视觉原理

章节摘录

版权页：   插图：    琢磨一下这些语汇和表达方式是很有意思的。以英语的“Seeing isbelieving”为例，一般译作“百闻不如一见”或者“眼见为实”，应该说两种译法都不错，但细琢磨起来，两种译法在表达程度上还是有差别的。“眼见为实”通常是与“耳听为虚”相联系或者相对应的，它们在眼见的影像与客观的存在这二者之问建立起对等的关系，表明仅仅听说了还不能承认它的存在，只有见到了才能承认它的存在。而“百闻不如一见”强调的仅仅是听觉的效果（“闻”）远不如视觉的效果（“见”），尽管如此，它并没有明确地从根本上否认听觉的效果与客观存在有着对应的关系。所以， “眼见为实”与“百闻不如一见”在强调视觉和视觉影像的重要性上，还是有着程度上的差别的。 又比如“一见钟情”、“一见如故”、“相见恨晚”，这些成语虽然强调的也是视觉和视觉影像的重要性，但它涉及的却是视觉和视觉影像对观察者内心和情感造成的冲击，赋予了视觉和视觉影像强烈的感情色彩，这正反映出人的视觉影像不单纯是被观察体在视觉感官（眼睛）中形成的影像，它是经过观察者大脑加工过的影像。 再比如“情人眼里出西施”这句俗语，难道不是更直白地说出了视觉影像并不是纯客观的，而是带有明显的主观色彩吗？ 下面实际图形的例子更可以证明上面的论点。 请看图0—2。这是丹麦表象学家兼心理学家埃德加•鲁宾（EdgarRubin，1886—1951）于1915年发现的一个“二义图”（ambiguous image），或称“双关图”。请问，你在图中看到了什么？如果你看到了白色花瓶的话，请你将注意力集中在图的黑色部分，这时你是否看到了两个人在“面面相觑”？以后你再看这个图形时，你就会一会儿把它看成是白色的花瓶，一会儿又把它看成是两个面孔的剪影。这个例子证明，人通过视觉对外界获得的感知不是由部分的刺激决定的，而是大脑对感觉数据的一种动态解释。 有人根据上述这幅“花瓶与面孔”双关图的原理，设计制造了一个异形花瓶，送给了英国菲利普亲王。巧妙的是，该花瓶不仅可以在适当的照明下再现菲利普亲王的侧面轮廓，还可以通过适当地调整照明在一侧再现菲利普亲王的侧面轮廓，而在另一侧再现亲王的夫人——伊丽莎白女王的侧面轮廓（图0—3），从而形成亲王与女王相对而视的情景。这个礼物博得了菲利普亲王的欢心。 为什么通过照明的调整可以显现一男一女两个人不同的形象？这里除了因花瓶并非是对称的回转体，可以同时形成两个不同形状的轮廓，以适应菲利普亲王与伊丽莎白女王的侧脸轮廓外，更巧妙地运用了“阳刚阴柔”的法则——单向光形成的清晰轮廓，表达出男性的阳刚；散射光形成的虚化轮廓，表达出女性的阴柔。送礼人对光线的掌握确有独到之处。

