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人的视错觉现象及其应用

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:人们观察物体或图形时,由于物体或图形受到形、光、色的干扰,加上人的生理、心理原因,会产生与实际不符的判断性视觉误差。视错觉现象很多,产生的原因也不一样,有的原因目前还不清楚。图3-9为常见的几种视错觉。视错觉有害也有益。在人—机系统中,视错觉有可能造成观察、监测、判断和操作的失误。但是在工业产品造型中可以利用视错觉,以获得满意的心理效应。

人的视错觉现象及其应用

(一)视觉技能

1.视角和视力

视角是被看物体两端的光线投入眼球的夹角,如图3-4所示。视角的大小与观察距离及被看物体上两端点直线距离有关,可用下式表示:

α=2arctg(D/2L)

图3-4 视角

式中α——视角(,);

D——被看到物体上下两端的直线距离(cm);

L——眼睛到被看物体的距离(cm)。

眼睛能分辨被看物体最近两点的视角称为临界视角。

视力是表征人眼对物体细部分辨能力的一个生理尺度,其定义为临界角的倒数:

视力=1/能够分辨的最小物体的视角

公式中视力单位为1/(,)。检查人眼视力的标准规定,视角为1时,视力为1.0称为标准视力。视力随照度、背景亮度和物体与背景的对比度的增加而增大,随年龄的增加而下降。

2.视野与视距

视野是指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围,或称静视野。眼球自由转动时能看到的空间范围称为动视野。视野常以角度表示。在工业造型设计中,一般以静视野为依据进行设计,以减少人眼的疲劳。正常人两眼的视野如图3-5所示。

图3-5 人的水平视野和垂直视野

水平面内的视野是:双眼视区大约在60°以内的区域;人的最敏感视力是在标准视线每侧1°的范围内:单眼视野界限为标准视线每侧94°~104°。

在垂直平面内视野是:最大视区为标准视线以上50°和标准视线以下70°。颜色辨别界限在标准视线以上30°和标准视线以下40°。实际上,人的自然视线是低于标准视线的。在一般状态下,站立时自然视线低于标准视线10°;坐着时低于标准视线15°;在很松弛的状态中,站着和坐着的自然视线偏离标准视线分别为30°和38°。观看展示物的最佳视区在低于标准视线30°的区域内。

人眼的视网膜可以辨别波长不同的光波,在波长为380~760nm 的可见光谱中,光波波长只要相差3nm,人眼就可分辨。由于可见光谱中各种颜色的波长不同,对人眼刺激不同,人眼的色觉视野也不同。图3-6是人眼对不同颜色的视野。由图可知,人眼对白色的视野最大,对黄色、蓝色、红色的视野依次减小,而对绿色的视野最小。色觉视野还受背景颜色的影响。表3-4是黑色背景上的色觉视野。图3-7是不同色彩背景条件下观察色彩的感知识别距离的变化曲线。

图3-6 人的色觉视野

表3-4 黑色背景上几种色觉视野

图3-7 不同色彩背景下观察色彩的识别距离

其中以560mm 为最佳视距。视距过远或过近都会影响人的认读速度和准确性,而且观察距离与工作的精确程度密切相关。因此,应根据具体工作任务的要求选择最佳视距。表3-5列出几种不同性质工作的视距选择与固定视野的关系。

表3-5 几种不同性质工作视野的推荐值

(二)几种常见的视觉现象(www.xing528.com)

1.明暗适应

从明亮处突然进入黑暗处时,眼睛开始时什么也看不清楚,经过5~7min才渐渐看见物体,大约经过30min,眼睛才能完全适应。这种适应过程称为暗适应。在暗适应过程开始时,瞳孔逐渐放大,使进入眼睛的光通量增加。同时对弱刺激敏感的视杆细胞逐渐转入工作状态,即眼的感受性随之提高。与暗适应情况相反的过程是明适应。即由暗处转入明亮处时,开始瞳孔缩小,使进入眼睛中的光通量减少,眼的感受性随之降低。此时.视杆细胞退出工作,而视锥细胞数量迅速增加。由于视锥细胞反映较快,开始30s后感受性就会变化很慢,大约1min后明适应过程就趋于完成。明暗适应见图3-8所示。

