Pulfrich (Pulfrich pendulum) (Pulfrich effect)

 

兩眼同時觀看一個沿著平面左右擺動的單擺,如果其中一眼透過減光濾鏡(neutral density filter)去看,或者其中一眼視神經發炎,原本沒有前後深度的單擺看起來會沿著橢圓軌道運行(如圖),產生了雙眼的深度知覺(binocular depth perception)

 

 

一般的解釋是減光或視神經發炎的一眼看到的單擺產生了延遲(delay),在同一瞬間這眼看到的是比另一眼所看到的較早位置的單擺。

 

如果延遲的是左眼,當單擺向右擺動,左眼看到的單擺比較偏左,右眼看到的單擺比較偏右,產生了非交叉的像差(uncrossed disparity),於是感覺離我們比較遠;當單擺向左擺動,左眼看到的單擺比較偏右,右眼看到的單擺比較偏左,產生了交叉的像差(crossed disparity),於是感覺離我們比較近。平面的軌道於是看成了有前後深度的橢圓軌道,它繞行的方向,由上往下看,是順時針方向轉動。如果延遲的是右眼,依同樣的推理,則會看成是逆時針方向轉動(見圖)

 

 

以上的解釋(interpretation)是雙眼像差產生的深度覺(binocular depth-from-disparity),也就是一般所說的立體視(stereopsis)

 

Pulfrich擺也包含有運動覺(motion perception)的線索。雙眼的影像產生延遲之後,任一瞬間,兩眼的單擺有各自的運動向量,大腦將兩眼的單擺融合一起,由兩眼的運動向量可以計算出單擺在空間深度上的走向,這就是運動立體視、由雙眼運動覺產生的深度覺(binocular depth-from-motion)

 

Pulfrich擺的空間深度知覺包含有像差的線索,也包含有運動(motion)的線索。

 

臨床上,我們發現沒有像差立體視的病人,例如小角度內斜視的病人,依然可以判讀Pulfrich擺是順時針或逆時針轉動,他們這種空間深度的知覺應該是來自於雙眼運動覺的線索,因為他們並沒有由像差判斷深度像差深度覺的機制。

 

 

以下的連結是一個Pulfrich擺的測試程式 (僅能在Windows系統執行,MacAndroid不行)

http://homepage.ntu.edu.tw/~ahwang/PulfrichPendulum/Pulfrich.exe

 

這是一個模擬Pulfrich擺的程式。有紅、藍兩個單擺左右擺動,戴上紅藍眼鏡,右眼藍色、左眼紅色,每一眼只看到一個單擺。

 

單擺來回一周360°36步呈現,每一步10°,依正弦波(sine wave)移動。左眼的單擺和右眼的單擺有時間差,程式設定兩眼的時間差為1步到15步。時間差越少,模擬Pulfrich左右眼的延遲越少,比較沒有深度覺,比較不容易看成橢圓的軌道;時間差越多,模擬Pulfrich左右眼的延遲越多,深度覺比較明顯,比較容易看成橢圓的軌道。如果左眼延遲,會看成是順時針轉動;如果右眼延遲,會看成是逆時針轉動。

 

左眼延遲或右眼延遲,也就是軌道順時針轉動或逆時針轉動,是由電腦隨機選定。受試者要做的是判斷橢圓軌道靠近你的這半軌道是向左或向右移動,以鍵盤<左鍵><右鍵>輸入答案,答對會聽到音調漸高的聲音,答錯會聽到音調漸低的聲音。

 

如果無法判斷,老是答錯,可以鍵盤<+>增長左右眼的延遲,讓橢圓軌道的深度更明顯。程式起始時是延遲3步,按<+>鍵可以增加延遲1步,讓深度判斷更簡單;按<->鍵可以減少延遲1步,讓深度判斷更困難。程式設定的延遲最多15步,最少1步。

 

受試者自己增減延遲的步數,看在甚麼情況下可以正確判讀順時針/逆時針的方向。

 

任何時候按<Enter>鍵,在螢幕左上角可以看到目前的延遲步數。這延遲步數可以當作你Pulfrich擺深度判斷的閾值。

 

要停止程式請按<Esc>鍵。

 

程式首頁如圖

 

 

這是逆時針旋轉(CounterclockwiseCCW)的例子

 

這是順時針旋轉(ClockwiseCW)的例子