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研究生: 陳光大
Guang-dah Chen
論文名稱: 動力學造形中螺旋柱圖形的動態錯視效果
The Study of Kinetic Art Dynamic Optical Illusion on Column with Spiral Pattern
指導教授: 林品章
Pin-Chang Lin
口試委員: 陳玲鈴
Lin-Lin Chen
王韋堯
Regina W.Y. Wang
王銘顯
Ming-Shean Wang
陳俊宏
Jun-Hong Chen
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 設計學院 - 設計系
Department of Design
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 168
中文關鍵詞: 動力學造形造形教育設計教育螺旋柱圖形動態錯視效果
外文關鍵詞: Kinetic art, Form education, Design education, spiral pattern on column, dynamics optical illusion
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  • 人類最早使用的動力取自於人類本身,例如:鑽木取火、打擊石塊、用手汲水等。但在了解動物的習性之後,就利用家畜的力量從事較具勞動性的工作,甚至更進一步的利用存在於自然能源中的水力與風力。一直到了十九世紀,與人類同時誕生的技術,從道具邁向機械發展的過程,在此有了極大的轉變。相同的,造形之發展過程受到技術的影響共同成長,在現代科學技術愈來愈發達的今天,科學與藝術相互結合的趨勢成為主流,自然而然對動力學造形的發展會產生極大的影響。
    完整的基礎造形教育對設計能力絕對有重大的貢獻,而成效紮實的基礎造形教育,對提升設計上造形開發的水準也有一定的決定性。一個完備的基礎造形教育能加強學生由二度空間、三度空間到四度空間整體的構築與造形能力。台灣的基礎造形教育大部分都偏向於靜態表現與立體造形的開發與探討,欠缺有關四次元動態表現為主的研究。因此,本研究的目的是希望藉著,探討四次元之動力學造形的理論基礎、相關動力學造形的歷史源流及其與設計的關係,闡述它在學術上的地位與獨立性以及其在造形教育、造形藝術的重要性與設計教育上的意義。其次,並嘗試瞭解在動力學造形的運動狀態下有關螺旋柱圖形的動態錯視效果,透過心理物理學的實驗方式,探討相關錯視效果。
    本研究屬於基礎造形研究,第一階段藉著文獻探討與理論分析的方法,對於基礎造形教育的精神與內涵以及動力學造形的相關學理進行論述,內容包含1.動力學造形的內涵;2.動力學造形與基礎造形教育的關係;3.動力學造形在設計教育上的意義等。並蒐集動力學造形相關資料和利用文獻探討的方式,探討動力學造形的發展過程,其中將發展階段分為:二十世紀前、二十世紀初期、二十世紀中期、二十世紀後期等階段,分述動力學造形在這些階段的發展樣貌。藉由探討上述相關動力學造形的歷史源流,以確立動力學造形在設計與造形藝術領域的學術地位。
    第二階段採用心理物理學中的調整法,研究動力學造形中有關螺旋柱圖形的動態錯視效果。過去相關的研究都是以平面型態之研究為主,本研究以立體動態為主,瞭解其視覺行為,探討線條角度、線條粗細、視點距離及不同線條間距的錯視效果實驗,並分析不同受測對象的錯視效果。所得到的速度閾值越大,動態錯視效果的時間越長;反之越短。
    研究結果提出下列幾項觀點。一、在動力學造形的相關文獻方面:1.動力學造形在包浩斯預備教育中為設計基礎教育的一環,並與現代藝術有密切的關係;2. 動力學造形將以高科技為主導,並結合互動性、參與性的表現而持續發展;3. 動力學造形在藝術與設計的發展中可以整理出系統性的發展源流,並具有跨領域的學術地位;4. 動力學造形為現代設計教育中不可缺少的重要表現形式。二、有關螺旋柱圖形的動態錯視效果之實驗方面:本實驗探討設計專長男女與非設計專長男女對螺旋柱圖形的動態錯視效果之反應,結果發現:1. 視點距離4m、線條角度為15°、線條粗細為10mm的螺旋柱線條圖形,所產生動態錯視效果的速度閾值差異最大;2. 非設計專長者之視點距離與線條間距之速度閾值均大於設計專長者;3. 螺旋柱圖形的線條間距越大,速度閾值明顯上升,即有明顯的動態錯視效果。4. 圖形線段有連續時,速度閾值明顯上升,反之,有下降的趨勢;且圖形線段不平行時,會出現視覺波動效果。
    本研究針對動力學造形的基礎理論、發展的歷史源流,以及其與視覺行為、認知心理學之間的關係進行探討及實施相關實驗,期待本研究之成果對造形教育及設計教育有所貢獻。


    The first power source we humans used is the power of ourselves, such as drilling woods to get fire, striking rocks into pieces, drawing water with hands, etc. After knowing the habitual behavior of animals, animal power became the substitute for power source, furthermore, the nature energy as waterpower and wind power. Until 19 century, machinery changed the human working progress to a higher level. Meanwhile, the development of design also influenced by the machinery to a place that art links up with scientific technology perfectly, so does Kinetic Art.
