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利用3d打印,自己设计视错觉模型

利用3d打印,自己设计视错觉模型
本文可以学到:
1. 视错觉模型的原理
2. 如何自己设计制作视错觉模型

主要材料

3d打印耗材

所需工具

镜子123d或其他设计软件
3d打印机

制作步骤

  1. 第1步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第1步日本明治大学的杉原厚吉(Kokichi Sugihara)教授生于1948年,已近70岁了,他做过很多出名的视错觉作品,2015年的镜子视错觉作品“迷惑的车棚”获得了年度视错觉奖(illusion of the year),2016年的镜子视错觉作品“圆还是方”也获得了此奖。
  2. 第2步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第2步人脑在解读眼睛看到的视觉信息时,倾向于把三维图像按照直角来进行解释。比如我们假设有一条垂直线段l,l平行于z轴,现在保持l方向不变,让l的上端在三维空间中划出一个空间曲线c(t),l在空间中划出的面称为S。在这种情况下,我们看这个空间曲线c(t)时,会倾向于把这个曲线看作是上图b中的形状,即一个和z轴垂直的平面跟面S相交得到的曲线。上图c中则是另一种可能性,一个曲面和面S相交得到一个曲线,虽然数学上这没问题,但人脑一般并不会这样来解读看到的图像,这就是所谓的“倾向于把三维图像按照直角来进行解释”。
  3. 第3步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第3步回到 “圆还是方”作品,这个模型实际上是一个上边框类似s型的空心筒,先建立好模型,然后进行3d打印,从一边看过去时,容易脑补成圆柱的截面,而从相反的另一边看过去时则更容易感觉有四个直角,是个方形。
  4. 第4步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第4步网上能找到不少这类称为Ambiguous Cylinder的视错觉筒的模型文件。当然,我们肯定不能仅仅满足于了解原理,还想自己做一个,虽然网上有现成的3d文件,不过如果想自己设计图案,应该怎么建立模型呢?

    有一种方法是建立函数,对空间曲线进行描述,并计算满足某些特定条件时的函数应该是什么曲线。杉原厚吉教授2016年4月曾在MDPI出版公司旗下开放获取期刊Symmetry上发布论文讨论了这种方法。运用数学计算可以得到空间曲线c1和c2的方程,当我们给出任意a1和a2曲线的方程时,c1和c2就被唯一确定了。
  5. 第5步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第5步可以证明,当这个空间曲线绕z轴旋转时,仍然满足我们想要的“异常视错觉反射”。

    有了方程之后,就可以任意构建模型了,比如下面的鱼模型。
  6. 第6步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第6步这种方法有些麻烦,也需要一定水平的计算能力。对于部分图形我们可以选择直接在设计软件里建立模型,根据投影图像找出空间曲线的形状。

    比如我们想让一个空间曲线从一个角度看是方形,从另一个角度看是圆形,就可以在设计软件里建立模型,让圆形和方形沿着想要的视线方向移动,其轨迹在空间中形成圆筒和方形筒。然后取两个模型的交线,这个交线就可以满足从一个角度看为方,从另一边看是圆。
  7. 第7步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第7步之后我们把这个空间曲线单独截出来,在下面做出竖直的筒壁,加上一个底。就可以作为3d模型进行打印了。
  8. 第8步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第8步打出来的效果是这样,算是还可以吧。
  9. 第9步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第9步摆放镜子时,镜子最好是向前倾斜一些,以保证眼睛看物体和镜像时的角度一致。
  10. 第10步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第10步网上有不少爱好者自己设计的这类镜面视幻觉作品,原理基本都类似。

    可以给这个图形加上一个把手,作为杯子来使用。
  11. 第11步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第11步还可以做成小动物形状,从一边看是海豹,另一边看是海豚。
  12. 第12步:利用3d打印,自己设计视错觉模型 第12步这类称为Ambiguous Cylinder的视错觉筒,不仅仅有“圆还是方”,还有许多变种。网上搜索Ambiguous Cylinder能找到不少这类视错觉3d模型文件,大家有兴趣也来试一试吧 :-D
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《利用3d打印,自己设计视错觉模型》教程创建于2017-12-09
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