馬賽克藝術中的錯視效果研究

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國立交通大學應用藝術研究所 碩士論文

馬賽克藝術中的錯視效果研究

The Application of Visual Illusions in Mosaic Design

研究生：邱煒傑 Wei-Jei Chiou

指導教授：陳一平 Dr. I-Ping Chen

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馬賽克藝術中的錯視效果研究

The Application of Visual Illusions in Mosaic Design

研究生：邱煒傑 Student：Wei-Jei Chiou 指導教授：陳一平 Advisor：Dr. I-Ping Chen

國立交通大學應用藝術研究所

碩士論文

A Thesis

Submitted to Institute of Applied Arts National Chiao Tung University In Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Arts

In Design

July 2006

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

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誌謝

能夠完成這篇論文，要感謝很多人的幫助。首先是支持我任性的轉換跑道的家人，讓我有機會跨出理工的領域，從不同的角度去感受世界。感謝指導教授陳一平老師以無比的耐心和智慧指導我完成這篇論文，也感謝陳老師在研究所兩年期在課堂上的教導與解惑。希望自己也能夠像陳老師一樣，無時無刻以最認真的態度追求知識，以最熱情的態度體會藝術。所長張恬君老師是我跨入這行的啟蒙導師。對於藝術和設計，以及應藝所的初步認識，都來自於張老師數年前在大學部開設的印象藝術通識課程。進入研究所以後，張老師在課堂上教授的許多哲理對我的影響遠超過課業的範疇，讓我知道無論是想當一個好的設計師或藝術家之前，要先修養自身的品格。謝謝孫老師和賴老師抽空參加論文口試，兩位老師對於論文內容的指教都是讓這篇論文能夠變得更好的寶貴意見。 iaa93 的同學們，謝謝大家陪伴我一起渡過這兩年研究所生活，我會永遠珍惜這段時光，你們是最棒的朋友。另外還有基礎視覺實驗室的學長姐們，謝謝你們幫忙解答了許多學業和論文上的疑難雜症，讓這篇論文能夠提早出世。透過這篇論文寫作，我了解到這 2 年研究生生活所學到的最重要的一件事，就是在藝術和設計的世界裡還有太多我不知道的。這讓我更有動力在這個圈子裡不斷的努力，追求知識和更好，更美的創作。中華民國九十五年七月

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馬賽克藝術中的錯視效果研究

學生：邱煒傑指導教授：陳一平博士 國立交通大學應用藝術研究所碩士班

摘要

馬賽克是ㄧ種以馬賽克嵌片(tesserae)製作，兼具保護與裝飾功能的古老藝術形式。馬賽克的起源約在西元前 2000 多年，到了現在，許多馬賽克作品已經不再付屬於建築物，而逐漸的成為一種獨立的藝術形式。創作者在製作馬賽克時最常遇到的問題之一是馬賽克嵌片的顏色種類太少。過去的馬賽克創作者必須花費許多的時間學習困難的嵌片混色技法，從一次又一次的嘗試中磨練對於混色結果的敏銳度。因此，本研究將色彩的視覺錯視導入輔助馬賽克設計，利用錯視效果改變馬賽克的主觀色彩，希望為上述問題提供有別於傳統的解決途徑。經過初步的資料收集以及分析以後，選定 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 以及 neon color spread illusion 這兩種錯視作為研究對象，並分別設計了一系列這兩種錯視在馬賽克形式下的錯視效果實驗，藉此瞭解是否能夠透過操作馬賽克型式的基本要素以達到最強烈的錯視效果。實驗結果顯示了

Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的錯視效果並不會隨著改變馬賽克型式的基本要素而產生顯著的變化，而 neon color spread illusion 則是和馬賽克嵌片的尺寸，填縫的寬度，以及填縫的色彩有明顯的關連性。之後進一步製作實體版本的 neon color spread illusion 馬賽克圖形，完成品符合先前歸納出的實驗結果。

關鍵字：馬賽克、視覺錯視、neon color spread illusion、Craik-O’brien-Cornsweet illusion

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The Application of Visual Illusions in Mosaic Design

Student：Wei-Jei Chiou Advisor：I-Ping Chen

Institute of Applied Arts National Chiao Tung University

ABSTRACT

Mosaic is an ancient art form made by pebbles or ceramics which called tesserae and has been used since 2000 BC. for protection and decoration. One of the difficult problems to create mosaic works is the limited range of colors of the material. In order to create the necessary colors that do not exist, mosaic artists have to spend lots of time on learning color mixture of tessera which is not always intuitive. In this research, we want to look for other possible solutions for increasing available colors by applying two different visual illusions on the mosaic design:

Craik-O’brien-Cornsweet illusion and neon color spread illusion.

To find out if we can maximize the effect of illusion by manipulating the figural factors of mosaic, we designed a series of experiments to examine how these factors affect these two illusions. The results show all factors have no significant effect on the magnitude of Craik-O’brien-Cornsweet illusion. And there are 3 factors, scale of tesserae, width and hue of grout, that have significant effect on neon color spread illusion. Increasing width of grout will enhance the neon color spread illusion but, in contrast, the wider tesserae produce weaker illusion. As for the effects of hues of grout, green grout generated the strongest illusion, followed by red, blue and yellow grout in that order. We also create an Ehrenstein figure by ceramic tesserae according to result of the experiment and the illusion effect of this physical version supports the conclusion of the experiment of neon color spread illusion.

Keywords: Mosaic; Visual illusion; Neon color spread illusion; Craik-O’brien-Cornsweet illusion

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目錄

目錄... i 圖目錄...iii 表目錄... v 第 1 章緒論... 1 1-1 研究背景與動機 ... 1 1-2 研究目的與問題 ... 4 1-3 研究流程架構 ... 5 1-4 研究限制 ... 6 1-4-1 螢幕版本的實驗圖形和實體版本的落差 ... 6

1-4-2 Neon color spread illusion 受測者內實驗樣本數不足... 6

第 2 章文獻探討... 7 2-1 馬賽克發展簡介 ... 7 2-1-1 馬賽克的起源 ... 7 2-1-2 古希臘和古羅馬時期 ... 7 2-1-3 拜占庭與回教 ... 9 2-1-4 現代馬賽克設計的發展 ... 10 2-2 馬賽克製作簡介 ... 12 2-2-1 製作馬賽克使用的材料 ... 12 2-2-2 馬賽克製作法 ... 13 2-3 本研究欲探討的錯視現象 ... 14 2-3-1 Craik-O’brien-Cornsweet illusion ... 14

2-3-2 Neon color spread illusion... 17

第 3 章研究方法... 21 3-1 Craik-O’brien-Cornsweet Illusion 的錯視效果實驗 ... 21 3-1-1 實驗目的與設計 ... 21 3-1-2 實驗變項 ... 24 3-1-3 實驗對象 ... 24 3-1-4 實驗設備 ... 24 3-1-5 實驗程序 ... 28

3-2 neon color spread illusion 的錯視效果實驗 ... 28

3-2-1 實驗目的與設計 ... 28

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3-2-3 實驗設備 ... 32

3-2-4 刺激材料 ... 32

3-2-5 實驗程序 ... 36

3-3 neon color spread illusion 的實體製作與觀察 ... 37

3-3-1 實驗目的與設計 ... 37 3-3-2 實驗對象 ... 37 3-3-3 實驗設備 ... 37 3-3-4 刺激材料 ... 37 3-3-5 實驗程序 ... 38 第 4 章實驗結果之分析與討論... 39 4-1 馬賽克形式基本要素與 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 錯視效果之關連 ... 39 4-1-1 構成畫面的馬賽克方格尺寸對錯視效果之影響 ... 40 4-1-2 馬賽克格線寬度對錯視效果的影響 ... 41 4-1-3 Cornsweet edge 坡度對錯視效果的影響 ... 43 4-1-4 整體數據分析 ... 45

4-2 馬賽克形式的基本要素與 neon spread illusion illusion 錯視效果之關連46 4-2-1 以主觀感覺比對評估色相的改變方向與幅度 ... 46

4-2-2 馬賽克嵌片大小對於錯視效果的影響 ... 48

4-2-3 馬賽克格線寬度對錯視效果的影響 ... 49

4-2-4 不同填縫色彩的錯視效果比較 ... 50

4-2-5 整體數據分析 ... 51

4-3 neon color spread illusion 的實體馬賽克觀察分析 ... 52

第 5 章結論與建議... 54 5-1 研究結論 ... 54 5-1-1 實驗結果之歸納整理 ... 54 5-1-2 綜合結論-研究問題... 57 5-1-3 綜合結論-文獻探討... 58 5-2 結論之貢獻與應用 ... 58 5-2-1 研究貢獻 ... 58 5-2-2 研究應用 ... 59 5-3 後續研究建議 ... 60 參考文獻... 62 附錄一... 65