    The complete basic design education gives a great contribution to design education. A whole set of basic design education can improve student’s abilities in construction from 2 dimensional, 3 dimensional, to 4 dimensional space. The basic design education in Taiwan emphasizes on static structure, lacking the dynamic expression. The purposes in this study are: 1. Discussing the basic theories of 4 dimensional Kinetic Art, and expound the importance in design education. 2. Researching the history of Kinetic art to establish the position in design science. 3. Analyzing the dynamic optical illusion of spiral pattern column in Kinetic art, understanding the forming factors and discussing other correlate optical illusion effects with psychophysics methods.
    This study is an investigation under the basic design and art. The first stage in this study is to give a concept in basic art education and Kinetic art by archiving the literatures and theories. The gists are: 1. the idea of Kinetic art. 2. the relationship between Kinetic art and basic art education. 3. the role that Kinetic art plays in design education. Separate the history of Kinetic art into four time periods as: 1. Time before 20th century. 2. Early 20th century. 3. Medium term of 20th century. 4. Later 20th century. Discuss the history of Kinetic art to ascertain the science position in design and form art, examining the optical illusion of sprial pattern column and visual expression, to be the fundamental basis of the further experiments.
    The second stage is using the adjustment method of psychophysics to analyze the dynamics optical illusion effect of spiral pattern on column. Unlike the former tests base on graphic objects, this study takes three-dimensional, dynamic object as the testing method. Comparing the final results of optical illusion experiments under different factors as the slanted angles of lines, the thickness of lines, distanced from viewers to testing object, and the range from line to line. The result in this study is the bigger the speed threshold is, the longer dynamic optical illusion is, contrariwise. The conclusion of this study brings out some points under the theories of Kinetic art. In the scientific part of Kinetic art, there are: 1. Kinetic art became the essential program of basic art education in Bauhaus preliminary courses, and has a tight connection with modern art. 2. Kinetic art will go along with high-tech expression and interaction in the future. 3. Kinetic art which has the scientific position in the history of art and design can be sorted. 4. Kinetic art is an important manifestation in design expression. In the experiment part of spiral pattern column dynamic optical illusion, observes the reactions of design specialists and non-design specialists, there are three results being brought out: 1. Under the conditions of observing distance at 4m, 10mm spiral pattern line, and 15° oblique angle, there is a biggest discrepancy in speed threshold. 2. The speed thresholds which pronounced by different distances and gap between lines to line are divergent to who design specialists and non-design specialists. 3. Bigger the gap between line to line of spiral pattern column is, greater the speed threshold is which has obvious dynamic optical illusion. 4. The speed threshold rise when the pattern is continuous, un-continuous goes contrariwise.
    The experiments in this study discuss the relationship between Cognitive Psychology and human sight from the fundamental theories and history. This study is looking forward to be the contribution for future design education.

