（设计艺术学专业论文）视角指定错视在视觉传达设计中的应用.pdf

摘要 论文题目：视角指定错视在视觉传达设计中的应用 学科专业：艺术设计学 研究生：蒋巍签名： 指导教师：王家民教授签名： 摘要 视觉传达设计就是利用视觉符号来进行信息传达的设计括动。视角指定错视是一 种通过限定观察者视角，使之错误地认知到了与实际物象偏差却符合个人观察意愿的 视觉信息的错视现象。由于这种现象所具有的纯视觉性特征符合现代视觉传达设计人 性化、国际化的发展趋势因而被广泛地应用到了户外广告，城市导向，室内会展， 影视布景等多个视觉传达领域中。 本篇论文首先从视角指定错视现象的产生机制入手，分别从生理和心理两方面对 其成因进行了深入地分析与研究。其次介绍了其作为设计形式的历史起源和演化过 程，引出对其审美价值的评论。再从视觉特性，设计条件设计原则三方面深入探讨 视角指定错视与视觉传达设计之间的关系。论文侧重在后面三章，先是运用透视学原 理对视角指定错视的设计要素和实现手法进行了系统地归纳。然后，具体分析了各种 视角指定错视的应用实例，并且结合自己的设计实践，重点对视角指定错视原理在户 外广告和城市导向中应用方法和设计原则进行了研究。最后，以独到的视角，提出了 “将错就错”的设计理念，并对如何合理利用错视现象进行视觉传达设计阐述了自己 的观点。同时对视角指定错视设计的发展趋势进行了分析和展望，以求对我国在该设 计领域的发展有所促进。 关键词：错视：视角指定；视觉传达：户外广告；城市导向 t i t l e ：t h ea p p l i c a t l o no fs p e c i a la n g l ei l l u s l o ni n v l s u a lt r a n s m i s s i o nd e s i g n m a j o r ：a r td e s l g n n a m e ：w e ij i a n g s u p e r v i s o r ：j i a m i n gw a n g a b s t r a c t s i g n a t u r e ： s i g n a t u r e ： v i s u a lt r a n s m i s s i o nd e s i g ni sad e s i g na c t i v i t yw h i c hu 瞄v i s u a ls y m b o lt oe x c h a n g e i n f o r m a t i o n i ns p e c i a la n g l ei l l u s i o n ，t h eo b s e r v e rw a ss e to nas p e c i a lo b s e r v a t i o ns e a t ， f r o mh i sp o 血o fv i e w , au n u s u a lo rd i s t o r t e di m a g ew o u l dc h a n g ei n t oar e c o g n i z a b l e p i c t u r e ，w h i c hc a l l e dv i s u a li l l u s i o n t h i sk i n do fd e s i g nc o n c e p t i o ni si na c c o r d a n c ew i t h t h et r e n do fm o d e mh u m e 口n i s ma n di n t e r n a t i o n a ld e s i g nd e v e l o p m e n t , 8 0i tw a su s e di n m a n yf i e l d so fv i s u a lt r a n s m i s s i o ns u c ha so u t d o o r sa d v e r t i s i n g , c i t yd i r e c t i o n , i n d o o p 8 e x h i b i t i o na n dm o v i e8 c o n ec t c t h i ss t u d yb e g a nw i t ht h ep r o d u c t i o nm e c h a n i s mo fs p e c i a lv i s u a li l l u s i o n , t h e p h y s i o l o g i c a la n dp s y c h o l o g i c a lc a l l f d eo f i l l u s i o nw c r eb o t hi n v e s t i g a t e d t h ei d s t o r ye n d e v o l v e m e n to fs p e c i a lv i s u a li l l u s i o nw e i oi n t r o d u c e d , w h o s et a s t eo nt h ev a l u eo fb e a u t y w