明るさは、見かけ通りではない。

網膜に届く光は、次の2つを掛け合わせたものによって決まります：

light reaching the eye = reflectance of the surface × light falling on it

反射率とは、表面が跳ね返す光の割合です（白い紙はほとんどの光を反射し、木炭は少ししか反射しません）。照明は、明るい太陽の光から深い日陰まで、大きく変わることがあります。網膜は、1つの数値だけではこの2つを区別できません。ある部分が暗いとき、それは紙が灰色だからでしょうか？それとも白い紙が影の中にあるからでしょうか？

脳が判断しなければならず、その判断には周りの状況が使われます。その結果は明るさの恒常性と呼ばれます。つまり、白い紙は日陰でも白く見え、黒い石炭は太陽の下でも黒く見えます。実際の光の量で見ると、日陰にある白い紙が、太陽に照らされた黒いものよりも少ない光しか目に届けない場合でもです。

視覚科学者のエドワード・アデルソンによって有名になったチェッカー影の錯視が、その仕組みを示しています。円柱がチェック模様の板に影を落としています。影の外側にある1つのマスは暗く見え、影の内側にあるもう1つのマスは明るく見えます。それなのに、画面上では2つのマスはまったく同じ灰色です。脳は2つ目のマスが影の中にあると知っていて、その分を補正するため、同じピクセル値でもより明るく見えます。この補正は、ものを見る仕組みの一部なので、答えを知ったあとでも働きます。

明るさに関するさらに2つの効果は、隣り合う部分が影響し合うことで起こります：

• 同時対比：同じ灰色でも、明るい背景の上では暗く見え、暗い背景の上では明るく見えます。
• マッハバンド：明るさがなめらかに変化する部分と平らな部分の境目、または灰色の階段の段と段の境目では、明るい側の端に細い明るい帯が、暗い側の端に暗い帯が見えます。画像にはそのような帯が実際にはないのにです。これは、1860年代にそれを説明した物理学者・哲学者のエルンスト・マッハにちなんで名付けられました。よくある説明では、隣り合うニューロンが互いの働きを抑えるため、境目がはっきりすると考えられています。