第3节  图形的错觉现象（1）

一、引入：

俗话说：“百闻不如一见”，可是这一见也不是很可靠的，因为任何人在观察事物时总会受到各种条件制约产生视错觉。在设计中无论是平面的还是立体的，经常遇到视错觉现象，因此错视成了设计中一个注目的问题，引起设计师和心理学家的广泛兴趣，国外不少院校和作家还专门将错觉作为课题进行训练、创作和研究。这里将视错觉的主要现象加以介绍，以利于设计中加以克服或应用。

图中所有的灰色线都是直线吗？它们之间互相平行吗？

二、错觉及图形错觉的概念

1、错觉的概念

错觉是人们观察物体时，由于物体受到形、光、色的干扰，加上人们的生理、心理原因而误认物象，会产生与实际不符的判断性的视觉误差。

2、图形的错觉

对图形产生的与客观事实不相符的错误的感觉就是图形错觉。

三、图形错觉的种类

１、线段长短错觉 

由于线段的方向或附加物的影响，会有同样长度线段而使人感觉其长短不等的错觉。这种错觉主要有两种情况：其一是横线竖线相等，但竖线显得比横线长；另一种情况是附加物的影响。

图2-21中，线段A和B等长，但人们会感觉到A比B长的多。对人体也一样，实际上两手伸展后的长度大致与人体的高度相等，但是人们总感到人的高度比两手展开的距离要长。

由于视觉有长短错觉，因此有时为了使人感到横、竖线相等，就需要进行矫正。矫正的方法是将竖线减短或将横线加长。例如，我国书法中遇到像“上”“下”这类横竖结构的字，就用“横长直短”的方法来处理。

图2-23所示是著名的烟斗错觉。图中两组短横线实际上是相等的，且两边面积亦相等，但给人的感觉是左面一组短横线似乎比右面一组的横线要长些。

图2-24中，AD=AC，由于加了几条辅助线后，使AC成为面积较大的平行四边形的对角线，AD成为面积较小的平行四边形的对角线，这样就造成AC比AD长的错觉，此即附加物的视觉影响。

2、角度大小的错觉 

在图2-25中，是由缪勒-莱伊尔发现的一种几何错觉。两条本来相等的横直线,由于两端附加的箭头方向不同而显得长度不同。垂直水平错觉是由于眼睛作上下运动比作水平运动困难一些，人们看垂直线比看水平线费力，因而垂直线看起来长一些。同样，在缪勒一莱尔错觉中，由于箭头向外的线段引起距离较大的眼动，箭头向内的线段引起距离较小的眼动，因此前者看上去长一些。

3、面积大小的错觉

由于形、色（明度影响最大）或方向、位置等的影响，会使同样面积的形给人以大小不等的错觉，这种错视在工业设计中应用很广。

明度影响面积大小：图2-26中断面面积完全相等的两只花瓶，人们会感到白色的花瓶面积为大。这一现象的规律是：同面积物体，明度越高，则越显其大，因此欲显物体大些时，可采用明亮色，反之，则使用深暗色。

附加线形干扰影响面积大小：图2-27中，在同一个角内靠近角顶端的那个圆显然要比离角顶端远的那个圆面积大，这是附加线对视觉的干扰影响。

图2-28中，四个等大的正方形，由于每个正方形的内白部分大小不同，则它们的大小，感觉到明显不同。内白大的，感觉大；内白小的，其视觉小。

一般来说，同样面积的形态，如分割的愈多，内白部分愈小，则愈感觉其面积小。因此对象火柴盒一类小包装的表面装饰，不宜分割太多。这种错觉现象在处理文字时经常会遇到。如“口、日、田、国、圈”等字，如果把外框撑足，由于内白不同，则会使人感到“口”特别大，“圈”字则显得较小。

还有一种面积错觉很值得我们注意，如图2-29所示。图中形1和形2是相同的正方形，只是2旋转了45度，人们就感到2比1大。这是由于我们在观察2时，它的对角线特别引人注目，而正方形的对角线是边长的倍，形2与形1放在一起，横向竖向都比正方形边长长一段，因此，给人的感觉必然是形2比形1大了。如将形2缩到形3那样，这才会使人感到它与形1面积相等。

4、远近错觉

所谓远近错觉，是指一般视物有近大远小的现象，以及由于空气透视的作用，有远虚近实一类的的错觉。绘画中是利用这些来表现物体的体积及空间的深度和距离。透视学就是研究这种错觉的学问。