a sr e v i e w e d a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns p e c i a lv i s u a li l l u s i o na n dv i s u a lt r a n s m i s s i o n w a ss t u d i e db a s e do nt h ev i s u a li d e n t i t y ，d e s i g nc o n d i t i o na n dd e s i g np r i n c i p l e t h em a i n p a r to f t h i ss t u d yi sc h a p t e r5a n dc h a p t e r6 ，i nt h e s et w oc h a p t 懿，t h ed e s i g nf a c t o ra n d r e a l i z i n gm e t h o d so fs p e c i a lv i s u a li l l u s i o nw e r es u m m e du pb yt h en u m b e r su s i n g p e r s p e c t i v ep r i n c i p l e ，t h e nc o m b i n e dw i t hp r a c t i c a ld e s i g ne x p e r i e n c e ，a l lk i n d so f a p p l i c a t i o ne x m n p l e sw e r ea n a l y z e di nd e t a i l ，e s p e c i a l l yi no u t d o o ma d v e r t i s i n g 呻c i p l e a n dc i t yd i r e c t i o n s i i lt h ee n d ，f r o ms p e c i a lp o i n to f v i e w ，t h ed e s i g nc o n c e p t i o no f o v e r s h o e so v e rb o o t s ”w a sb r o u g h tf o r w a r d ，w h i c hg a v eao p i n i o no nh o wt ou s ev i s u a l i l l u s i o n 1 a k ev i s u a lt r m m m i s s i o nd e s i g np r o p e r l y 皿ed e v e l o p i n g 删a n dp r o s p e c t i n go f v i s u a li l l u s i o nw 哪a t t r i b u t e di no r d e rt og i v es o m et h e o r e t i c a lr e f e r e n c et oo t t rc o u n t r y s d s s i g n = gf i e l d k e yw o r d s ：v i s u a li l l u s i o n ；s p e c i a la n g l e ；v i s u a lt r a n s m i s s i o n ；o u t d o o ma d v e r t i s i n g ；c i t y d i r e c t i o n s m 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名： 胡留日 学位论文使用授权声明 本人i 墓i 蔓差：师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料窒 等场所或在校园网上供校内师生阕读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文 论文作者签名 琏解密后雩用本授权说明 l 等篓冀蜀 ：毖燃：蹙加7 f 朔才 1 前言 1 1 课是的研究背景 人类日常接收外界刺激所获得的。信息”，经由视觉器官所获得者约占所有知觉 器官( 听觉、味觉、嗅觉、触觉、视觉) 7 0 以上，更重要的是视觉器官所接受的信息 在人类的记忆库中具有较高的回忆值。n 1 对于绝大多数人来说，从未怀疑过外在世界 借由光线传导而进入眼睛所形成的影像的真实性。然而，在视知觉领域中比比皆是的 错觉现象。如著名的穆勒一莱亚错觉效应( m u l l e r - - l y e ri l l u s i o n 】( 图1 - 1 ) 、马 赫带效应( m a c h b a n d e f f e c t ) ( 图1 - 2 ) 、运动后像( m o v e m e n ta f t e r e f f e c t 。妣e ) 等，却完全颠覆了人们通常的观念。 图1 - 1 穆勒一莱尔错觉：两条线段等长，图1 - 2 马赫带效应：五部分颜色均匀 但末端加上向外斜线的看起来更长。