前言

　  《视觉原理》这本书原本是为北京电影学院数字媒体技术研究所数字电影技术专业方向硕士研究生编写的讲义，后来数字媒体技术研究所/影视技术系招收了数字电影技术专业本科生，这本书又将成为该专业本科生的讲义。　  电影是视觉和听觉的艺术和技术，然而首先是视觉的艺术和技术——正如众所周知的那样，最早的电影是默片，只有画面，没有声音。正因为如此，了解电影涉及的有关视觉原理的各种知识，对于电影的摄制来说，尤其显得必要。出于这样的考虑，研究所在最早决定从招收第一届数字电影技术专业方向的硕士研究生起，就开设了“视觉原理”课程，而讲述这门课程的任务，历史地落到了我的头上。　  我当然不是什么视觉理论方面的专家——过去不曾是，现在也仍然不是——当时之所以敢于接下这副担子，其实有一个说起来似乎有些可笑的理由，那就是早上世纪70年代初，我就曾在英国焦点出版社1969年出版的一本《电影电视技术百科全书》（The Focal Encyclopedia of Film & Television Techniques，Oxford，Focal Press，1969）中，读到过有关视觉原理的论述，对于电影（以及电视）涉及视觉原理的主要内容，多少有所了解。然而那些有限的论述，仅仅提供了相关的知识框架和主要知识点，距离讲授一门课程的需要，自然相差甚远。　  对于一门课程，当时也有另一种选择，那就是挑选一本现成的书籍作为讲义，这种办法并非不可行，但现有的有关视觉原理的书籍，没有专门针对影视创作和制作的，这不能不说是一种缺憾。　  另一个促使我自己编写讲义的原因，是由于我总是觉得，现有一些讲述视觉原理的书，常常是“言必称希腊”，联系我们民族文化的内容实在是凤毛麟角，而我们民族的文明史又是那么悠久，实在需要我们深刻地去挖掘。　  于是，下定决心编写自己的讲义，就成了唯一的选择。　  幸好，在信息爆炸的时代，资料的查询已经不是一件太难的事——要知道，我是从中国文化史上最禁锢的时代过来的人，“文革”时期信息的封闭程度，资料查询之困难程度，决不是当今青年能够想象出来的——特别是网络技术已相当发达，资料的查询确实已经变得史无前例地便利，只要你肯花时间、下功夫即可。　  于是，就开始了漫长的编写工作。　  逐渐地，我从纷乱复杂的信息中，理出了头绪——人通过视觉，感知到物体下述四方面似乎相互独立的特性：　  ——形状：指物体在三维空间中的几何范围；　  ——位置：指物体在三维空间中相对于观看者以及其他物体的空间关系；　  ——颜色和亮度：指物体的颜色、阴影、纹理、亮度、透明度等特性；　  ——运动：指物体的方向和位置随时间的变化而变化。　  人们对视觉感受的描述，便是通过上述四种特性的描述而实现的，所以，这四种特性被称为“视觉语言”。本书讨论的实际上是有关视觉系统和视觉语言方面的问题。　  从这个意义上讲，本书的内容其实并不繁杂。而在内容的编写上，本书注意了做到突出两个特点：　  一是花较大的篇幅来讨论活动影像（影视节目）中涉及的视觉原理，或者说是特别注重从活动影像（影视节目）的角度来讨论视觉原理。出于这个特点，本书可能更会引起影视工作者的兴趣。　  二是在阐述视觉原理的过程中，一定数量地引述了我国文化尤其是中国古典文学中涉及视觉感受的范例。坦率地说，在这方面仅仅是个尝试。我心里当然也很清楚，从某种意义上讲，这样的尝试无异于历史上头一个去吃螃蟹，很可能会吃力不讨好。但之所以最终坚持下来这种尝试，正如本书“绪论”中所说的那样，主要是受了王朝闻、丰子恺等大师的影响。而对青少年时欣赏丰子恺漫画、摆弄益智图（十五巧板）拼图甚至仅仅是吟诵几句唐诗宋词的美好记忆，也常常给我以勇气。　  光阴荏苒，转眼之间已经过去了将近八年。随着时间的推移，我忽然发现，本书中原先一些似乎并不大受人瞩目的专题，例如立体摄影、立体电影、光学错觉等等，现在竟然也一个个地成了热门话题，这不能不令人感到欣慰。　  几经波折，这本书终于要出版了。看着那厚厚一摞校样，我突然产生了一种释然的感觉——其实对于这本书，我最大的心愿还是当孩子们来上我这门课之前，能够拿到课程指定的这本讲义。我总觉得，这本是一名教师基本应做到的。然而原本看似理所当然的事，却一直没能做到。正因为如此，对于历届直到课程结束也没有拿到这本讲义的硕士生们，我一直心怀愧疚。　  所以，对于《视觉原理》的出版，我要感谢出版社，也要感谢在编写本书的过程中，指导、鼓励和帮助过我的所有人。恕我在这里没有举出任何一个人的名字，因为我觉得挂一必定漏万。我在这里只是想郑重地向他们说一声：谢谢你们！你们的好，我会牢记在心里！　  李铭　  2012年1月28日　  （农历壬辰年正月初六）

内容概要

李铭，北京电影学院数字媒体技术研究所/影视技术系教授级高工。

主要著译：

《数字时代的影像制作》（主编）、《影视技术概论（修订版）》（合著）、《中国电影专业史研究（电影技术卷）》（合著）、《电影摄影技术》（合译）、《电影摄影与照明设备》（合译）、《电影电视磁带录像技术词典》（合译）、《影视制作者指南》（合译）、《现代摄影加工》（合译）、《技术成就梦想——现代电影制作工艺探讨与实践》（撰稿人）、《理论支撑未来——电影工艺相关理论与科技研究》（撰稿人）、《电影技术百年》（编委/撰稿人）、《缩微摄影技术等级标准培训教材》（合著）、《中国缩微摄影工作事典》（副主编）等。

