A1.31.1Mach bands研究
视觉系统在亮度阶跃边缘主动增强对比，产生马赫带错觉
别名: 马赫带 · 边缘增强错觉 · Mach band illusion · brightness overshoot
概念解释
在一段亮度呈台阶状变化的图案里（比如几条宽度相同、亮度依次递增的灰色条带），紧挨着每个亮度跳变处会看到一条比条带本身更亮的窄边（偏亮的一侧）和一条更暗的窄边（偏暗的一侧），即使用光度计测量，这两侧条带内部的实际物理亮度都是均匀不变的，并不存在这种额外的窄边。这种"边缘处被主观拔高或压低"的错觉叫马赫带（Mach bands），因物理学家恩斯特·马赫最早系统描述而得名。它不是显示设备的瑕疵，也不是渲染或印刷引入的伪影，而是视觉系统对亮度阶跃边缘的一种真实、可重复的主观增强效应。
机制
视觉系统并不是把视网膜上每一点的亮度原样"读出"再报告出来，而是对亮度模式做了一层主动的边缘检测式加工——在亮度发生变化的地方，这层加工会把变化本身的信号放大；而在亮度平坦不变的区域，加工结果趋于稳定，不再额外强调。马赫带正是这层主动加工在阶跃边缘留下的痕迹：加工过程本身在边缘附近产生了过冲，靠亮的一侧被进一步推亮、靠暗的一侧被进一步压暗，边缘因此显得比其两侧条带本身更陡峭、对比更强烈。这不是光学系统（镜头模糊、显示器背光扩散、印刷渗色）造成的物理效应——光学效应只会让边缘变得更柔和模糊，而马赫带恰恰相反，是让边缘看起来比物理实际更锐利、对比更夸张。
怎么研究
- 台阶光栅与斜坡刺激范式：呈现由若干宽度相同、亮度依次递增的条带组成的阶梯图案，或呈现亮度连续线性渐变、两端各接一块均匀色块的斜坡图案，让被试报告或用匹配仪调整出感知到的亮度轮廓，与仪器实测的物理亮度轮廓对比，用两者差异刻画马赫带的强度与宽度。
- 常见自变量：亮度阶跃的幅度、条带宽度（对应视网膜投影的空间频率）、渐变斜坡的陡峭程度。
- 常见因变量：主观感知亮度轮廓与物理亮度轮廓的偏差幅度、错觉带的可觉察阈值、被试报告的亮边/暗边宽度。
- 在界面研究里的用途：这套范式常被借来检验某种渲染或编码方式是否会在阶跃或准阶跃边缘处产生比预期更强的主观反差。
边界
- 马赫带需要亮度变化的空间尺度落在视觉系统边缘检测加工敏感的范围内：变化过于平缓（跨越很大视角才完成过渡）或过于陡峭密集（超出视锐度分辨能力）时，效应都会减弱甚至消失，不是任何亮度过渡都会产生明显的马赫带。
- 效应强度受观看距离与显示尺寸影响，因为二者共同决定了亮度变化在视网膜上对应的空间频率；同一张图案换一个观看距离，马赫带的明显程度可能完全不同。
- 这里说的是亮度（明度）通道上的效应，不是色相或饱和度通道；纯色相变化的边缘处是否产生类似的主观增强是另一个问题，不能直接套用这里的结论。