的色带，感觉上有渐变效果。 ( 摘自w w w p e pc o m c n )( 选自删i l l u s i o n ) 视觉错觉( 也叫错视或视错) 是一种特殊的知觉经验，在其过程中“真实”的 外界刺激信息引起了不正确的知觉或印象。“1 产生错视的机制有很多，除了与人类视 网膜构造、视觉反应等生理因素有关外还与观察者的主观心理有直接的关系。观察 者往往依赖着预测力及凭借着过去经验，把某种心理暗示附加进去，令自己确认出了 并不客观存在的视觉对象。错视表现出的这种凭借改变原来事物的强烈意念来达到以 自我愿望去体验美感的特点，符合艺术设计的创作精神。若把艺术比作万花筒，各种 艺术元素的组合是没有穷尽的，这种“万花”奇观产生的原因之一，就是视错觉的运 用。“运用错视原理进行视觉艺术创作已成为了一种基本设计手法。众多前辈艺术大 师，如埃舍尔( 1 lc e s c h e r ) ，福田繁雄，达利等，皆精通此道( 图卜3 ，图1 - 4 ) 西安理工大学硕士学位论文 图卜3 埃台尔昼与夜图卜4 福田繁雄创意海报 当今世界已经进入了一个“视觉时代”。设计师们使用大量的图形与图像来表达 自己的创意，将其作为信息载体，最终达成与大众、社会的沟通与交流。错视早已作为 一种设计手法成为了每一个设计师的必修课，并以多种形式出现在各类设计领域中。 错视现象种类繁多，主要有同化错视、明度变化错视、视点切换错视、形态扭曲错视、 图地反转错视、维度转换错视、旋转错视、及视角指定错视等等。“1 其中，视角指定 错视是本课题研究的核心内容。 视角指定错视是指在一定的视角制约下，所导致的观察者产生了与实际物象相偏 差的认知现象。具体阐述其概念需要引入透视学原理。透视有三个坐标：1 视网膜； 2 视位与形体之距离；3 视角：仰视、平视、佣视。“当观察者选择不同视角观察事 物时，投射到视网膜上物像的形状也随之产生不同的变化。所谓的视角指定错视设计 就是运用这一透视原理，针对在某一特定视角和距离的观察者，将物像( 通常为平面 图形) 的形状作一定的变换，使之投射到观察者视网膜上的图像符合人们普遍的观察 习惯，从而达到最佳的传达效果。事实上，这是一种古老的设计手法，起源于文艺复 兴时期的佛罗伦萨。目前，视角指定错视设计已被普遍应用于交通标示设计，户外广 告设计，室内会展设计，影视布景设计等多个视觉传达领域中。随着此种设计技术的 逐渐完善，它的应用范围也将随之扩大，必能为推动城市人性化建设和新型广告产业 的发展，做出应有的贡献。 1 2 课题的研究内容 视觉传达设计就是利用视觉符号来进行信息传达的设计活动。而视角指定错视是 一种通过限定观察者视角，使之错误地认知到了与实际物象不符却符合个人观察意愿 的视觉信息的错视现象。由于这种现象所具有的纯视觉性特征，因而符合现代视觉传 达设计人性化、国际化的发展趋势。 本篇论文首先从视角指定错视的产生机制入手，分别从生理和心理两方面对其成 因进行了深入地分析与研究。其次介绍了其作为设计手法的历史起源和演化过程，引 出对其审美价值的评论。再从视觉特性，设计条件，设计原则三方面深入探讨视角指 定错视与视觉传达设计之间的关系。论文侧重在后面三章，先是运用透视学原理对视 角指定错视的设计要素和实现手法进行了系统地归纳。然后，具体分析了各种视角指 定错视的应用实例，并且结合自己的设计实践，重点对视角指定错视原理在户外广告 和城市导向中应用方法和设计原贝口进行了研究。最后，以独到的视角，提出了“将错 就错”的设计理念，并对如何合理利用错视现象进行视觉传达设计阐述了自己的观点。 同时对视角指定错视设计的发展趋势进行了分析和展望。 1 3 课题研究的意义 研究视角指定错视的应用目的并不是要去无端地制造不利于观察的视角，单纯地 追求视觉趣味性，以体现个性化的艺术表现理念。“视角指定”顾名思义其视角是事 先指定的，这也是其最基本的设计条件。而应用它的意义，正是去解决如何在有碍正 常观察的视角下，还原于视网膜以符合人们观察愿望的图像形式的问题。依靠基于此 原理的设计技术，可以将许多原本不利于受众观察的视觉图像加以改进，从而大大提 高其传达质量，真正意义上做到设计对受众人性的关怀；或者开发一些原本不利于视 觉信息传达的空间，为视觉信息开辟更多新的传达领域。 然而，国内学术界对视角指定错视的研究还不够充分，相关的文献资料也十分匮 乏，这也是本课题最大的研究难点。正是由于缺乏完善系统的理论指导，我国在视觉 传达设计中对视角指定错视的应用，无论是数量还是质量都与国外先进水平有相当大 的差距。即便是有，也只是依葫芦画瓢，很少去从基础的原理研究着手，没有精确的 计算方法和一套完整的设计流程，导致其视觉信息的传达质量欠佳。以上海市的城市 交通地面文字标示系统为例。虽然它辅有一个形变计算公式作为技术支持，但考虑因 素过于简单。参数过少带有的经验主义色彩。实际的效果也并不理想。还有很大的 改进空间。上述情况直接制约了视角指定错视在国内各种视觉传达领域中的推广和应 用。 本课题将研究重点放在视角指定错视的心理成因及透视学原理上，并以此为理论 依据，对其设计应用的规律性作深入的研究。