一種顏色視錯覺展品的設計與制作

王英鴻 陳霄龍 邢沖

摘 要 視錯覺這一神奇的現象，在我國眾多科技館中，一直是不可或缺的一部分。現階段我國大多數科技館針對顏色視錯覺現象的展品種類及數量還是有限的，為解決顏色視錯覺展品稀缺這樣一種現象，我們設計并制作了這樣一種顏色視錯覺展品，用來科普顏色視錯覺這樣一種科學現象。

關鍵詞 視錯覺；顏色；空間距離

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）235-0161-02

人們眼中真實看到的影像，經大腦神經細胞作用后，有時會產生與真實影像不同的假象，這種假象亦是我們常常提到的視錯覺。視錯覺這一神奇的現象，在我國眾多科技館中，一直是不可或缺的一部分。視錯覺的種類有很多，比如黑白色調的視錯覺、顏色視錯覺、運動視錯覺、幾何視錯覺等[1-2]。我國大多數科技館所展出的視錯覺都是一些比較經典的視錯覺現象，比如繆勒—萊爾錯覺、艾賓浩斯錯覺、龐佐錯覺等 [3]。這些經典的視錯覺皆不屬于顏色視錯覺，現階段我國大多數科技館針對顏色視錯覺現象的展品種類及數量還是有限的，這主要是由于，一方面顏色視錯覺的種類有很多，一方面很多顏色視錯覺的現象原因還不是很清楚[4]。

1 顏色視錯覺

1.1 顏色視錯覺影響因素

人眼對顏色的分辨由于受生理因素和環境因素所影響。其中，生理因素是由于先天基因的不足，導致人眼不能準確的分辨顏色，如色盲、色弱。環境因素有很多影響因素，比如：1）亮度，在白天光照充足，亮度足夠的條件下，人眼可以分辨出顏色的不同；但在夜晚，沒有光照，且亮度不足的條件下，人眼則不能分辨顏色，所見到的物體皆為黑白兩色。2）空間距離，極為相近的兩種顏色，若其空間距離較遠，人眼很難分辨出它們的不同；若其空間距離較近，則很容易分辨。

1.2 現階段科技館顏色視錯覺展品狀態

顏色視錯覺的部分現象已做成展品在我國大多數科技館中展出。但是，就“空間距離”這一因素所引起的視錯覺現象在我國科技館中還未見。現有科技館的此類科普展品一般有三類展項形式，一類是讓觀眾透過不同顏色的光學透鏡，體驗色盲及色弱患者眼中的光學世界；一類是讓觀眾在電腦屏幕上找相近顏色的色塊，看誰找的準，誰用的時間少；還有一類是展現經典的顏色錯覺現象，比如“消失的顏色”這一系列展品[5]。這三類科普展品的展項形式只針對人眼對顏色分辨的影響因素中的一部分進行了說明，涵蓋范圍不全面，且更多的是讓觀眾體驗效果，并沒有真正的在互動中學習到其科學道理；部分科技館的此類科普展品碩大笨重，不易移動，如遇科普進校園等活動時，此展品因體積受到了限制；還有少部分科技館僅通過文字、圖片的方式向公眾介紹人眼對顏色分辨的影響因素[6]。

2 顏色視錯覺展品設計與制作

2.1 設計目標

通過實物互動方式，參觀者轉動轉盤，觀察相近色塊顏色在有無遮擋條件下的變化，了解“空間距離”對人眼識別相近顏色的影響。向參觀者展示了在存在空間距離的條件下，人眼無法直接識別兩相近顏色，直觀認為是同一種顏色的視錯覺現象，使參觀者體驗到眼見不一定為實的切身感受，同時為科技館、可移動式科普大篷車提供一種具有趣味性、互動性、科學性強，使用方便，便于移動，成本低廉的顏色視錯覺展品。

2.2 創新點

本展品通過機械模擬的形式，將“空間距離”的存在，是造成人眼分辨相近顏色的能力下降的因素，這一科學原理展現出來。

2.3 展品結構設計

展品的外形結構主要分為主體和展臺兩大部分，如圖1所示。其主要部件為：轉筒、檔條、轉盤、保護罩、限位器。主體的造型為圓筒結構，由共軸的轉盤與轉筒組成，轉盤與轉筒中心用轉軸相連接，且連接處套有高速軸承，轉動轉盤可同時帶動轉筒轉動，轉筒上方有半圓形保護罩；展品的主體結構內嵌入展臺上表面，嵌入深度為圓筒的一半；遮擋條為黑色，縱向粘貼在保護罩中間；轉筒表面貼有相近顏色色塊圖，其顏色取色于標準色卡上連續的4種相近顏色；限位器結構組成為凹槽圓盤、限位擋片及彈簧，內嵌于轉筒蓋上，起到限制色塊位置的作用。展品的主體為直徑300mm、長400mm的圓筒，展品全高約960mm。

