小学数学小课题之错觉图形.docx
《小学数学小课题之错觉图形.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小学数学小课题之错觉图形.docx（9页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
小学数学小课题之错觉图形
错觉图形
一、研究背景
社会背景：
随着现代城市的不断发展，人们对空间设计的要求也越来越高，现代展示空间设计已经进入了一个崭新的时期。
在这种时代背景下错觉图形这种可以给人类带来较强视觉趣味和艺术的韵味的独特的艺术表现形式，就逐渐被社会所关注并且越来越多的被应用到设计的重要领域当中。
生活背景：
在学校学习图形与几何时，数伴中简单的介绍了几种错觉图形，而且在课外兴趣班中，也涉及到了错觉图形，所以错觉图形与数学课本中的几何图形是有着很大联系的。
二、研究问题错觉图形如此重要，根据现实情况，我们提出了以下几个问题：
1、为什么错觉图形会让我们产生错觉？
2、错觉图形的种类有什么？
3、错觉图形的应用有哪些？
三、研究方法本次研究所用到的方法有：
文献法，问卷法。
四、研究过程
1、问题一的研究
针对问题一，我们首先对周围同学就错觉图形的了解进行了调查，结果如下：
了解程度
人数（共53人）
非常了解（详细的直到错觉图形的概念以及分类等）
1
一般了解（知道什么是错觉图形）
8
不太了解（仅仅听过或见过错觉图形）
35
不了解（没有听过或者见过错觉图形）
5
从上面的调查结果可以看出，大部分同学仅仅是看过或者见过错觉图形，对错觉图形没有了解。
视错觉是现代展示空间设计中一种极为重要的空间创意表现手法，通过合理运用，这种独特的艺术形式，可以形成强烈的视觉冲击力，激发人们对艺术设计的兴趣并营造出与种不同的艺术设计效果，由于它的表现手法复杂多样，也就为实现不同的空间形式提供了可能。
在视错觉语言的运用中，设计者不仅要了解各种条件下的视错觉表现方式，还要能够将其通过正确的引导和调节，合理的运用到空间的创意设计中，准确的表达设计理念并传达信息，另一方面，这也极大地扩展和提升了设计者的设计思维。
事实证明，将视错觉图形应用到空间设计中，可以产生出其不意的奇妙效果，并且极大的丰富了设计空间的内涵，使设计更加的生动和谐。
因此，讨论视错觉原理及其在展示空间设计上的应用具有重要的理论意义和实践价值。
本文把各种视错觉现象归纳起来，着重研究它的艺术价值及其在展示空间设计中的应用。
关键词：
视错觉；展示空间；设计心理：
错觉现象随着现代城市的不断发展，人们对空间设计的要求也越来越高，现代展示空间设计已经进入了一个崭新的时期。
在这种时代背景下，就迫切需要设计观念和表现形式的不断创新，已满足人们和社会的审美需求。
所以，视错觉这种可以给人类带来较强视觉趣味和艺术的韵味的独特的艺术表现形式，就逐渐被社会所关注并且越来越多的被应用到设计的重要领域当中，为空间创意设计提供了更好的实现形式，同时也开辟了一个新的艺术表现领域。
一、视错觉综述
“一个人就是一套努力认知世界的感觉系统”这是日本设计师原研哉在《设计中的设计》一书中所说的一句话。
的确，眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴以及其他感觉系统器官，构成了人类感知世界的工具，有了它们的帮助，我们才能更好的了解自己身处的这个世界。
而通过科学研究表明，在这些感觉器官中，至少有80%以上的外界信息是通过“视觉”这一感觉器官获得的，所以，视觉对于人和动物来说是极为重要的感觉方式。