最后结合实践将其应用到交通标示设计 及户外广告设计等领域中去，以求对我国在该设计领域的发展有所促进。 1 4 课题研究的方法 1 4 1 资料收集 a 文献查阅。搜集关于错视和视觉艺术的文献资料。多次到陕西省图书馆、上 海市图书馆查阅相关的著作。通过互联网浏览国内外涉及错视的网站。搜索大量网络 错视图形及其相关信息。 b 社会调研。通过调研，寻找现实生活中视角指定错视的应用实例，采集大量 3 西安理工大学硕士学位论文 图像样本。随时关注各个视觉传达领域里有关错视应用的前沿信息。 1 4 2 归纳分析 a 纵向分析。全面回顾了视角指定错视的起源和各个重要的发展阶段，并结合 一些具体的错视作品对其社会价值作科学的界定。 b 横向分析。通过对当今视觉传达领域中视角指定错视应用实例的分析，归纳 总结出它具体的设计方法、条件、原则。 1 4 3 实践创新 a 模仿实践。学习现存实例的经验，进行大量的设计实践；并根据广泛的信息 反馈，逐渐对具体的设计方案作针对性的改进。 b 设计创新。通过对专业设计手段的灵活应用，努力探索新的应用领越和设计 形式。 4 视角指定钟观的基础原理 2 视角指定错视的基础原理 2 1 透视学原理 视角指定错视与透视学有着密切的关联。在阐述其形成原理的时候，必须首先依 托透视学理论作为其理论基础。 ， 、 2 1 1 透视基本概念 透视是根据光学、几何学的原则，研究如何在二度平面上表现三度空间的物体形 状、轮廓及色彩透视变化的学科。它在画法几何中称中心投影。“1 这种在平面上图示 立体图像的科学方法是根据人们对日常生活中视觉活动现象的研究而来的。当观察 者透过透明画面( 如玻璃) 观看景物时，视线穿过画面，并与画面交成一系列的切点 ( 视线被透明画面切断而形成的交点) 。如果把这些切点连接起来，就会形成与实际 景物相一致的具有空间感和立体感的图像。这种视线连接景物的过程所形成的图像被 称为透视图。而这种透过透明画面看景物的过程，实际上就是透视投影。它包含着丰 富的几何因素，是研究在平面上图示物体立体空间关系的最直接的、最基本的方法。 由于这种透视法是固定视点和视中线，在有限距离内，向一个投影面( 画面) 进行的 投影，故称为焦点透视。“1 图2 - 1 卡特作图( 选自艺术与错视) 视角指定错视正是利用焦点透视原理得以实现的。这里图示说明透视投影与视角 指定的关联( 图2 - 1 ) 。图中，我们借助于某一点辐射出的真实或想象的紧绷的细绳， 能够设计和安排多个这样的金属丝沙网，使它们从那一点看去似乎一个叠一个，结果 除了最近的一个，其他全部被遮蔽在视线之外。在此特别说明，这些纱网不必互相平 行，也不必垂直于中心视线。倘若可以随意改变它们的比例，就能把它们构成任何偏 斜的或弯曲的形式。但要注意，它们所有的节点( 金属丝交叉处) 仍需位于原先那条 西安理工大学硕士学位论文 直的“细绳”上。所有这些歪斜的形状从某一个视点上看，仍然呈现出跟正对沙网形 状相同的面貌。1 由此可得，任何一个平面图形，在三维空问范围内，都可以由无数 种不同形状、比例的图形向指定平面透射而得。对它们而言，所在平面与中心视线夹 角的大小是能否得到预想投影的关键。反过来讲，在视角被指定的情况下，我们可咀 通过改变平面图形的形状来控制透视投影的视觉效果。 2 1 2 透视空问关系 焦点透视的特点，是在有限距离内，固定视点和视向，向一个投影面进行投影。 它是以透视坐标为基础，由视点、画面和被观察物体构成的包括视觉和投影空间的整 个透视投影关系。n 1 其中的视点、画面、被观察物体构成了透视关系的三个要素，三 者缺少任何一方面都不可能成为完整的透视关系( 图2 - 2 ) 。其中视点e p 就是观察 者眼睛的位置，是焦点透视中所有视线( 投射光线) 的集结点，即投影中心。画面 pp ：也称理论画面，是在视点与物体之问假设的透明平面，用来截取透视图像。 图2 - 2 视角指定错视的透视原理图( 自作) 视角指定错视有三个参数：视高、视点与被观察物体的距离、视角。视角在此处 定义为视线与基面的夹角。当观察者选择不同视角观察事物时，投射到画面上物像的 形状会随之产生不同的变化。而改变视点与被观察物之间的距离则只会改变画面投影 的大小。与普通物象的透视空间关系不同，视角指定错视在画面上显现出的并非预想 三维实体的投影，它甚至可以只是一个位于基面内的二维图形。按照通常的思维，我 们可以直接把这个二维的错视图形看成三要素中的被观察物体，但由于为了要说明画 面投影与预想三维实体之间的空间逻辑关系，在此引入“假想物体”( 由画面显示出 的，符合人们视觉习惯的虚拟实体) 这一概念，并同时也将它视为透视关系要素中的 被观察物体。于是就得到了由一个视点，一个画面和两个被观察物体( 假象物体和错 视图形) 构成的透视空间关系。在此，还可以从另一个层面理解视角指定错视。在视 点调整的过程中，只有当缩短了( 透视造成的缩短) 的物理对象的形状恰巧是一最简 6 视角指定错视的基础原理 化的形状时，它的投射式样才是一个变形的式样。只有在这种情况下，眼睛看到的式 样才能与物理空间中的事物的真实形状相一致。“1 事实上，可以满足预想投影的错视设计并非只有位于基面内二维图形这一种形 式。