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我们从未真正了解过色彩~

  • 时间:2020-06-08 15:11
  • 发布:杭州嵌入式培训
  • 来源:网络

对色彩认知的探索源于我对这门学科的薄弱。本篇并不没有界面色彩搭配的内容,只是简单地一起探讨我们能看到颜色这一过程是如何发生的?为什么同一种颜色在不同个体的眼睛里感受会不同?那些习以为常的视错觉给我们的感受又是什么?总结中如有不足之处,还望指正~

目录:

1、我们是如何感知色彩的

2、人类感知色彩的范围极限

3、个体之间色彩感知的差别

4、我们的感官是如何欺骗我们

一、我们是如何感知色彩的?

物体本来是什么颜色,没人知道;

因为我们总要借助某些东西才能感知到“物体”,我们看到的永远是虚像。

                               ——知乎某匿名用户

人类能感知色彩的存在,实际上是由“光源”,“物体”,“视觉器官”这三种条件共同作用的结果,脱离这三个条件中的任意一个来谈论色彩都毫无意义。

我们日常生活中看见的所有“色彩”都不是物体本身的颜色,没有光就没有色彩;光本身没有色彩,因为我们的眼睛里长了对波长在400~700nm的光敏感细胞,才拥有了识别色彩的能力。

光本身没有颜色,但光的频率是真实存在的。同样,所有的物体也是没有颜色的,但是对光的不同频率的吸收和反射特征是真实存在的。

我们的眼睛能够感受到的视觉信息包含都在物体反射的光线中,为了觉知到物体,我们需要对反射光线起反应的感觉监测器。当光线穿过眼睛的晶状体,图像会被反转,然后聚焦投射到眼球的后表面,即视网膜。视网膜最里面的一层是由数百万感光细胞组成的,每个感光细胞都含有光敏感分子,或者叫感光色素。感光细胞有两种类型,即视杆细胞和视锥细胞。


人类有三种视锥细胞,分别对应不同波长的光(红、绿、蓝),我们称为红感细胞、绿感细胞、蓝感细胞,分别处理可见光的不同频段。然而我们并不是只能看见红绿蓝这三种颜色,我们看到的丰富多彩的世界是这三种细胞重叠组合在一起的结果。当有一束光进入人的眼睛,如果红色视锥细胞最活跃,而绿色和蓝色视锥细胞不活跃,那么这时候大脑感受到的这束光是红色。当红色视锥细胞和绿色视锥细胞同时活跃,而蓝色视锥细胞不活跃,这时大脑感受到的是黄色光。

电子显示屏技术采用的三原色,即国际通用的RGB(Red 、Green、Blue)原色,就是基于人类视觉生理构造特征制作的。电子显示屏中每一个子像素都有256级发光强度,绿色子像素和蓝色子像素都不发光,那么这个像素会呈现出红色,用RGB表示就是(255,0,0),这样一个又一个的像素组合起来,就构成了显示器中的影像。


二、人类感知色彩的范围极限

人类的眼睛不是万能的,我们的视锥细胞的感光能力存在一个范围,当达到某个强度或者低于某个强度就超过了它的能力范围,也就是说人眼视锥细胞存在最高和最低响应值。

人类只能感受到下图这个区域内的色彩,这也是CIE(国际照明委员会)定义出他们最有名的CIE色表来源。这个二维平面涵盖了人眼能看到的所有颜色,此图是1976年的修改标准,最早由1931年提出:


横轴代表红色分量,纵轴代表绿色分量,E点代表白光,它的坐标为(0.33,0.33);环绕在颜色空间边沿的颜色是光谱色,边界代表光谱色的最大饱和度,边界上的数字表示光谱色的波长。所有的单色光都位于舌形曲线上,这条曲线就是单色轨迹,曲线旁标注的数字是单色光的波长值。

三、个体之间色彩感知的差别

① 单色视觉:海生哺乳动物,只能分辨黑白灰。

② 二色视觉:几乎所有除了人类以外的哺乳动物。

③ 三色视觉:灵长类哺乳动物和人类。

④ 四色视觉:有袋类和鸟类。

1、二色视觉(色盲)

同样的物体,反射同样波长的光,在不同人眼中是不同的颜色,因为有人是色盲。

色盲,即只有两种感光色素的人,可以被分为红绿色盲,或者黄蓝色盲——他们缺失了短波感光色素。这种情况发生在男性身上比例很高,大约占总人口的8%,而女性的比例则很低,少于1%。

色盲并不是看不到那个东西的真正颜色,而是那个东西本来就没有颜色。我们这些正常的三色视觉者,并没有看到那个东西本来的颜色,颜色是神经系统对特定光信号的特异性编码系统,在意识层面,它就体现为颜色。色觉细胞是一种对“编码”的感知,有三种色觉细胞的正常人通过它们形成了对连续色谱的三维编码,而缺失其中一种就形成了二维编码,这样的人被我们称为色盲。所谓色盲只是一个相对概念,色盲的基因被保留至今是因为他们有普通人没有的优势,譬如“夜视能力”以及“某区间更高的色彩敏感度”

2、四色视觉(其他动物)