近大远小错觉主要是由于物体在视网膜上成像的大小不同所致，另外与心理判断也有关系。可以做一个实验：先观察某一物体的大小，然后闭上一只眼睛，用一个不透光的圆筒放在另一只眼前，再观察该物体，就会明显地觉得圆筒内看到的物体比实际的近并且大了。这是因为，筒壁是黑暗不透光的，而物体则是明亮的，明亮的东西给人近的感觉。同时，物体的远近是对比出来的。如果视野开阔，物体和远景、大地相比，当然会显得小，可是当用圆筒观察物体时，视野变小，离眼睛很近的近景和中景被挡住看不见，远景也很小（甚至看不见），物体没有了参照物的比较，自然显得比实际上大。因此，望远镜、显微镜等仪器常常用用不透光的筒身来制作，这有助于收到良好的效果。

5、高低错觉

这种横轻直重的错觉，在文字处理及包装装潢等设计中应用十分广泛。例如黑体字（中文及拉丁文）的横划应比竖划细，包装盒及书籍装帧等四边留白或加线，要在感觉上等宽，则上下的应比左右的细，下方的又应比上方的略粗才宜。

6、高低错觉 

人们在观察物体时，尽管某个物体的高度和宽度是一样的，但总会感到其高度要比宽度大一些。这是因为人的视野是一个竖向较窄，横向较宽的椭圆形。因此，在观察尺度较大的物体时，由于它的高度超出了人的上下视野，为了看清楚它，晶状体的曲率必须增加，即眼球向外凸出，而且还上下转动，于是便感到物体竖直放置时似乎比横向放置要长一些。例如，当一栋高度和宽度相同的建筑物展现在眼前时，你一定会感到其高度比宽度更大些。建筑物越高，这种感觉越明显。二百米笔直的马路并不觉得长，但二百米高度的建筑物会令人惊叹。再如一根电线杆横在地上时，我们并不感到它有多长，但一旦将它竖立起来，就显得十分高大了。尤其仰视高大物体时，由于头颈弯曲有限，视线和高度不垂直，为了在视网膜上得到清晰的像，晶状体上凸，物体高度在视网膜上的像就缩小了。因此，同样长度，小则显远，大则显近，仰视的总比平视觉得高些。

人眼的视觉范围注意力集中时视觉最清晰的范围约为28°。水平视觉：单眼时120°～148°；双眼时140°～176°。垂直视觉：单眼时110°～125°；双眼时110°～125°。

对尺度较小的物体，即使它的高度在人眼的竖向视野以内，这种高低错觉也是存在的。如果不用绘图工具，仅凭肉眼去画一个正方形，当你用尺去度量这个正方形时，一定会发现它实际上是偏扁的，高度与宽度之比例约为14：15。相反，对于用工具画的正方形，会感到它的高度比宽度要略大些。

高低错觉在建筑设计、造型美术和包装装潢设计中是相当重要的。对建筑设计，不仅要考虑到高低错觉，而且还要估计到设计草图中高宽比例与实际建筑物的高宽比例之间的区别，这是因为大尺度物体的高低错觉比小尺度物体来的明显。汽车的造型，一般都作上小下大处理，这样，感觉上较稳定。如上下相等，则会有上大下小的感觉。

7、分割错觉

分割错觉 同一几何图形或同一尺寸的东西，由于采取不同的分割方法，就会使人感到它们的形状和尺寸都发生了不同的变化，这就是分割错觉。

一般来说，间隔分割越多，物体会显得比原来宽些或高些（当然这不是无极限的）。图2-30（a）中实际上是个正方形，由于横向进行了弹簧形分割，便显得高度比宽度大多了。图（b）、（c）中两个都是正方形，左边的采取横向分割，右边的采取竖向分割，结果使左面物体显得高一些，右面物体显得宽一些。

采用分割的方法，可以使我们感觉到物体的高度或宽度有所增加，而且在不同的场合下，效果往往截然不同，如在设计包装时，要使一只盒子显得高一些，可采用横向分割；相反，若要它显得宽些，则应采用竖向分割。然而在服饰装饰中，如穿横向条纹衣服，不仅不能增加人的高度，反面显得宽些。因此矮胖的人不应穿横向条纹的衣裤，而应穿竖条的衣裤。

利用分割错觉增加高度和宽度是有限的，只是与没有分割前的形体相比较感觉略高些或略宽些。正如人的健壮要靠锻炼，横条的服饰只能使人感觉上健壮些，但无法使你肌肉饱满或体重有所增加。事物是复杂的，必须与其他因素综合起来周密考虑才能收到良好的效果，即绝不可滥用和死搬硬套分割错觉的原理。

