本發(fā)明涉及一種展示余暉效應(yīng)的動態(tài)立體演示裝置，主要用于科普教育和教學(xué)實踐活動。

背景技術(shù)：

人的視覺實際上是靠眼睛的晶狀體成像，感光細(xì)胞感光，并且將光信號轉(zhuǎn)換為神經(jīng)電流，傳回大腦引起人體視覺。整個過程大概需要0.1～0.4秒的時間，當(dāng)眼前的物體突然消失，視神經(jīng)對物體的印象不會立即消失，而要延續(xù)0.1～0.4秒的時間，人眼的這種現(xiàn)象是視覺暫留現(xiàn)象，又被稱為“余暉效應(yīng)”。視覺暫留現(xiàn)象是動畫、電影等視覺媒體形成和傳播的根據(jù)。電影的膠片實際上就是一條塑料膠片上印著連續(xù)的畫面，每一個畫面稱為一幀，代表電影中的一個時間片段。這些幀的內(nèi)容總比前一幀有稍微的變化，當(dāng)電影膠片在投影機(jī)上放映時就產(chǎn)生了運動的錯覺：每一幀都很短并且很快被另一幀所代替，這樣就產(chǎn)生了運動。

在教學(xué)過程中，通常教師會用到一種簡易的道具來展示視覺暫留現(xiàn)象，這種道具被稱為“籠中鳥”，主要是一個硬紙板正面畫上鳥籠，背面畫上鳥，用一個直桿沿著“鳥籠”的中心穿過硬紙板，當(dāng)這個硬紙板圍繞直桿快速翻轉(zhuǎn)時，可以觀察到“鳥”出現(xiàn)在“鳥籠”中的視覺現(xiàn)象。其實就是硬紙板翻轉(zhuǎn)過程中正面的“鳥籠”與背面的“鳥”的影像在我們的視覺中重合了。更進(jìn)一步的，在講解電影或者動畫原理的時候，就需要用到一種相對專業(yè)的裝置了，這種裝置被稱為“奔騰的畫中馬”，一個水桶狀的圓桶，底面中心安裝有垂直于底面向外的轉(zhuǎn)軸，經(jīng)軸承座等固定在基座上，圓桶側(cè)壁不透光，沿著軸線方向均布很多通透的狹縫，圓桶內(nèi)壁在狹縫之間粘貼著馬奔跑循環(huán)動畫動作分解圖案?？焖俎D(zhuǎn)動圓桶，并通過狹縫從圓桶外向圓桶內(nèi)看，能看到馬在原地奔騰的動態(tài)影像。這兩種道具和裝置，前者能展示視覺暫留原理但不能展示電影的原理，后者能展示電影原理但影像是在原地動作。并且兩者都是平面的圖像，不夠立體生動。綜上所述，目前的教具難以吸引觀眾的注意，難以激發(fā)觀眾探究的意愿，教學(xué)效果不佳。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種展示余暉效應(yīng)的動態(tài)立體演示裝置，該演示裝置能讓參觀者或?qū)W習(xí)者更加直觀的認(rèn)識視覺暫留現(xiàn)象和動畫與電影的原理，并且適合長期教學(xué)使用。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種展示余暉效應(yīng)的動態(tài)立體演示裝置，包括機(jī)架以及轉(zhuǎn)盤軸系，所述轉(zhuǎn)盤軸系包括安裝在機(jī)架上的轉(zhuǎn)軸以及固定在所述轉(zhuǎn)軸上隨轉(zhuǎn)軸一起同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤上固定有與轉(zhuǎn)盤同軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒，所述轉(zhuǎn)筒外側(cè)面上設(shè)有多個沿轉(zhuǎn)筒周向均勻間隔布置且構(gòu)成連續(xù)動作姿態(tài)的立體模型，所述轉(zhuǎn)盤的盤面上均勻間隔設(shè)有多個沿轉(zhuǎn)動周向布置的參照標(biāo)記，所述參照標(biāo)記位于所述轉(zhuǎn)筒的外側(cè)，所述參照標(biāo)記的數(shù)量比立體模型的數(shù)量多一個。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)盤的盤面上設(shè)有多個沿轉(zhuǎn)動周向均勻間隔布置且構(gòu)成連續(xù)動畫的分解圖案，所述分解圖案位于所述轉(zhuǎn)筒的外側(cè)，所述分解圖案的數(shù)量與所述立體模型的數(shù)量相等。

