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臉部超科學回春!光影、老化與比例對外觀的影響

MedPartner_96
・2016/09/16 ・4728字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

大家有不小心把自己畫成白鼻心,或者是臥蠶畫成眼袋過嗎?有畫鼻影的時候有不小心把自己畫成阿凡達的納美人過嗎?原本就方方的臉有沒有好像覺得越畫越寬?相信很多人都有這樣的慘痛化妝經驗,特別是在新手期 XD

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臉中白一線的白鼻心。圖/Tony Hara@flickr

之前在分享過一些有關解剖結構的文章,希望大家對這些知識更有掌握,可以把妝化得更好。其實化妝品 「cosmetics」是希臘文的「kosm tikos」,翻譯過來大概是「裝扮巧妙,使自己更具魅力」。字首的「kosmos」的意思,就是裝飾。既然要裝飾成「某個樣子」,那你心裡面就不可能「沒有某個樣子」。對多數人來說,「某個樣子」通常代表「更年輕」、「更有吸引力」。以現在人的標準來看,更有吸引力通常代表「更立體」、「更精緻」的五官比例。

所以今天我想分享的是:

 1. 光影如何影響人臉的視覺效果
2. 人類的臉部老化過程——比較年輕的臉跟老化的臉的差異
3. 符合東方美學概念的臉部比例

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如果要保養,也必須知道到底哪些是可逆的,哪些是不可逆的。看懂之後就不用亂花錢囉!

累了嗎,我們聽首歌吧!痾,不是啦,先來看一下影片~片長兩分多鐘,大家看個三十秒就可以停了。

光線的顏色與明暗對人臉視覺上的影響

https://www.youtube.com/watch?v=uqTuo2yQBXM

從這部影片,你可以清楚看到,不同顏色、不同角度的光,對人臉在視覺上會產生很大的影響。如果全都是強光,沒有明暗,就不會有立體感。你想想看,這不就是化妝在做的事情嗎?另外你也可以知道,為什麼在某些餐廳、某些店家,照鏡子照起來就會特別好看?這除了鏡子的原因以外,光線的顏色跟角度也都有差喔!!!下次如果不小心又沈浸在某個讓自己看起來很瘦的鏡子前,趕快回想一下這篇文章,醒醒吧阿宅,這一切都只是幻覺啊!

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人臉自然老化的過程

從一個小蘿莉,長成花樣年華的少女、再到輕熟女、然後熟透,然後過熟(誤),慢慢步入中老年的過程,到底是怎麼回事呢?我們來看一下這支影片,一分鐘帶你走過女人臉部的八十年。

https://www.youtube.com/watch?v=tTBlFC-oAnw

人的臉部老化是「全面性的」,從皮膚、皮下脂肪、肌肉到骨骼,都有各自老化的過程。

臉部皮膚的老化

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皮膚從外到內有很多層次,我們就由外而內說明:

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皮膚變薄:老化過程中,膠原蛋白跟彈性纖維變性,結締組織也會流失,所以皮膚就會變薄。老人的皮膚常常一擦到就破,就是這個原因。

皮膚鬆弛:皮膚變薄加上重力的影響,臉部皮膚就會呈現鬆弛。

皮膚粗糙:表皮的角質層因為角化異常,就會導致皮膚粗糙。

乾燥:青春期腺體分泌旺盛,但老了就功能下降。皮脂腺和汗腺分泌不足,無法形成正常的皮脂膜,皮膚就會乾燥。

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黑斑:正常的黑色素小體會均勻分布。但如果色素調節異常,就會出現局部的黑色素增加,產生黑斑或曬斑。

白斑:有時候某些黑色素細胞會退化,就會在它負責的區域產生一點一點的白斑。

老人斑:表皮細胞不正常的角化,會產生脂漏性角化症或俗稱的老人斑。

老年性紫斑:老年人血管及周遭的膠原蛋白跟彈性蛋白都減少,所以微血管變得脆、硬,很容易一碰撞就出現一大片的出血。年紀越大就越容易出現!

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大家要注意的是,上面有些事情是你可以阻止的,例如防曬;但有些就幾乎難以預防,只能順其自然。有些廠商會隨便宣稱他的東西有療效,聽聽就算,不要浪費錢。

臉部脂肪的老化

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臉部在老化的過程中,脂肪會流失,另外也會伴隨著軟組織一起下垂,所以逐漸就從一個倒三角的 V 臉,變成一個正三角形的下垂臉了。年輕的女生常常在哭自己有嬰兒肥,你不知道那是甜蜜的負荷啊!等你老了,該有肉的地方沒肉,肉都垂到不該有的地方你就欲哭無淚啊……。

臉部肌肉的老化:張力增加

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有句玩笑話,什麼是老男人:就是該軟的都硬了,該硬的都軟了……該硬的不硬,不該硬的血管啊、攝護腺啊通通都硬了。但肌肉這件事情更是老天爺的玩笑,四肢的肌肉常會因為老化萎縮,但臉部的表情肌反而會因為老化而張力增加……,經年累月的拉扯加上過強的肌肉張力,就會出現很多表情紋路。像是抬頭紋啊、魚尾紋啊、法令紋啊、皺眉紋之類的,讓我忍不住想起這首歌啊:如果說一切就是天意,一切就是命運,終究……(透露年齡…)。