图3-8 暗适应与明适应

另外,人眼还有色彩适应。当人第一眼观察到鲜艳的色彩时,感觉它艳丽夺目。但是经过一段时间后,鲜艳感会逐渐减弱,说明已经对这种色彩开始适应。

2.眩光

所有耀眼和刺眼的强烈光线叫眩光。眩光干扰视线,使可见度降低,并使眼睛疲劳、不舒服等。它多来源于物体表面过于光亮和亮度对比过大或直接强光照射。

眩光作为一种外界信息,经过人的视觉通道所产生的生理现象是:由于高强度的刺激,使瞳孔缩小,降低了视网膜上的照度;角膜或晶状体等眼内组织产生光散射,减小了被看物体与背景间的对比度。视网膜受到高亮度的刺激,使大脑皮层细胞间产生相互作用,致使对被看物体的观察模糊。

眩光可使人的视力下降,注意力分散,产生不舒适的视觉条件,因而直接影响视觉辨认,不利于工作和学习。所以,在造型设计和作业空间布置中,应尽力限制和避免眩光。采取的主要措施有减少光源的亮度、调节光源的位置与角度、提高眩光光源周围空间的亮度、改变反射面的特性及戴上防护眼镜等。

眩光有时候也可利用,如用很多白炽灯组成各种形状的吊灯,在空间闪闪发光,以创造富丽堂皇的环境;用高亮度的光源照射在金碧辉煌的建筑饰物或其他饰物上,能辉映出金波银浪似的闪耀,给人以愉快、兴奋之感。

3.视错觉

视错觉是指人观察外界物体形象或图形所得的印象与实际形状或图形不一致的现象。这是视觉的正常现象。人们观察物体或图形时,由于物体或图形受到形、光、色的干扰,加上人的生理、心理原因,会产生与实际不符的判断性视觉误差。视错觉现象很多,产生的原因也不一样,有的原因目前还不清楚。图3-9为常见的几种视错觉。

图3-9(a)中均为等长的线段,因为方向不同或因附加物的影响,感觉竖线比横线长,上短下长,左长右短。

图3-9(b)中左边两角大小相等。因二者包含的角大小不等,感觉右边的角大于左边的角;五条垂线等长,因各线段所对的角度不等,感觉自左至右逐渐变长。

图3-9 常见的几种视错觉

图3-9(c)中两圆直径相等,因光渗作用引起颜色上浅色大深色小的错觉,感觉到左圆大,右圆小。

图3-9(d)中的水平线和正方形,由于其他线的干扰,感觉到发生弯曲。

图3-9(e)中,眼睛注视的位置不同,图形可见虚实的翻转变化。

图3-9(f)中,线段末附加有箭头,使人感觉有图形方向感和运动感。

视错觉有害也有益。在人—机系统中,视错觉有可能造成观察、监测、判断和操作的失误。但是在工业产品造型中可以利用视错觉,以获得满意的心理效应。例如,在房间室内装饰和控制室的内部装饰设计中,对四壁墙面常采用纵向线条划分所产生的视错觉,可以增加室内空间的透视感,使空间显得长些;相反,也可利用横向线条划分所产生的视错觉,来改善室内空间的狭长感,使空间显得宽些。另外,交通中利用圆形比同等面积的三角形或正方形显得要大1/10的视错觉,规定用圆形为表示“禁止”或“强制”的标志。

(三)视觉运动规律

视觉运动的主要规律有以下几种。

(1)眼睛的水平运动比垂直运动快,即先看到水平方向的物体,后看到垂直方向的物体。

(2)视线习惯于从左向右和从下向上运动,看圆形内的物体总是沿顺时针方向看。

(3)眼睛垂直运动比水平运动更容易疲劳,对水平方向尺寸和比例的估计比垂直方向尺寸和比例估计要准确得多。

(4)当眼睛偏离视中心时,在偏离距离相等的情况下,人眼对四个象限的观察率依次为:左上最好,其次是右上,再之最左下,最差的是右下。

(5)眼睛是人的机体的一部分,具有一定的惰性。因此,对直线轮廓比对曲线轮廓更容易接受,看单纯的形态比看复杂的形态顺眼和舒适。

(6)两眼的运动是协调的、同步的,不可能一只眼转动而另一只眼不动,也不可能一只眼在看而另一只眼不看。

(7)颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远方辨认前方不同颜色时,首先辨认红色,依次为绿、黄、白。所以,停车、危险信号标志都采用红色。

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