魔幻般的視覺饗宴

THE MERIT TIMES

文／小牛頓科學教育編輯部 2022-05-12 10:00

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圖／小牛頓科學教育編輯部

這些網格線是歪的嗎？用尺量可全都是直線喔！圖／小牛頓科學教育編輯部

文／小牛頓科學教育編輯部

大家常說「眼見為憑」，但你知道眼睛其實也會欺騙自己嗎？

右邊有兩條線段，比較看看哪一條線段比較長？直觀上，你一定認為上面的線段比較長，但實際上兩者是一樣長喔！不信的話，你可以拿尺來量量看。

視覺幻象眼界大開

這種因眼睛產生的錯覺幻象叫做視錯覺。視覺上的錯覺有很多種，大多是利用我們對幾何圖形的認知，或是對周遭環境的認識，直覺上認為這些圖案應該長怎麼樣，物體應該會怎麼運作，即使與我們邏輯上認知的有所矛盾，我們也會自然而然的認為是符合的。視錯覺常常欺騙人們的眼睛，透過幾何排列、視覺成像規律等手段，讓我們看見孑然不同的景象，真的是非常有趣呢！許多藝術家也藉由眼睛的錯覺，創造出許多相當有趣的圖案讓我們大開眼界喔！

除了視錯覺以外，還有許多運用不同的科學原理製造出許多千變萬化如同魔術般的視覺表演──原本不會移動的圖案卻動了起來，忽然可以看見原本隱藏的畫作，甚至是讓影像飄浮起來！

電磁橫波光的偏振

光是一種電磁波，會以橫波的方式進行傳播，如同一手拿著繩子上下甩動的繩波一樣，會出現橫向的振盪。不過光波的振盪方向並不固定，有些是左右振盪、有些是上下振盪，這使得光波的振盪方向變來變去，而稱為「未偏振光」。

偏振片是由具有特殊分子排列的晶體所製成，這些晶體被設計成只朝某個方向排列。光波在經過偏振片的時候，大部分的光都被偏振片擋下來，只有與晶體排列方向平行的光波可以透過，因此透過偏振片的光只會朝某一個方向振盪，光就被「偏振」了。

偏振片在我們生活中的應用主要是在眼鏡上，例如觀賞3D電影所使用的3D眼鏡。除了以往的紅藍色差眼鏡，有人利用不同技術來打造出偏光式與主動快門式的3D眼鏡，其中偏光式3D眼鏡就是利用兩眼鏡片採用不同方向的偏振片，使兩眼看見不同的影像，產生3D立體的視覺。

光線刺激視覺暫留

除了視錯覺以外，我們的眼睛其實還有一種視覺上的錯覺，就是當我們的眼睛接受到光線的刺激以後，就算光線很快就消失了，我們還會保留光線的影像一小段時間後才會消失，這種現象叫做「視覺暫留」。

你可以做個小實驗，在一張厚紙板的正面畫上一隻小鳥，背面畫上一個鳥籠，下方黏貼一根小木棒，用兩個手掌搓動木棒，使厚紙板快速轉動，看起來就像小鳥在籠子裡面，原因就是視覺暫留，讓鳥與籠子的影像同時保留在眼睛裡造成的。

視覺暫留是因為我們神經的反應時間造成的，視覺暫留的持續時間大約為1/16秒，這雖然看起來非常短暫，卻對我們的生活影響非常深遠呢！你在電視和電影院中看到的所有動畫、電影全都是利用視覺暫留的原理做出來的！電影的原理其實是高速播放連續的圖片，因為人的視覺暫留為1/16秒，所以只要播放的圖片時間比1/16秒還要少，連續的圖片之間看起來就像是動作有連貫的影像，圖片就會動起來了。

電影流暢

挑戰幀率

由於我們人眼因為視覺暫留可以看到連續動作的圖片為1/16秒，因此動畫與電影製作上會將每張圖片播放的時間小於1/16秒，也就是每秒要播放超過16張圖片。傳統的電影製作規格都是以每秒播放24張圖像為放映標準，也就是24幀，或24FPS（每秒顯示影格數）。不過這僅僅是達到基本的流暢而已。隨著拍攝製作技術的進步，有許多電影也陸續挑戰更高的幀率，像是48FPS、60FPS、甚至是120FPS，讓整個畫面更加平滑連續。

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