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圖目錄

圖 1-1 巴塞隆納的 Park Güell 馬賽克裝飾 ... 1 圖 1-2 研究流程架構圖 ... 5 圖 2-1 加爾底亞文明中使用馬賽克的遺跡 ... 7 圖 2-2 描繪亞歷山大帝獵獅場景的馬賽克作品 ... 8 圖 2-3 描寫戰爭場景的大型馬賽克作品 ... 8 圖 2-4 古羅馬描寫酒神的馬賽克作品部份放大 ... 8 圖 2-5 拜占庭地區教堂內的馬賽克作品 ... 9 圖 2-6 回教清真寺內的馬賽克裝飾 ... 9 圖 2-7 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的組成示意圖 ... 14 圖 2-8 現實中類似 Cornsweet edge 的情形一... 15 圖 2-9 現實中類似 Cornsweet edge 的情形二... 15 圖 2-10 不連續的 Cornsweet edge 效果... 15 圖 2-11 加上等明度邊界以後的 Craik-O’brien-Cornsweet illusion ... 16 圖 2-12 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的明度屬性示意圖 ... 16 圖 2-13 彩色版的 Craik-O’brien-Cornsweet illusion ... 17 圖 2-14 Dario Varin 的版本... 18 圖 2-15 Tuijl 的版本... 18 圖 3-1 Craik-O’brien-Cornsweet Illusion 的實驗圖形範例 ... 22 圖 3-2 心理計量曲線範例 ... 23 圖 3-3 對照組圖形範例 ... 23 圖 3-4 實驗組圖形範例 ... 23 圖 3-5 Cornsweet edge 明度示意圖之一... 25

圖 3-6 neon color spread illusion 實驗圖形範例 ... 30

圖 3-7 無效圖形範例 ... 31 圖 3-8 受測者調整的色環有格線實驗之範例圖形 ... 33 圖 3-9 受測者調整的色環無格線實驗之範例圖形 ... 33 圖 3-10 格線粗細造成的錯視效果比較實驗之範例圖形 ... 34 圖 3-11 馬賽克方格大小造成的錯視效果比較實驗之範例圖形... 35 圖 3-12 格線色相不同造成的錯視效果比較實驗之範例圖形 ... 36 圖 3-13 實體版馬賽克對照組照片 ... 38 圖 3-14 實體版馬賽克實驗組照片 ... 38 圖 4-1 馬賽克方格尺寸對錯視效果之影響實驗結果範例 ... 40

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圖 4-2 馬賽克格線寬度對錯視效果之影響實驗結果範例 ... 42 圖 4-3 Cornsweet edge 坡度對錯視效果之影響實驗結果範例... 44

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表目錄

表 3-1 心理計量曲線範例數據表 ... 22 表 3-2 馬賽克方格大小造成的錯視效果比較實驗之實驗條件表 ... 25 表 3-3 馬賽克方格大小造成的錯視效果比較實驗之明度設定表 ... 25 表 3-4 馬賽克格線寬度造成的錯視效果比較實驗之實驗條件表 ... 26 表 3-5 馬賽克格線寬度造成的錯視效果比較實驗之明度設定表 ... 26 表 3-6Cornsweet edge 漸層坡度造成的錯視效果比較實驗之實驗條件表... 27 表 3-7 Cornsweet edge 漸層坡度造成的錯視效果比較實驗之明度設定表... 27 表 4-1 實驗結果列表 ... 39 表 4-2 馬賽克方格尺寸對錯視效果之影響實驗結果統計數據之ㄧ ... 40 表 4-3 馬賽克方格尺寸對錯視效果之影響實驗結果統計數據之二 ... 41 表 4-4 馬賽克格線寬度對錯視效果之影響實驗結果統計數據之ㄧ ... 42 表 4-5 馬賽克格線寬度對錯視效果之影響實驗結果統計數據之二 ... 43 表 4-6 Cornsweet edge 坡度對錯視效果之影響實驗結果統計數據之ㄧ... 44 表 4-7 Cornsweet edge 坡度對錯視效果之影響實驗結果統計數據之二... 45 表 4-8 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 效果與實驗變因關係表 ... 46 表 4-9 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 實驗變因效果比較 ... 46 表 4-10 受測者調整的色環有格線之色差統計表 ... 47 表 4-11 受測者調整的色環無格線之色差統計表... 47 表 4-12 有格線和無格線之色差比較表 ... 47 表 4-13 嵌片尺寸 29*29 之色差統計表 ... 48 表 4-14 嵌片尺寸 14*14 與 29*29 之色差比較表 ... 48 表 4-15 格線寬度 3 個像素之色差統計表 ... 49 表 4-16 格線寬度 1 個像素與 3 個像素之色差比較表 ... 49 表 4-17 不同填縫色彩的錯視效果色差統計表 ... 50 表 4-18 不同填縫色彩的錯視效果之色差比較表 ... 51

表 4-19 neon color spread illusion 效果與實驗變因關係表 ... 51

表 4-20 neon color spread illusion 實驗變因效果比較 ... 52

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第1章緒論

1-1 研究背景與動機 馬賽克(mosaic)是由小磚塊或陶瓷碎片排列出來的花紋或圖案，兼具保護與裝飾的功能 (Tiziana, 2004)。馬賽克起源於大約 4000 多年以前，當時用來製作馬賽克的材料是馬賽克嵌片(tessera)，早期是以陶土或石材為原料製成，後來馬賽克製作技術的演進而開始採用如彩色玻璃，玻璃琺瑯以及貴重金屬如金，銀等作為馬賽克嵌片。馬賽克的保護作用來自於本身的材質能夠抵抗人為或自然的侵蝕。這點從古代希臘羅馬地區發掘出的古代馬賽克裝飾壁面可以看出，經過了數千年，這些壁畫仍然保有不錯的完整性和色澤。馬賽克的應用層面廣泛，在古羅馬時代，從路面，一般市井小民的居家生活裝飾，到宮廷內隨處可見製作精美的馬賽克裝飾。在現代，馬賽克仍然是建築或室內設計不可或缺的材料之ㄧ，而且有越來越多藝術和設計工作者看重馬賽克的獨特性格，將其推廣到家具，產品以及雕塑和裝置藝術上。下圖是新藝術運動建築師 Antoni Gaudi 和 Josep Maria Jujol 為巴塞隆納的 Güell 公園所合作設計的公共設施，由色彩鮮豔的陶製色磚以及各種碎片，現成物所組合而成的馬賽克作品顯得非常的華麗，不論色彩和質感都非常豐富的生動作品。另一個使用馬賽克為創作媒才的例子是法國藝術家妮基·桑法勒，她的雕塑作品常使用各種不同的馬賽克嵌片來表現出獨特的表面紋理和色彩，塔羅公園中的矗立的大型塔羅牌雕像的製作上便使用的大量的，各種不同材質的馬賽克。圖 1-1 巴塞隆納的 Park Güell 馬賽克裝飾傳統的馬賽克大約可以分為抽象花紋以及再現寫實圖案兩種不同的表現形式。抽象花紋的作品中以數學幾何圖形為主題，古羅馬時代已經利用幾何結構的花紋馬賽克作為地面的裝飾圖案，回教的清真寺中也常見到大量精緻，用色鮮艷的幾何圖形馬賽克拼貼。再現寫實圖案的馬賽克和數學幾何形式有著截然不同的裝飾效果與美感和技術需求。在古羅馬的皇帝宮殿中常使用微型馬賽克

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(micromosaic)製作，精美而且寫實程度極高的寫實圖形馬賽克。這種馬賽克作品表達寫實細節的能力完全不下於繪畫，但是卻能夠保存的更長久。現在有許多強調高質感與華貴的場合，如高級旅館的大廳天花板或地板，游泳池也會使用大面積的寫實風格馬賽克圖案。雖然馬賽克做為一種藝術創作的媒材能夠創作出如同繪畫般的寫實細節，但是兩者的創作技巧有著極大的差異。傳統的西方繪畫最常使用的創作工具是筆和顏料。繪畫中所使用的筆不但有許多種類和尺寸可供選擇，而且各種不同的繪畫的技法可以讓筆觸產生多不同的紋理和質感，在表現能力上相當自由豐富。顏料隨著相關的化工科學日漸進步，在種類和色彩的數目上也跟著大幅增加。一位熟練的畫家只需準備幾種基本色的顏料便可以透過混合顏料，得到創作所需的顏色。馬賽克則是以馬賽克嵌片為主要材料，嵌片的原料和生產成本較顏料高。為了降低成本，嵌片通常由工廠大量生產，因此可以選擇的尺寸與形狀相當有限。馬賽克創作者也可以用馬賽克專用剪修整嵌片的形狀，但基本上仍然是有稜有角的多邊形。傳統的馬賽克強調由許多單一的嵌片構成整體作品，但每一顆馬賽克磚塊在作品中仍然具有獨立的性格，特別是在近距離觀看時。因此，在營造寫實細節上馬賽克嵌片比起畫筆明顯的受到更多的限制。在色彩方面，馬賽克嵌片出廠時已經有固定的顏色，而且由於填縫劑的關係，不同色彩的嵌片並置產生的效果，也不等同於點描畫的加法混色。早期使用的陶土以及各種石材的馬賽克嵌片色彩選擇不多，後來才有玻璃琺瑯，彩色玻璃，上釉陶磁，以及貴重金屬等色彩鮮豔，色相選擇較多的嵌片出現。但是基於製作成本的考量，嵌片的色彩數目還是比繪畫顏料要少了許多。當創作者遇到想要表達但是嵌片本身無法提供的色彩時，只能依賴不同色彩的嵌片並置所產生的混色效果。綜合上述馬賽克的特性，創作者在創作一幅馬賽克作品時最常會遇到下列幾點挑戰： (1) 表現寫實物件的形狀馬賽克創作者通常必須在有限的創作範圍以及成本以內，使用尺寸固定的嵌片去模擬物件的形狀。要注意的是這邊所謂的模擬物件形狀，並不需要將描寫對象的形狀所有的曲線和轉折絲毫不變的複製，而是考慮在作品預設的觀看距離下，嵌片之間搭配的效果會接近描寫對象的形狀。當然，在近距離觀看的時候這樣的效果便會消失，還原成鋸齒狀的嵌片邊線。 (2) 表達光影變化物件的光影變化(shading)是提供物件表面寫實量感的一個重要因素。以嵌片製作光影變化的效果時，要注意不能讓光影變化的漸層之間出現明顯的邊界線條，否則會破壞光影變化描寫物件量感的能力。平順的光影變化就代表明度漸層要有足夠的連續性，每個階層之間不可有過大的明暗變化。這點在色彩數目

