印象画派背后的视觉生理奥秘
文 | 林凤生（上海大学《自然杂志》）
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2013年秋天，上海历史博物馆展出了法国著名印象派画收藏家克拉克的珍藏，参观者可以亲眼目睹莫奈、雷诺阿、毕沙罗等大师的杰作，可谓大饱眼福。
说起印象派，无疑是近现代美术流派中最具影响力、最受到商家和粉丝追捧的艺术流派之一。它的诞生源于140年前的一次艺术沙龙上，法国画家莫奈的一幅参展作品《日出·印象》，引来了艺术界的一片哗然。因为在色彩斑斓的画作里形象模糊了，主题不见了，只见一条条横七竖八的色块和条纹，这难道就是前卫的艺术吗？舆论把莫奈的这幅画讽刺为“印象”，孰知这一说法歪打正着、形象地道出了这一画派的宗旨：捕捉和发现眼前所见到的事物，特别是自然界里那些稍纵即逝的奇妙景象，也就是莫奈说的要画出光与色的“印象”。
从神经学的角度来看，“印象”还可以有更深层次的理解：画家在写生时见到的景物乃是物体的反射光透过眼球在视网膜上成的像，通过视神经传递到大脑的视皮层，再由大脑经过分析、比较得到的结果。这是一个复杂的生理和心理的过程，远不是简单地、机械地模仿自然或复制生活。所以，莫奈画出来的“印象”实际上是他头脑里的“映像”。研究印象派作品，我们不难发现它与传统经典绘画的不同，不仅表现在绘画的风格和技巧上，还表现在绘画创作与欣赏所依赖的视觉机理上。
一眼线索与双眼视差
在20世纪以前，欧洲的经典写实绘画已经发展了500多年。画家们能在二维平面上把三维空间里的方方面面表达得惟妙惟肖，他们依赖的法宝是明暗法和透视法。明暗法出现得比较早，利用物体的受光，在它的背光的地方添上阴影，凸显出物体的立体感。而透视法则是由佛罗伦萨著名的建筑师和数学家布鲁内斯基和吉尔贝蒂等发明的，它可以利用严密的数学论证，非常精确。
但是，这也给后来的画家带来了小小的困惑。因为当画家分别用左右眼去观察近处的物体时，看到的结果不一样。大画家达·芬奇曾沮丧地说过：“要高度精确地画出自然界里的一个真实物体，包括它的轮廓线、阴影、光线和色彩是不可能的，除非那个物体离你相当远，或者只能用一只眼睛来观看它。”
因此，对经典的写实绘画来说，创作也好，观赏也好，主要用的是单眼视觉，这在视觉神经科学上称作“一眼线索”。不仅画家写生要用一只眼睛观察，观者在欣赏的时候也应该这样做。据记载在几百年前有一种颇为时尚的娱乐，即在画作前面悬挂一幅中间开了一个小孔的帷幕，让观者用单眼观赏画的景深幻觉。有趣的是近年来，经美国哈佛大学医学院专家考证，毕加索、伦勃朗等大画家都有一只眼睛几乎失去视力，不知这与绘画有没有直接联系。
那么，笔法粗放的印象派画家又用什么方法来展示三维的空间感呢？那就是“双眼视差”。因为人在观察近处物体的时候，两只眼睛会产生视差，即在二个视网膜上产生了一对稍有差别的像，大脑便会把它们融合起来生成一个三维立体的图像，并能确定物体离观者的距离。这个奇妙的现象是在19世纪中叶由物理学家查尔斯·惠特斯通爵士率先发现的，后来由在贝尔实验室工作的匈牙利裔美籍科学家巴拉·朱尔斯用实验证实。现代脑科学研究发现，在大脑的视皮层里确实存在着一些专门探测左右视网膜像差的细胞。
（图1）你不妨试着调节双眼的视线，可以看到两瓶菊花融合后产生的三维图像
