに役立つオブジェクトの基本的な知覚を素早く識別します。[ 3 ]これにより、グループの各部分を識別する遅いプロセスではなく、パターンや馴染みのあるイメージを観察することで、知覚が速く簡単になります。視覚システムはパターンの小さな変化を受け入れ、パターン全体として認識するため、これは曖昧なイメージの解決に役立ちます。ゲシュタルトグループ化ルールは、視覚システムの経験の結果です。パターンが頻繁に知覚されると、それは記憶に保存され、オブジェクト全体を再度調べる必要なく簡単に再び知覚できます。[ 6 ]例えば、チェス盤を見ると、交互に並んだ黒と白の正方形のセットではなく、チェッカーパターンを知覚します。
連続性の原理は、視覚系が連続するエッジを識別するための基礎を提供します。これは、一連の線が知覚されるとき、線が一方向に続く傾向があることを意味します。これにより、視覚系は線が交差する点を識別することで、複雑な画像のエッジを識別することができます。たとえば、「X」字型に交差する2本の線は、互いに反対方向に「V」字型を形成するために方向を変える2本の線ではなく、斜めに進む2本の線として知覚されます。曖昧な画像の例としては、一点で交差する2本の曲線が挙げられます。この交点は「X」字型と同じように知覚され、交点は互いに離れるのではなく、線が交差しているように見えます。連続性の錯覚は、マジシャンが観客を騙すためによく使用されます。[ 10 ]
類似性の法則とは、互いに類似した画像は、同じ種類の物体または同じ物体の一部としてグループ化できるというものです。したがって、2 つの画像または物体が似ているほど、グループ化される可能性が高くなります。たとえば、多数の円の中にある 2 つの正方形はグループ化されます。色、サイズ、向き、その他の特性の類似性は異なる可能性がありますが、最終的にはさまざまな程度のメンバーシップでグループ化されます。[ 6 ]
近接性（ゲシュタルト）というグループ化特性は、2つの物体間の空間的な距離に基づいています。2つの物体が近いほど、同じグループに属する可能性が高くなります。この知覚は、知覚する人が曖昧だと認識していなくても、曖昧な場合があります。例えば、観察者からの距離や向きが異なる2つの物体は互いに近接しているように見えるかもしれませんが、3つ目の物体は他の物体の1つにより近いにもかかわらず、遠くに見えるかもしれません。
画像上で同じ領域を占める物体は、既に同じグループに属しているように見えます。これには、2つの物体がそれぞれのグループとは異なる空間領域を占めているなど、固有の空間的位置も含まれます。物体は近接していても、2つの物体を隔てる色の閾値など、さまざまな視覚的補助によって、あたかも別のグループに属しているかのように見えることがあります。
さらに、各オブジェクトから線を引くなどして、オブジェクトを視覚的に接続することもできます。これらの類似しているが階層的なルールは、ゲシュタルトルールの一部が他のルールを上書きできることを示唆しています。[ 6 ]
視覚系は、画像内のテクスチャのパターンを検出することによって、曖昧さを解消するのにも役立ちます。これは、ゲシュタルト原理の多くを利用して実現されます。テクスチャは、オブジェクト全体を区別するのに役立つ情報を提供し、画像内のテクスチャの変化は、どの異なるオブジェクトが同じグループの一部であるかを明らかにします。テクスチャのセグメンテーション規則は、互いに協力したり競合したりすることが多く、テクスチャを調べることで、画像のレイヤーに関する情報が得られ、背景、前景、およびオブジェクトの曖昧さを解消できます。[ 11 ]
テクスチャ領域が別のテクスチャ領域を完全に囲んでいる場合、それは背景である可能性が高い。また、画像内のより小さなテクスチャ領域は、人物である可能性が高い。[ 6 ]
平行性は、画像の形状を明確にするもう1つの方法です。画像内の異なるテクスチャの輪郭の向きによって、どのオブジェクトがグループ化されているかを判断できます。一般的に、平行な輪郭は、同じオブジェクトまたはオブジェクトのグループに属していることを示唆します。同様に、輪郭の対称性も画像の形状を定義することができます。[ 6 ]
極端なエッジとは、ある物体が別の物体の手前または奥にあることを示唆するテクスチャの変化のことです。これは、テクスチャのある領域のエッジに陰影効果が生じることで、奥行きがあるように見えるためです。極端なエッジ効果の中には、周囲やサイズの区分を圧倒してしまうものもあります。知覚されるエッジは、動きによるエッジに対するテクスチャの変化を調べることで、物体を区別するのにも役立ちます。[ 6 ]
自然界では、生物は捕食者から逃れるためにカモフラージュを利用します。これは、周囲の環境を模倣することで、質感の分割に曖昧さを生み出すことによって実現されます。質感や位置の顕著な違いを認識できなければ、捕食者は獲物を見つけることができません。[ 6 ]