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不足的馬賽克嵌片創作時需要花費相當的成本或技巧來克服。 (3) 如何以馬賽克有限的色盤模擬寫實表現所需要的色彩馬賽克創作者在這邊遇到的問題和表達光影變化的問題類似，而且更加的複雜。表達光影變化基本上要控制的是同一個色相之中，不同明度的嵌片之間的混色。但是要藉由兩種不同色相的嵌片混出想要的顏色，要考慮到色相和明度，甚至是馬賽克的材質可能造成的影響。除此之外，製作馬賽克的基本工法：設計圖樣，切割瓷磚，鋪排磚塊，敷泥填縫，固著等，也都需要投資相當多的時間和精力去學習。從前的馬賽克創作者唯有親自花時間從實作中不斷的嘗試錯誤才得以累積足夠的經驗，特別是利用嵌片混色的技術，創作者在製作之初，很難憑空想像嵌片並置以後混出來的效果能否符合整體的需求，而且馬賽克創作花費的時間和材料成本相對於繪畫是比較高的，也因此在學習階段時嘗試錯誤會付出相當高的代價。因此任何有助於降低學習和製作成本的方法，對於馬賽克創作的實務都會有很大的幫助。本研究希望將視覺錯視導入輔助馬賽克設計中。對於視力正常的觀賞者來說，只要圖形的設計符合某些特定的原則，觀賞者就可以看到錯視圖形。錯視圖形衍生的色彩或是形狀的變化在物理上是不存在的，只是視覺系統對於視網膜接收到的資訊做出錯誤解釋。現在已經有許多對於錯視現象的基礎研究，涵蓋層面從視覺現象的討論到神經生理階段發生的基礎。因此只要了解了某種錯視現象的成因以及必要條件以後，要複製該種錯視現象或是將其應用於不同的圖形設計中都相當容易。本研究的目的著重在將錯視的效果應用在馬賽克設計上，例如利用色彩錯視產生馬賽克嵌片缺少的顏色，或是改變我們對現有嵌片顏色的知覺。如果在馬賽克的圖案設計中加入這些錯視的要素，則完成的圖案看起來就會有原本的材質所沒有的色彩效果。這種作法或許會比生產新顏色的馬賽克嵌片，或是投資大量的試誤成本學習混色的技巧要來得有經濟效益。經過初步的資料收集以及整理後，本研究決定把研究的範圍限定在兩種錯視效果，分別是 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 和 neon color spread illusion。 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 讓觀察者的知覺系統對於畫面的明暗產生不同於真實物理情況的解讀 (Purves, 2005)，neon color spread illusion 則是讓知覺系統對於畫面上受到錯視刺激影響的特定區域產生實際上不存在的色彩知覺 (Bressan, Mingolla, Spillmann, & Watanabe, 1997)。本研究希望針對馬賽克嵌片在明度漸層以及色盤數量不足這兩個問題，以視覺心理的角度提供不同以往的解決方法。具體作法是在實驗室的環境下，研究這兩種視覺錯視的馬賽克版本於不同條件下對觀測者所產生的錯視效果強弱，找出能夠操縱錯視效果的參數，並製作實體馬賽克加以驗證。

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1-2 研究目的與問題

本研究的目的在於探討 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 和 neon color spread illusion 在馬賽克創作上的應用價值。為了在實體馬賽克上充分發揮錯視的效果，我們以定量的方式研究馬賽克形式的基本要素如何影響錯視效果。分析完成實驗室環境下取得的數據後，將之用在製做實體的馬賽克錯視圖形上，檢驗在實際的馬賽克設計中，操作這些因子是否可以得到相同的效果。由於這兩種錯視的特性不同，因此分別採用定值刺激法以及調整法來取得數據。兩種錯式的特性和可能的應用方式如下： (1) Craik-O’brien-Cornsweet illusion Craik-O’brien-Cornsweet illusion 影響主觀的明度知覺。它的作用方式是透過一組特殊的明度漸層使得原本相同的色塊變成主觀明度不同的色塊。研究這種錯視效果的主要目地是希望對馬賽克嵌片的明度漸層不足這個問題，提供除了自製或訂製嵌片以外的解決方法。

(2) Neon color spread illusion

Neon color spread illusion 是和色彩有關的錯視現象。只要將圖案或紋理的一部份置改變城特定的色彩，就能使知覺系統產生該區域的色彩向週邊外滲的錯覺。雖然 neon color spread illusion 影響的層面包括色彩的明度，色相以及飽和度，但將此錯視現象納入研究範圍最主要的因素還是在於它改變色相的特性，正好可以用以彌補馬賽克嵌片顏色少，混色難度高的障礙。由於這兩種錯視表現出來的錯覺屬性不同，可以透過實驗量取的知覺變化也不同，因此本研究分別依照這兩種錯視現象的特性設計不同的實驗探討下列問題： a. Craik-O’brien-Cornsweet illusion (1) 馬賽克嵌片的尺寸對錯視效果之影響 (2) 馬賽克填縫寬度對錯視效果之影響 (3) 刺激漸層的明度變化坡度對錯視效果之影響

b. Neon color spread illusion

(1) 以主觀感覺比對評估色相的改變方向與幅度 (2) 馬賽克嵌片的尺寸對錯視效果之影響

(3) 馬賽克填縫寬度對錯視效果之影響 (4) 馬賽克填縫色彩對錯視效果之影響

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1-3 研究流程架構

本研究將收集 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 和 neon color spread illusion 相關的錯視現象研究以及和馬賽克製作與發展相關的文獻資料。接著根據想要了解的問題設計實驗，Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的實驗中希望利用定值刺激法研究錯視效果和構成錯視圖形的馬賽克方格大小，格線寬度，以及刺激漸層的坡度之間的關聯性。Neon color spread illusion 的實驗則是以調整法蒐集不同的馬賽克方格大小，格線寬度，以及格線色彩所造成的錯視效果資料。最後根據每個研究歸納的數據做出結論與建議。圖 1-2 研究流程架構圖研究背景與動機 研究目的 錯視效果圖像要素馬賽克圖像上的要素和錯視效果之間的關聯性錯視效果在馬賽克設計上運用的可能性 資料蒐集與文獻探討 *馬賽克相關文獻 *錯視相關文獻 實驗設計 *規劃實驗流程 *製作刺激，程式與步驟 *徵集受測者並收集數據 結果分析 *馬賽克的圖像要素和 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 效果的關聯 *馬賽克的圖像要素和 neon color spread illusion 效果的關聯 *其他從實驗中發現影響實驗結果的因素

結論與建議

根據文獻，探討不同錯視的應用價值

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1-4 研究限制 1-4-1 螢幕版本的實驗圖形和實體版本的落差 本研究希望將視覺錯視運用在實體的馬賽克設計中，但是用來收集受測者的知覺反應數據的刺激圖形是顯示在電腦螢幕上，電腦螢幕與實體馬賽克之間的材質落差是本研究最主要的限制之一。電腦螢幕本身是發光體，我們在電腦螢幕上看到的圖形色彩是螢幕本身發出來的色光。而實體的馬賽克是反射平面，其色彩來自於反射以後的外來光線，兩者的色彩屬性對我們的知覺系統而言並不完全相同。以實體版本的馬賽克進行實驗有以下幾個困難。首先，實體馬賽克的製作成本，無論是時間或金錢上都比用程式繪製的電腦圖形高許多，要製作滿足實驗方法需求數量的實體馬賽克已經超過本研究能負擔的時間和預算範圍。另外以實體版本的馬賽克進行實驗在實驗數據的收集上也比在電腦平台上繁複，以 neon color spread illusion 的實驗為例，在這部份的實驗中我們希望以調整法收集受測者主觀感受到的錯視色差，若是以實體馬賽克進行實驗的話則必須藉助色票，讓受測者從中挑選接近錯視圖形色彩的顏色。在比對較難以及色票的顏色有限(相對於用程式調整數值產生的色彩)的情況下，受測者勢必花費數倍的時間才能完成實驗，而可能導致收集到的樣本減少，或是較難徵集合適的受測者。因此本研究雖採用電腦做為實驗平台，但在實驗結束以後製作實體版本的馬賽克。檢驗電腦上的錯視圖形在實體上是否能發揮作用，更進一步希望能檢驗電腦上收集到的變項之間的關聯性在實體上是否有同樣的效果，以彌補本研究的限制。

