视觉 心理

3D地绘,让你腿软了吗?

三维 立体 视觉 地绘 地画 恐高

沉默的马大爷 发表于  2015-09-09 11:28

3D地绘是近年非常流行的一种视觉艺术形式,画家们将寻常的街道地面变成了画布,创造出艺术与现实交融的惊艳效果。在地绘作品中,地面常会化身悬崖、裂谷、深坑或是孤岛,露出奇异的“地下世界”。这样的作品一方面令人惊叹,另一方面也可能让观者心跳加速、双腿发软,不敢轻易挪动步伐。

如今,地绘创作越来越普及,世界上最长的3D地画也即将在北京亮相。地绘作品为什么能给原本平淡无奇的地面赋予如此魔力呢?这要从人们对空间的感知说起。

3D地绘作品《岩浆迸发》,作者Edgar Mueller

重建立体感知

为了理解3D地绘的原理,我们首先需要了解人脑是如何产生深度知觉的。外部世界是三维立体的,但是它在我们的视网膜上留下的投影却是二维的。我们最终仍能感知到立体的世界,这是因为大脑会自动利用视觉信息中的各种深度线索,“重建”出立体的感知。

一般来讲,深度知觉的线索可以分为两大类。一类是单眼线索(monocular cues),这类线索通过一只眼睛的视觉信息就可获得,而另一类则需要双眼的配合。

最常见的单眼线索就是线条透视以及物体的相对大小。学过美术的同学对这种透视一定不会陌生:本身平行的线条,由于视角的缘故,会呈现出近宽远窄的样子,最终交汇于远方的某一点。原本大小相近的物体(例如两个一样的杯子,或者身高相仿的人),在视野中看起来大的那一个就会被感知为离我们较近,较小的那个则会被认为离我们较远。当一个物体遮住另一个物体时,我们也会认为前面的那一个离我们更近,被遮住的那一个则离我们更远。

线条透视的经典例子——铁轨。图片来自:orleansdevelopment.org

此外,色调和光影也会带来重要的空间信息。一般来讲,高光的部分会被知觉为离我们较近,阴影的部分则会被认为为离我们较远。阴影也可以帮助我们感知物体的形状、体积、纹理等特征。另外,由于空气散射的存在,当物体离我们较远的时候,它的对比度和色彩饱和度都会下降,呈现出一种“雾蒙蒙”的样子。在很多3D电子游戏中,也会设置这样的“远距雾”(distance fog),以此来营造远景的感觉。

电子游戏《骑马与砍杀》(Mount & Blade)截图,注意远景的模糊效果

除了静态的信息之外,运动也会产生立体感。当我们处于运动状态时,较近的物体在视野中移动得较快,较远的物体则移动得较慢。例如,在坐车的时候,窗外的电线杆会一根根地快速闪过,远处的大楼则会慢慢挪动。

除了上面列举的这些,还有许多其它种类的单眼线索。这些线索的存在,使得我们即使闭上一只眼睛,也依然能感知到三维的世界。

除此之外,大脑在感知深度时,还会整合来自两只眼睛的信息,这类线索被称为双眼线索(binocular cues)。成年人两只眼睛之间约有6厘米的间隔,即使是来自同一光源的光线,它们在两眼视网膜上留下的投影也会存在细微差别。而大脑就会自动监测这样的差别,并据此做出深度判断。在观看较近的物体时,眼外肌也会帮助调整双眼,让视线汇聚到物体上,这时候,这种肌肉运动的信息也可以作为深度判断的依据。

骗过大脑的人造立体感

也许是由于深度感知的重要性,大脑对于各种线索的加工已经非常熟练,通过上面所说的种种线索,几乎一瞬间就可以建立起深度的感知。正是因为如此,大脑在立体感方面也很容易“受骗”,只要营造出恰好带有深度线索的视觉刺激,在平面上也可以产生种种逼真的3D效果。在各种视觉艺术中,都可以看到很多“欺骗”大脑产生立体感的技术,比如3D电影就借助偏光镜片人为地制造出了双眼视差,进而诱导出立体感。而绘画类的艺术作品则主要依赖单眼线索,通过各种技法表现和强化透视、光影等空间线索。