由透视投影原理可知，它可以是平面图形、曲面图形、抑或是某种组合下的三维 实体。由于出于应用性方面的考虑，平面错视图形为本课题主要研究方向。 2 1 3 与透视图的比较 透视有助于形成真实的想象，而且它是建立在完美的制图基础之上的。1 人们在 长期研究中分析透视的原理，将其从空间转换到平面，仓造出在平面的图纸上表现立 体空间的透视画法，即透视图，它被广泛地应用在绘画、建筑等许多领域。 透视图可以利用从平面到空间转换中所产生的视错觉来达到平衡视觉效果的作 用。从这个意义上来说，一幅精准的透视图本身就是一个视角指定错视，特殊之处就 在于它的视角总是为9 0 0 。可以说，透视图与视角指定错视间的联系远不止于此。下 面通过对两者的比较，进一步强化视角指定错视的概念。 首先，透视图是将三维空问转换成二维图形，即从三维到二维；而视角指定错视 则通常是运用二维图形模拟三维空间，可以看作是从二维到三维。其次，从作用上来 看，透视图是如实的再现了被观察物体在平面上的投射影像。使受众所得到被观察物 体的视觉信息尽可能接近现场的感受；而视角指定错视则是尽量使得错视图形的透视 投影接近假想物体在画面上的投影，从而制造出逼真的视觉错觉。使受众错误的感知 到假想物体的存在。由此可得，前者是通过受众的错觉引导正确的认知，而后者是运 用错觉使得受众作出错误的判断。最后，从受众角度比较，透视图的受众并不在观察 现场，需要透视图给予身临其境的感受。而视角指定错视的受众同时也是观察者( 直 接或间接) ，但他们在观察现场得到却是错误的视觉信息。 2 2 生理学原理 人类的视觉系统是大自然创造出的最精密的仪器之一。在现实的生活中，我们很 少进入视觉真正受骗的情境这都是因为它太过精确和完美。但即便是这样精密的仪 器也并非无懈可击。和所有的视错觉现象一样，视角指定错视的实现也正是得益于人 类自身生理构造中的某些内在规律。 2 2 1 视觉系统构造 人类的视觉系统是由眼睛和视觉神经系统构成的。其中，眼睛是人体最重要感觉 器官( 图2 3 ) 。 西安理工大学硕士学位论文 图2 - 3 眼睛结构图( 摘自中国视觉环保网)图2 - 4 眼睛成象图( 自作) 人的眼睛近似球形，位于眼眶内，受眼睑保护。眼球包括眼球壁、眼内腔和内容 物等组织。眼球壁又分为外，中、内三层。外层由角膜、巩膜组成。角膜是眼球前 部的透明部分，是光线进入眼内和折射成像的主要结构。巩膜为致密的胶原纤维结构， 与角膜紧接。巾层包括虹膜、睫状体和脉络膜三部分。虹膜呈环圆形，表层有凹凸不 平的皱褶。虹膜中间是瞳孔，依光线强弱可缩小或放大以调节进入眼球的光线，就 如同照相机的光圈；睫状体参与眼的调节功能：脉络膜链接于睫状体后，含有丰富色 素，起遮光作用，就相当于照相机的暗箱。球状暗箱前端的中间开口处是晶状体，晶 状体相当于一个照相机镜头上的凸透镜片。晶状体可以在肌肉的作用下改变形状( 厚 薄) ，这相当于照相机镜头的凸透镜的曲率发生变化，从而可以调整焦距，以使被注 视物体能够刚好落在内层的视网膜的表面上。( 图2 - 4 ) 视网膜是一层透明的膜，也是 视觉形成的神经信息传递的第一站，具有感光作用，其作用好比照相机的底片。可以 说眼球壁的每个部分都可以从现代照相机中的各功能部件找到一一对应的关系。 人类的眼睛只是视觉系统中的感受部分，完整的视器还应包括它的传导部分和中 枢部分等。其中，视神经是中枢神经系统的一部分。视网膜所得到的视觉信息经视 神经传送到大脑。视路是指从视网膜接受视信息到大脑视皮层形成视觉的整个神经冲 动传递的径路。“1 2 2 2 视觉暮知过程 视觉是一种极为复杂和重要的感觉。首先，人之所以能够看到物体，是因为有光 的存在。自然界各种物体在光的照射下，可以反射出明暗不同的光线，它们通过角膜 进入眼内，经过透明的屈光介质( 即房水、晶状体和玻璃体) 的折射，在视网膜上形 成一个倒立的图像。所得的图像信息再经过视觉神经系统一系列复杂的传导，直至大 脑枕叶视觉皮质中枢。随后，进行大脑中枢综合分析，包括将颠倒的图像翻转，以及 将两个眼睛传来的不完全十分相同的影像进行组合。”1 最后，在大脑中形成物体的形 状、颜色等概念。这样，我们便清晰地看到外界的事物了。由此可见，视觉感知是一 个复杂、精细的过程。 s 视角指定错视的基础原理 人类的眼睛不仅可以区分物体的形状、明暗及颜色，而且在视觉分析器与运动分 析器( 眼肌活动等) 的协调作用下，产生更多的视觉功能，同时各功能在时问上与空 间上相互影响，互为补充，使视觉更精美、完善。n 2 2 3 立体视觉原理 ， 看过立体电影的人都知道，立体电影之所以好看，就是因为它比普通电影多了一 个深度感觉，也就是立体感。它不但可显示平面的画面，同时可辨别出前后和远近， 使人有一种身临其境的感觉。在这种立体感的形成过程中，深度信息是形成立体感的 重要因素，它可以通过单眼和双眼观察得到。 仅凭单眼观察是无法感受到立体感的，需要依靠视觉线索来完成深度感知。这些 视觉线索可以提高单眼的深度识别能力，但同时也恰恰是错视得以实现的条件。( 此 处涉及到心理学原理，将在下节作详细论述) 。 人之所以会有立体感，是因为拥有两只眼睛。当用双眼观察时，就会产生双目深 度感。