1-4-2 Neon color spread illusion 受測者內實驗樣本數不足

本研究的受測者來源為相關課程的修課同學，自由選擇參與本研究室的不同實驗。由於 neon color spread illusion 實驗花費的時間較長，受測者普遍難以在一個小時內完成照組和實驗組圖形的調整，因此在前幾次實驗遇到過實驗超時的情況後，將實驗流程調整為每次僅進行一組，之後再徵求受測者同意回頭進行同一個實驗的對照組，但受測者願意針對同一因子完成實驗組與對照組的意願不高，實驗最終取得的受測者內的資料並不多。

因此 neon color spread illusion 的實驗中，對於不同因子的色差比較有很大的比例屬於不同受測者之間的，經過檢定以後受測者內數據也顯示和受測者之間的數據有同樣的趨勢。

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第2章文獻探討

2-1 馬賽克發展簡介 2-1-1 馬賽克的起源 馬賽克的起源沒有特定的時間和地點，在許多不相關的古文明中都可以發現馬賽克或類似材質的使用 (Rod, 2001)。目前出土時間比較早的馬賽克遺址在西亞以及近東地區，例如位於美索不達米亞平原，年代約為西元前 2000 多年的加爾底亞(Chaldean)文明的遺跡中可以發現當時的人們在建築的柱子上嵌入黏土製的錐狀物做為裝飾，已經具有馬賽克的雛型。西元前 3000 多年前的古代蘇美遺跡中則發現到兩張裝飾用的鑲板，分別描繪著戰爭和和平場景。古埃及人很早就發現熔製玻璃的技術，因此在宮殿，神廟甚至船隻上都可以見到黏貼玻璃做為裝飾的情形，在埃及的亞歷山大港仍然可以見到這些馬賽克裝飾的遺跡。在其中甚至可以發現兩種不同的派別，其中一派傳往亞洲的敘利亞以及拜占庭，令一派則傳到希臘以及義大利半島地區。圖 2-1 加爾底亞文明中使用馬賽克的遺跡 2-1-2 古希臘和古羅馬時期 到了古希臘羅馬時期，馬賽克從過去比較沒有結構的裝飾提升為一種獨立的，能夠長久保存的藝術表現形式。這種視覺裝飾和繪畫的目的有很大的不同，它不需要費心的保存，可以被人們踩過或任意刷洗卻又不損其美觀。當然古羅馬人也會利用馬賽克做為牆面裝飾，但是用在地板上更能顯示出馬賽克實用的特質。

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古希臘早期的馬賽克使用已經非常普遍，在一般的市井小民住家中都可以發現馬賽克裝飾的牆面和地板。古希臘早期的馬賽克作品材料是小顆的卵石，以此拼排出表達寫實物件量感所需的色彩對比以及光影變化等細節，下面這幅馬其頓宮殿中描繪亞歷山大帝獵獅的馬賽克作品就是很好的例子。圖 2-2 描繪亞歷山大帝獵獅場景的馬賽克作品到了古典時期，人工製作的馬賽克嵌片取代了小卵石成為創作馬賽克的主要材料。嵌片比起卵石更小，可以切割加工，也可以加入彩色玻璃提高嵌片的彩度以及色彩數量，作品的精緻程度被提升到了更高的水準。而希臘人追求真實和完美的精神透過馬賽克這個媒材發揮得淋漓盡致。古羅馬時期馬賽克受到一般大眾的歡迎，甚至發展成了相當完善的產業。當時的一般民眾可以向馬賽克工坊訂製馬賽克作品用來裝飾家居環境。古羅馬時期馬賽克常常以神話為主題，下圖 2-3 是龐貝出土的大型馬賽克壁畫，圖 2-4 是描寫酒神迪歐尼索斯的作品部份放大，這類作品使用的嵌片非常小而被稱為微型馬賽克(micromosaic)。圖 2-3 描寫戰爭場景的大型馬賽克作品圖 2-4 古羅馬描寫酒神的馬賽克作品部份放大

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2-1-3 拜占庭與回教 以現今伊斯坦堡為中心的拜占庭文化則是發展出獨特風格的馬賽克藝術。這個地區的作品融合了東方的風格，並且在作品中使用了大量的玻璃琺瑯 (smalti)。這種材料產於義大利北部，由玻璃碎片製成，表面粗糙且內部有許多氣泡殘留，有時背面會貼上金，銀等反光材質。玻璃的強度較低，因此不同於古羅馬的馬賽克用於裝飾地面，拜占庭時期的作品被大量用在牆壁及天花板的裝飾。製作玻璃琺瑯馬賽克時較少使用膠著劑，每一片嵌片黏貼的施工方式並非平貼著牆面，而是以些微的角度被安插在牆上，這些安排都是為了讓嵌片能夠更容易接受來自各個方向的光線。透過嵌片內部的折射和反射產生炫麗奪目的效果。拜占庭馬賽克的主題大部分是基督教有關的場景，也有少部份描寫帝王和王族的作品。圖 2-5 拜占庭地區教堂內的馬賽克作品在西歐地區，摩爾人將伊斯蘭馬賽克帶進伊伯利亞半島，在著名的阿爾罕布拉宮內留存有許多令人贊嘆的作品 (Rod, 2001)。伊斯蘭馬賽克和拜占庭馬賽克著重圖像再現的風格呈現很大的對比。基於回教教義，伊斯蘭文化中的馬賽克主題主要是數學或是幾格圖案。嵌片的材質則是從石頭，玻璃，到陶器都有。在阿拉伯地區的回教國家則是更進一步發展出稱為 zillij 的獨特裝飾風格 (Rod, 2001)，使用特製的陶片，透過手工加工使得陶片能夠互相嵌合，完美的覆蓋住物體表面。圖 2-6 回教清真寺內的馬賽克裝飾

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2-1-4 現代馬賽克設計的發展

如同人們最初使用馬賽克一般，在許多現代的建築，道路或是公共空間中仍然可見到許多馬賽克的應用。例如新藝術運動的建築師 Antoni Gaudí 和 Josep Maria Jujol 在巴塞隆納的 Güell 公園內共同設計的公共藝術或是在義大利的馬賽克藝術發展重鎮 Ravenna 也仍然可以見到這種獨特的藝術傳統。除了這些人們已熟知的應用外，馬賽克也漸漸的發展出獨立於環境裝飾藝術以外的形式，例如以當代文化為主題形式上則融合了平面和浮雕的馬賽克作品，或是和造型結合產生出獨特的表面質感和整體量感的雕塑。以下將針對使用的材質和表現風格兩方面介紹現代的馬賽克作品以及作家。 a. 材質 (1)傳統材質馬賽克經過了數千年的發展，已經累積了相當多對於傳統的馬賽克材質的知識以及製作技巧。加上工具的改良，馬賽克創作者要把材料加工成適當大小的嵌片變得比以往容易許多，因此傳統的馬賽克材料如玻璃馬賽克、陶瓷馬賽克以及石材仍然為許多現代馬賽克藝術家使用。玻璃馬賽克色彩鮮豔而飽和，是許多以純色彩，光影漸層，質感或是幾何構圖為主題的作家愛用的材料。現代陶瓷馬賽克的應用首推新藝術運動的幾位藝術家，例如 Antoni Gaudí 和 Gustav Klimt，他們對於陶瓷馬賽克的可能性作了許多實驗性的嘗試，用來表現新藝術運動充滿著律動感的線條和紋理。在這之後，現代陶瓷馬賽克創作上的自由度更高了，有創作者將自製的陶瓷作品混合馬賽克嵌片使用，也有完全使用手工燒製的特殊形狀馬賽克嵌片拼貼的作品。石頭馬賽克的自然特質從 2 千多年前開始被使用時一直到現在並沒有多大的改變，但其表現形式經過了這麼長的一段時間不斷的演進之後變得更成熟。石頭，岩塊，鵝卵石每種石材獨特的紋理經過精心的安排之後整體表現出的又是另一種自然、隨機的風格。 (2)混合媒材混合媒材的馬賽克作品完全從不同的觀點出發，跳脫傳統的馬賽克嵌片為單元的概念。在混合媒材的作品中，將每個獨立的馬賽克嵌片完美的整合到整體作品中不再是必備條件，反而有許多作品會特別強調部分甚至是所有的組成元素。更極端的例子是將整個現成物，如陶偶或擺飾等，直接黏著到作品上，許多集合藝術(assemblage)的創作者便是使用這種手法來表現作品的主題，創造了不同於傳統馬賽克的特殊趣味。

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一般認為從傳統馬賽克發展到混合媒材的關鍵是一種叫做 pique assiette(意思是”從盤子偷來的”)的技術 (艾瑪.畢格斯, 2005)。這個名子是由 Raymond Isidore 所創，他花了將近 25 年的時間以廢棄的陶器和碗盤碎片將整棟住宅變成他的作品，大約在 1960 年代完成。自此宣告了馬賽克自由創造的時代來臨 (艾瑪.畢格斯, 2005)。每個創作者基於創作的概念或是個人喜好使用在馬賽克創作上的混合材質種類眾多，例如 Ellen Blakeley 擅長使用廢棄的櫥窗或汽車玻璃碎片，在玻璃背面貼上各種照片，報紙等有文字或圖案的紙張，整體呈現出一種獨特的紋理，但是在每塊玻璃嵌片的背後有包含了可以獨立觀賞的文字或圖樣。 b. 風格與主題以下將介紹當前馬賽克創作幾種主要的形式以及相關的創作者 (Locktov & Clagett, 1998)。 (1) 紋理，材質與幾何形式