    中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅲ 誌謝 Ⅴ 目錄 Ⅵ 圖目錄 Ⅹ 表目錄 ⅩⅣ 附錄 ⅩV 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 2 1.3 研究目的 3 1.4 研究架構與流程 4 1.4.1研究架構 4 1.4.1研究流程 5 1.5 本論文的構成 7 1.6 研究名詞釋義 9 1.7研究限制 10 第二章 文獻探討 11 2.1 動力學造形的基礎理論 11 2.1.1 動力學造形的內涵 11 2.1.1.1 動力學造形的概念 11 2.1.1.2 動力學造形的造形意義 12 2.1.1.3 動力學造形的特徵 15 2.1.2 動力學造形與基礎造形教育的關係 16 2.1.2.1「動力學造形」與「構成」的關係 16 2.1.2.2 動力學與構成教育 18 2.1.2.3 動力學造形在造形教育的教學重點 20 2.1.3 動力學造形在設計教育上的意義 23 2.1.3.1 動力學造形在視覺傳達設計中的特性 23 2.1.3.2 動力學造形的設計表現與應用 24 2.2 動力學造形的發展源流 30 2.2.1 二十世紀前的動力學造形 30 2.2.1.1 動力學造形的萌芽 30 2.2.1.2 從傳統走向近代 34 2.2.2 二十世紀初期的動力學造形(A.D.1900-1935) 37 2.2.2.1 以運動為題材的未來派 37 2.2.2.2 對機械崇拜的構成主義 38 2.2.2.3 包浩斯的預備教育 40 2.2.2.4 諷刺視覺曖昧的達達主義 41 2.2.3 二十世紀中期的動力學造形(A.D.1935-1970) 42 2.2.3.1 強調實際動態的機動藝術 42 2.2.3.2 視知覺參與的歐普藝術 44 2.2.4 二十世紀後期的動力學造形(A.D.1970-) 46 2.2.4.1 電子技術與藝術 46 2.2.4.2 互動藝術 47 2.3 螺旋柱圖形的動態錯視效果 52 2.3.1 動態視覺的系統 52 2.3.2 旋轉運動的特性 55 2.3.3動態錯視效果的相關研究 57 2.3.3.1 立體運動效果(STEREO KINETIC EFFECT) 58 2.3.3.2 SILHOUETTE ILLUSION 60 2.3.3.3 BARBER-POLE ILLUSION 61 2.3.4 動態錯視效果的表現要素 63 2.3.5 視力與線條粗細之認知 64 2.3.5.1 視力與視力表 64 2.3.5.2 視力與線條 64 2.4 本章小結 66 第三章 研究方法 69 3.1 實驗方法 69 3.1.1 速度閾值 69 3.1.2 測量方法 70 3.2 實驗對象 70 3.3 實驗設備 71 3.4 實驗環境 72 3.5 實驗架構 72 3.6 實驗分析 75 3.7研究範圍 75 第四章 螺旋柱圖形的動態錯視效果實驗 76 4.1 前置實驗 76 4.1.1 線條粗細的設定實驗 76 4.1.2 線條角度的認知實驗 82 4.1.3 螺旋條紋粗細的認知實驗 87 4.2 正式實驗一:視點距離與速度閾值的認知實驗 92 4.2.1 實驗設計 92 4.2.2 圖形樣本 93 4.2.3 受試者 93 4.2.4 實驗設備與工具 93 4.2.5 實驗程序 93 4.2.6 實驗分析 94 4.2.7 結果 95 4.3 正式實驗二:不同線條間距的錯視效果實驗 97 4.3.1 實驗設計 97 4.3.2 圖形樣本 97 4.3.3 受試者 97 4.3.4 實驗設備與工具 97 4.3.5 實驗程序 99 4.3.6 實驗分析 100 4.3.7 結果 101 4.4 本章小結 103 第五章 不同受試對象的錯視效果分析 105 5.1 螺旋柱圖形與視點距離之錯視效果分析 105 5.1.1 設計專長的男女受試者,在不同距離下形成錯視效果之速度 閾值比較 105 5.1.2 非設計專長的男女受試者,在不同距離下形成錯視效果之速 度閾值比較 106 5.1.3 設計專長與非設計專長者,在不同距離下形成錯視效果速度 閾值之差異比較 108 5.2 不同線條間距的錯視效果分析 111 5.2.1 設計專長的男女受試者,在不同線條間距下形成錯視效果之 速度閾值比較 111 5.2.2 非設計專長的男女受試者,在不同線條間距下形成錯視效果 之速度閾值比較 114 5.2.3 設計專長與非設計專長者,在不同線條間距下形成錯視效果 速度閾值之差異比較 118 5.3 本章小結 125 第六章 結論與建議 127 6.1 結論 127 6.1.1 文獻部分 127 6.1.2 實驗部分 129 6.2後續研究與建議 131 參考文獻 132

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