这里引入双眼视差的概念。双眼观察时，因为有水平目距存在，所以两眼是从 不同角度看一个物体的，左眼看到物体左边多一些，右眼看到物体右边多一些，在左、 右视网膜上分别感受着不完全相同的光形成双眼视觉上的差异，称为双眼视差。“1 当两视网膜上影像的不相应程度未超出双眼融合的范围时，会产牛单一的视觉，而视 网膜相应点附近能够双眼融合的范围被称为潘弄区。在潘弄区内，左右视网膜上的像 点通过大脑皮层的综合作用，仍然能融合形成单像。但出于不同位置像点的横向视差 小同，在融合为单像的过程之中生理作用程度也小同，因此产生，深度f i 同的感觉 称为双眼深度感( 图2 - 5 ) 。双眼深度线索随距离增加而变化。当距离超过1 3 0 0 米时， 两眼视轴平行，双眼视差为零，对判断距离便不起作用了。”1 图2 - 5 双眼深度视差演示图( 自作) 对于运用二维图形模拟三维空间的视角指定错视来说，双眼视差的存在是其实施 视觉欺骗过程中最大的障碍。这也是对其进行应用设计的一大难点，需在实现中重点 克服。 9 西安理工大学硕士学位论文 2 3 心理学原理 、 人类视觉系统小只是被动传递外界进入的信息。更是在传递信息的同时主动地解 释各项信息。贡布里希曾在他的书中这样提到：“观看从一开始就是有选择的，眼睛对 样本做出什么反应，取决于许多生理与心理因素。”“眼睛所看到的事物，其中包括了 两个阶段：一个是光从物体反射或发射进入人的眼睛，并且在视网膜上“成像”；另一阶 段则是视神经将此影像传入大脑后，大脑对此影像的判断和解读。人类是自主地。有 目的地与外部世界发生交互作用的e l l t 视知觉过程不但包括视觉器官对客观信息的接 受，还包括大脑对目标信息的主观体验。 产生的错视机制中，蕴含了许多的认知心理学的原理。而要研究这些心理学因素， 首先要把注意力放在对视觉深度线索的了解上。因为。它是人类对视觉信息作出心理 判断的基本依据。 2 3 1 视觉深度线索 在现实生活中，深度线索常源自观察者或目标在视觉环境中的运动。这里讨论的 重点是当上述二者均静止时的深度线索。通常可分为单眼、双眼和动眼线索三大类。 其中，又数单眼线索最为重要，同时它也是我们制造视角指定错视的基础理论。单限 深度线索常被艺术家用来在二维画布上创造具有三维立体感的图画，因此也称其为图 画线索。1 在视角指定错视的制造过程中，可以利用对这些深度线索的模拟达到虚拟 的三维立体效果。 首先是线条透视。在观察者看来离他而去的平行线条越是伸向远方靠的就越近， 如两条铁轨就是这样( 图2 - 6 ) 。 透视的另一个特征是空气透视。光线穿过大气层( 特别是当空气中充满尘埃时) 将被分散。 第三个与透视有关的线索是纹理。当纹理目标离开观察者向远处伸展时就会形成 结构极差，即越远处的细节越模糊。 接下来的一种线索是遮挡。遮挡是指在视野里，近处目标常遮挡住远处目标的某 些部分。下图为扑克牌实验的两个阶段( 图2 - 7 ) 。 图2 - 6 铁轨( 选自认知心理学 ) ；图2 - 7 扑克牌实验；图2 - 8 阴影线索( 选自s u a in l u s i o m ) ) 视角指定错视的基础原理 。在视觉系统决定相对高度和深度时，阴影也是一种重要的线索。通常情况下阴影 跟着投影在地面上的物体，而不是漂浮在地面上的物体。( 图2 8 ) 在人们通常的认知 中，平展的二维表面不能投射任何阴影，所以阴影是三维物体才能呈现的特征。而且 人们总倾向于假设物体投影是由来自于上方的光源照明而得的。这是由于日光从人类 起源伊始就是其主要光源。 另一种与深度有关的线索来自于熟知大小。在了解目标实际大小的前提下，人们 总是利用该目标在视网膜上成像的大小来估计其距离。熟知大小是影响距离刿断的有 效决定因素，人们还可以通过熟知物体的参照出未知物体的相对大小。 最后一个重要的单眼线索是运动视差。运动视差指目标图像在视网膜上的运动情 况。在绝对速度相同的情况下，近目标的成像要比远目标的成像在视网膜上的运动距 离更长一些。” 在了解了上述视觉线索后，可以得出：要想制造出逼真的视角指定错视，就必须 为视网膜上提供所有主要的视觉线索。只有视野里没有任何值得怀疑的疏漏，错视图 形才能实施完美的欺骗。 。， 。j ， 。，； 。二4 。s 。一、，。 2 3 2 经验投射理论 投射一词在心理学上是指个人将自己的思想、态度、愿望、情绪、性格等个性特 征，不自觉地反应于外界事物或者他人的一种心理作用。该术语由弗兰克( l i cf r a n k ) 于1 9 3 9 年首先明确提出。经验投射就是指个人的经验结构对感知、组织以及解释环 境的方式发生影响的过程。1 在视知觉领域中，我们可以用经验投射理论对许多视错 觉现象进行解释。 艺术家、心理学家小阿德尔伯特艾姆斯曾经做过一个著名的。椅子演示”实验。 他安排了三个窥视小孔，要被试用一只眼睛透过它们去看陈列在远处的三个物体。结 果，每一个小孔看至4 的物体都像一把钢管坐椅。但从另一个角度看这三个物体时，却 发现只有一把正常形状的椅子( 图2 9 。客观来说，在这个实验中，被试用的是单服 观察。基于先前的生理学原理可知，双眼视觉线索的缺失会给视觉的正确判断带来障 碍。