臉部骨質的老化

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大家可能比較難想像,骨頭這麼硬的東西也會變?其實骨頭是「活的」,隨時都有「生骨細胞」在製造新的骨質,也隨時有「蝕骨細胞」在吃掉老化的骨質。老了之後,製造新骨的能力低於蝕骨的能力,就會慢慢看到骨質流失了。在臉部常可看到眉骨被吸收、眼眶骨更凹陷,下頷角更往下垂等現象。可以對照骨骼圖看:

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年輕的臉 VS 老化的臉

所以一張年輕的臉,基本上會是:

1. 皮膚緊實、平滑
2. 肌肉張力不過強,沒有皺紋
3. 輪廓呈現一個倒三角形(inverted triangle face)

整張臉也不是只有一個大的倒三角,你可以把它拆解很多個,把整張臉用很多個倒三角來設計 。例如把整個臉當一個大的倒三角,或者眼睛一區、嘴巴下巴一區之類的都可以。 總之臉上可以區分成很多三角,但一定是倒三角 ,絕對不能是正三角 !不然就是老的臉……。

近年也有人提出好看的臉是大小兩個心形:

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不管是哪種,照著這樣的輪廓去化妝,或者是作為保養、治療的目標方向就對了。所以接下來的目標,就是讓他趨近倒三角,或所謂大小雙心的結構!我們能做的,就是光影的明暗效果,或者是立體效果。亮的顏色就是顯大,暗的顏色就是顯小。越立體你看上去就是小,越平面你看上去就是大。 要讓他變寬,就讓他平面化發展 ;要讓他看起來窄,就讓他立體化發展 。

這有點像是一個三角做圖法,你可以在臉上取兩個不會動的點,例如兩邊的眉尾,然後選定一個第三點去動作。不管是化妝還是整形。

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像是上面這張圖,左邊的女生下巴就短了一點點,不管是用拍照角度、化妝或是整形拉長了比例,就變更好看了。

所以最好看的臉就是又小又精緻又立體。 大家想想看喔,如果你臉白,就會顯大。所以要在螢幕上,又白、看起來又小,那就必定要有立體的五官。有沒有這種人呢?有一個歷史上很標準的正妹:

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1956 年(左)和1978 年(右)的奧黛麗赫本。圖/wikihuffingtonpost

但這只是一個美的典型,別忘了美是有很多很多種的喔!而赫本當然也抵擋不了老化的力量,大家可以觀察其中的變化。

符合東方美學的臉部比例:三庭五眼和各種黃金比例

大家可能會想知道,符合東方美學的臉部比例是什麼樣子?其實也是有些客觀的分析標準,有興趣的朋友可以看隆鼻懶人包第一集,有更完整的角度介紹。但這邊就先讓大家看個最基本的三庭五眼圖。

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記住,整型是非必要的,化妝、髮型、微整形、手術都是可能的選項,當然要花你比較多錢,或承擔比較多風險的,就一定要想清楚喔!

同場加映:視錯覺原理在化妝與整形的應用

講到化妝或整形,就不能不知道「視錯覺原理」。它可以分成由感覺器官引起的「生理錯視」,以及由心理原因導致的「認知錯視」。詳細的視錯覺成因跟機制可以講到很複雜,但這邊先簡單說,基本上視錯覺原理就是個愚蠢的「人類自行腦補的故事」。

好啦,也不能這麼片面把人類當作這麼愚蠢啦~人類的認知功能是有限的,必須在很短的時間做出判斷,然後把認知功能專注放在重要的事情上,所以對於很多事情我們會傾向直接腦補……所以你就會出現錯覺。視錯覺廣泛出現在我們生活中,這邊我們舉幾個可能用得上的例子吧~

案例一:A 和 B 兩個長方形,哪個比較長?

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其實這是兩個一模一樣的長方形。人在看兩個相同的長方形時,會傾向於把 A,擺成豎起來的這個看得更修長。所以可以在化妝時或穿搭時,設計一些豎長的線條,都會顯得比較修長。這道理很簡單,叫胖子穿橫條紋就是個悲劇不是嗎……。

案例二

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A 和 B 其實是同一個人。只要把其中一部分地方遮住,只露出剩下的部分,人們就會腦補被遮住的畫面。所以不管在穿衣服還是化妝還是設計髮型的的時候,想辦法露出自己最瘦的地方,或者遮住自己最胖的地方,或者顯露出五官最立體的部分,遮住比較平或角度不好看的部分,大家就會把你腦補成又瘦又五官立體的正妹惹(無誤)。

案例三:這兩個女孩哪個比較高?

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答案是一樣高。但大家都覺得戴帽子的那個高。這就是「視覺動線」的作用,這是一個利用「顯眼的視覺焦點」,大家就會把視覺動線往上拉,或者是往下拉,這個戴帽子的女孩就是因為你的視覺動線上移所以看起來高。當然也可以往左拉,或往右拉(但這類運用較少)。例如有個寬臉妹子,又同時帶了很亮眼的耳環,你在看她的時候,視線跟著耳環左右移動,恩,那就悲劇惹。所以如果你的臉部比例不是標準的三庭五眼,都可以利用這招,不管是用帽子、髮型、首飾等小心機做出效果喔~

案例四:哪條線比較長?