Erin Adams：Erin Adams 使用的材料主要是玻璃琺瑯，她運用這種色彩豐富的傳統的馬賽克材質創作的作品在紋理以及樣式上類似近東地區的織品，但是玻璃琺瑯嵌片卻帶給她的作品完全不同於織品的光澤和堅實的量感。

Lucio Orsoni：Lucio Orsoni 也使用玻璃琺瑯嵌片為創作材料，他的作品主題包含了幾何紋路，運用明暗變化營造的空間感，色彩的對比和漸層。在他的作品中可以見到非常細膩的傳統的嵌片混色技巧的使用。

(2)立體造型

Felice Nittolo：Felice Nittolo 的作品結合了雕塑和傳統的玻璃馬賽克，他的作品常以大量純色嵌片為底色，點綴以金屬色的特殊嵌片。此外他也有一系列的作品將類似飲料顏色的嵌片放進玻璃空瓶內，營造出獨特的透明感。

Gary Stephens：Gary Stephens 大部分使用上釉的陶瓷嵌片為材料。他的作品主題大多是動作詼諧的人物雕塑，在雕塑的人物表面貼上大量鮮豔的藍、綠嵌片，點綴以紅、黃色嵌片拼成的水果或是直接使用上釉的水果雕塑，整個作品呈現了非常熱鬧、活潑的風格。

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Diana Maria Rossi：Diana Maria Rossi 的作品屬於混合媒材。在她的作品中有強烈的色彩對比，大小不一的不規則玻璃嵌片排列出國旗或肖像等文化符碼，刻上標語的大理石，表現出馬賽克作品少見的強烈的情感衝擊。 2-2 馬賽克製作簡介 2-2-1 製作馬賽克使用的材料 a. 馬賽克嵌片 (1)無光陶瓷：無光陶瓷嵌片硬度高，表面屬無光霧面。適用於裝飾地板的馬賽克製作，成本較低。 (2)玻化玻璃：玻化玻璃的色彩種類較多，適用於天花板，壁面，桌面和飾品上。但受到外力撞擊時容易碎裂並不適用於地板。價格視顏色不等，其中色彩飽和度高，或具有金屬紋路的嵌片價格最高。 (3)釉面陶瓷：釉面陶瓷的種類相當有限，主色調為藍色和綠色，因此大多使用在游泳池或相關設施上。此外這種嵌片表面略帶弧狀，不適合切割使用。 (4)琺瑯玻璃：琺瑯玻璃是拜占庭式馬賽克所用的材料，通常切割成長方形的嵌片。這種嵌片的色彩鮮豔，價格昂貴，且表面佈滿許多小孔，為防止填縫劑滲入孔內破壞色澤，一般不使用填縫劑接著。由於琺瑯玻璃的形狀不規則，質地較脆，也不適用於地板，通常用在牆面和飾品上。 (5)釉面磁磚：一般鋪設於地面的釉面陶瓷壁磚和地磚經過切割後也能用於馬賽克創作。任何釉面磁磚經過切割後，釉彩和胚體之間的連結遭到破壞導致強度降低。高溫燒製的磁磚硬度高，較難切割，低溫磁磚切成小塊以後並不適用在地板。 (6)大理石：大理石是早期馬賽克常用的材料。大理石本身具備多種色調以及特殊的紋路。傳統上大多被用來鋪設地板，也可被用於牆面上。由於大理石的密度高，重量重，在固定時需要特殊的方法。大理石有許多種加工方法，例如精磨，拋光，劈裂或切削成條狀。 (7)鵝卵石：鵝卵石是另一種古老的馬賽克材料，由於它的質地較軟，最適合用於室內。小型的鵝卵石可以用來製作精細的寫實馬賽克作品。 (8)彩色玻璃：彩色玻璃也可用來製作馬賽克，其半透明的特性正好適合需要透光性質的運用。但是相對於其他種類的馬賽克嵌片而言，彩色玻璃易碎又缺乏強度，並不適用一般馬賽克運用的場合。 (9)貴金屬：帶有金屬色澤的特殊嵌片通常是以金或銀箔包覆磁磚，再上一層薄薄的玻璃保護，一般的馬賽克作品甚少使用這類昂貴的材料。 (10)其他現成物，鏡子或陶瓷器的碎片都可以用於馬賽克的創作，運用得當的話會是相當有創意的作品。

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b. 填縫劑填縫劑能夠讓嵌片之間彼此結合，不但是在物質上，更重要的是它對於整體作品色調的貢獻。人們常常把馬賽克作品當成是點描派的繪畫，在未上填縫劑的狀況下，嵌片的色彩之間的確可以在不受干擾的狀況下被當成色點混色。但是一旦在塗上填縫劑，嵌片之間就不是直接並置的狀態，也會影響到整體色調和感覺，可以使得整體畫面更統一，沈穩，也可以打散畫面，增加活潑自由的感覺。目前使用較多的填縫劑有三種色調，白色，中灰以及深灰色。在一般的情況下，選擇和作品的主色調相同的填縫劑是比較安全的作法，白色的填縫劑通常會打散整個畫面，產生斷裂，躍動的感覺。中灰色的填縫劑則能提供柔和的整體感，特別是在選用的嵌片是對比很大的色彩時提供調和畫面的功能。深灰色的填縫劑能夠強化不同色調之間的關係，使得深色調嵌片結合，增加和淺色調嵌片的對比。本研究的目地之一就是探討將不同的色彩加入無彩色的填縫劑中是否能夠帶給馬賽克創作上更多的選擇性。 2-2-2 馬賽克製作法(Wikipedia, 2006) (1)直接施工法直接施工法顧名思義就是直接在目標表現上進行設計製圖一直到黏貼嵌片的作業。這樣的作法最大的好處是在製作的過程中所見到的是馬賽克嵌片的正面，排列的效果接近完成品，創作者比較容易調整嵌片的排列或修改色調，適合對於細節要求較高的微型馬賽克或是立體表面如飾品或瓶罐等。由於這樣的做法必須直接在目標表面上施工，因此比較不適用於大面積的馬賽克製作。此外直接施工法的作品表面的平坦，對於某些具有機能性要求的表面也不太適合，例如桌面或地板。另一種比較現代的直接施工法，是將作品直接製作在玻璃纖維的網格上，然後再轉貼到目標表面上。這樣的施工法使得製作者可以不需要在現場完成所有的工作，貼在玻纖上的半成品也可以先分割至方便運送的大小後，再運送至目的組合。 (2)間接施工法間接施工法屬於比較專業的施工法，在設計圖樣的階段，創作者必須設計反轉的圖像，嵌片上下顛倒的黏貼在作為轉介媒體上(通常是較具韌性的紙張或塑膠)，然後在馬賽克表面先後敷上填縫劑以及黏著劑後，再貼到目標表面上，除去轉介媒體就可以得到正常的圖案。間接施工法常被用在大型的作品中，特別是重複元素組成的紋路，幾何圖樣，大色塊的構圖等方便製作反轉圖形的類別。此外，馬賽克裝飾的桌子也常使用這種作法，因其完工後的表面相當平坦。 (3)雙重間接施工法雙重間接施工法結合了以上兩種作法。首先，按照正常的圖樣將嵌片以直

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接施工法製作在第一層媒介上，完工以後在其上覆蓋第二層同樣的媒介。將其反轉過來以後除去第一層媒介後，接下來就能以間接施工法再把作品轉貼到目標表面上了。雖然手續較多，但是不需要現場施工，在施工的過程中也方便直接監控半成品的狀態。因此這種作法常被用在注重細節的大型作品上，例如大面積的馬賽克壁畫。 2-3 本研究中探討的錯視現象 2-3-1 Craik-O’brien-Cornsweet illusion a. 簡介與錯視特徵描述

Craik-O’brien-Cornsweet illusion 或稱 Craik-O’brien-Cornsweet effect(簡稱 COCE)是由 Tom Cornsweet 首次在 1960 年代晚期提出詳盡的描述，在此之前， Craik 和 O’brien 也分別提出過類似的現象的觀察 (Wikipedia, 2006)。

圖 2-7 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的組成示意圖組成 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的圖形要素如上圖所示。在一均質的背景色塊上加上刺激漸層，刺激漸層分為漸亮和漸暗兩部分。在適當的觀察條件下將會發現原本屬性完全相同的背景色看起來變成兩個明度不同的色塊，左邊色塊看起來比右邊色塊亮。在此被引發錯視效果的刺激漸層稱為 Cornsweet edge (Purves, 2005)。刺激漸層背景色塊完整錯視圖形

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b. 成因人類的知覺系統對於物件的邊界相當敏感，常用物體邊界的資訊判斷整個物體的性質，在判斷的過程中加上過去對類似邊界的經驗來輔助判讀。因此當看到 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 或是類似的同時明度對比的圖形時，知覺系統傾向將之判斷為過去看過的的相同的亮度狀況 (Purves, 2005)，因而產生錯誤的解讀。我們可以從一般性的推測得知，Cornsweet edge 的明度漸層可能會產生在下列幾種情況，例如很直接的在平面上畫出相同的明度漸層，如下圖 2-8，另一種可能的情況如下圖 2-9，兩個明度不同的立方體同時受到同一盞光源照射時，圖中以紅色線條框起的部份的明度屬性也正好類似 Cornsweet edge。知覺系統實際上在判斷時會參照所有可能發生的情況，根據經驗已發生機率最高的狀況來解釋眼前的刺激。由 Cornsweet edge 的效果來看，很明顯的知覺系統傾向以下圖 2-9 的情形來解釋，因此才會造成原本相同的兩個色塊被錯認成明度不同的色塊 (Purves, 2005)。