曖昧な画像の多くは、物体のテクスチャが突然途切れるオクルージョンによって生成されます。オクルージョンとは、ある物体が別の物体の後ろまたは前にあるという視覚的知覚であり、テクスチャの層の順序に関する情報を提供します。[ 6 ]オクルージョンの錯覚は、存在しないにもかかわらずオクルージョンが知覚される錯覚輪郭の効果で明らかです。ここでは、曖昧な画像がオクルージョンの例として知覚されます。物体が遮蔽されている場合、視覚システムは、見える物体の部分に関する情報しか持っていないため、残りの処理はより深く行われ、記憶が関与する必要があります。
偶発的視点とは、曖昧なイメージを生み出す単一の視覚的位置のことです。偶発的視点では、対象物が何であるかを区別するのに十分な情報が得られません。[ 12 ]多くの場合、このイメージは誤って認識され、現実とは異なる錯覚を生み出します。たとえば、イメージが半分に分割され、上半分が拡大されて空間内で知覚者から遠ざけられることがあります。このイメージは、現実には物体の2つの別々の半分であるにもかかわらず、空間内の単一の視点からのみ完全なイメージとして認識され、錯視を生み出します。ストリートアーティストは、しばしば視点のトリックを使用して、地面に3次元に見える2次元のシーンを作成します。
奥行きの手がかりを避けるように描かれた図形は、曖昧になることがあります。この現象の典型的な例は、ネッカーキューブ[ 6 ]と、菱形タイル（立方体の等角投影図として見た場合）です。
対象を知覚するだけでなく、対象を認識することが重要です。対象を認識することは、曖昧な画像を解決する上で重要な役割を果たし、記憶と事前の知識に大きく依存します。対象を認識するために、視覚系は対象物の馴染みのある構成要素を検出し、知覚表現を記憶に保存されている対象物の表現と比較します。[ 8 ]これは、「犬」を犬全般を表すテンプレートとして使用するなど、対象物のさまざまなテンプレートを使用して行うことができます。テンプレート方式は、グループのメンバーが視覚的に大きく異なる場合や、異なる角度から見ると大きく異なる場合があるため、常に成功するとは限りません。視点の問題に対処するために、視覚系は3次元空間で対象物の馴染みのある構成要素を検出します。知覚された対象物の構成要素が記憶内の対象物と同じ位置と向きにある場合、認識が可能になります。[ 6 ]研究によると、イメージにおいてより創造的な人は、曖昧な画像を解決する能力が高いことが示されています。これは、画像内のパターンを素早く識別する能力によるものかもしれません。[ 13 ]曖昧な画像の心的表象を作成する際、通常の画像と同様に、各部分が定義され、心的表象に追加されます。シーンが複雑になるほど、処理して表象に追加するのにかかる時間が長くなります。[ 14 ]
記憶は、曖昧な画像の解決に大きな影響を与えます。記憶は、視覚系が物体を繰り返し分析して分類することなく、物体を識別して認識するのを助けます。記憶と事前の知識がなければ、類似した物体のグループが複数ある画像は認識しにくくなります。物体は曖昧な表現を持つ可能性があり、物体の十分な記憶認識がなければ、間違ったグループに誤って分類される可能性があります。この発見は、適切な知覚には事前の経験が必要であることを示唆しています。[ 15 ]グリーブルを使用して、物体認識における記憶の役割を示す研究が行われています。[ 6 ]参加者に類似した視覚刺激への曝露によってプライミングを行う行為も、曖昧さの解決の容易さに大きな影響を与えます。[ 15 ]
相貌失認とは、人が顔を識別できなくなる障害です。視覚系は中レベルの視覚を行い、顔を認識しますが、高レベルの視覚ではその顔が誰のものかを識別できません。この場合、視覚系は曖昧な物体である顔を認識しますが、記憶を使って曖昧さを解消することができず、その結果、罹患者は自分が見ているのが誰であるかを判断できなくなります。[ 6 ]
1903年から1905年にかけて、ギュスターヴ・ヴェルベークは漫画シリーズ『リトル・レディ・ラヴキンズとオールド・マン・マファルーの逆さまの世界』を執筆しました。これらの漫画は、6コマ漫画を読み、本をめくって続きを読むことができるように作られていました。彼はこのような漫画を合計64作品制作しました。2012年、マーカス・イヴァルソンは、これらの漫画の一部を『In Uppåner med Lilla Lisen & Gamle Muppen』という本に再編集しました。（ISBN） 978-91-7089-524-1）
曖昧なイメージ現象の使用は、 MCエッシャーやサルバドール・ダリの作品の一部に見られる。アン・ジョナスの児童書『ラウンド・トリップ』では、イラストに曖昧なイメージが使われており、読者は最初は普通に前から後ろまで読み進め、その後、本を逆さまにして物語を続け、絵を新しい視点で見ることができる。[ 16 ]
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