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最後一定要介紹一下上港有名聲,下港有出名的「萊依爾錯視」。三根線明明一樣長,但在箭頭的作用下,B 顯得最短,A 顯得最長。

這個可以解釋非常多事情!!!在穿搭上這就是V領衫可以顯得臉小的原理。在臉型上,這就是 V 臉為什麼看起來臉小的原理。活用這個錯視,你可以搞出一大堆變化!一統自拍界指日可待啊哈哈哈哈哈!

今天這篇文章是希望讓大家知道,化妝跟整型都是可以很科學、很醫學的。有更多的知識,就可以用更低的成本,達到更好的效果。不會因為不懂成分,結果買了一堆可怕的產品毀掉自己的臉,如果要整形也不會因為搞不清楚狀況,接受了一個根本不適合你的手術。

另外也希望大家正確認知「老化」這件事情,但不是要大家害怕老化,然後趕快去亂買抗老產品。知道什麼是老化、理解老化的機制,接下來我們會慢慢找機會補上其他相關機制,告訴大家哪些對預防老化是「實證有效的」,哪些是「持續爭議中的」,哪些是「根本沒效不要再被騙的」。錢跟時間是你最需要掌控的。把這兩樣東西運用好,人生就會有餘裕。但要把錢跟時間運用好,其實是需要很多正確的知識啊!!!

所以拜託千萬不要隨便放棄治療,或者是手滑亂買東西啊……。腦袋空空,錢包就會空空,這是不變的真理啦!!!科學其實沒這麼難,希望大家卸下心防,讓我們幫助你輕鬆學習,然後實際應用在日常生活中~

看完這篇文如果覺得有幫助,趕緊用底下按鍵分享給所有好朋友吧!不傳的沒朋友啊啊!(不夠要好的就不用傳了,認真。因為化妝或整形就是一種競爭,如果大家都超正,就顯不出你的正了…科科)

助人省錢,功德無量,阿彌陀佛~~~

編按:愛美是每個人的天性,不過對你而言光是看滿架的化妝品、保養品,各種醫美產品就令你眼花撩亂,更別說還有玻尿酸、膠原蛋白、類固醇這些有聽沒有懂的名詞來搗亂嗎?如果你想要聰明的美,不想要被各種不實廣告唬得團團轉,那麼泛科學這位合作夥伴 MedPartner 美的好朋友,就是你我的好朋友。

本文轉載自MedPartner 美的好朋友

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢 / 圖片來源:envato

到底怎樣才算是「乾淨」?這不是什麼靈魂拷問,而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞,甚至能成為台積電(TSMC)決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中,雖然不需要生產精密晶片,但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密,卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康,你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此,空氣議題早已超越單純的環保範疇,成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

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很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是同一件看起來平凡無奇的東西:一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信,就憑這層厚度不到幾公分的板子,能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎?

這片大家都聽過的 HEPA 濾網,裡面到底是什麼?

首先,我們必須打破一個直覺上的誤解:HEPA 濾網(High Efficiency Particulate Air filter)在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5,是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物,它們能穿過呼吸道直達肺泡,並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本,在工廠與汽車尾氣中,還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1,甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」(UFP,即 PM0.1)。 UFP 不僅能輕易進入血液,甚至能繞過血腦屏障(BBB),進入大腦與胎盤,其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣,單靠孔目大小來「過濾」粒子,那麼為了攔截奈米微粒,濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡,一般人認為的「乾淨」,在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米3 奈米(相當於頭髮直徑萬分之一)的晶片而言,空氣中一顆微小的塵埃,就是一顆足以毀滅世界的隕石。

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因此,傳統的過濾思維並非治本之道,我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形,最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身,誕生於曼哈頓計畫!

1940 年代,製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而,若將排氣直接排向大氣,會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾(Irving Langmuir),他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」(Absolute Filter),其內部並非有孔的篩網,而是石綿纖維。

有趣的來了,如果把過濾器放到顯微鏡下,你會發現纖維之間的空隙,其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢?這是因為在奈米尺度下,物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時,並非走直線,而是會受到空氣分子撞擊,而產生「布朗運動」(Brownian Motion),像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時,布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動,最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時,靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客,就這樣被永久禁錮迷宮中。

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現在最常見的 HEPA 材料,是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間,它們在濾網內隨機交織,像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後,並非僅僅面對一層薄紙,而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層,微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外,HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵,那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀,中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐,目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒,而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺:過濾不是越快越好嗎?