進(jìn)一步的，所述演示裝置還包括安裝在機(jī)架底座上的保護(hù)罩，所述保護(hù)罩內(nèi)頂部安裝有頻閃燈，所述轉(zhuǎn)盤的盤面上設(shè)有多個沿轉(zhuǎn)動周向均勻間隔布置的傳感標(biāo)記，所述傳感標(biāo)記位于所述轉(zhuǎn)筒的內(nèi)側(cè)，所述參照標(biāo)記的數(shù)量與所述傳感標(biāo)記的數(shù)量相等或參照標(biāo)記的數(shù)量等于整數(shù)倍的所述傳感標(biāo)記的數(shù)量，所述機(jī)架上安裝有用于檢測所述傳感標(biāo)記的對射傳感器，所述傳感標(biāo)記以及對射傳感器與轉(zhuǎn)軸之間的距離相等；所述傳感標(biāo)記隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動并與所述對射傳感器重合時，所述對射傳感器將感應(yīng)信號發(fā)送至相應(yīng)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)每接收一次信號則控制所述頻閃燈開啟閃爍一次。

進(jìn)一步的，所述演示裝置包括驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)為手輪或電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述連續(xù)動作姿態(tài)的開始姿態(tài)與最后姿態(tài)相同，所述連續(xù)動畫的開始圖案與最后圖案相同。

進(jìn)一步的，所述保護(hù)罩的正面透明、其他面均為非透明，所述轉(zhuǎn)軸的軸向垂直于所述保護(hù)罩的正面。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、構(gòu)成連續(xù)動作姿態(tài)的立體模型可以采用3d打印技術(shù)制作而成，所述立體模型在隨轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動時所呈現(xiàn)出的連續(xù)動作姿態(tài)的效果生動鮮明，更吸引觀眾的注意力。

2、以人體行走的連續(xù)動作姿態(tài)來分解獲得多個人偶立體模型、以動物行走的連續(xù)動畫來分解獲得多個動物分解圖案、以大樹圖案為參照標(biāo)記為例，本發(fā)明進(jìn)行演示操作時：由于所述參照標(biāo)記的數(shù)量與所述傳感標(biāo)記的數(shù)量相同，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤軸系轉(zhuǎn)動起來以后在頻閃燈的作用下大樹圖案的所述參照標(biāo)記在視覺上靜止不動。固定在所述轉(zhuǎn)筒外側(cè)面上的人偶立體模型數(shù)量與所述動物分解圖案數(shù)量相同，人偶立體模型數(shù)量與所述傳感標(biāo)記的數(shù)量不一致也不是倍數(shù)關(guān)系，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤軸系轉(zhuǎn)動起來以后在頻閃燈的作用下人偶立體模型與動物分解圖案在視覺上呈現(xiàn)出連續(xù)行走動作的同時其位置也持續(xù)偏移。從而呈現(xiàn)出立體的人偶與平面的狗在一條路邊間隔均勻的種植了相同樹木的路上向前行走的視覺效果，行走動作與位置偏移符合邏輯關(guān)系。人偶立體模型與平面狗的分解圖像同時呈現(xiàn)出動畫效果，能調(diào)動起觀眾的探究興趣。而人偶向前行進(jìn)與參照標(biāo)記樹木圖案保持不動的視覺反差，則更能激發(fā)觀眾探究的意愿。

3、所述轉(zhuǎn)盤軸系可以在所述驅(qū)動系統(tǒng)的帶動下轉(zhuǎn)動，既可順時針轉(zhuǎn)動又可逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)逆時針轉(zhuǎn)動時人偶和動物呈現(xiàn)出視覺上向前行進(jìn)的效果；當(dāng)順時針轉(zhuǎn)動時則人偶和動物呈現(xiàn)出視覺上向后倒退的效果。雙向轉(zhuǎn)動帶來不同效果對比更容易讓觀眾理解視覺暫留現(xiàn)象和動畫與電影的原理。

4、本發(fā)明設(shè)有保護(hù)罩，除正面透明外，其余面均不透光，降低了外界的光線干擾的同時也有效地保護(hù)了轉(zhuǎn)盤及人偶立體模型，為教學(xué)成果提供了保證，同時也具有長期放置時的防塵作用。