圖 2-8 現實中類似 Cornsweet edge 的情形一圖 2-9 現實中類似 Cornsweet edge 的情形二

c.形成的知覺要素 (1)圖像只要能夠符合知覺上類比條件，Craik-O’brien-Cornsweet illusion 可以發生在很多種不同的圖像條件下。明和暗的 Cornsweet edge 不需要相連接也能影響色塊遠端的主觀亮度，如圖 2-10。圖 2-10 不連續的 Cornsweet edge 效果

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Cornsweet edge 的形狀也沒有太多限制，不論是方形的，弧形的甚至是不規則的形狀都在容許範圍，且只要明度的設定正確，只需要相對於原始色塊很小的面積的 Cornsweet edge 也能夠影響整個圖形的主觀亮度。但是需要注意 Cornsweet edge 佔原始色塊太大的比例時，觀察到主觀亮度不等的效果有相當多的成分來自於漸層和背景色塊的明度平均印象，而不是錯視效果。若在錯視圖形中加入更多的線索，如空間感的提示或背景圖形，來強化錯視圖形和經驗之間的類比，那麼 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的效果將會非常的強烈。相對的若加入的條件屬性會破壞眼前刺激和過去經驗的連結就會降低錯視的效果 (Purves, 2005)。例如在下圖中，在 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 外圍加上和原本色塊明度相同的外框以後，和圖 2-9 表示的情況較難產生連結，因此錯視的效果只侷限在 Cornsweet edge 附近的小範圍內。圖 2-11 加上等明度邊界以後的 Craik-O’brien-Cornsweet illusion (2)色彩圖 2-12 Craik-O’brien-Cornsweet illusion 的明度屬性示意圖原始錯視圖形實際明度曲線錯視明度曲線－錯視明度－實際明度

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Craik-O’brien-Cornsweet illusion 錯覺色彩可以用上圖來說明，上圖包括了三個部分，原始的錯視圖形、錯視圖形的真實明度曲線以及我們的知覺系統感知到的錯視亮度曲線。從真實明度曲線和錯視亮度曲線的比較可看出，原本相同明度值因 Cornsweet edge 的作用而產生的主觀亮度的差異。Cornsweet edge 要正常發揮作用，明暗的峰值差距有一定的限制，且有一端的明度必須接近背景色。若 Cornsweet edge 和背景色塊的明度差距過大而產生邊界，便會嚴重的削弱錯視效果。除了明度知覺的版本以外，若 Cornsweet edge 的漸層是色相的變化同樣會造成背景色塊的色相知覺差異，如下圖。圖 2-13 彩色版的 Craik-O’brien-Cornsweet illusion

2-3-2 Neon color spread illusion

a. 簡介

Neon color spread illusion 是一種來自於色彩對比的效果產生的視覺錯視。在 neon color spread illusion 圖形中，做為錯視效果來源的刺激圖形彷彿發出霓虹燈一般的光輝，使得某些局部的色彩滲出原本物理上的邊界，而將周邊的區域染上了一層微妙的色彩，但這些錯覺色彩很明顯的被限制在一定的錯覺邊界以內 (Bressan et al., 1997)。這些錯覺邊界結合起來形成了和一般的明度或色彩錯視很不一樣的，飄忽不定的錯視圖形。neon color spread illusion 和我們的視覺系統習慣以片段的刺激產生出完整的形狀有關，藉此我們能夠在畫面中區分出圖形和背景，並且分別賦予相對的色彩和深度上的差異。

1971 年，Dario Varin 在他的彩色對比與擴散專題的論文使用 neon color spread illusion 為封面 (Bressan et al., 1997)，下圖是一張仿製的作品，在周邊四個綠色同心圓組之中各有四分之一(九十度角)的圓弧是紅色的。產生的錯視效果就好像一面透明的紅色正方形的薄紗蓋在這四個同心圓組之上。這張薄紗帶著微妙的紅色調，猶如它本身發出極弱的光線，也像是從畫面的背後打一盞聚光燈在錯視圖形所在的位置。在圖形中這塊薄紗般的圖形完全是視覺錯視所產

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生的，如果把錯視區域的反射光譜拿去和其他部分白色的背景比較，結果是完全相同的。

圖 2-14 Dario Varin 的版本圖 2-15 Tuijl 的版本

四年後，Harrie Van Tuijl 在他的論述中提到了類似的錯視效果 (Bressan et al., 1997)，van Tuijl 使用的圖形比 Dario Varin 的圖形簡化，但有同樣強烈的效果。他的圖形中只有由垂直和水平的黑色線段交叉構成的格子，格子的部分由不同的色彩組成如下圖。從下圖可以很清楚的看到在不同色彩的線段交叉的地方浮現出發出淡淡的紅色光暈的菱形。這個錯視圖形的形狀正好符合完形理論中的 Ehrenstein 圖形，只是在 van Tuijl 的圖形中，原本不相交的放射線段端點由彩色的線段連接起來，使得原本的完形多了模糊的色調且帶有透明感。由於這種特別的色調加上圖形散發出光輝的感覺，van Tuijl 把這個錯視現象命名為 neonlike color spreading (Bressan et al., 1997)。

在 Varin 和 van Tuijl 所提出的這兩個例子中，我們可以發現 neon color spread 有兩個地方特別不同於實際上的色彩表面。在一般的情況下，色彩是被緊緊的限制在它所屬的色塊區域中，但在 neon color spread illusion 的情況下色彩不但外滲，而且形成和原本的圖形看似屬於不同深度的錯視圖形。另外，一般錯視圖形的錯視邊界比起以對比實際圖形，以對比為基礎真實界線而言是相對脆弱且不穩定，但 neon color spread illusion 的錯視邊界卻相當清晰且有穩定的形狀。

b. neon color spread illusion 的現象特徵

一般研究這個錯視效果最常用的圖形是把單色網格一部分的格線換成不同的色彩，換上的部份必須符合特定條件才能產生 neon color spreading 的效果。其中被換上不同色彩的格線便是用來產生錯視效果的錯視刺激，而格線之間的格子區域在錯視發生的情況下將會被染上錯視色彩，在錯視現象的說明上將會以這種錯視圖形為例。 (1)色彩仔細觀察這個現象可以發現，來自錯視刺激部分的色彩完全外滲且均勻填滿了鄰近受錯視影響的區域。這些受到錯視效果影響的區域相對於旁邊未受錯視影響的格子看起來比較模糊，不鮮明。但是當錯視刺激部分的格線長度過長的時候，色彩的外滲效果只會侷限在沿著格線附近狹窄面積以內，當刺激格線長到某個程度，錯視色彩面積將會小到只有在刺激格線和非刺激格線交叉的地方，Redies et al. (1984)稱這種現象為 local effect of neon flanks。

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這種錯視效果並不只在彩色圖形中可以觀察到，黑色線條加上灰色格子也有很好的錯視效果，這種無彩色的版本也被稱為 neon brightness spreading (Bressan et al., 1997)。在這黑白版本的圖形中，部分的格線被和格子色彩對比比較低的線條取代，被錯視影響的格子看起來就好像被打上焦距模糊的聚光燈或是被蓋上半透明的濾鏡一般。而且根據對比條件的不同，這層濾鏡和整個圖形的相對深度也會不同。當非錯視刺激的格線為彩色，錯視刺激格線是無彩色時的情況又是另一個極端的例外。在這種特殊的例子中，錯視區域染上的色彩並非刺激產生格線本身的灰色調，而是周邊格線色彩的補色。例如當週邊的格線是紅色的時候，錯視區域的色彩是綠色，更加極端的狀況是錯視刺激和非刺激格線都有色的情況，這時候產生出來的錯視色彩有可能不會是以上兩者之一，也不會是它們的補色。 (2)半透明效果

neon color spreading 圖形給人一種半透明的感覺，錯視圖形之下所覆蓋的方格看起來仍然是完整的，只是受到錯覺範圍影響的那一部分看起來像覆蓋在一層薄紗之下(Bressan et al., 1997)。這種知覺未必完全吻合實際上的半透明物質表現出來的特性。例如在 van Tuijl 的圖形中，覆蓋在粉紅色的錯視圖形下的線段看起來像紅色而非黑色。這種知覺上的半透明特性在覆蓋和非覆蓋的區域有強烈的對比時特別明顯。 (3)光輝