其實,這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管,如果你捏住出口,水流會變得湍急;若將出口放開並擴大,雖然總出水量不變,但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言,當表面積越大,單位面積所需承載的空氣量就越少,空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久,增加被捕捉的機會。此外,越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」,延長了使用壽命,這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

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然而,即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter),但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ,其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物,去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念?塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子,大小約在 2 至 200 微米;細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米,細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」,大多數的病毒(如流感、新冠病毒)都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說,基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上,它更獲得英國過敏協會(Allergy UK)認證,能有效處理 19 大類、102 種過敏原,濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」 / 圖片授權:Shutterstock

然而,同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中,硼是常見的 P 型摻雜物,用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕,進而釋放出極微量的硼離子,就可能直接污染晶圓,改變其導電特性,導致晶片報廢。

此外,無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA(超低穿透率空氣濾網) 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中,任何多穿透的一顆微塵,都代表著一筆不小的經濟損失。

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為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率,材料學家搬出了塑膠界的王者,PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕,還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維,其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕,但它既昂貴且物理上也很脆弱,安裝時若不小心稍微觸碰,數萬元的濾網就可能報銷。因此,你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此,在空氣濾淨系統中,還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網,就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附?

好不容易將微塵擋在門外時,危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王:AMC(氣態分子污染物)

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒,但面對氣態分子時,就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般,能輕易穿過物理濾網的縫隙,其中包括氮氧化物、二氧化硫,以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物(VOCs)。

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為了對付這些幽靈,我們必須在物理防線之外,加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同,這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理(Impregnation)」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質,在活性碳上添加不同的化學藥劑:

  • 酸鹼中和:對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體,會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑,透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之,如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑,就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
  • 物理吸附與凡德瓦力:對於最麻煩的有機揮發物(VOCs,如甲醛、甲苯),因為它們不具酸鹼性,科學家會精密調控活性碳的孔徑大小,利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力(凡德瓦力),像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

空氣濾淨的終極邏輯:物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境,活性碳的運用並非「亂槍打鳥」,而是一場極其精密的對戰策略。

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工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告,像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝,打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區(Photolithography),晶圓最怕的是人體呼出的氨氣,此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和;而在蝕刻區(Etching),若偵測到酸性廢氣,則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯,是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中,雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析,但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯,正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網,更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳,科學界有個關鍵指標:「比表面積(Specific Surface Area)」。活性碳的孔隙越多、表面積越大,其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳,並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理,打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克,但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字,相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積,是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是,它還添加了雙重觸媒技術,能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線,能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體,或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來,成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說,無論是造價百億的半導體無塵室,還是守護家人的空氣清淨機,其背後的科學邏輯如出一轍:「物理濾網攔截微粒,化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作,空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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Deepfake 辨偽技術如何在魔高一尺時,能道高一丈呢?——成大統計所許志仲專訪
A編編
・2022/01/26 ・3499字 ・閱讀時間約 7 分鐘

2021年末,小玉的「Deepfake 換臉事件」讓大眾正視 Deepfake 技術的濫用問題。  Deepfake 發展至今不只有造假技術在進步,辨偽也是:目前任職於成大統計所的許志仲老師,從 2018 年開始便在這個主題中專研,並於 2020 年發表相關研究結果,該篇文章起今已有超過 50 次的引用次數。「以這篇論文發表的期刊影響指數(Impact Factor,簡稱IF值)來說,這個引用數相對來說是高的,這代表 Deepfake 辨偽的議題開始變得重要,但研究的人可能沒那麼多。」

許志仲坦言,自己 2018 年研究 Deepfake 辨偽時,Deepfake 影片品質並沒有特別好。沒想到短短兩三年的時間,Deepfake 的效果就已經好到可能會造成問題了。

雙面刃的 Deepfake

Deepfake 技術起初是希望能藉由電腦產生各種不同的逼真圖片或影片,來因應特效製作或老照片修復之類的工作,而要產生逼真圖片或影片,有許多不同的方法都能達成這個目的,目前 Deepfake 最常使用的方法為 2014 年提出的「生成對抗網路(Generative Adversarial Network, 簡稱 GAN)」,透過生成網路與判別網路的對抗,產生逼真的圖片或影片,因此說到 DeepFake,通常都會說起 GAN。

「我們會說 Deepfake 就是 GAN,是因為就目前生成技術還是以 GAN 最好,當然也有新的方法正在發展,所以未來未必還是以 GAN 作為主體,可能用別的方法偽造,也能做得很漂亮。」

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許志仲也表示,Deepfake 的發展目標是正面的,技術本身是中立的,但使用者怎麼使用這項技術,就成了重要問題。而在不能確保使用者心態的情況下,辨偽技術成了這項技術的最後一道防線。而 Deepfake 辨識的主要問題,可以分為偏向研究的「偽造特徵不固定」,以及偏向實務面的「辨偽系統的使用情境差異」兩個面向。

Deepfake 辨識的研究困難:偽造特徵不固定

現在已經有可以辨識貓狗、車牌等物體的影像辨識系統,這些辨識系統也相當成熟可靠,直覺來說,要做出一套辨識 Deepfake 的辨識系統,應該也不會太困難吧?

