一种颜色视错觉展品的设计与制作

王英鸿 陈霄龙 邢冲

摘 要 视错觉这一神奇的现象，在我国众多科技馆中，一直是不可或缺的一部分。现阶段我国大多数科技馆针对颜色视错觉现象的展品种类及数量还是有限的，为解决颜色视错觉展品稀缺这样一种现象，我们设计并制作了这样一种颜色视错觉展品，用来科普颜色视错觉这样一种科学现象。

关键词 视错觉；颜色；空间距离

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）235-0161-02

人们眼中真实看到的影像，经大脑神经细胞作用后，有时会产生与真实影像不同的假象，这种假象亦是我们常常提到的视错觉。视错觉这一神奇的现象，在我国众多科技馆中，一直是不可或缺的一部分。视错觉的种类有很多，比如黑白色调的视错觉、颜色视错觉、运动视错觉、几何视错觉等[1-2]。我国大多数科技馆所展出的视错觉都是一些比较经典的视错觉现象，比如缪勒—莱尔错觉、艾宾浩斯错觉、庞佐错觉等 [3]。这些经典的视错觉皆不属于颜色视错觉，现阶段我国大多数科技馆针对颜色视错觉现象的展品种类及数量还是有限的，这主要是由于，一方面颜色视错觉的种类有很多，一方面很多颜色视错觉的现象原因还不是很清楚[4]。

1 颜色视错觉

1.1 颜色视错觉影响因素

人眼对颜色的分辨由于受生理因素和环境因素所影响。其中，生理因素是由于先天基因的不足，导致人眼不能准确的分辨颜色，如色盲、色弱。环境因素有很多影响因素，比如：1）亮度，在白天光照充足，亮度足够的条件下，人眼可以分辨出颜色的不同；但在夜晚，没有光照，且亮度不足的条件下，人眼则不能分辨颜色，所见到的物体皆为黑白两色。2）空间距离，极为相近的两种颜色，若其空间距离较远，人眼很难分辨出它们的不同；若其空间距离较近，则很容易分辨。

1.2 现阶段科技馆颜色视错觉展品状态

颜色视错觉的部分现象已做成展品在我国大多数科技馆中展出。但是，就“空间距离”这一因素所引起的视错觉现象在我国科技馆中还未见。现有科技馆的此类科普展品一般有三类展项形式，一类是让观众透过不同颜色的光学透镜，体验色盲及色弱患者眼中的光学世界；一类是让观众在电脑屏幕上找相近颜色的色块，看谁找的准，谁用的时间少；还有一类是展现经典的颜色错觉现象，比如“消失的颜色”这一系列展品[5]。这三类科普展品的展项形式只针对人眼对颜色分辨的影响因素中的一部分进行了说明，涵盖范围不全面，且更多的是让观众体验效果，并没有真正的在互动中学习到其科学道理；部分科技馆的此类科普展品硕大笨重，不易移动，如遇科普进校园等活动时，此展品因体积受到了限制；还有少部分科技馆仅通过文字、图片的方式向公众介绍人眼对颜色分辨的影响因素[6]。

2 颜色视错觉展品设计与制作

2.1 设计目标

通过实物互动方式，参观者转动转盘，观察相近色块颜色在有无遮挡条件下的变化，了解“空间距离”对人眼识别相近颜色的影响。向参观者展示了在存在空间距离的条件下，人眼无法直接识别两相近颜色，直观认为是同一种颜色的视错觉现象，使参观者体验到眼见不一定为实的切身感受，同时为科技馆、可移动式科普大篷车提供一种具有趣味性、互动性、科学性强，使用方便，便于移动，成本低廉的颜色视错觉展品。