8、移位错觉 

当一条斜线（或直线）被一定间距的平行线截成两条射线时,就会产生这两条射线似乎不在一条直线上的错觉，这种错觉称为移位错觉。

图2-31中左图，似乎AB与CD在一条直线上，但实际上是与EF在一条直线上。右图中似乎C′点在A′B′的延长线上，但实际上是E′点在A′B′的延长线上。这种移位错觉一是与直线和平行线的交角有关，即线段与平行线越垂直，错觉越小，反之就越明显；二是与这条线段被隔开的距离有关，被隔开的距离越大，移位错觉也越大。如图2-72所示，当线段被两条放射状的直线分割开时，移位错觉会更加明显。

这种错觉的产生，主要是生理上的原因。当直线与平行线垂直时，线段左右两边都是直角，给人一种平衡的感觉，不会发生移位错觉。但如果线段倾斜，左右两个角不等，就出现不平衡的感觉，好像角度大的一边有一个“力”把直线向角度小的一边推去，在心理上就会觉得这根线向角度小的方向移过去了一段距离。

9、对比错觉 

对比错觉是指同一形、色在两种相对立的情况下，如大小、长短、高矮、深浅等方面，由于双方差异太大，使人作出错误的判断，这种对比错觉主要有形和色两个方面。

在生活和设计中出现和利用对比错觉的例子很多。例如，对于初生的太阳及西下夕阳，人们总感到它比中午的太阳大，实际上在同一地点用照相机把早晨、中午及傍晚的太阳各拍一张照片，然后重合在一起，便会发现它们的大小几乎无差异。据科学家测定，早上的太阳比中午的太阳略远些。那么为什么早上的太阳反会显得大呢？当然原因是多方面的，其中对比错觉是一重大因素。早晚的时候，太阳处在远处地平线上，与远处因透视显得很小的树木、房屋、小丘等相比，太阳当然显得很大；而中午的太阳悬挂高空，与天空相比，太阳则显得小了。又如，泰山海拔1524米，你如在火车上看泰山，会觉得它并不高。这是因为泰山周围地势都较高，相比之下，泰山便显得不很突出了，恐怕“有眼不识泰山”就是这种错觉所致吧！如果让泰山的主峰挺立于平地上，则会是另一番景象：它高耸入云，一眼望不到峰顶。又如等高的一男一女，会使人感到女士比男子高出很多。这是因为：第一，从解剖看，男性肩宽平，腰粗，头大颈粗；女性则肩狭稍塌，腰细，头略小，颈略细些。当然宽者显矮，细者显高了。第二，是男性的服装比较宽而长大，女士服装短而紧身；男士的裤长一直到脚后跟，而女裤一般较短点，加上男裤粗大，男子就会显得矮了。

掌握这种对比引起的尺度变化是非常重要的。例如，在盆景的假山上放置陶瓷亭子等一类装饰时，大小一定要得当，太大就会使比例失调，假山会失去“山”的味道，原有的美姿就被破坏了。在绘画中也是如此，点缀是为了增益画面的视觉效果。但是，一幅好端端的山水画上，如果点缀得人物，飞鸟等太大，就会适得其反。

10、光渗错觉 

下页图2-32所示是两个大小相等的圆（黑的和白的），但看起来白得似乎比黑的要大一些。这是由于眼睛的球面像差作用所致，光亮物体在视网膜上所成的像的轮廓外有一圈光围着，这使物体在视网膜上所成物象的轮廓扩大了，看起来觉得比实物更大些，物像上那道镶边的光圈（凝视白圈稍久，便可发现白圈的边缘比中部更光亮些）好像是光从像中渗透出来似的，这种现象称为“光渗”。这种光渗引起的白大黑小的错觉则称为“光渗错觉”。

图2-33左图中，近看可见黑底上排列着许多整齐的白圆点，但离开一定距离观察时，就会觉得那些白圆点变成像蜂房一样的白色六角形了，右图中为白底黑圆，出现的情形与左图一样。当观察点离图案很远，直到形象消失时，这两幅图便成了灰色，人们可以利用这类图形的变化，使图案丰富。

在日常生活中，应用光渗错觉能收到不少意想不到的效果。例如在包装装潢、宣传品等设计中，为了突出主题和标题，可以采用深底浅字；为使几行文字主次分明，可在同一深底上运用不同明度的色，主要的用亮色并粗大些，其他逐渐次之；遇到要将同一字黑白上下分割时，要注意恰当加粗黑的或缩小白的一部分比划，使比划显得粗细匀称。在处理黑白空间面积时，也要注意光渗引起的面积变化。