但實際上卻並非如此,過往辨識系統的做法是抓取容易辨別的特徵,例如貓與狗兩者在形態上就有明顯的差異,只要給電腦夠多的訓練資料,就能有一組精確區分貓與狗的判別式,且能用到各種需要分辨貓與狗的情況下。

貓跟狗的形態差異很大,所以電腦能輕易辨別這兩種物種。圖/envato elements

先不談分辨人臉真假,就人臉辨識本身來說,就是個值得研究的問題,每個人的臉都長得差不多,差異在於五官的相對位置、形狀或大小有微小的差異,這使人臉辨識本身就難有通則可以去分辨。而不同方法生成相似的 Deepfake 圖片,並不一定具有相同的偽造特徵,從人臉特徵到偽造特徵都不固定,使得 Deepfake 辨識具有一定的困難度。

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此外,即便用同一種方法製作同樣的 Deepfake 圖片,也會因為當初給的資料不同,使得偽造特徵出現差異,這讓「一組判別式就能判斷是否為 Deepfake」成為近乎不可能實現的夢。

也許,偽造特徵根本不在人臉上!?

面對 Deepfake 辨識的棘手問題,許志仲說:「要辨識的特徵太多元。我們覺得倒不如去尋找有什麼線索是 GAN 一致會產生的,這線索也許是我們眼睛看不到的,但是電腦可以透過學習的方式去挖掘,所以我就用了這種學習機制去抓出,會不會大部分的這種生成系統,都可能有共同的瑕疵。」

一張 Deepfake 照片並不只有人臉與五官,也包含了背景。而許志仲的論文指出,Deepfake 的偽造特徵,經常出現在背景,或是背景與人臉的交界處:

「臉通常都合成的很漂亮,但是背景跟臉的交界處會不自然。通常在髮絲的地方,髮絲的地方會糊掉這是一種,或是眉毛或者是額頭中的髮線也會有明顯差異。另外就是背景,會明顯看不出背景是什麼東西。大家都忽略看這裡(背景)很正常,而實驗結果也確實看到這些部分具有相對好的辨識度。」

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使用 GAN 生成的 Deepfake 人臉。圖/This Person Does Not Exist

然而,即便該篇論文是近期發布的,許志仲也不敢肯定這套辨識方式是否能套用在目前的狀況下,他表示目前每半年,GAN 生成的 Deepfake 影像的逼真度,就會有顯著的突破,且沒有消退的趨勢。

Deepfake 辨識的實務困難:辨偽系統的使用情境差異

在實務上,許志仲認為目前還有更為棘手的問題需要解決,那就是辨偽系統的使用情境差異。以一段 Deepfake 影片上傳 Youtube 平台為例,上傳的時候 YouTube 就會先對影片進行壓縮,這時原有的 Deepfake 偽造特徵很可能會因為壓縮而被破壞,許志仲解釋:「有些人會故意加上一些雜訊、加一些後處理,比方說整個畫面做類似美肌之類的處理,這些都會破壞掉偽造的線索,我們發現這些狀況十分常見,而且很難克服。這也是為什麼現在幾乎沒有軟體或網站,提供 Deepfake 辨識服務。」

DeepFake 的歐巴馬與演員的解析度就不同。

在實驗室裡,我們可以拿到 GAN 生成的原始影像去做分析,但在網路世界裡,每一個影像都可能像上述的情況一樣,做了各種後處理才放到網路上,就算現在有研究指出某種辨認方式是有效的,也未必真的能應對網路上的複雜情況。

許志仲表示,目前看到有希望突破壓縮這個問題的辨認方式,是去抓人臉在一段影片中的五官變化是否足夠自然,這個線索可以克服壓縮的一點點問題,因爲是藉由五官相對位置的變化來偵測,這就跟壓縮沒太大關係。但正如前面提到的,人臉辨識是困難的,人臉的五官定位本身就無法做到精準,真要使用這套方法辨識 Deepfake,還需要更多研究來確認可行性。

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也有研究者認為 GAN 理論雖然看似完美無瑕,但在產出 Deepfake 過程中仍可能會出現某些關鍵操作,只要藉由偵測畫面中是否有經歷這些操作,就能間接推測這個畫面是否為 Deepfake,不過這個做法的缺點也很明顯,那就是這些關鍵操作,也很可能只是正常的影片後製造成的,並造成不是 Deepfake 的影像也被歸類到 Deepfake 中。

情境逐個突破,讓研究能落地使用

說到這裡,許志仲語重心長地說:「我們研究做了這麼多偵測 Deepfake 的方法,但都不一定能在真實世界使用,這讓我非常意外,而上述的這些情境,也只是冰山一角。」

其實大家都在研究差不多的特徵,像是五官的落差,說話的時候嘴巴的動態變化會比較小或模糊之類的,但這些特徵面在真實的使用情境中,還能有多少辨識度,就真的是未知數。考量到真實情境的複雜度,目前許志仲認為逐個突破不同的情境下它們適合的辨偽方式,才是比較實實際的。

「我們必須先確認好問題是正確的,才能找到正確的答案。」許志仲說,要在實驗室裡做出一套數據漂亮的辨識系統並不困難,但要做出實際能用的辨識系統卻非常不簡單。

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許志仲也嘗試將自己的研究成果運用在實際情境中,但面對製作公司精心製作的 Deepfake 影片,許志仲換了好幾套模型,也只有一套能判別出來,也呼應了「使用情境差異」才是辨識 Deepfake 無法落地的最大問題。