5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適合于長期的教學(xué)使用。本發(fā)明能讓參觀者或?qū)W習(xí)者更加直觀的認(rèn)識視覺暫留現(xiàn)象和動畫與電影的原理，并且適合長期教學(xué)使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明正面示意圖；

圖3為本發(fā)明側(cè)面示意圖；

圖4為本發(fā)明一組連續(xù)動作姿態(tài)人偶立體模型正面示意圖；

圖5為本發(fā)明參照標(biāo)記與分解圖案結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明采用電機(jī)驅(qū)動的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記符號的含義如下：

100-機(jī)架110-軸承座120-傳感器安裝孔200-轉(zhuǎn)盤軸系

210-轉(zhuǎn)盤220-立體模型230-轉(zhuǎn)軸240-驅(qū)動系統(tǒng)211-參照標(biāo)記

212-傳感標(biāo)記213-轉(zhuǎn)筒214-分解圖案240a-手輪240b-電機(jī)

300-保護(hù)罩310-頻閃燈安裝座400-傳感器500-頻閃燈

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

實施例1

如圖1所示，圖例為一種展示余暉效應(yīng)的動態(tài)立體演示裝置。

該演示裝置包括機(jī)架100、保護(hù)罩300、轉(zhuǎn)盤軸系200、一組對射傳感器400、一組led頻閃燈500及控制系統(tǒng)等，機(jī)架100上設(shè)置有軸承座110與傳感器安裝孔120，保護(hù)罩上設(shè)置有頻閃燈安裝座310，轉(zhuǎn)盤軸系200包括轉(zhuǎn)軸230、轉(zhuǎn)盤210、一組構(gòu)成連續(xù)行走動作姿態(tài)的人偶立體模型220以及手輪240a，所述轉(zhuǎn)盤210上設(shè)置有30個樹木圖案的參照標(biāo)記211、29個構(gòu)成狗跑動動畫循環(huán)動作的分解圖案214以及30個通孔構(gòu)成的傳感標(biāo)記212，29個人偶立體模型220按照連續(xù)動作姿態(tài)順序順時針均勻排布并固定在轉(zhuǎn)筒213外側(cè)面上，轉(zhuǎn)盤210固定在轉(zhuǎn)軸230上，轉(zhuǎn)盤軸系200通過軸承座110安裝在機(jī)架100上，并能通過手輪240a帶動整個軸系200旋轉(zhuǎn)，led頻閃燈500固定在頻閃燈安裝座310上，并位于轉(zhuǎn)盤210的正上方(如圖3所示)，對射傳感器400固定在機(jī)架安裝孔120上，對射傳感器400中心位置到轉(zhuǎn)軸230的距離與轉(zhuǎn)盤210上設(shè)置的傳感標(biāo)記通孔212陣列中心圓的半徑相同(如圖2所示)，轉(zhuǎn)盤軸系200轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)一個傳感標(biāo)記212經(jīng)過對射傳感器400都可以實時檢測到，控制系統(tǒng)在每接收到對射傳感器400檢測到轉(zhuǎn)盤內(nèi)圈傳感標(biāo)記212一次就控制點亮led頻閃燈500一次，使得頻閃頻率與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速相匹配。

下面結(jié)合附圖對該演示儀的工作過程做詳細(xì)說明。

首先，參觀者逆時針轉(zhuǎn)動手輪240a，帶動轉(zhuǎn)盤210逆時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤上的傳感標(biāo)記212依次經(jīng)過對射傳感器400，對射傳感器400每檢測到傳感標(biāo)記212一次，控制系統(tǒng)就控制點亮led頻閃燈500一次。由于所述轉(zhuǎn)盤上的參照標(biāo)記211的數(shù)量與傳感標(biāo)記212的數(shù)量相同，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤軸系200轉(zhuǎn)動起來以后在led頻閃燈500的作用下參照標(biāo)記211在視覺上靜止不動。固定在所述轉(zhuǎn)筒213上的連續(xù)動作姿態(tài)人偶立體模型220數(shù)量與所述分解圖案214數(shù)量相同，該數(shù)量比傳感標(biāo)記212的數(shù)量少1，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤軸系200轉(zhuǎn)動起來以后在頻閃燈500的作用下立體模型與分解圖案呈現(xiàn)出視覺上連續(xù)行走動作的同時其位置也持續(xù)向前偏移360°×(1/29-1/30)。即呈現(xiàn)出立體的人偶與平面的狗在一條路邊間隔均勻的種植了相同樹木的路上向前行走的視覺效果。同樣，當(dāng)手輪240a以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)盤210逆時針旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)出立體的人偶與平面的狗在一條路邊間隔均勻的種植了相同樹木的路上向后退的視覺效果。