可即使如此，在现实生活中，却常常发现我们很容易被自己的视觉系统所欺骗，看到的现象并不与实际相符，比如，法国国旗红：
白：
蓝三色的比例为35：
33：
37，而我们却感觉三种颜色面积相等。
这是为什么呢？
其实这是因为白色给人以扩张感觉，而蓝色则有收缩的感觉，所以我们才会分辨不出它们面积的差别，这种现象就是一种错
误的视觉，也叫视错觉。
这种情况在我们的周围还是普遍存在的，看来耳听为虚，眼见也不一定为实啊！
那么，什么是视错觉呢？
（一）视错觉的概念视错觉就是当人观察物体时，视觉形态受光、形、色、位置等视知因素的干扰，也就是说基于经验主义或不当的参照在头脑中产生错误的感觉，形成的错误的判断。
视错：
是指观察者在客观因素干扰下或者自身的心理因素支配下，对图形产生的与客观事实不相符的错误的感觉。
换句话说，就是主观判断的意象与客观实在的物象之间存在不一致的现象。
由于视错使人对空间的判断出现了失误，促成了一个出乎意料的、亦真亦幻的视觉空间。
（二）视错觉产生的原因
产生错觉的原因，除来自客观刺激本身特点的影响外，还有观察者生理上和心理上的原因。
其机制现在尚未完全弄清。
来自生理方面的原因是与我们感觉器官的机构和特性有关；来自心理方面的原因是和我们生存的条件以及生活的经验有关。
1.生理原因就错觉（对客观事物的知觉）而言，基于我们生理基础的那些现象所造成的错觉不在少数。
例如，在我们的视觉中，当物体的图像落在网膜的盲点部分，我们就会产生“视而不见”的错觉。
再如，看电影时银幕上人物的动作是跳动的而图像（画面）又是明暗交替的，
但我们看起来，人物的动作是连续的，同时也没有明暗变化。
这是利用了眼睛视觉存留的特性。
电影画面每秒钟以24个的速度变换，这样“跳动”的画面就被看成连续动作（察觉不出动作的不连续性），同时因眼睛能在一定时间内保持住作用于它的光效应，人们看到的不是一系列闪动的图画，而是稳定的画面。
以上是生理性的现象造成的错觉。
2.心理原因
心理原因主要是由于我们长时间的生活经验造成的，即视觉的恒常性：
例如，在日常视线中，我们的眼睛和眼神经系统已经形成了“尺寸一致性”的模式，即使图像已经缩小，我们的大脑中依然保持同样的尺寸，这会引起对距离的错误判断；除此之外，在生活中光源（阳光）总是位于上方，这就自然形成凸出来的物体的明亮部分位于该物的上方，阴影在下方。
凹下去的东西相反，这已是无例外的现象了。
所以把同一张图片倒置就会得到相反的图像知觉。
在没有更多参照物的条件下，两个物体中的一个在运动时，我们往往会把它们中任何一个看成运动的。
例如，“云遮月”的时候，可以把月亮看成在云后移动，也可以把云看成在月亮前移动。
这是因为人们一般的经验是，运动的对象总是在较大的静止的环境中移动，而且这种联系相当巩固，所以会产生这种错觉。
但是在有些情况下，我们得到的知觉与事实不相符合，那是因为这种知觉是在特定的条件影响下形成的，并非错觉。
如将筷子斜插在有水的水杯里，看上去筷子变得不直了，在水中的部分向下错开了。
这是因为插入水中的部分进入与空气不同的介质，而产生的折射现象所引起的。
把筷子看成曲折的是正常的、合理的现象。
又如海市蜃楼、汽车上凸面的倒车镜以及哈哈镜，这些幻影或所产生变形的图像，都不能看成是错觉。
（三）视错觉的分类
1.颜色错觉
我们知道在颜色知觉中，每一种颜色都有它相应的互补色（互补色如用混色轮混合时，会成为灰色--白色，只有亮度而无彩色）。
红和绿是一对互补色，黄和蓝也是一对互补色，其他颜色也都各有其相应的互补色。
黑和白也有互补关系。
