紀慶隆 l 林建隆 2 吳友烈 3 廖庭農 4 李義評 1*
l 薑中市立龍海國民小學2 國立彰化師範大學物理系
3 國立勤益科技大學冷凍空調與能源系 4 新竹縣立寶山國民中學 圓圓co ~.=. 宣、目。盲 筆者在小學校園下課時，某小朋友拿 出一張 7-11 多年前送的 Hello Kitty 磁鐵， 磁鐵表面上有高高低低波浪的形狀，將磁 鐵在手中轉動角度，發現圖案會隨著變 換，感覺好像在動。小朋友想了又想，一 片磁鐵，為什麼可以同時存在多張影像? 很想實際自己動手做做看，並找出怎樣的 角度旋轉就會讓圖片變換。詢問筆者是否 有辦法做出類似的特效，於是著手進行研 究此現象並期望能實際做出圓形切換，來 解答同學的疑惑。 貳、研究設備及器材 電腦、史、量角器、珍珠板、相機、 壓克力半圓棒(直徑 lOmrn 及 30mm) 、美工 刀、剪刀、白膠、保利龍裁剪器、白玉板、 橡皮擦、名片夾。參、實驗方法與結果
將 Hello Kitty 磁鐵放在顯微鏡下進行 觀察，發現磁鐵側面呈現半精圓的形狀，表 *為本文通訊作者 面有類似破璃的波浪形遠鏡，經查證名稱為 柱狀遁鏡。發現內部有兩張不同圍內問隔出 現如圖 l 所示，因此將圖片切換原理分為兩 大類.一為透鏡的成像原理，二為建立間隔 影像圖片。，..、
圓 l 圖片切換磁鐵圖案示意圖 一、透鏡的成像原因 為瞭解半圓柱遠鏡對圖片的影響，進 行透明半圓棒兩面向的實驗，將半圓棒放 在自製正方格中(如圖 2) ，方格中標示英文字母及數字。
經由圖 2 發現，半圓棒下方的字有變 形放大情況發生，仔細比較發現，直線部 份有變粗，並且位置有移動，在圓心右側 的線往右移，而左側的線往左偏移。(橫線 部份位置及尺寸沒有顯著變化，但有弧度 產生。)數字及文字有大小變他及位置移 動，但變化率以中間較大、左右兩倒較小。從 O 度開始移動至 180 度，結果是 O 度時，看到的銀色色塊，沒有紅、綠的色 塊。隨著角度往的度增加，銀色色塊逐步 減少，而綠色色塊逐漸增多，綠色色塊在 45 度達到最大值。超過的度時，紅色色塊 出現，當角度逐漸往 90 度增加，紅色色塊 愈多、銀色色塊減少，綠色色塊不變，當 90 度時，看到紅色色塊和綠色色塊各佔二 分之一，超過 90 度時，當角度逐漸往 135 度增加，紅色色塊不變、綠色色塊減少， 銀色色塊增加，當 135 度時，綠色色塊已 全部消失(如圓 5) 。大於 135 度時，當角度 逐漸增加，紅色色塊減少，銀色色塊增加， 當 180 度時，紅色色塊己全部消失。(表 I
)
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用 Photoimpact 繪畫出一綠色色塊， 製作寬度為 1.5cm 的綠色色塊及紅色 色塊四組示。將五塊柱狀遠鏡放置於 紅綠色塊上。 2. 將柱狀遁鏡後放一量角器(如圖 3 、圖4)
，改變相機照攝角度，看紅綠色帶 影像的變化。 (一)不同角度對圖形互換影響 ~~~~.~叫iO'~句 ι' 沁tiP...n\00 '0·;.~ YO..., ...