並非所有的 neon color spread illusion 的錯視區域看起來都會發出微弱光線。以 Varin 的圖形為例，如果將它以負片的效果重製，那麼所得到的圖形仍然保有原本的錯視區域，只我們將不再覺得這塊區域會發光 (Bressan et al., 1997)。一般而言，在無彩色的 neon color spreading 中，錯視刺激格線的明度比非錯視格線的明度低時，產生出來的錯視區域相對的模糊，微暗而且朦朧。利用符合產生光暈的 neon color spreading 的設定條件，可以設計出不少美麗的錯視紋路。

c. neon color spread illusion 形成的知覺要素 (1)圖形

有許多種類的雙色圖形能夠產生 neon color spread illusion，只要刺激區域和非刺激區域的空間要素設定正確。Redies 和 Spillmann (1981)證明了 Ehrenstein 圖形的 neon color spreading 即使產生一定範圍內的形變，刪減，碎裂，扭轉，以及其他種類的干擾力量之後仍然能夠產生錯視效果。而錯視效果最強烈的時候產生在刺激格線和非刺激格線連續，共線以及等寬的情況下，越遠離這些條件的圖形設定越會削弱錯視的效果。若不連續的間隔，互相錯開的位移，旋轉的偏移量，線條之間的粗細差距達到了 2 分的視角寬度時，錯視效果將會消失。此外，加上足以圍住錯視圖形的環形邊線或是刺激格線的長度過長(大約 35 分視角)的狀況下錯視效果也會消失 (Bressan et al., 1997))。相對的，非刺激格線的長度並不是那麼的重要，就算將非刺激格線縮短到只剩一個點(不能完全刪除)仍然

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會有錯視效果。但另一方面 Bressan (1993)認為視覺系統事實上能夠容許的偏差比上述限制條件更大。她提出的例子中，只要刺激格線和非刺激格線看起來仍然屬於同一個結構，neon color spreading 仍然可以被觀測到。

(2)深度

如果刺激格線和非刺激格線的深度線索和半透明的覆蓋深度條件產生矛盾，則 neon color spreading 也會消失。在 Nakayama et al. (1990)製作的 Ehrenstein Pattern 的立體視覺版中，操作刺激格線在立體視覺圖形中的深度線索可以發現深度要素和錯視效果的關連性。當刺激格線看起來在前的時候可加強錯視效果，相反的，刺激格線看起來在後的狀況下，滲出的色彩和透明感都會消失。但是 Bressan 和 Vallortigara (1991)提出了例外的情況，他們將一系列黑色同心圓的部份圓弧替換成紅色，當這些紅色的部份在整個同心圓的上方繞著圓心旋轉時觀測到的現象是一個粉紅色的霓虹棒在完整的黑色同心圓組下方跳動。這個例子中，neon color spreading 非但不在非刺激區域之上，更未覆蓋住部分的非刺激區域。這樣的結果也間接支持 neon color spreading 的錯覺色彩並不來自於圖形本身的色彩。

(3)色彩

在純灰色的狀況下情況較為單純。基本上要能夠產生 neon 效果，van Tuijl 圖形中刺激格線的明度必須介於非刺激格線和背景的明度之間。但如果以 Varin 的圖形為例子，則任何可能的明度組合都能產生錯視的半透明效果。Bressan 因此提出圖像的要素才是 neon color spreading 發生的要件，明度的條件只是提供錯視中半透明的主觀感覺。

刺激格線和非刺激格線以及背景之間的明度的對比也會影響錯視的效果。 Ejima, Redies, Takahashi, & Akita (1984)在觀察彩色的 Ehrenstein neon 圖形中發現非刺激格線的對比可以低於刺激格線，但是當兩這之間的差距過大(約大於 8： 1)時，錯視的色彩將會相當微弱。

非刺激格線和刺激格線都是彩色的情況是 neon color spreading 比較極端的例子。當紅色的刺激格線搭配藍綠色的非刺激格線時會產生相當強的效果，但是配上橘色的非刺激格線正好相反。這點也說明了錯視區域的色彩並不只是來自於刺激區域所提供的色彩資訊。Bressan (1995)提出了比較簡單的解釋，認為在雙色的情況下，錯視色彩等於非刺激格線的補色和刺激格線顏色的加法混色，但 Sohmiya (2004)發現許多 Bressan 的模型無法解釋的色彩組合，另外提出了和補色無關的解釋。Sohmiya 以 Beck (1975)提出加法混色三原色(red, green, blue)和減法混色三原色(cyan, magenta, yellow)的轉換公式為基礎，提出另一種解釋，但也只適用於白色背景的狀況，當背景換成黑色以後又會有不同的結果。

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第3章研究方法

3-1 Craik-O’brien-Cornsweet Illusion 的錯視效果實驗 3-1-1 實驗目的與設計 a. 實驗目的本實驗的目的在探討以馬賽克形式構成的 Craik-O’brien-Cornsweet Illusion 圖形中，改變馬賽克方格大小，格線寬度以及 Cornsweet edge 的明度坡度對於錯視效果的影響。使用的實驗方法是定值刺激法，實驗設計的目的在於收集實驗數據，繪製受測者對目標刺激的心理計量曲線，並加以分析。本實驗希望每個實驗因子至少有 5 組以上的有效數據。 (1)馬賽克方格大小與錯視效果刺激圖形中的馬賽克方格在真實情況下對應的是馬賽克嵌片，組成馬賽克作品最主要的單元，直接影響了作品的成本，觀賞距離以及細緻程度，而且市面上的馬賽克嵌片規格有限。在一給定的面積應該使用何種尺寸的馬賽克嵌片才能收到最大的錯視效果是這個子實驗最主要的目的。 (2)馬賽克格線寬度與錯視效果馬賽克格線在真實情況下對應於馬賽克嵌片之間的填縫，具有整合各個獨立的馬賽克嵌片的功能。這個子實驗希望探討填縫寬度應如何設定才能在兼顧畫面調性的同時，發揮最好的錯視效果。 (3) Cornsweet edge 的明度變化坡度這個子實驗中控制的因子雖非馬賽克形式的構成要素，但是對於馬賽克作品來說非常重要。了解怎樣的明度坡度可以產生比較好的錯視效果才能更有效的利用為數不多的明度階層。 b. 實驗設計 (1)刺激圖形設計本實驗使用的刺激圖形程式在 processing 平台上撰寫。原版圖形中並置的左右兩均質背景色塊，改以方格和格線交錯構成的馬賽克形式呈現。提供錯覺刺激的 Cornsweet edge 經過轉換為馬賽克形式後雖變為不連續漸層，但仍調整致看起來平順，避免受測者誤將焦點放在刺激漸層為原則。

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圖 3-1 Craik-O’brien-Cornsweet Illusion 的實驗圖形範例在原本的 Craik-O’brien-Cornsweet Illusion 錯視圖形裡，左右兩背景色塊的明度相同，大部分的人都能很清楚的看到 Cornsweet edge 造成的主觀亮度差異。若右半邊屬性不變，左邊色塊的明度降低，則左半邊受到 Cornsweet edge 的影響後和右半邊的差異就不會和原來一樣明顯，觀察者觀察到明度差異的比率就不會是 100%。當左邊明度夠低時，Cornsweet edge 的效果將不足以讓左邊的主觀亮度高於右邊。本實驗在 100%有錯視效果到完全沒有效果這個明度區間內取 5 個等距的明度值，分別設定給 5 張刺激圖形的左半部，在實驗中隨機呈現這 5 張刺激圖形數次，請受測者回答是否感受到錯視效果，統計同一張圖形被受測者認為有錯視效果的比率，以這些數據繪製該刺激圖形的心理計量曲線。其中一組受測者收集到的實驗數據如下，將這組數據輸入 Sigmaplot 進行心理計量曲線繪製可得到下圖 3-2。在 Sigmaplot 中進行圖形繪製時，為了製作方便將明度軸簡化，以中間明度為原點，明度由高至低(皆為等距)為-2，-1，0，1， 2。比較對照組和實驗組的心理計量曲線之後，便可了解該實驗中的變相對於受測者而言是否有影響，以及影響的程度如何。表 3-1 心理計量曲線範例數據表明度 145 141 137 133 129 回答有錯視效果的比率 1.00 0.93 0.57 0.10 0.00

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圖 3-2 心理計量曲線範例 (2)實驗結構及流程設計本實驗包含三組子實驗，每個子實驗擁有一個待量測的實驗因子，分別是馬賽克方格大小，格線寬度以及 Cornsweet edge 漸層坡度。每個子實驗中都準備了對照組以及實驗組。對照組的來源是事先以可調整的刺激圖形程式調整出錯視效果比較強烈的圖形設定。實驗組的刺激圖形僅改變基礎圖形中的實驗因子，其餘的屬性設定都和對照組相同。以馬賽克方格大小這個子實驗為例，圖 3-3 是對照組，圖 3-4 是實驗組。圖 3-4 的馬賽克方格邊長是圖 3-3 的 2 倍，其餘如明度，格線寬度，刺激漸層坡度都和左邊相同。圖 3-3 對照組圖形範例圖 3-4 實驗組圖形範例每個子實驗應包含明度設定不同的 5 張的對照組圖形與 5 張實驗組圖形。 - 2 - 1 0 1 2