书籍目录

序 1

绪论11

第一部分  33

第一章  人的眼睛   34

1.1 概述  34

1.2 人眼的构造   35

1.2.1 眼球壁   36

1.2.2 眼内腔和内容物   40

1.2.3 视神经和视路   42

1.2.4 眼附属器   42

1.3 视网膜   43

1.3.1 视网膜色素上皮层 44

1.3.2 视网膜感觉层 44

1.4 视路 48

第二章  视觉功能 50

2.1 视觉的基本功能与基本特性 50

2.1.1 光谱感受能力与分辨能力 50

2.1.2 光强度感受能力与分辨能力 50

2.1.3 光的空间辨别能力 51

2.1.4 光的时间辨别能力 52

2.2 眼球的运动 52

2.2.1 眼球的运动方式 52

2.2.2 眼球运动的实现 55

2.3 视觉影像的形成 55

2.3.1 倒立的实像 55

2.3.2 眼睛的调焦与聚焦 56

2.4 视线与视野 57

2.4.1 视线 57

2.4.2 视野 57

2.4.3 一般观看过程 58

2.4.4 视野与影视画面宽高比的关系 59

2.5 光量的控制  60

2.6 视觉适应 61

2.6.1 明适应与暗适应 61

2.7 时间因素与空间因素 62

2.8 强度的差别 63

2.9 同时对比（反差） 64

2.9.1 横向抑制 64

2.9.2 对比（反差） 64

2.9.3 边缘 65

2.9.4 通道 67

2.10 连续对比 68

2.10.1 敏感度 68

2.10.2 余像 68

第三章  仿生眼 71

第二部分：图形知觉  73

第四章  图形知觉的形成 74

第五章  神奇的视觉现象 83

第六章  图形与背景的分离 91

6.1 突出图形的手段 91

6.2 掩饰图形的手段 95

第七章  视觉组织的格式塔原理 98

7.1 接近性 99

7.2 相似性 105

7.3 良好的连续性 107

7.4 闭合性 109

7.5 小型性 113

7.6 对称性 114

7.7 环绕性 114

7.8 简明性 117

第八章  创造性视觉思维 118

8.1 创造性思维与视觉思维 118

8.2 寓教于乐 120

8.2.1 七巧板 120

8.2.2 十五巧板 121

8.2.3 折纸游戏 126

8.3 创造性视觉思维在影像与影视的创作与制作上的运用 126

第三部分：深度知觉  131

第九章  深度感的形成 132

9.1 深度感 132

9.2 双目的位置 132

9.3 深度感的形成 133

第十章  单目深度线索 134

10.1 相互遮挡 135

10.2 线性透视 135

10.3 大小恒常 137

10.4 相对高度 143

10.5 纹理梯度 144

10.6 大气透视 146

10.7 光影 146

10.8 运动视差 147

10.9 视力调节 149

第十一章  双目立体视觉 150

11.1 双目立体视觉的获得 150

11.2 立体摄影 153

11.3 立体图对与立体镜 154

11.4 裸眼观看立体图对 156

11.5 偏振法与双色法观看立体影像 159

11.6 柱镜法与狭缝法 160

11.7 立体影像中的立体窗 161

11.8 怎样用普通相机拍摄立体影像 162

11.9 利用视差绘制的“立体图” 165

11.10 随机点单一影像立体图 169

11.11 巧用看立体影像的方法找出二图的差异 170

11.12 反光镜法看立体图对影像 170

11.13 单眼看立体图对影像获得深度感的方法 172

11.14 从二维图片看三维影像的方法 173

11.15  2D转3D 175

11.16 自制简易立体镜 176

11.16.1 观看图片的立体镜 176

11.16.2 幻灯片立体镜 177

11.16.3 大幅面立体图对的看片器   177

11.17 立体影像呈现与观看中的一些有趣现象  177

第十二章  立体电影 179

12.1 立体电影的起源 179

12.2 立体电影的类型 183

12.2.1 需要戴眼镜的立体电影 183

12.2.2 不需要戴眼镜的立体电影     184

12.3 我国立体电影的发展历程 185

12.4 数字技术引入立体电影 186

12.5 数字立体电影 187

12.5.1 偏振技术 187

12.5.2 分色技术 189

12.5.3 液晶光闸技术 191

12.6  4D电影 191

第十三章  全息摄影   192

第四部分：运动知觉  203

第十四章  运动的感知   204

第十五章  运动知觉的四种方式 206

15.1 真实运动  206

15.1.1 头不动眼也不动 206

15.1.2 头不动眼动 207

15.1.3 眼不动头动    207

15.2 似动运动  208

15.3 诱发运动  211

15.4 运动后效    213

第十六章  从活动图画玩具到电影和电视   214

16.1 幻灯（17世纪中叶） 215

第十四章  运动的感知   204

第十五章  运动知觉的四种方式 206

15.1 真实运动  206

15.1.1 头不动眼也不动 206

15.1.2 头不动眼动 207

15.1.3 眼不动头动   207

15.2 似动运动  208