在设计花布中，即使是一些相当简单的图案，如方块、三角形等，只要相邻的两个图案采用强烈对比的色调（如黑和白），在光渗错觉作用下，也会产生面积不同的错觉，从而避免了这种花布图案的单调感。在服饰上，由于光渗错觉的作用，瘦的人宜穿淡色衣服，以使自己显得胖一些；胖的人宜穿深色衣服，以减小臃肿感。

由于浅色的造型不但卫生，同时显得大，所以，小商品、小包装等若要使它显得大些，采用浅色为佳。相反，要使其显得小，而且高贵些，则应采取深黑色及局部小纹样。

建筑及交通工具的内外装饰，常用浅色产生扩大，用深色产生收缩的错觉。

橱窗、商店的霓虹灯管，只要用10毫米左右的直径就能在晚上取得比原管粗大的效果。信号灯也是如此，因此，在设计灯具时，除考虑特定的环境引起的尺度变化外，还应考虑开灯后灯光强度变化造成的错觉所引起的尺度上的变化。

使用电焊面罩和戴墨镜，除保护眼睛外，也能减弱强光引起的光渗错觉，以便清楚地看到焊接部分的真实情况，从而保证焊接质量。

11．残像错觉

人眼有视觉残留的特征，即在视网膜上成像后，这个像并不立即消失，而要保留约0.04秒的时间。这种由残留现象带来的错觉，就称为残像错觉。从美术的观点来分析，在视觉中会产生“形”与“色”两类残像。

形的视觉残像：在黑暗环境中，迅速晃动一只点燃的香烟时，人们就能看到一条连续不断的亮线。其实，任一瞬间，香烟只能在空间的一个位置上，即看到的应该是一个亮点。由于视觉残留的特性，前一时刻的亮点在视网膜上成了像，所以看上去不是一个亮点，而是一条亮线。流星、焰火，以及在室内无日光灯下挥手时出现许多断续晃动的迹象等，这些都是这种残像错觉效应。

色的视觉残像：物理实验器械中有一种圆形回转板，板上漆有各

种颜色。各色在圆面上分割的面积度数是：

红45°橙27°黄48°绿60°青60°蓝40°紫80°

将圆板缓慢加速，旋转到一定速度，板上的各种颜色会完全失色，最后色板会成为带灰的近似白色。如果用两种不同比例的色彩旋转混合，就能产生光学中的加色法的色相来。

由此可见，形与色的视觉继续是为了完成形的完整和色的调和。其中有一个不可缺少的条件，就是适当的速度。倘若转速是0.1秒时，则能清晰见到形或色的接痕；当超过0.1秒时，这种断续形象便由朦胧而至全面消失，逐渐在视觉中构成整体。电影就是根据这个原理摄制的。一般影片每秒钟拍24张连续动作，离开了适当的速度电影就变成了幻灯。

色觉的继续与光补色：由上可知，视神经中的色感神经在接受第二种色之前，对前一色有一个短暂的残留。

试在较强光线下注目看绿色图案10秒钟后，迅速把眼移至室内凝视白墙或白纸，经约两秒钟的间歇，便会觉得白墙或白纸上出现了红色图案，再持续约8秒钟，色彩逐渐变浅以至消失。再如凝视白底上黑色图案约一分钟，转而再凝视黑纸，则会感到黑纸上出现了白色图案。相反凝视黑纸上的白色图案，转而凝视白墙，便可看到一幅黑色图案（上述实验必须张目，凝视，才可能有效）。假如看黄色，则会出现带有红味蓝色，看红色则出现青绿色的鸭蛋壳色彩，而且持续持久。

这种光补色在视觉中的残留现象也是残像错觉的一种。

12．幻觉

幻觉有两种：其一是由物理原因形成的，如“海市蜃楼”现象等；另一是由心理和生理原因造成的，表现为在形和线条等方面的错觉。

第一种幻觉，我国宋朝著名学者沈括著的《梦溪笔谈》中有过叙述：“登州海中，时有云气，如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖，历历可见，谓之‘海市’。这里的登州，在现山东省蓬莱县内。

还有科学家在朝鲜东海中船上观察到的海流，这时太阳刚刚升起，在迷蒙的西南方出现了一座高山，仔细辨认，原来是日本汤伏未山，查查地图，汤伏未山应在100公里以外，而奇妙的折射光线竟把它移近在60公里的地方出现了。这也是物理原因所造成的一种幻觉。

还有一些与设计工作有着密切关系的心理幻觉。这种幻觉现象在线形方面较为突出。实际上这种幻觉还包含其它错觉因素在内，这里略分5类：图形变形错觉；图形双重或多重性错觉；莫尔图案；闭锁图形和旋转图形等。