浅谈视错觉立体画展品原理

科普展品，是科技馆展示教育的灵魂，是构成科普宣传的基础要素。经典科普展品，不仅能够科学准确地向观众展示科学原理，而且能够长效稳定地吸引观众。无论在新馆建设的布展规划中，还是在展区改造设计创新中，经典展品都起到举足轻重得作用。在我馆展区改造的过程中，我们通过艺术设计，将传统经典科普展品，演义为一件充满科学气息的艺术品。这不但改变了单体式展品堆积摆放的展示模式，而且还使得展品与环境氛围有效融为一体，实现了展区布展的统一有序。

山东省科技馆常设展厅二楼“生命与健康”展区有一件非常有趣的展品“视错觉立体画”，这件展品构思新颖，表现到位，具有很好的展示性，蕴涵了丰富的科学内涵。当我们观察这件展品时会发现它 “会动”，画面中的建筑物会根据我们的移动而改变，而且在观察时会有轻微眩晕的感觉，感觉“建筑”被放大了。当你努力摆脱它的“魔力”，上前仔细观察时又会发现，这件展品外形奇怪——建筑也是反方向，近小远大。通常的规律为：近大远小。这是为什么呢？是不是这件展品的魔力就藏在其中呢？下面我们就结合展区改造的具体运作来分析一下这件具有“视觉魔力”展品的创作过程。

1透视基本原理

“透视”一词原于拉丁文“perspclre”（看透），最初研究透视是采取通过一块透明的平面去看景物的方法，将所见景物准确描画在这块平面上，即成该景物的透视图。后将在平面画幅上根据一定原理，用线条来显示物体的空间位置、轮廓和投影的科学称为透视学。透视主要分为“一点透视”、“两点透视”、“三点透视”：

一点透视定义：建筑物由于它与画面间相对位置的变化，它的长，宽，高三组主要方向的轮廓线，与画面可能平行，也可能不平行。如果建筑物有两组主向轮廓线平行于画面，那么这两组轮廓线的透视就不会有交汇点，而第三组轮廓线就必然垂直于画面，其交汇点就是心点。这样画出的透视称为一点透视。在此情况下，建筑物就有一个方向的立面平行于画面，故又称正面透视。

两点透视定义：如果建筑物仅有铅垂轮廓线与画面平行，而另外两组水平的主向轮廓线，均与画面斜交，于是在画面上形成了两个灭点，这两个灭点都在视平线上，这样形成的透视图称为两点透视。正因为在此情况下，建筑物的两个立角均与画面成倾斜角度，故又称成交透视。

三点透视定义，一般用于超高层建筑，俯瞰图或仰视图。相对与一点透视与两点透视，三点透视据有三个消失点。第三个消失点，必须和画面保持垂直的主视线，必须使其和视角的二等分线保持一致。

在本展品中又利用到的透视学知识：

视点——人眼睛所在的地方。

视平线——与人眼等高的一条水平线。

视域——眼睛所能看到的空间范围。

中视线——视锥的中心轴，又称中视点。

站点——观者所站的位置，又称停点。

视距——视点到心点的垂直距离。

灭点——透视点的消失点。

透视学中概念复杂，在此只表述于本展品相关概念。

2展品分析

由此而看，要想准确的在一个平面上体现物体的“立体”效果，必然离不开“透视”。了解了基本透视概念，下面我们来看本展品要表现的 “透视”：

2.1本展品需要体现的“透视”是标准的“两点透视”

简单归纳为：在同一视平线下拥有两个灭点（消失点）。那么本展品表现图就被规定了，即：a、表现建筑物必须拥有同一视平线。b、表现建筑物拥有2个灭点。所以，只有具备以上2个条件的表现图才可能被用于展品表现。本展品的单一表现图如下：

2.2 展品的图像组合

在本展品中并非简单的一组表现图（建筑物），而是多组表现图的组合，然而在考虑到多组表现图组合的前提下，大家可以发现，展品突破了同一视平线上2个灭点的概念限制。既：同一视平线拥有多个灭点。这样看来是不是违反了上边的“定义”呢？答案是：不。恰恰是因为多个灭点才构成本展品的基本展示效果。当然这些“灭点”也并非随意而为，它具有“规定”的规律。即：a、在同一视平线上。b、前一个灭点和后一个灭点共同构筑了画面中的其他元素。灭点与灭点之间构筑了“建筑”的交汇与连接建筑的大小。分析图例：

可以看出：a、b是两个建筑各自的灭点，以两个灭点做垂线得到中间建筑的宽度，而垂线与透视线的交汇点得到中间建筑的高度。这样中间建筑就被合理（透视原理）的规定了。c、d是两个建筑透视线的交汇点，通过这两个点的连接，我们又得到了建筑交汇的另一条线（而且这一条线必然垂直与水平线），这条交汇线直接限制了两个建筑的交汇点的高度及位置。