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實驗流程分為對照組階段和實驗組階段，每個階段中，5 張刺激圖形以亂數次序呈現給受測者判斷，每張圖型總共出現的次數為 30 次。在每個刺激圖形之間安插 500 毫秒的干擾圖形，以消除上一個刺激圖形的印象。 (3)前測與修改以上面這組刺激圖形做了 5 個人次的前測之後發現不同的受測者對於明度的敏感範圍差異極大。同樣一組圖形，不同受測者對於 5 張圖的反應有的是左邊比較亮的比率將近 100%或是 5 張圖型都覺得左邊比較暗。為了能盡可能在每個人次的實驗上取得有效數據，因此實驗流程上作了修正。首先製作數組不同明度範圍的前測刺激圖形(如表 3-3)，於正式實驗前，取其中一組的對照組進行前測，並立即統計前測數據是否有太大的偏差，若前測結果偏差過多則更換不同的前測圖形再次測試，直到找到適合受測者的明度範圍，在以此明度進行上述的正式實驗流程。 3-1-2 實驗變項 (1)子實驗一：方格大小 (2)子實驗二：格線寬度 (3)子實驗三：Cornsweet edge 明度變化坡度 3-1-3 實驗對象 60 位國立交通大學研究生，在實驗前均接受過辯色能力測驗，確認有正常或校正至正常的視力。部分受測者會參與兩組不同以上實驗因子的測試。 3-1-4 實驗設備 刺激呈現在 EIZO FlexScan T965 21 吋彩色監視器上，螢幕解析度設定為 1280× 1024 像素，更新頻率 75 Hz。這個監視器是以配備 Intel Pentium IV 3.0GHz CPU 核心、256 Mega bytes 記憶體、ATi Radeon 9200 顯示卡的 PC 所驅動的。實驗用的刺激圖形在 MIT Media Lab 開發的 Processing 平台上製做。實驗程序中，用以呈現刺激與記錄資料的平台則是 Neurobehavioral Systems Presentation Version 0.71 Build 09.24.03，並以 Systat Sigmaplot 7.0 製做心理計量曲線

(psychometric function)。實驗的環境為一暗室，受試者坐於一舒適的椅子上，椅子的高度調整至眼睛符合監視器的高度，而眼睛至監視器的觀測距離約為 80 公分，開始實驗前要求受測者盡可能保持此距離。受試者以 PC 鍵盤上的 Y，N 按鍵紀錄對於刺激圖形的反應。辨色能力測驗則是使用是 Richmond Products©的 Pseudo-Isochromatic Plates。 3-1-4 刺激材料 本實驗所有的刺激圖形以 Processing 製作，色彩模式設定為 HSB，255 個等級。圖形大小 800*900 像素，底色是明度為 0 的純黑色，格線的色彩均為明度 50 的純灰色。刺激圖形從 Processing 平台輸出時為 tiff 檔案格式，之後透過 Adobe

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Photoshop 以不影響圖檔屬性的設定，將檔案轉換為 Presentation 能夠讀取的 windows bmp 格式，以下為這個部分三個子實驗的詳細設定資料。 子實驗一：馬賽克方格大小造成的錯視效果比較 實驗變項：馬賽克方格大小實驗條件：表 3-2 馬賽克方格大小造成的錯視效果比較實驗之實驗條件表對照組實驗組馬賽克方格大小 10*10 像素 20*20 像素 馬賽克格線寬度 1 像素 1 像素對照組 Cornsweet edge 每個階層的明度實驗組四個階層的明度從對比最高到最低為 Bi (i=0~3)，該圖的左邊背景色塊色彩為 Bb。公式中的常數 160 與 140 為作者經過測試後，判斷為錯視較強的組合。左半邊：Bi =160-[k]*i，k=(160-Bb)/3 右半邊：Bi =140+[k]*i，k=3 Cornsweet edge 漸層從中間分別向左右為對比最高的部份 1 格，次高 2 格，再次高 3，最接近背景的 4 格，示意圖如下(實際明度以上表為準)。圖 3-5 Cornsweet edge 明度示意圖之一背景色塊方格的色彩設定如下表：表 3-3 馬賽克方格大小造成的錯視效果比較實驗之明度設定表左邊背景色塊方格明度右邊背景色塊方格色彩圖一圖二圖三圖四圖五明度範圍 a 145 141 137 133 129 明度範圍 b 145 143 141 139 137 明度範圍 c 145 144 143 142 141 明度範圍 d 148 145 142 139 136 預設明度明度範圍 e 148 146 144 142 140 150

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子實驗二：馬賽克格線寬度造成的錯視效果比較 實驗變項：馬賽克格線寬度實驗條件：表 3-4 馬賽克格線寬度造成的錯視效果比較實驗之實驗條件表對照組實驗組馬賽克方格大小 10*10 像素 10*10 像素馬賽克格線寬度 1 像素 3 像素 對照組 Cornsweet edge 每個階層的明度實驗組四個階層的明度從對比最高到最低為 Bi (i=0~3)，該圖的左邊背景色塊色彩為 Bb。公式中的常數 160 與 140 為作者經過測試後，判斷為錯視較強的組合。左半邊： Bi =160-[k]*i，k=(160-Bb)/3 右半邊： Bi =140+[k]*i，k=3 Cornsweet edge 漸層每個明度階層設定的格數同子實驗一。背景色塊方格的色彩設定如下表：表 3-5 馬賽克格線寬度造成的錯視效果比較實驗之明度設定表左邊背景色塊方格明度右邊背景色塊方格色彩圖一圖二圖三圖四圖五明度範圍 a 140 136 132 128 124 明度範圍 b 140 137 134 131 128 明度範圍 c 145 140 135 130 125 預設明度明度範圍 e 145 141 137 133 129 150

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子實驗三：Cornsweet edge 漸層坡度造成的錯視效果比較 實驗變項：Cornsweet edge 漸層坡度實驗條件：表 3-6Cornsweet edge 漸層坡度造成的錯視效果比較實驗之實驗條件表對照組實驗組馬賽克方格大小 10*10 像素 10*10 像素馬賽克格線寬度 1 像素 1 像素對照組四個階層的明度從對比最高到最低為 Bi (i=0~3)，該圖的左邊背景色塊色彩為 Bb。公式中的常數 160 與 140 為作者經過測試後，判斷為錯視較強的組合。 左半邊： Bi =160-[k]*i，k=(160-Bb)/3 右半邊： Bi =140+[k]*i，k=3 Cornsweet edge 每個階層的明度實驗組四個階層的明度從對比最高到最低為 Bi (i=0~3)，該圖的左邊背景色塊色彩為 Bb 左半邊： Bi+1=( Bi +Bb)2*i，B0=160 右半邊： Bi =140+[k]*i，k=3 Cornsweet edge 漸層每個明度階層設定的格數同子實驗一。背景色塊方格的色彩設定如下表：表 3-7 Cornsweet edge 漸層坡度造成的錯視效果比較實驗之明度設定表左邊背景色塊方格明度右邊背景色塊方格色彩圖一圖二圖三圖四圖五明度範圍 a 140 136 132 128 124 明度範圍 b 140 137 134 131 128 明度範圍 c 145 140 135 130 125 預設明度明度範圍 e 145 141 137 133 129 150

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3-1-5 實驗程序

本實驗進行時分為兩個階段，第一階段為前測，這部分要反覆進行，直到找到適合受測者明度範圍後才能正式進行實驗。

a. 前測：

(a) 請受測者在暗室內以 D65 光源照射 Pseudo-Isochromatic Plates，進行辨色能力檢測。 (b) 開啟實驗程式，讀入一組明度範圍的對照組刺激圖形，請受測者就定位後保持與螢幕之間的距離。 (c) 簡略的對受測者說明實驗中所用的錯視現象，但是不提及實驗設計。 (d) 根據設定好的指導語大綱告知受試者在刺激圖形出現之後，以第一眼的印象判斷『左邊的背景色塊是否比右邊的背景色塊亮』，當左邊的色塊比右邊色塊亮時，按下鍵盤上的 Y 鍵，其餘情況都是按鍵盤上的 N 鍵。並明確的提醒受測者，要比較的對象是左右兩背景色塊並非圖形中央的 Cornsweet edge，也切勿把視覺焦點放在單一個馬賽克方格上比較。當受測者難以辨別背景色塊和 Cornsweet edge 時，則請受測者比較刺激圖形中左邊和右邊約三分之一區域的明度。 (e) 確認受試者已了解以上的提示後啟動實驗程式，實驗程式在啟動時讀入刺激圖形，刺激圖形讀取完畢後按下 Enter 鍵繼續實驗流程。 (f) 按下 Enter 後再度顯示文字版的實驗說明，內容同指導語大綱，受測者閱讀完畢後按 Y 鍵開始前測實驗。 (g) 前測中，實驗程式隨機顯示五張實驗刺激圖形，每張圖形出現 3 次，受測者總計需要判斷 15 張圖形。 (h) 當前測結束後立即分析數據，數據中如果包括 100%感到有錯視效果以及 100%沒有錯視效果，則以此明度範圍符合受測者對明度變化的敏感度，適合當作接下來正視實驗的實驗刺激。若前測結果未達此要求，則更換不同的明度範圍繼續進行前測，直到找到適合該受測者的明度範圍為止。 b. 正式實驗： (a) 取得適合受測者的明度範圍後正式進行實驗。正式實驗的流程同前測，但受測者必須對選定的五張實驗刺激圖形每張各判斷 30 次，總計 150 次，平均分成三段顯示在螢幕上。在這三次之間受測者可自行決定是否按 Enter 繼續實驗，若感到眼睛疲勞則可短暫休息後再繼續實驗。實驗結束後顯示感謝受測者協助實驗進行字樣。 (b) 當受測者做完對照組全部的刺激後，將實驗程式中的刺激圖形更換為實驗組，以相同的程序再執行一次。

3-2 neon color spread illusion 的錯視效果實驗

3-2-1 實驗目的與設計

a. 實驗目的

本實驗的目的在以調整法量測 Neon color spread illusion 在不同條件下的馬賽克圖形中所造成的主觀色彩偏移程度，也就是受錯視效果影響的主觀色彩和