我们不妨来做一个试验，图1中有两瓶菊花，它们非常相似，但并不完全一样。你只要适当调节双眼的距离，让双眼好像要透过它们看向远方，就可以看到它们融合后产生的三维图像。虽然看到的这瓶菊花有些模糊，但立体感很强。
事实上，我们观看三维立体电影，用的也是同样的原理：用两架摄像机在相距几厘米的地方同时拍摄，然后把它们同时放映，观者带上立体眼镜（通常是不同的偏振片），让左右眼分别看到不同的图像，于是大脑把这二幅具有“双眼视差”的图像融合起来，立体感也因此产生了。用笔粗放、形象模糊的印象派画作，对观者的双眼视差起到了推波助澜的作用，于是画面也表现出强烈的三维立体效果。
（图2）梵高《咖啡馆露台》
图2是印象派大师梵高的杰作《咖啡馆露台》。当你仔细欣赏这幅作品时，可以感受到小小的建筑群落具有非常强的景深感。前景的露台、人物、木质的墩子、长桌，中景的葡萄架和背景里的建筑，层次分明、闲适安静。特别是用粗犷短促的线段涂抹的葡萄架子，明显地使它从背景里凸出来，这是因为我们立体视知觉对短促突变的线段要比连续渐变的线段更敏感。
荷兰画家梵高是艺术史上炙手可热的人物。由于电影《梵高传》和传记《渴望生活》的渲染，大家都知道他有点神经兮兮，他的作品与一般印象派画家追求准确表现眼前见到的事物的手法不同，而是探索用色彩和线条来表达自己的思想和情感，在这幅作品里可见一斑。
重复图案与自适立体图
用实验证实“双眼视差”的神经科学家朱尔斯有一位学生名叫克里斯托弗·泰勒，发现了一个有趣的视觉现象，那就是由重复图案产生的“自适立体图”。图3是一种做室内装饰的墙纸，倘若我们盯着它看一会儿，就会觉得眼花缭乱，墙纸上的飞鸟都动了起来，组成了一群三维立体的鸟群。
（图3）你可以通过把眼睛盯着墙纸看，观察到自适立体图
如果你仔细看墙纸第一行的紫色飞鸟，你会发现这个图案有两个特点：一是视觉元素（小鸟）排成一条水平线（视觉对水平的感觉比垂直的敏感得多）；二是这些视觉元素（小鸟）都是重复出现的。当观者的双眼在注视这一行飞鸟时，左右眼睛的视网膜上就会各留下4只鸟的像。由于4只紫色的小鸟一模一样，这一下让大脑的视皮层有点发蒙，它不清楚究竟应该把左右视网膜上的哪两只鸟来配对，因为对于大脑来说从二维图像中抽提深度信息是一件难事。泰勒分析说，这时大脑会乱点鸳鸯谱，把它们随机配对。由于错误的融合，大脑“看到”的鸟，除了原来的位置之外，又在它的前前后后增加了11个可能出现的位置，这样看起来就形成了一个影影绰绰的群鸟。
事实上，处于一条水平线的若干个相同的视觉元素构成的图案，会让视觉产生这种隐隐约约的三维立体感，这种效果被称为自适立体图。
（图4）莫奈《透过树丛的春色》
知道了这个道理，我们再来欣赏莫奈的画《透过树丛的春色》（图4）。画上大批的树叶，朝着一个方向，形状大同小异，组成了相似的视觉元素（称为半重复图案）。它们在观者双眼视网膜上成的像，经过大脑融合会便会产生朦朦胧胧、层次丰富的视觉效果。莫奈常说他要画出空气和大气的感觉，他的画也确实能够给观者这样的神奇感，其秘诀恐怕就在这里。
由于人的眼球是在不断地运动，所以视网膜上的图像也在不断地更替。倘若我们的眼光不断地在画面上游离的时候，可以感觉到这些树叶在微风中摆动。在莫奈的许多作品里，观者感觉到的波光粼粼的水面、风中摇曳的花草、那种静中有动之感，都是由画家的技法与视觉生理的机理联袂形成的。
本文原载《科学画报》，《知识分子》获作者授权刊发。
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