2.3 多个灭点形成的效果

上文说道，“恰恰是因为多个灭点才构成本展品的基本展示效果”。这又是为什么呢？让我们来看：如果按照基本的规定，表现图具备2个在同一视平线上的灭点，那么我们将会得到一张“科学”的建筑群的透视图，既：在平面上的标准的合乎自然透视规律的透视图。如下图表现：

大家可以看出，这样的标准的透视图并非我们希望得到的，因为在这个基础上绘制的虽然准确，却限定了视中线。也就是说这个图是规定了固定的视点基础上得到的，既：视点在中视线上，也就是画面中心较长的线段。由此而呈现出——中间（蓝色）建筑最大，两边（黄色、紫色）建筑部分较小，以此类推，后边的建筑逐步变小，最终消失于灭点。（引申一点，传统的“近大远小”的原理也是依据这个透视原理——距离视点最近的物体最大，反之亦然。）这样就形成了无论站点在哪里，视点都是固定的，并不会应站点不同而发生改变。也就是规定了视域。

让我们再回看这件展品，因为多个相关联的灭点的出现，我们只能得到一个不准确的建筑群透视图（这种不准确会在展品立体构造中纠正或弱化）。在这个建筑群透视图中我们没法固定一个视点，因为我们只能确定视点在视平线上，随着站点引导着视点的水平变化，我们的视线在变化，同样所看到的建筑群中的灭点也在变化。

这样我们就得到了希望得到的展品的图像。如：

2.4 展品的天空与地面

展品的天空与地面的制作就相对简单了，更像是填空。但是填空也有一些注意事项。

a、天空，天空也要符合透视规律——天空中的云彩要做到近大远小，而且需要消失在视平线上。同时天空最好做到云彩的不规律。这样看起来更加真实。

b、地面，地面需要注意建筑物的投影对地面的影响，同事地面的水平线要与实际画面水平线平行。同时近大远小的透视关系亦需准确统一。

3透视基本原理在展品形状中的运用与变化

通过对以上具体操作过程的分析展品我们不难得出，展品图像是贴在一个立体形状的展品上的，这个造型与通常理解的“近大远小”的理论是违背的。我们看到，展品近处表现的是景物远处的景观，远处表现的却是景物近处的景观。这是为什么呢？

立体造型为了更好的配合视点的变化而迎合相应的灭点而产生，通过立体造型，让我们在真实的环境中可以看到真实的透视关系，既：站点变化而影响景物变化。这样我们在规定视域中只能得到展品图像中多个视点中的一个，从而造成展品只有一个“真实”的视点。这样，展品本身图像的立体与展品形状的立体就结合起来了，展品就真实的“立体”了。

那么在展品中为何需要反置“近大远小”呢？这就需要接入是错觉的概念了：视错觉就是当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误判断和感知。也就是说视错觉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。

同样在本展品中，我们习惯于“近大远小”的概念，当我们看到展品中的“前小”景像会习惯的认为这应该是“后边空间的形象”；当我们看到展品中“后大”景像时也同样认为这应该是“前边空间形象”。这样我们不自觉地 “纠正”了展品中出现的“错误”；因此，我们就“上当”了。也正是因为这个“上当”使得我们的视域被限定，同时，我们的空间感觉也发生了错乱——景物在一定错觉下被放大，从而造成我们观看展品时展品失真，就使景物展示变得更加适应我们的视觉习惯。

问题还是出在“近大远小”上。假定，我们的展品厚度为30cm，那么在没有图像影响我们视觉基础上，我们看到的就是标准的30cm。但是，当贴上我们制作的透视图后，依据我们的是错觉，我们认为，前面30cm的景象应该在“后面30cm”，这样我们得到的景象厚度是多少呢？60cm 。我们观察景物的景深被错误的放大，我们的视域也就像掉进了景深的“陷阱”。因此我们此时感觉展品被放大。在这个“视觉陷阱”中随着我们站点的变化，我们都将实时得到立体的影像，所以我们认为展品真的很“有空间感”，很“立体”，还“会动”。

4展品的外延

了解了展品的展示原理，我们就可以拓展思维，开发新的展品。例如，横向可以做到图像的延伸，纵向是否可以呢？了解了原理，纵向当然可以做到。前后的空间是否可以加强甚至做些文章呢？当然也是可以的。

参考文献：

[1] 王福阳.绘画透视学基础教程[M].福州： 福建美术出版社，2008.

作者简介：

蔡璐阳，就职于山东省科技馆资源管理部。

高锐，就职于山东省科技馆发展规划部。