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，伊甸、 2 '"' I "c ~ 且 j~ ‘:恥.'& .';.~ :i 這電 ='-,.:!呵亨 圖 3 測量拍攝角度示意圖 A 90度 45度 ---一一----\ 135度。度
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1日0度
圖 4 測量拍攝角度示意圖 B 圓 5 135 度拍攝的變化情形 發現不同角度造成紅綠帶的消長，當 在 45 度可以單獨觀察到到紅色色塊，135
度可以單獨觀察到到綠色色塊，所以兩張 圖片互換是可行的。但不存於原來底圓的 銀色色塊從何而來?當底圖的光從壓克力 透射出來，超過某個角度會產生全反射， 無法穿過半圓柱界面，所以底闡影像無法 看到。此時人站在右側進行觀察時，看到 的銀色色塊是左側的折射像。表 l 觀看角度 O 度至 180 度的色塊變化 觀看角度 紅區塊 綠區塊 銀區塊 O 度 無 無 最大值 O 度至 45 度 盔 漸漸增加'的度最大值 漸漸減少 的度至 90 度 漸漸增加， 90 度時最 最大值不變 漸漸減少， 90 度時消 大值 失 90 度至 135 度 最大值不變 漸漸減少， 135 度時消 漸漸增加 失 135 度至 180 度 漸漸減少， 180 度時消 鈕 漸漸增加， 180 度時最 失 大值 二、建立間隔影像圖片 找尋適當圖片處理軟體進行圖片的 切割、組合，研究者選定運用 Photoscope 切割圓形及 Photoimpact 組合圓形。 (一)自製文字圖片切模特效 I. 使用 5 根直徑 30mm 半圓柱，總共寬 度為 150mm' 總共像素為 450 像素。 將原圓的寬度調為 450 像素。使用 Photoscope 分別切割 A 圖形及 B 圖形。 2. 再使用 photoimpact 中 grid 功能，間 隔設定為 30 像素，將 A 圖形及 B 圖 形分別放人(如圖 6) 。 國 6 圖片切割模型 3. 接著製作純文字的圖片，將 5 根 30mm 的半圓柱遠鏡的放置在下方刻度上。 從 45 度、 90 度及 135 度位置進行觀 測。結果是由的度進行觀測，看到英 文字母 ABCDE(如圖 7) 。 國 7 文字圖片的度觀測結果 由 90 度進行觀測，同時可看見看到 英文字母 ABCDE 及數字 12345(如圓 8) 。 圈 8 文字圖片 90 度觀測結果
由 135 度進行觀測，看到數字 12345 (如圓的。雖然仍有銀色帶，但因每個 數及及英文字母是各自獨立的，並不 影響文字的完整性。 圖 9 文字圖片 135 度觀測結呆 (二)自製圖形圖片切換特效 1.將自製圖形圖片分割為 5 等份 使用直徑 30mm 半圓柱、將兩張圖 片製成五等份自製特效圖片(如圖
10)
，觀測角度為 45 度及 135 度。 結果經由的度及 135 度觀看，發 現可分別看到企鵝(如圖 II)及無尾熊 (如圖 12) 的圓形切換但因有銀色帶出 現，所以有間隔產生。為了要減少銀色 帶的影響，於是將直徑 30mm 的半圓柱 改成 10mm 的半圓柱再製作一次。 圖 10 5 等份自製特效圖片 圖 II 5 等份圖片的度觀測結果 圖 12 5 等份圖片 135 度觀測結果2. 將自製圓形圖片分割為 10 等份 以上述 (5 等份)的觀測角度，但改 使用直徑 10mm 半圓柱、 10 等份自製 特效圖片(如圓 J 3) 。 ~士L&國-可固-國 13 10 等份自製特效圖片 結果經由的度及 135 度觀看，發現 可分別看到企鵝(如固 14) 及無尾熊 (如圖 15) 的圓形切換，銀色帶已經減 少，從此質驗推知，當半圓柱直徑變 小，等份數越多時，所看到圓形切換 的圖形越完整。 肆、結語 本文是在掌握圖片切換的形成原理 後，可利用影響因蒙製作出圖片切換特 效。的度及 135 度是兩張圖片切換最大色 塊的最佳觀測角度，因此在製作圓形時， 遠鏡下方圓形的寬度大小，由空白帶、 45 度圓形、 135 度圓形，三者關你為:空白帶: 45 度圓形: 135 度圓形:空白帶 =1