思考题:这幅地绘作品中使用了哪些深度线索?(艺术家:Julian Beever)

在这一点上,地绘和传统的绘画作品本质上其实是一样的。它的独特之处在于,作品不是正面悬挂于观赏者的眼前,而是“躺”在地面上,与观察者的视线存在一个角度。地绘艺术家会预先设计好一个位置,使得观察者站在这里观看时,图像恰好能在他们眼中形成理想的投影。此外,地绘作品还往往会与周围的环境相结合,这也进一步强化了现实感,产生艺术与现实交融的奇妙体验。不过,一旦改变了观测角度,就不会有这样完美的立体效果了。

如果转换视角,3D绘画逼真的立体效果就会大打折扣。原视频来自:Stefan Pabst

恐高是一种本能吗?

明明知道地绘是艺术创作,但这些产生深度错觉的作品还是让人不禁感到腿软。那么,对高度的恐惧又是不是人类的一种天性呢?

首先要肯定的一点是,对于高度的恐惧确实是一种常见的现象。从理论上讲,这种恐惧倾向具有适应意义,它能够帮助我们回避危险的情境,因此可能具有进化的根源。不过,从实证的角度来看,目前我们还缺乏决定性的证据,因此在恐高究竟是不是一种本能这个问题上,还无法得出确定的结论。

在这方面,最有名的研究是心理学家艾莲诺·吉布森(Eleanor J. Gibson)和理查德·沃克(Richard D. Walk)于1960年发表的“视崖”(visual cliff)实验。在实验中,研究者们用玻璃板和格纹花布搭建起了一个视觉上的“悬崖”:透过玻璃,可以看到下方的“深渊”,但不会真的跌落下去。

“视崖”实验(Gibson & Walk, 1960)

吉布森和沃克测试了6到14个月大的婴儿,婴儿们首先被放置在装置的中间,然后婴儿的母亲会站在“平地”或“悬崖”的一边,鼓励呼唤婴儿爬过来。结果显示,当母亲站在平地的一边时,几乎所有的婴儿都会爬过去;而当母亲站在悬崖的一边时,只有极少数的婴儿会往那边爬,大部分婴儿则会避开那一边,一些甚至会嚎啕大哭。

视崖实验表明,人类婴儿在能够爬行的年龄,就已经具备了深度知觉,能够分辨出两边的差异。不过,仅凭这个实验尚不足以证明对于高度的恐惧是天生的。首先,视崖实验中使用的婴儿已经具备了一定的运动经验,对于高度的恐惧也可能是在探索肢体运动的过程中习得的;确实有一些后续研究发现,婴儿只有在具备几个星期的自发肢体运动经验之后,才会在视崖实验中表现出对于悬崖的回避。

其次,婴儿在实验中的表现是否真的代表着恐惧,这一点其实也存在争议。有研究者将尚不具备运动能力的新生儿置于视崖之上,发现在悬崖一边会出现心率下降,这通常代表着感兴趣,而非恐惧。小宝宝无法直接说出内心感受,研究者只能对他们进行行为观察,这也为情绪的测量增加了难度。

到目前为止,学术界还没有最终确定恐高是否属于人类的本能。在成人阶段,恐高的程度也存在很大的个体差异。据估计,人群中约有5%属于临床意义上的恐高症,还有30%存在未达到临床程度的恐高。同时,也有一部分人群,例如具有感官刺激寻求(sensation seeking)这种人格特质的人,他们不但不恐高,还很享受高度带来的刺激感,热衷于参与蹦极、跳伞之类的娱乐项目。

如果3D地绘让你浑身紧张,汗毛竖起,那么你可能属于比较恐高的人群。如果看完之后依旧谈笑风生,那么你可能拥有传说中的“不畏高的头脑”(head for heights)。无论如何,这都不妨碍我们欣赏地绘艺术家的神奇创造。(编辑:窗敲雨)

题图来自:houstoncustomvinyl.com

参考资料:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
  2. Gibson, E.J.; Walk, R.D. (April 1960). "Visual Cliff". Scientific American 202 (4): 64.
  3. Adolph, K. E., Kretch, K. S., & LoBue, V. (2014). Fear of heights in infants?.Current directions in psychological science23(1).
  4. Campos, J. J., Langer, A., & Krowitz, A. (1970). "Cardiac Responses on the Visual Cliff in Prelocomotor Human Infants". Science, 170.