2.4 展品制作

此展品的設計之初，考慮到它所應用的地方不局限于固定的展廳位置，可隨大篷車或移動科技館外出巡展。所以，展品主體采用亞克力材料制作，這種材料的優點在于重量輕，容易制成各種形狀，透明，耐磨，好加工制作。展臺的材料為玻璃鋼材料，結實耐用，穩定性好，表面可噴涂各大科技館所適用的顏色。限位器中的凹槽圓盤與限位擋片采用透明亞克力制成，彈簧采用不銹鋼材質，線徑1mm，外徑5mm，長度50mm。

2.5 顏色視錯覺展品的互動方式

展品由1位參觀者自行操作，可多人同時觀看，最佳觀看視角為展品正上方。參觀者轉動轉盤，觀察轉筒上的色塊顏色變化。當兩色塊相連接處離開遮擋條的位置時，即在沒有遮擋條的隔離下，色塊間不存在空間距離，參觀者識別色塊顏色，可直接判別出不同色塊上的相近顏色。當兩色塊的連接處恰好被遮擋條擋住時，即在有遮擋條的隔離下，使左右兩側色塊間產生了空間距離，參觀者人眼識別認為左右兩側色塊顏色一致。

3 顏色視錯覺展品的優缺點及優化方法

3.1 顏色視錯覺展品的優缺點

任何一種科普展品的設計、制作與使用都存在優缺點。此顏色視錯覺展品的優點主要有以下幾個方面：1）展品中所科普的“空間距離”對人眼分辨相近顏色這一影響因素是第一次提出并設計制成實物展品展示；2）展品互動方式簡單易操作，展示現象清晰、科學原理易懂；3）展品所采用的亞克力材料，成本較低、體積較輕、且材料易于獲取，制作工藝相對容易；4）展品長寬可隨意變動，只要滿足基本互動操作即可，適用于任何科技館的位置擺放，也適應于制成移動科技館及科普大篷車中所需的展品，易于搬運攜帶。其缺點主要在于，設計之初缺少了解密環節，如果加入解密不同顏色的環節，將會給參觀者帶來更深入的互動體驗。

3.2 顏色視錯覺展品的優化方法

現有的顏色視錯覺展品缺少使參觀者更深入互動體驗的解密環節，在此展品的未來設計中，預計采用雙轉筒共軸結構，并加入可滑動的解密擋板，如圖2所示；展品兩轉筒表面貼有相同的相近顏色色塊，且每塊色塊上標有數字標號。當參觀者固定一側轉筒不動，旋轉另一側轉筒時，對比觀察兩者的顏色變化，當下拉解密擋板時，下方將顯示出每個顏色塊上的編號，通過編號的提示，參觀者可區分這兩種色塊顏色的區別。參觀者亦可單獨旋轉任意單側轉筒，觀察單側轉筒上面的色塊顏色，在沒有遮擋的情況下，可以輕松的區分相近顏色。相信這樣一種更深入的設計，可以帶來更好的科普效果。

4 結論

一種顏色視錯覺展品的設計與制作，填補我國現有視錯覺展品中由“空間距離”這一因素所造成的顏色視錯覺的空白，無論在展品的設計制作上，還是互動方式上，都是一次很好的創新。這件顏色視錯覺展品現已在長春中國光學科學技術館展出，并收到很好的科普效果。

參考文獻

[1] NIERENBERG，CARI.”Optical Illusions：When Your Brain Cant Believe Your Eyes”.ABC News.Retrieved 13 July 2018.

[2] David Eagleman（April 2012）.Incogito： The Secret Lives of the Brain. Vintage Books.pp.33-. ISBN 978-0-307-38992-3 Archived from the original on 12 October 2013. Retrieved 14 August 2013.

[3]張莉梅.視錯覺中的認知錯覺探究[J].西部皮革，2018（24）：140-141.

[4]李鵬.視錯覺藝術在科技館展示中的應用[J].科技風，2018（5）：15.

[5]毛紅瑋.科技館科普功能之我見[J].經驗交流，2015（21）：245.

[6]高月.科技館光學展品研究[J].科技創新，2017（10）：3.