色彩恆常性：你看到什麼顏色的裙子？

你看到什麼顏色的衣服呢？這張圖這幾天在各大網站上把外國網友們搞瘋啦！

有些人看到白金相間的衣服，有些人看到藍黑箱間的衣服， 下午在我的臉書專頁上做了小小的台灣網友投票統計，發現以下結果（大家可以繼續去<這一篇>下面留言投票，我會繼續再做統計更新）：

反觀外國網友，Buzzfeed 上的投票所統計已達將近兩百萬人，目前（2/27/2015 晚間 6:37 以前的人數）的投票現是 72% 比 28%，有約 130 萬白金人，53 萬藍黑人。

問題：為什麼有些人是白金人、有些人是藍黑人呢？

簡單版短答案：

看到藍黑色的人，可能是因為大腦自動無視右上角的光源，因此看到的顏色比較接近該圖中群子部位的原始色像素（如下擷圖）。

看到白金色的人，可能是因為你們的大腦自動把圖右上角的光源納入考量。根據經驗，在亮白金色光源的「背光」照射下，如果一張圖中出現藍色，那它原始的顏色就應該是白色（因為亮白金色光源背光照射下，白色會變得有點藍）；同樣的，在亮白金色光源的背光照射下，如果一張圖中出現暗黑色，那它原始的顏色就應是金色。

科宅版長答案：

這個現象，和大腦的「色彩恆常性」機制有關。

所謂的「色彩恆常性」（color constancy），就是大腦中的「自動白平衡」機制。有在玩相機的朋友都知道，相機有個「白平衡」的機制。這個機制，可以讓照片的顏色看起來自然一些。

那「色彩恆常性」跟白平衡有何關係？「色彩恆常性」，可以說是大腦中「自動白平衡」機制的結果。也就是說，只要給大腦足夠的環境資訊，例如背景光源、其他周遭物品的相對顏色，大腦就會自動作出白平衡，讓你可以感受到物體的原本顏色。

再以上述黃暖燈照下的蛋為例，如果你拿光學儀器去量測黃暖燈炮照射下的蛋，你會發現那顆蛋量起來的確是黃暖色，但是，當你用肉眼去觀察時，雖然看起來可能有些泛黃，但你仍會認為它是白色。

也就是說，不管光源如何變化，你的大腦會自動把光源和其他的物體相對顏色（例如圖中的鮭魚卵）納入考量，因此無論是上圖左或上圖右的光源狀態，大腦都會得出蛋仍然是白的結論。這就叫作「色彩恆常性」。

色彩恆常性的更多圖例：

上圖中的左圖圈起處，五個色塊由左至右看起來是「藍黃紅藍綠」，上圖中右圖圈起處的五個色塊，看起來也是「藍黃紅藍綠」。即使左右兩圖的背景光源完全不同，也不影響你對這五個色塊的色彩判斷。這就是「色彩恆常性」。

更扯的是，下左圖中的藍色方塊（如左下箭頭處），其實獨立出來時的光譜根本是灰色，而下右圖的黃色方塊（如右下箭頭處），獨立出來時的光譜也是灰色，但是這兩個灰塊看起來卻分別變成了藍色和黃色（這裡還涉及了「色彩對比性」，下次有機會再談...）

由於「色彩恆常性」，大腦會自動進行白平衡。但是這張照片似乎剛好介於大腦是否要啓動自動白平衡的臨界點。看到藍黑色的人，可能是因為大腦在觀視此圖時「自動白平衡」機制沒有運作。

那「自動白平衡」機制為什麼不好好運作呢，或許，這些人（的大腦）認出了這只是張照片、無須對照片上的「假」光源小題大作，因此就自動無視右上角的光源而不進行「自動白平衡」，結果就是導致看到的顏色比較接近該圖的原始色像素。

看到白金色的人，可能是因為大腦在觀視此圖時，「自動白平衡」機制太過多事，大腦自動把圖右上角的光源納入考量，才把藍色補回成白色，黑色補回成金色。

口說無憑，有證據嗎？

看到這裡，婉君們一定會說，都是我在扯，這只是一個理論，有證據嗎？以下我們就來做個小實驗，如果上述理論為真，那麼只要把光源遮起來、或者只要在圖中找到正確的顏色基準點，大腦就不會多事亂補導致看錯顏色了吧。

實驗一（感謝李東翰、張雨霖提供想法）：

實驗二（感謝 Mark Yuhina 和 Philip Tseng 的朋友 Jiaxin Yu 提供想法）：

不過，如果以上兩張圖你仍看成白金色，或許就表示還有其他的因素在影響你的色彩知覺，例如，此圖的播放器（螢幕或手機）本身的亮度以及、背後桌面其他 圖片的亮度、所在房間或地點的照明設備亮度、還有心中是否刻意以某些位置作為亮度或顏色的基準點等等，這些因素都有可能造成影響。不信？那我們就來實驗看看。

實驗三，改變背景亮度：

下圖是 Ohio State University 的 Andwer Leber 教授的測試圖，B 和 C 是同一件洋裝，但是 B 看起來像是藍黑衣，C 看起來卻比較像是白金衣。這種色感差異，純粹只是背景亮度不同及與臨衣的對比差異所致。

實驗四，改變背景顏色（也是Andwer Leber 教授的測試圖）：

下圖中 B 和 E 仍是同一件衣服，但是 B 看起來像是藍黑衣，E 看起來卻比較像是白金衣。同樣的，這都只是背景色不同以及與臨衣的對比差異所致。

實驗五：利用 PS 進行白平衡：

結果如下圖，最左圖是不是有點像白金衣、最右圖是不是像藍黑衣？

實驗六：改變膚色（或日照強度）：

這是來自日本的網友分析，結果如下圖，三件衣服完全是同一件喔！但是最左圖是不是有點像白金衣、最右圖是不是像藍黑衣？

實驗七：圖解光照狀態如何可能造成此錯視：

最後再補一個問題，為什麼我們需要「色彩恆常性」呢？

從演化上來看，這是因為自然世界中的物品大多數不會變色，會改變的通常是光源，因此大腦才演化出根據光源和周遭各種物體資訊來調整物體最後顏色的「色彩恆常性」。

如果透過這種方式來理解，那麼我們就可以用另一種角度來解釋這個錯視。例如，Wired 上的這篇文章（感謝陳建中老師、Dino Yang 學姊及 Michael Tang 等人提供的資訊）就有提到類似的觀點：視覺系統其實無時不刻都在設法排除光源對色彩知覺的影響，因此當某個物體的顏色不確定時，就會想辦法「丟棄」光源。在這個案例中，大腦有兩種選擇，一種是丟棄藍色，結果就會看到白金衣，另一種是丟棄白金色，結果就會看到藍黑衣。

這種說法的證據如下圖，當利用 PS 把藍色移除後，就可以見到了白金衣（下圖左），用 PS 把白金色拿掉，就可以見到藍黑衣（下圖右）。

至於「色彩恆常性」的生理機制，下回有機會再跟大家分享！

參考資料：

1. Purves D et al. (2002)Why we see what we do. American Scientist 90(3): 236-243.2. Ohio State University 的 Andwer Leber 教授 的YouTube解說（英文）。