这确实是导致错误认知的重要因素。但究其根本原因，是出在心理上。人们通常 认为眼前的视觉模式只有一种解释方式。而当遇到具有多义性的物像时，大脑会首先 从以往的视觉经验中寻找可能对它进行解释的答案。一旦搜到和观察物相符的经验印 象，我们就会用它对眼前的物像进行解释，从而完成对视觉认知的经验投射。“除非 知道那些动物的模样，否则谁也不会看懂画的马或牛。”“1 椅子演示实验中。那些杂 乱的空间构形在我们的经验领域中没有名称、没有位置，因而我们“看不出”它们。 而椅子我们是知道的，所以它就成为了最合理的答案。这个例子不但为我们展现了物 像的多义性( 即看似正确的透视关系可以代表无数的空间形状) ，还让我们知道我们 之所以很少意识到它们的原因。“1 西安理工大学硕士学位论文 图2 - 9 艾姆斯椅子演不( 选自艺术与错视) 现代人生活在一个由钢筋混泥土构成的世界里，在其视觉经验中充满了规则的三 维空间的印象，对三维信息的接收成为了基本的观察习惯。根据经验投射理论。正是 人们在观察时的。想当然”( 视觉惯性) ，成就了视角指定错视的实现。 2 3 3 皮格马利翁效应 皮格马利翁是古代塞浦路斯的一位善于雕刻的国土。相传，由于他把全部的热情 和希望放在自己雕刻的少女雕像身上，后来竟感动上苍使这座雕像活了起来。在现实 中，期望确实具有影响行为发展的作用。心理学家罗森塔尔首先发现了这一效应，并 称之为“皮格马利翁效应”，即期望效应。“” 图2 - l o 驴头海豹的双意图形的认知实验( 摘自深圳特区撤) 皮格马利翁效应同样也适用于视知觉领域。种种迹象表明，人们对视觉信息读解 的期望将极大地影响其大脑加工程度和最终认知结果。美国康奈尔大学的心理学家大 卫邓宁曾进行了一项心理实验，为“意愿决定所见”的假设提供了有力的证据。在测 视角指定错视的基础原理 试中，4 1 2 名志愿者都会得到一张模糊不清的图片，这幅图片可以被识别成两种截然 不同的图像，可能是驴头，也可能是海豹( 图2 - i 0 ) 。在实验前，他们被告知将要参 加的是一个味觉测试，通过看到的家养动物或者海洋生物来判断参与者心中想的是新 榨出的橙汁还是没有吸引力的素食食品。结果显示，大部分参与者选择的都是和橙汁 相连的图像。大卫邓宁说：“参与者只看见会产生自己喜欢结果的图像，眼睛移动还 表明他们从未注意到另外存在的可能选择。”“n 知觉并非揭示。上述实验充分证明了人们在看东西时会无意识的按意愿进行选 择，带有很大的主观性。错视正是调动了人类的这种主观因素，弥补了因部分视觉线 索缺失而带来的影响。视觉愿望的实现往往代替了对真相的揭示，成为了观察者的最 终目的。对于现代人来说，我们的视觉早已熟悉了由几何形体构成的三维世界，所以 也比以往任何时候更乐于接受立体影像对视觉带来的冲击。这种情感倾向正是视角指 定错视得以产生的最本质的心理成因。与其说视角指定错视是对人类视觉的欺骗，倒 不如说是视角指定错视满足了人们对三维环境的观察愿望。 图2 - 1 1 产生错视的递进图( 自作) 综上所述，可以得出产生错视的递进秩序共分为五步( 图2 - 1 1 ) 。由心理学原理 可知，人类视觉并不满足于被动地感知被观察事物的各方面内容，而是主动地去认知、 判断对象物所产生的全貌，即用观察主体的情感去把握客体对象物所呈现出的那部分 涵义。即使视觉造型等因素被视觉感知后造成内容上的外延化，视觉活动依然会完整 地去完善它所期望的认识的程度，这其中存在着情感参与的普遍化和个人的意识过 程，这也就是视觉错视的主要组成部分。它会使观察者产生幻觉思维，从而进一步加 强视觉感知事物的强度，产生出局部和整体之间的视觉错误，并导致主观愿望后的视 觉体验。此时，错视也被完整地外延化，视觉感知完全进入了错视的整体境界。 视角指定错视设计的研究 3 视角指定错视设计的研究 视角指定错视由一种错视现象演进成为视觉传达的设计手法，其问经历了漫长的 演化过程。( 图3 1 ) 研究视角指定错视设计，首先需要了解它的产生和发展。与许多 错视现象一样，视角指定错视最初是由艺术家在绘画领域中发现的。随后，它作为一 种表现手法被应用在各种视觉艺术的创作中。 图3 - 1 视觉现象向设计手法的演化( 自作) 3 1 视角指定错视艺术的研究 3 1 1 视角指定错视艺术的起源 文艺复兴是欧洲历史上最辉煌的时代。它始于佛罗伦萨，并在1 4 0 0 至1 5 5 0 年间 由意大利传至其他国家。那是一场对古希腊罗马文明全方位的再发现。透视学正是在 此期间真正发展成为了一门科学。它通过对三维世界在平面上的描述，确定了人可以 将真实环境中的人物的位置计算并将其和谐地与其他事物描绘出来，象征性地揭示了 人在计划事物方面的能力以及操纵自己命运的能力。l 盯 图3 - 2 丢勒的网格制阻装置( 选自圆规和直尺测量方法) 在佛罗伦萨，艺术家们用了大约一百年的时问重新发现了透视学，并学习了它的 几何规律。到了十五世纪，德国艺术家丢勒( d u r e r ) 对透视学观念作了最好的阐述 ( 图3 - 2 ) 。艺术家把眼睛放在某一特定位置( 视点 透过一视窗( 用黑线系在木窗框 上构成大小一致的网格的窗) 来观察物体的。通过视窗观察到的女人就是画像，艺术 家要做的只是将网格上看到的复制下来。