如果互补色两者同时呈现在一个画面上时，会显得分外鲜明。
如果在周围充满一种颜色刺激时，无刺激的“空档”处便会产生互补色的感觉，从而产生所谓的“无中生有”的错觉。
最常见的事实是在蓝色的天幕上出现的月亮（无色）会显黄色。
汽车司机夜间行车时都有这样的经验，走在高压水银灯照明（蓝紫色光源）的道路上，自己的车灯（白炽灯）灯光显橙黄色；而走在钠灯照明（黄色光源）的道路上，自己的车灯显蓝色。
除去寒暖色系具有明显的心理区别以外，色彩的明度与纯度也会引起对色彩物理印象的错觉。
一般来说，颜色的重量感主要取决于色彩的明度，暗色给人以重的感觉，明色给人以轻的感觉。
纯度与明度的变化给人以色彩软硬的印象，如淡的亮色使人觉得柔软，暗的纯色则有强硬的感觉。
2.运动错觉
我们都有这样的经验，乘火车时在列车里通过车窗看临近火车开动时，总是觉得自己所在的列车在开动。
这是因为当乘车时，由于车的运行形成外物移动的知觉，这个经验牢固地印在脑海里，因而在列车里对临近列车的移动总是不假思索地认为是自己所在的列车在开动
3.几何错觉
错觉中研究得最多，也最具代表性的是几何错觉，最经典的有以下一些：
例如，一条直线的中部被遮盖住，看起来直线两端向外移动部分不再是直线了，也称为波根多夫错觉；
此外还有，两条平行线看起来中间部分凸了起来，也称为黑林错觉；两条平行线看起来中间部分凹了下去，也称为冯特错觉。
（四）视错觉的早期发展及应用视错觉现象早在古代就已经被发现和研究了，最早研究和应用以及形成理论是在19世纪，而且它最早是在绘画领域中被广泛应用的。
在19世纪后半期，法国的印象主义流派在其绘画中就运用了视错觉的表象手法，他们将颜色脱离与物体本身的形状和结构，将调子和色彩的光学混合形成一种表现形式，带替在画板上调颜色的传统绘画方式，而是将各种原色并置在画面中，在一定的欣赏距离之外，利用眼睛自行调和，去感觉通过视觉的观感作用而形成的这种奇特的美的享受。
实际上，印象派画家在这里恰恰是运用了人的视网膜中所具有的复合能力，产生闪烁光感的视觉幻象，从而完成了这种并非属于传统绘画手法，而是在很大程度上通过视觉的合成作用来完成的艺术的创造。
二、展示设计中的视错觉心理
研究视错觉心理是利用和掌握好视错觉的基础，外界事物形形色色，千变万化，而其间的联系又是错综复杂的，而人在头脑中对外界事物的反映只是有条件地近似地把握着外界事物，人对事物的认识带有个人的局限性。
对于很多人而言，我们之所以认为我们所看到的是正确的事物的表现，原因在于大脑瞬间把对于视觉对象的形态，位置颜色，动态等多种因素通过视觉器官重新优化组合在了一起，以至于人们无法辨别出他们所看见的其实只是一种视觉的错误反应，这些看似真实的东西其实不过是高效率的视觉系统所产生的幻觉而已。
所以，由于视觉系统的这方面的缺陷，使它为设计提供了一个作用点，即为人性化、情感化的设计表达提供了独特新颖且简单有效的艺术表现形式，这也是为什么近年来，设计工作者在空间设计中尤其青睐这种特殊的设计表现手法的原因。
但是在视错觉手法的运用中，我们不能忽视一个十分关键的问
题，那就是设计师应对视错觉使用的处理做出正确的对待，要让人知
道你是经过处理的，而他们知道后又不能影响感知的享受，除此之外,设计师还应该了解各种条件下的视错觉表现手法，即使不在空间中应用错觉效果，也可以避免错觉所带来的负面影响。
三、视错觉在展示空间中的应用
在展示空间中常用的视错觉表现手法多种多样，但是最常用的主要有有以下几种：
（一）利用立面与平面的错觉
谈论到这种表现手法，我们就不得不提到一个人，就是著名的荷兰超现实主义画家―摩里茨?
科奈里斯?