热门评论

  • 2015-09-11 02:27 小略

    要说3D图当然还是这个最屌啦

    哈哈被骗了吧

    [29] 评论

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全部评论(18)
  • 1楼
    2015-08-31 17:29 disneyzeng

    哎呀妈呀,太专业了,感觉都是中文字去看不懂呢

    [0] 评论
  • 2楼
    2015-08-31 17:55 天降龙虾

    平衡感差的人容易恐高吧??

    [0] 评论
  • 3楼
    2015-08-31 18:16 蓑雨吟

    第一张太震撼了

    来自山寨果壳.wp
    [0] 评论
  • 4楼
    2015-08-31 18:33 真_草履虫

    在北京哪里开展活动?我要去找刺激!

    [0] 评论
  • 5楼
    2015-09-09 11:39 Jerrusalem
    引用@大嘴Lemon 的话:在北京哪里开展活动?我要去找刺激!

    我在北京水立方里面见过,不过不知道现在还有没有

    [0] 评论
  • 6楼
    2015-09-09 11:50 真_草履虫
    引用@Jerrusalem 的话:我在北京水立方里面见过,不过不知道现在还有没有



    我说的这个。。。

    引用文章内容:世界上最长的3D地画也即将在北京亮相


    [0] 评论
  • 7楼
    2015-09-09 12:54 生命激流

    十一亮相吗?轻松擦18楼外窗玻璃的表示有兴趣。

    [0] 评论
  • 8楼
    2015-09-09 13:00 昵称叫神马呢

    画出这么长的一幅地绘,结果只有站在街头处某一特定角度才能看出身临其境的立体感,想想就觉得可惜啊。

    [1] 评论
  • 9楼
    2015-09-09 13:20 周泰西
    引用@昵称叫神马呢 的话:画出这么长的一幅地绘,结果只有站在街头处某一特定角度才能看出身临其境的立体感,想想就觉得可惜啊。

    那就挖个真坑

    [0] 评论
  • 10楼
    2015-09-09 14:28 周日游鱼

    一直想看看街头立体画不同角度的图片,但百度不到啊。谁能帮忙提供个地址?

    [0] 评论
  • 11楼
    2015-09-10 15:08 Elecky

    同请问北京的那个地绘在哪里,以及时间。

    [0] 评论
  • 12楼
    2015-09-10 17:08 Mr_Dr

    貌似这个好像早就出现了,想起来火车上推销的3D平面画

    [0] 评论
  • 13楼
    2015-09-11 02:27 小略

    要说3D图当然还是这个最屌啦

    哈哈被骗了吧

    [29] 评论
  • 14楼
    2015-09-11 11:17 轻风琉璃
    引用@小略 的话:要说3D图当然还是这个最屌啦哈哈被骗了吧

    这个是真的还是假的?

    [0] 评论
  • 15楼
    2015-09-11 12:14 煩悶的宋兵甲

    对于一个修图工来说,那个“视崖”实验完全是孩子放在全透明的环境中嘛

    [0] 评论
  • 16楼
    2015-09-11 14:52 没用没用

    我觉得这玩意只能在图片里看看吧,肉眼一看就穿帮,毕竟只是平面。骗得过镜头骗不过人的两只眼

    [0] 评论
  • 17楼
    2015-09-11 15:10 跫音不惊-锋-

    [0] 评论
  • 18楼
    2015-09-11 19:34 小略
    引用@轻风琉璃 的话:这个是真的还是假的?

    东西都是真的,“3D画”都是假的

    [0] 评论

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