辨識系統在實驗室中可以使用、但在現實生活中卻不一定。圖/envato elements

各界都在防範 Deepfake 影響生活

GAN 要能生成以假亂真的 Deepfake 圖像,必須建構在有訓練完善的生成模型上,而一個訓練完善的生成模型,並不是隨便餵幾筆資料給 GAN 就會跑出來的,必須要有足夠算力的電腦,配合大量的資料才能完成。除了像 Google 或 Facebook 這種規模的公司有能力製作外,也只有部分研究單位,能做出這種以假亂真的生成模型。

許志仲說:「由於 Deepfake 對社會的影響很大,現在他們都只公開自己的程式碼,但不會公開自己的模型,主要就是怕模型被拿去幹壞事。」許志仲也坦承,對於辨偽技術的研究來說,目前的狀況是非常不利的,這代表研究者必須自己用程式碼生出不那麼精良的模型,來製作 Deepfake 圖片測試。

面對未來 Deepfake 是否會無法辨別,許志仲表示就影像上來說,這件事情是做得到的,總會有方法做出不被任何辨識系統偵測,堪稱完美的 Deepfake 影像。但身為防禦方的我們,並不是只能靠圖片辨識真偽,上傳的使用者、社群平台的 meta-data,這些能標示來源的訊息,都可能是我們辨識這部影片是否為 Deepfake 的線索。

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影片的上傳者、發布的社群平台等等,都可能是我們辨識這部影片是否為 DeepFake 的線索。圖/envato elements

面對持續進化,仍看不見消退的 Deepfake 技術,許志仲也希望未來能有更多人一同加入 Deepfake 辨偽的研究行列,針對 Deepfake 辨偽系統的使用情境,我們還有非常多的問題等著被解答。

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臉部超科學回春!光影、老化與比例對外觀的影響
MedPartner_96
・2016/09/16 ・4728字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

大家有不小心把自己畫成白鼻心,或者是臥蠶畫成眼袋過嗎?有畫鼻影的時候有不小心把自己畫成阿凡達的納美人過嗎?原本就方方的臉有沒有好像覺得越畫越寬?相信很多人都有這樣的慘痛化妝經驗,特別是在新手期 XD

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臉中白一線的白鼻心。圖/Tony Hara@flickr

之前在分享過一些有關解剖結構的文章,希望大家對這些知識更有掌握,可以把妝化得更好。其實化妝品 「cosmetics」是希臘文的「kosm tikos」,翻譯過來大概是「裝扮巧妙,使自己更具魅力」。字首的「kosmos」的意思,就是裝飾。既然要裝飾成「某個樣子」,那你心裡面就不可能「沒有某個樣子」。對多數人來說,「某個樣子」通常代表「更年輕」、「更有吸引力」。以現在人的標準來看,更有吸引力通常代表「更立體」、「更精緻」的五官比例。

所以今天我想分享的是:

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 1. 光影如何影響人臉的視覺效果
2. 人類的臉部老化過程——比較年輕的臉跟老化的臉的差異
3. 符合東方美學概念的臉部比例

如果要保養,也必須知道到底哪些是可逆的,哪些是不可逆的。看懂之後就不用亂花錢囉!

累了嗎,我們聽首歌吧!痾,不是啦,先來看一下影片~片長兩分多鐘,大家看個三十秒就可以停了。

光線的顏色與明暗對人臉視覺上的影響

https://www.youtube.com/watch?v=uqTuo2yQBXM

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從這部影片,你可以清楚看到,不同顏色、不同角度的光,對人臉在視覺上會產生很大的影響。如果全都是強光,沒有明暗,就不會有立體感。你想想看,這不就是化妝在做的事情嗎?另外你也可以知道,為什麼在某些餐廳、某些店家,照鏡子照起來就會特別好看?這除了鏡子的原因以外,光線的顏色跟角度也都有差喔!!!下次如果不小心又沈浸在某個讓自己看起來很瘦的鏡子前,趕快回想一下這篇文章,醒醒吧阿宅,這一切都只是幻覺啊!

人臉自然老化的過程

從一個小蘿莉,長成花樣年華的少女、再到輕熟女、然後熟透,然後過熟(誤),慢慢步入中老年的過程,到底是怎麼回事呢?我們來看一下這支影片,一分鐘帶你走過女人臉部的八十年。

https://www.youtube.com/watch?v=tTBlFC-oAnw

人的臉部老化是「全面性的」,從皮膚、皮下脂肪、肌肉到骨骼,都有各自老化的過程。

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臉部皮膚的老化

2

皮膚從外到內有很多層次,我們就由外而內說明:

皮膚變薄:老化過程中,膠原蛋白跟彈性纖維變性,結締組織也會流失,所以皮膚就會變薄。老人的皮膚常常一擦到就破,就是這個原因。

皮膚鬆弛:皮膚變薄加上重力的影響,臉部皮膚就會呈現鬆弛。

皮膚粗糙:表皮的角質層因為角化異常,就會導致皮膚粗糙。

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乾燥:青春期腺體分泌旺盛,但老了就功能下降。皮脂腺和汗腺分泌不足,無法形成正常的皮脂膜,皮膚就會乾燥。

黑斑:正常的黑色素小體會均勻分布。但如果色素調節異常,就會出現局部的黑色素增加,產生黑斑或曬斑。

白斑:有時候某些黑色素細胞會退化,就會在它負責的區域產生一點一點的白斑。

老人斑:表皮細胞不正常的角化,會產生脂漏性角化症或俗稱的老人斑。

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老年性紫斑:老年人血管及周遭的膠原蛋白跟彈性蛋白都減少,所以微血管變得脆、硬,很容易一碰撞就出現一大片的出血。年紀越大就越容易出現!