埃舍尔M.C.Esche，r也被人们称之为“怪才”。
他的那些作品，比如矛盾空间让人真正的感受到了“眼见未必是实”。
而在现实中，就已经有设计师运用是错觉了埃舍尔的“矛盾空间”。
他主要是通过利用颠倒的楼梯和窗户，以及墙上和屋顶的镜子造成的视错觉。
形成了一个很强的视觉冲击力。
（二）利用镜面反射造成的错觉
利用镜面反射造成视错觉，这也是在展示空间设计中经常使用的一种表变现手法。
通常是由于设计空间本身的面积不够大而通过镜面的反射作用来增加空间的虚拟大小。
也可以将镜子置于空间的顶面，反射墙上的特定图案，从而干扰人眼对空间的判断。
（三）利用限定视角带来的重叠错觉
我们都知道著名的视错图形―彭罗斯三杆是不存在的。
但是，现在通过限定视角，重叠错视的方式，也可以在三维空间中得到相同效果的“彭罗斯三杆”
而且在限制重叠视角的基础上，将强后面的物象亮度和色彩纯度，弱化前面物象的鲜亮度，就会让人眼做出错误的距离判断，认为
后面的在前面。
这样就充分的体现出了视错觉所带来的趣味性
（四）利用人对惯常形态的错误判断而产生的错觉
在现实生活中，人们常常习惯于相信之前由于生活经验所形成的一些惯常的视觉感受，比如说，根据人的视觉习惯，房间的上部一般是明亮的，带有转角的，可是在某些空间设计中，设计师通常就会反其道而行，不按惯常的视觉习惯而来，而是将它们颠倒过来，行成错觉。
四、视错觉的运用对展示空间设计的价值和影响
我们通过以上对于视错觉原理的研究以及不同表现方式的应用，其最终的目的就是为了使它能够更好的服务于我们的设计和生活。
（一）为设计领域提供更新颖有趣的艺术表现形式
由于视错觉本身的这种趣味特性，以及它在生活中的普遍存在的现象，吸引了很多设计者的瞩目，为追求独特的视觉享受而对它坚持不懈的研究和应用，这为设计领域注入了一股新的力量，也提供了更新颖有趣的艺术表现形式。
在提升作品内涵的同时，也让观者体验到的视错觉艺术所带来的强烈的视觉感受以及充满趣味的心理享受。
（二）纠正视错觉对于空间实际的不良影响
如果我们掌握了视错觉出现的原因以及产生的影响，那么即使我
们不在空间中应用它的错觉效果，也可以避免视错所带来的负面影响。
通过对它的原理以及表现手法的的了解，去分析的检视设计中是否有因为错视的原因而引起的不良视觉感受，从而更好的使我们的设计同人类的一些视觉特性相符。
五、结语曾有人这样评价埃舍尔的画“很美丽，可是仔细研究，就会发现
他的荒谬.而恰恰愈是荒谬，对我们的吸引力也就愈大”。
这就如同在空间设计中使用视错觉语言，最初我们被它独特的视觉冲引力所吸引，然后发现，原来它是经过处理的艺术表现手法，可即使在我们知道了原因之后，也不会影响到我们对设计的感知的享受，反而更加的被它的这种独特的美和极大的趣味性所深深吸引。
希望通过这次对视错觉艺术的研究，我们能在今后的设计实践中，更好的利用视错觉这种看似简洁，却耐人寻味；看似变化多端，却突显了一种严谨的连续性；看似荒谬，却透出一种理性的秩序感的艺术表现手法。
【参考文献】
[1]蔡涛著.传达空间设计[M].北京：
中国青年出版社，2007
[2]张明著.打开认识世界的窗口：
知觉与错觉[M].科学出版社，
2004
[3][意]皮亚泰利-帕尔马里尼著，欧阳绛译.不可避免的错觉[M].中央编译出版社，2005
[4][英]贡布里希著，范景中译.艺术与错觉[M].湖南科技出版社，
1999
作者单位：
上海大学美术学院】
升级会员 