当然一个专业的，经过训练的画家并不真的 需要一个用来观察的窗或用于复制的网格，但这种通过视窗成像的方法对于透视学来 说却是最基本的。“1 正因为这种单一视角成像基本原理的存在，所以如果我们站在离 开画像的位置必须与画家当时离视窗的位置完全一致才可。基于这样的背景，图形变 幻艺术( 也就是视角指定错视艺术) 诞生了。图形变幻的概念是指一种通过曲面镜面 西安理工大学硕士学位论文 反射或透过多面体或从某一特定视角观察到的，在曲面或平面上扭曲或畸形的图像， 但看上去却成正常比例的图形。啪1 达芬奇( l e o n a r d od a v i n c i ) 在1 4 8 0 年的笔记本 中就包含了已知最早的视角指定错视作品( 图3 3 ) 。 图3 - 3 达芬奇所傲的小孩脸和眼睛的变换图形( 摘自w w w m 1 a m o r p h o s i sc a m ) 视角指定错视是与一种叫做t r o m p el i o e i l ( 法语。对眼睛的欺骗”的意思) 密切相 关的艺术技巧，他们都使用了具有“欺骗性”的图象，但是欺骗的方式有着本质上的 区别。叫对于视角指定错视作品而言，当观察者从一个常规角度上去观察时，图象看 上走没有任何意义，只有当他或者她找到一个非常规的正确的视角时，问题才能得以 解决。 3 1 2 视角指定错视艺术的表现形式 视角指定错视艺术( 也称图形变换艺术) 主要可以分为三种表现形式；双意图像、 虚拟空间、立体错视。 a 双意图像 所谓双意图像( 也称双象画) ，是指从正常角度和指定角度分别可以看出两种视 觉信息的图像。它也是视角指定错视最早的艺术表现形式之一。 1 6 世纪后，透视的知识自意大利向北传播，北欧的一些艺术家开始使用这门技 术，对“扭曲变形透视”做实验。由荷尔拜因( h a n sh o l b e i n ) 所做的外交官一 画就是一副包含视角指定错视的著名的例子( 图3 4 ) 。一个被图形变幻拉伸过的骷髅 被放置在画中两个人脚之间，揭示了在充满生机的世界，骷髅是不可避免的死亡的标 志与暗示。 在德国，这种把图象变形后使之看象一种别的东西的图形变幻作品( 双意图像) 开始流行。作为丢勒( d u r e r ) 学生的斯库思( e r h a r ds c h o n ) 创作了一副双意图像画。 画中，四位欧洲领导人的脸被拉伸之后看上去显现出地理环境般山水画效果( 图3 5 ) 。 l l 1 6 ( 图3 _ 4 ) 荷尔拜因外交官 ；( 图3 - 5 ) 斯库恩四人像( 摘自w w w m o r p h o s i s e o m ) 视角指定幸i i 视设计的研究 ”双意图像对视角指定错视的基础技术发展是个很好的推动。因为人脑一般很难认 知出变形后的图象，而当具备类似的读图经验后，就会在某种习惯思维下很容易地辨 认出错视图形，使之看上去成正常比例。 ，一 j1 7 和1 8 世纪期间，视角指定错视艺术在理论与实践上都有所进化，特别是在法 国和意大利。领导这些研究的人大多是天主教会士当时罗马天主教教堂内的牧师， 几百年来都对科学和数学有所研究- 一副显示有圣人的图形变幻作品是这样描述的t “通过上帝的自然法则，人类有了创造幻象的能力。但是凭借人类世俗的观察力，他 们除了混乱什么也看不到，而凭借自然法则从某点去观察，圣人的幻象就出现了” 这个时期的绘画作品通常被用来表现宗教的神秘性，带有浓郁政治的色彩。 。、 在1 9 世纪，使用便宜的油墨来创造视角指定错视作品成为了可能，图形变换渐 渐演变成一种。营业性的游戏”。但在上个世纪，尽管在小部分关于透视的书籍中还 有提及，偶尔出现在特殊展览会和书本中。双意图像和其他1 9 世纪的消遣游戏一样 从人们的视线中消失了只有少数艺术家还在使用这一技术，最有名的就是达利 ( s a l v a d o rd a l i ) 。他创造了很多巧妙的“双象”的作品( 图3 - 6 ) 。现代剧院舞台设计 大师，匈牙利艺术家伊斯托凡奥罗兹( i s t v a no r o s z ) ，也研究了这种“双象”设计 ( 图3 - 7 ) 。”1 ( 图3 - 6 ) 达利昆虫与小丑；( 图3 7 ) 戏院中的莎士比亚( 摘自w w w 柚砌f p i 谢3 e o m ) b 深度壁画 有关视角指定错视的几何规律的研究，使得这门技术变得更加精确高效。新的图 形变换技术得到了发展。经透视投射出的图象不再只能是一个平面，也可以是一个更 复杂的表面，比如曲面。艺术家开始脱离画布，在建筑物墙壁和天花板上用它构建大 型的图形变换壁画( 图3 8 ) 。观察者站在一个特别的地方时，一幅具有创造性的图象 能欺骗性地使他认为那是真的场景。其中最具震撼力例子就是由a n d r e ap o z z o 在 1 6 9 1 1 6 9 4 创作的在罗马s a i n ti 驴d o 教堂天花板上的壁画。恤一个半圆形的屋顶被 描绘成一幅神奇的天堂的画面，画中圣人伊格内修斯正升入天堂。1 壁画按照建筑本 身的结构，扩大其深度空间，起到使空间看起来更加宽敞的作用。 1 7 西安理工大学硕士学位论文 图3 - 8s a i