大家要注意的是,上面有些事情是你可以阻止的,例如防曬;但有些就幾乎難以預防,只能順其自然。有些廠商會隨便宣稱他的東西有療效,聽聽就算,不要浪費錢。

臉部脂肪的老化

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臉部在老化的過程中,脂肪會流失,另外也會伴隨著軟組織一起下垂,所以逐漸就從一個倒三角的 V 臉,變成一個正三角形的下垂臉了。年輕的女生常常在哭自己有嬰兒肥,你不知道那是甜蜜的負荷啊!等你老了,該有肉的地方沒肉,肉都垂到不該有的地方你就欲哭無淚啊……。

臉部肌肉的老化:張力增加

4

有句玩笑話,什麼是老男人:就是該軟的都硬了,該硬的都軟了……該硬的不硬,不該硬的血管啊、攝護腺啊通通都硬了。但肌肉這件事情更是老天爺的玩笑,四肢的肌肉常會因為老化萎縮,但臉部的表情肌反而會因為老化而張力增加……,經年累月的拉扯加上過強的肌肉張力,就會出現很多表情紋路。像是抬頭紋啊、魚尾紋啊、法令紋啊、皺眉紋之類的,讓我忍不住想起這首歌啊:如果說一切就是天意,一切就是命運,終究……(透露年齡…)。

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臉部骨質的老化

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大家可能比較難想像,骨頭這麼硬的東西也會變?其實骨頭是「活的」,隨時都有「生骨細胞」在製造新的骨質,也隨時有「蝕骨細胞」在吃掉老化的骨質。老了之後,製造新骨的能力低於蝕骨的能力,就會慢慢看到骨質流失了。在臉部常可看到眉骨被吸收、眼眶骨更凹陷,下頷角更往下垂等現象。可以對照骨骼圖看:

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年輕的臉 VS 老化的臉

所以一張年輕的臉,基本上會是:

1. 皮膚緊實、平滑
2. 肌肉張力不過強,沒有皺紋
3. 輪廓呈現一個倒三角形(inverted triangle face)

整張臉也不是只有一個大的倒三角,你可以把它拆解很多個,把整張臉用很多個倒三角來設計 。例如把整個臉當一個大的倒三角,或者眼睛一區、嘴巴下巴一區之類的都可以。 總之臉上可以區分成很多三角,但一定是倒三角 ,絕對不能是正三角 !不然就是老的臉……。

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近年也有人提出好看的臉是大小兩個心形:

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不管是哪種,照著這樣的輪廓去化妝,或者是作為保養、治療的目標方向就對了。所以接下來的目標,就是讓他趨近倒三角,或所謂大小雙心的結構!我們能做的,就是光影的明暗效果,或者是立體效果。亮的顏色就是顯大,暗的顏色就是顯小。越立體你看上去就是小,越平面你看上去就是大。 要讓他變寬,就讓他平面化發展 ;要讓他看起來窄,就讓他立體化發展 。

這有點像是一個三角做圖法,你可以在臉上取兩個不會動的點,例如兩邊的眉尾,然後選定一個第三點去動作。不管是化妝還是整形。

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像是上面這張圖,左邊的女生下巴就短了一點點,不管是用拍照角度、化妝或是整形拉長了比例,就變更好看了。

所以最好看的臉就是又小又精緻又立體。 大家想想看喔,如果你臉白,就會顯大。所以要在螢幕上,又白、看起來又小,那就必定要有立體的五官。有沒有這種人呢?有一個歷史上很標準的正妹:

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1956 年(左)和1978 年(右)的奧黛麗赫本。圖/wikihuffingtonpost

但這只是一個美的典型,別忘了美是有很多很多種的喔!而赫本當然也抵擋不了老化的力量,大家可以觀察其中的變化。

符合東方美學的臉部比例:三庭五眼和各種黃金比例

大家可能會想知道,符合東方美學的臉部比例是什麼樣子?其實也是有些客觀的分析標準,有興趣的朋友可以看隆鼻懶人包第一集,有更完整的角度介紹。但這邊就先讓大家看個最基本的三庭五眼圖。

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記住,整型是非必要的,化妝、髮型、微整形、手術都是可能的選項,當然要花你比較多錢,或承擔比較多風險的,就一定要想清楚喔!