15.3 诱发运动  211

15.4 运动后效    213

第十六章  从活动图画玩具到电影和电视   214

16.1 幻灯（17世纪中叶） 215

16.14 尼普科夫圆盘  234

16.15 贝尔德机械电视 234

第十七章  活动影像的似动原理 235

17.1  视觉暂留说 235

17.2 Φ现象似动说 238

17.3 视觉暂留兼Φ现象似动说 239

17.4 短程似动说 239

第五部分：彩色知觉  247

第十八章  彩色特性 248

18.1 光谱 248

18.2 色彩的种类 250

18.2.1 无彩色          250

18.2.2 彩色 250

18.3 色彩的基本特性 250

18.3.1 色调 251

18.3.2 纯度（彩度、饱和度） 251

18.3.3 明度 251

18.4 识别物体及其颜色的三要素 254

18.4.1 光 254

18.4.2 物体   254

18.4.3 观察者 255

第十九章 彩色变化 256

19.1 彩色调加 256

19.1.1 单片DMD系统 259

19.1.2 多片DMD系统 260

19.2 彩色调减 261

第二十章  空间与彩色 263

20.1 同时彩色对比 263

20.2 适应 263

20.3 空间同化 264

第二十一章  时间与彩色 266

21.1 余像 266

21.2 潜隐 266

第二十二章  色彩的生理与心理效应  267

22.1 红色 269

22.2 橙色 269

22.3 黄色 269

22.4 绿色 270

22.5 蓝色 270

22.6 紫色 270

22.7 棕色 271

22.8 黑色 271

22.9 白色 271

22.10 灰色 271

第二十三章  电影中的色彩   272

23.1 人工染色和机械染色 272

23.2 整体染色和调色  273

23.3 染色片基 273

23.4 麦克斯韦尔的彩色摄影理论        274

23.5 加色法电影 274

23.5.1 交替滤光法 274

23.5.2 分光记录同时混合法 275

23.5.3 柱镜法 276

23.5.4 彩屛法 276

23.6 减色法  277

23.6.1 双面涂层法 278

23.6.2 扩散转移法 279

23.6.3 银漂法 279

23.6.4 染印法 279

23.6.5 外偶法 281

23.6.6 内偶法 281

23.7 电影中的色彩审美 282

第六部分  视觉恒常与错觉   285

第二十四章  亮度恒常与错觉   286

24.1 视觉恒常与视觉错觉的类别      286

24.1.1 生理错觉 286

24.1.2 认知错觉 286

24.2 即时对比亮度错觉 287

24.3 同化错觉 288

24.4 适应性与稳定性 288

24.5 Scintillating栅格错觉 289

24.6 梯级光楔上的错觉 289

第二十五章  大小恒常与错觉    290

25.1 Müller-Lyer错觉 291

25.2 Ponzo错觉 291

25.3 水平垂直错觉 291

25.4 Ebbinghaus错觉 291

25.5 同化作用 292

第二十六章  颜色恒常与错觉   292

26.1 色温的影响 292

26.2 环境对色彩感觉的影响 293

26.3 霓虹色错觉 294

第二十七章  深度恒常与错觉  294

27.1 凸凹转换错觉 294

27.2 凹脸错觉 295

27.3 艾密斯怪屋 295

27.4 怪坡与抗重力小屋 296

27.5 凹脸错觉 297

27.5.1 纸龙模型运动过程中的纸龙头部运动错觉   299

27.5.2 观察者围绕纸龙模型运动过程中的纸龙头部运动错觉  299

27.5.3 白色凹脸纸龙引起的错觉   300

27.5.4以凸脸纸龙模型为对照物的凹脸纸龙运动错觉  301

27.5.5利用凹脸纸龙模型立体图对消除凹脸错觉还原纸龙凹脸原貌 302

27.5.6 结论   304

27.6 街头绘画立体错觉 304

主要参考文献 309

出版后记   310

编辑推荐

《视觉原理:影视影像创作与欣赏规律的探究》具有：1.针对性，结合中外影视节目 揭示影视创意规律与魅力之所在；2.可读性，旁征博引古诗名句 阐述视觉感受和语义意象之关系；3.新颖性，详细讲解立体电影奥秘 教你怎样拍摄观看立体照片；4.趣味性，寓教于乐 益智拼图 光学错觉图片 琳琅满目目不暇接；5.普适性，科学严谨 深入浅出 可供专业影视业余摄影爱好参考。

作者简介

本书在解释视觉系统的基础上，讲解了视觉对形状、位置、颜色和亮度以及运动等特性的认知原理。

花了较大的篇幅来讨论活动影像（影视节目）中涉及的视觉原理，并一定数量地引述了我国文化尤其是中国古典文学中涉及视觉感受的范例。

对于当前的一些热门话题，例如立体摄影、立体电影、光学错觉等，本书亦有较为详细的讲述。

◆ 读者定位 ◆——————————————————————————摄影专业师生，影像爱好者、影视院校师生、影视行业工作者、影视、摄影爱好者

◆ 上架建议 ◆——————————————————————————电影、摄影、艺术、专业教材

图书封面

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