實施例2

如圖6所示，圖例為一種展示余暉效應(yīng)的動態(tài)立體演示裝置。

該演示裝置包括機(jī)架100、保護(hù)罩300、轉(zhuǎn)盤軸系200、一組對射傳感器400、一組led頻閃燈500及控制系統(tǒng)等，機(jī)架100上設(shè)置有軸承座110與傳感器安裝孔120，保護(hù)罩上設(shè)置有頻閃燈安裝座310，轉(zhuǎn)盤軸系200包括轉(zhuǎn)軸230、轉(zhuǎn)盤210、一組形成連續(xù)行走動作姿態(tài)的人偶立體模型220和電機(jī)240b，所述轉(zhuǎn)盤210上設(shè)置有30個樹木圖案的參照標(biāo)記211、29個形成狗跑動動畫循環(huán)動作的分解圖案214以及30個通孔構(gòu)成的傳感標(biāo)記212，29個人偶立體模型220按照連續(xù)動作順序順時針均勻排布并固定在轉(zhuǎn)筒213外側(cè)面上，轉(zhuǎn)盤210固定在轉(zhuǎn)軸230上，轉(zhuǎn)盤軸系200通過軸承座110安裝在機(jī)架100上，并能通過電機(jī)240b帶動整個軸系200旋轉(zhuǎn)，led頻閃燈500固定在頻閃燈安裝座310上，并位于轉(zhuǎn)盤210的正上方(如圖3所示)，對射傳感器400固定在機(jī)架安裝孔120上，對射傳感器400中心位置到轉(zhuǎn)軸230的距離與轉(zhuǎn)盤210上設(shè)置的傳感標(biāo)記通孔212陣列中心圓的半徑相同(如圖2所示)，轉(zhuǎn)盤軸系200轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)一個傳感標(biāo)記212經(jīng)過對射傳感器400都可以實時檢測到，控制系統(tǒng)在每接收到對射傳感器400檢測到轉(zhuǎn)盤上傳感標(biāo)記212一次就控制點亮led頻閃燈500一次，使得頻閃頻率與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速相匹配。

下面結(jié)合附圖對該演示儀的工作過程做詳細(xì)說明。

首先，參觀者接通電源，電機(jī)240b在控制系統(tǒng)作用下逆時針轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)盤210逆時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤上的傳感標(biāo)記212依次經(jīng)過對射傳感器400，對射傳感器400每檢測到傳感標(biāo)記212一次，控制系統(tǒng)就控制點亮led頻閃燈500一次。由于所述轉(zhuǎn)盤上的參照標(biāo)記211的數(shù)量與傳感標(biāo)記212的數(shù)量相同，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤軸系200轉(zhuǎn)動起來以后在led頻閃燈500的作用下參照標(biāo)記211在視覺上靜止不動。固定在所述轉(zhuǎn)筒213上的連續(xù)動作姿態(tài)人偶立體模型220數(shù)量與所述分解圖案214數(shù)量相同，該數(shù)量比傳感標(biāo)記212的數(shù)量少1，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤軸系200轉(zhuǎn)動起來以后在頻閃燈500的作用下立體模型與分解圖案呈現(xiàn)出視覺上連續(xù)行走動作的同時其位置也持續(xù)向前偏移360°×(1/29-1/30)。即呈現(xiàn)出立體的人偶與平面的狗在一條路邊間隔均勻的種植了相同樹木的路上向前行走的視覺效果。在達(dá)到控制系統(tǒng)設(shè)定的而時間后，電機(jī)240b逐步減速直至停止，然后以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)盤210逆時針旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)出立體的人偶與平面的狗在一條路邊間隔均勻的種植了相同樹木的路上向后退的視覺效果，直至達(dá)到控制系統(tǒng)設(shè)定的而時間后，電機(jī)逐步減速直至停止。