同場加映:視錯覺原理在化妝與整形的應用

講到化妝或整形,就不能不知道「視錯覺原理」。它可以分成由感覺器官引起的「生理錯視」,以及由心理原因導致的「認知錯視」。詳細的視錯覺成因跟機制可以講到很複雜,但這邊先簡單說,基本上視錯覺原理就是個愚蠢的「人類自行腦補的故事」。

好啦,也不能這麼片面把人類當作這麼愚蠢啦~人類的認知功能是有限的,必須在很短的時間做出判斷,然後把認知功能專注放在重要的事情上,所以對於很多事情我們會傾向直接腦補……所以你就會出現錯覺。視錯覺廣泛出現在我們生活中,這邊我們舉幾個可能用得上的例子吧~

案例一:A 和 B 兩個長方形,哪個比較長?

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其實這是兩個一模一樣的長方形。人在看兩個相同的長方形時,會傾向於把 A,擺成豎起來的這個看得更修長。所以可以在化妝時或穿搭時,設計一些豎長的線條,都會顯得比較修長。這道理很簡單,叫胖子穿橫條紋就是個悲劇不是嗎……。

案例二

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A 和 B 其實是同一個人。只要把其中一部分地方遮住,只露出剩下的部分,人們就會腦補被遮住的畫面。所以不管在穿衣服還是化妝還是設計髮型的的時候,想辦法露出自己最瘦的地方,或者遮住自己最胖的地方,或者顯露出五官最立體的部分,遮住比較平或角度不好看的部分,大家就會把你腦補成又瘦又五官立體的正妹惹(無誤)。

案例三:這兩個女孩哪個比較高?

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答案是一樣高。但大家都覺得戴帽子的那個高。這就是「視覺動線」的作用,這是一個利用「顯眼的視覺焦點」,大家就會把視覺動線往上拉,或者是往下拉,這個戴帽子的女孩就是因為你的視覺動線上移所以看起來高。當然也可以往左拉,或往右拉(但這類運用較少)。例如有個寬臉妹子,又同時帶了很亮眼的耳環,你在看她的時候,視線跟著耳環左右移動,恩,那就悲劇惹。所以如果你的臉部比例不是標準的三庭五眼,都可以利用這招,不管是用帽子、髮型、首飾等小心機做出效果喔~

案例四:哪條線比較長?

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最後一定要介紹一下上港有名聲,下港有出名的「萊依爾錯視」。三根線明明一樣長,但在箭頭的作用下,B 顯得最短,A 顯得最長。

這個可以解釋非常多事情!!!在穿搭上這就是V領衫可以顯得臉小的原理。在臉型上,這就是 V 臉為什麼看起來臉小的原理。活用這個錯視,你可以搞出一大堆變化!一統自拍界指日可待啊哈哈哈哈哈!

今天這篇文章是希望讓大家知道,化妝跟整型都是可以很科學、很醫學的。有更多的知識,就可以用更低的成本,達到更好的效果。不會因為不懂成分,結果買了一堆可怕的產品毀掉自己的臉,如果要整形也不會因為搞不清楚狀況,接受了一個根本不適合你的手術。

另外也希望大家正確認知「老化」這件事情,但不是要大家害怕老化,然後趕快去亂買抗老產品。知道什麼是老化、理解老化的機制,接下來我們會慢慢找機會補上其他相關機制,告訴大家哪些對預防老化是「實證有效的」,哪些是「持續爭議中的」,哪些是「根本沒效不要再被騙的」。錢跟時間是你最需要掌控的。把這兩樣東西運用好,人生就會有餘裕。但要把錢跟時間運用好,其實是需要很多正確的知識啊!!!

所以拜託千萬不要隨便放棄治療,或者是手滑亂買東西啊……。腦袋空空,錢包就會空空,這是不變的真理啦!!!科學其實沒這麼難,希望大家卸下心防,讓我們幫助你輕鬆學習,然後實際應用在日常生活中~

看完這篇文如果覺得有幫助,趕緊用底下按鍵分享給所有好朋友吧!不傳的沒朋友啊啊!(不夠要好的就不用傳了,認真。因為化妝或整形就是一種競爭,如果大家都超正,就顯不出你的正了…科科)

助人省錢,功德無量,阿彌陀佛~~~

編按:愛美是每個人的天性,不過對你而言光是看滿架的化妝品、保養品,各種醫美產品就令你眼花撩亂,更別說還有玻尿酸、膠原蛋白、類固醇這些有聽沒有懂的名詞來搗亂嗎?如果你想要聰明的美,不想要被各種不實廣告唬得團團轉,那麼泛科學這位合作夥伴 MedPartner 美的好朋友,就是你我的好朋友。

本文轉載自MedPartner 美的好朋友

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一位醫師用一年時間和100萬,夢想用正確醫美和保養知識扭轉亂象的過程。 Med,是Medicine,醫學的縮解。Med 唸起來也是「美的」。我們希望用醫學專業,分享更多美的知識。Partner則是我們對彼此關係的想像。我們認為醫師和求診者不只是醫病關係,更應該是夥伴關係。 如果您也認同我們的理想,歡迎和我們一起傳播更多正確的醫美知識。 我們的內容製作,完全由MedPartner專業醫療團隊負責,拒絕任何業配。