2.2 创新点

本展品通过机械模拟的形式，将“空间距离”的存在，是造成人眼分辨相近颜色的能力下降的因素，这一科学原理展现出来。

2.3 展品结构设计

展品的外形结构主要分为主体和展台两大部分，如图1所示。其主要部件为：转筒、档条、转盘、保护罩、限位器。主体的造型为圆筒结构，由共轴的转盘与转筒组成，转盘与转筒中心用转轴相连接，且连接处套有高速轴承，转动转盘可同时带动转筒转动，转筒上方有半圆形保护罩；展品的主体结构内嵌入展台上表面，嵌入深度为圆筒的一半；遮挡条为黑色，纵向粘贴在保护罩中间；转筒表面贴有相近颜色色块图，其颜色取色于标准色卡上连续的4种相近颜色；限位器结构组成为凹槽圆盘、限位挡片及弹簧，内嵌于转筒盖上，起到限制色块位置的作用。展品的主体为直径300mm、长400mm的圆筒，展品全高约960mm。

2.4 展品制作

此展品的设计之初，考虑到它所应用的地方不局限于固定的展厅位置，可随大篷车或移动科技馆外出巡展。所以，展品主体采用亚克力材料制作，这种材料的优点在于重量轻，容易制成各種形状，透明，耐磨，好加工制作。展台的材料为玻璃钢材料，结实耐用，稳定性好，表面可喷涂各大科技馆所适用的颜色。限位器中的凹槽圆盘与限位挡片采用透明亚克力制成，弹簧采用不锈钢材质，线径1mm，外径5mm，长度50mm。

2.5 颜色视错觉展品的互动方式

展品由1位参观者自行操作，可多人同时观看，最佳观看视角为展品正上方。参观者转动转盘，观察转筒上的色块颜色变化。当两色块相连接处离开遮挡条的位置时，即在没有遮挡条的隔离下，色块间不存在空间距离，参观者识别色块颜色，可直接判别出不同色块上的相近颜色。当两色块的连接处恰好被遮挡条挡住时，即在有遮挡条的隔离下，使左右两侧色块间产生了空间距离，参观者人眼识别认为左右两侧色块颜色一致。

3 颜色视错觉展品的优缺点及优化方法

3.1 颜色视错觉展品的优缺点

任何一种科普展品的设计、制作与使用都存在优缺点。此颜色视错觉展品的优点主要有以下几个方面：1）展品中所科普的“空间距离”对人眼分辨相近颜色这一影响因素是第一次提出并设计制成实物展品展示；2）展品互动方式简单易操作，展示现象清晰、科学原理易懂；3）展品所采用的亚克力材料，成本较低、体积较轻、且材料易于获取，制作工艺相对容易；4）展品长宽可随意变动，只要满足基本互动操作即可，适用于任何科技馆的位置摆放，也适应于制成移动科技馆及科普大篷车中所需的展品，易于搬运携带。其缺点主要在于，设计之初缺少了解密环节，如果加入解密不同颜色的环节，将会给参观者带来更深入的互动体验。

3.2 颜色视错觉展品的优化方法

现有的颜色视错觉展品缺少使参观者更深入互动体验的解密环节，在此展品的未来设计中，预计采用双转筒共轴结构，并加入可滑动的解密挡板，如图2所示；展品两转筒表面贴有相同的相近颜色色块，且每块色块上标有数字标号。当参观者固定一侧转筒不动，旋转另一侧转筒时，对比观察两者的颜色变化，当下拉解密挡板时，下方将显示出每个颜色块上的编号，通过编号的提示，参观者可区分这两种色块颜色的区别。参观者亦可单独旋转任意单侧转筒，观察单侧转筒上面的色块颜色，在没有遮挡的情况下，可以轻松的区分相近颜色。相信这样一种更深入的设计，可以带来更好的科普效果。

4 结论

一种颜色视错觉展品的设计与制作，填补我国现有视错觉展品中由“空间距离”这一因素所造成的颜色视错觉的空白，无论在展品的设计制作上，还是互动方式上，都是一次很好的创新。这件颜色视错觉展品现已在长春中国光学科学技术馆展出，并收到很好的科普效果。

参考文献

[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.视错觉中的认知错觉探究[J].西部皮革，2018（24）：140-141.

[4]李鹏.视错觉艺术在科技馆展示中的应用[J].科技风，2018（5）：15.

[5]毛红玮.科技馆科普功能之我见[J].经验交流，2015（21）：245.

[6]高月.科技馆光学展品研究[J].科技创新，2017（10）：3.