蜜蜂是红色盲,它们拥有黄、绿、蓝三种视锥细胞之外,还能看到紫外线。这就产生了许多有趣的效应,蜜蜂能区别在人类看来许多相似的花朵。花朵的颜色并不是为人类的眼睛而设计的,而是为了蜜蜂,这些颜色就是把蜜蜂吸引到某一特定花朵的信号。

蜜蜂对黄色有特殊的偏爱,对蓝色也很敏感,但却无法看见红色,因此红色的花主要反射一些额外的蓝色,这就是蜜蜂所看到的那部分。花瓣的不同部分对紫外线的反射也是不同的。所以如果我们能像蜜蜂看到花朵那样看到它们,会将更加美丽并且有更多的差异。


再来看一下鸟类眼中的世界,它们除了拥有红、蓝、绿感光细胞之外,和蜜蜂一样比人类多一种“紫外线感光细胞”,能够识别波长在400nm以下的光波。这里想象一下雄性孔雀的羽毛在雌性孔雀的眼里会是什么颜色?


这里需要提到一位大佬——雀尾螳螂虾(皮皮虾),不仅有16种锥状细胞还能看见紫外线,偏振光。


你能想象它眼中的世界吗?你想象不了,一个三维视觉的生物怎么能想象的了十六维视觉生物眼中的世界呢?其实不必羡慕它们,能看见的颜色多,并不代表视力就一定清晰~  譬如四色视觉的蜜蜂,虽然能看见丰富多彩的花朵颜色,但那些花朵在它们眼里都是马赛克的效果,这个大家应该都能想象~

不同的观看者在面对色彩时,会产生截然不同的兴趣或情绪。即便是同一个人在不同的时间段对同一个对象也会有不同的关注点和理解。截止到这里,回忆一下我们在生活中对身边人与自己产生不同的感受时,是否多了一些理解和包容?

四、我们的感官是如何欺骗我们的

实际感受 = 事实 + 生理/心理因素

我们看到的色彩与事实上的色彩并不是一样的,它们之间有着生理作用和心理作用的差别。

色彩在人们眼中并不是它的本来面目,人们对色彩的感受和错觉交织在一起。眼睛对色彩的感受和身体对温度的感觉一样有持续性。约瑟夫.亚伯斯(二十世纪最具影响力的艺术家兼教育家之一,早年任教于包豪斯艺术学院)做了一个著名的想象实验:

设想面前有三桶水,从左到右

(左侧) 热的 — (中间) 温的 —凉的(右侧)

将两只手分别浸入两侧桶中

会感知到两个不同的水温:

热的(左侧) —— (右侧)凉的

然后将双手浸入中间那个桶

会感知到两个不同的水温

但是,这一次

是相反的顺序

凉的(左侧) ——(右侧)热的

这两者都不是真实的水温,而是另一温度,我们称“温的”~

这一实验会感受到物理事实与心理作用之间的矛盾,这一假想例中双手所感知到的不同水温是皮肤对温度的错觉,称为“触错觉”。很显然,人的感受不是对物理世界的忠实反应。类似的错觉人们由于习以为常而不觉察,“视错觉”也是相同的道理。

要了解视错觉,可以先感受下面几个例子:

1、同一种颜色置于不同的颜色环境中看起来截然不同


上图的例子让我回忆起去年参与黑白版界面色彩搭配的失败经历,当我把白版里视觉表现舒适的彩色图表在未做色值调整的情况下放入深色背景环境里时,彩色图表显得与背景对比强烈,饱和度很高,甚至产生色彩晃动,令部分用户产生视觉不适。

2、不同的颜色置入不同的环境中看起来相似


上图的例子我个人非常喜欢,右侧上方的略微偏红的色块置入左侧粉色的环境中时,失去了自己本身的特质,变成了灰橄榄绿。左侧上方的灰橄榄绿色块置入右侧绿色的环境中时,变得略微偏红。两个颜色通过环境的影响,身份发生了置换。用这个例子来比喻人和社会环境的关系非常贴切。

3、色彩的颤动


上图颜色边缘总是伴有凌乱的光影的干扰,当两个颜色为互补色,饱和度很高且明度也接近的色块紧挨在一起,矛盾的信息让通常的生理感知程序失效,我们的眼睛不能聚焦成像,在“一个”还是“两个”的矛盾之间往返忙碌,让人头晕眼花。

色彩边缘的颤动关系会让眼睛失去判断力。它在生活中很少使用。在足球比赛中守门员的队服经常采用这种颜色搭配,它的“扩张”效果有心理威慑力,并且吸引眼球的余光,对方前锋下意识地会倾向于把球射向穿着鲜艳的守门员,而不是球门死角。

4、色彩的起伏


上图中立体起伏的错觉源于清晰的色彩边界。

起初我只有最左侧的蓝色,然后往A组里面依次增加15%的黑色,让它发生数学上的变化。随着色彩的加深,色阶的梯度会越来越模糊,再往后会混成一片。

B组为了让它展现清晰的色阶并没让色彩的数值发生规律的变化。尤其是最后两块,A组显得难以辨识,而B组仍然保持清晰的界限。

这张图说明了颜色成分的数值等量并不能造成同样等距的视觉结果。这一差异是我们心理和生理作用导致的。这里需要提到“韦伯-费希纳定律”,感觉量的增加落后于物理量的增加。当我们想找一个数学公式把颜色有规律的排列起来,但是这个等比数列的形式,对人眼的拟合并不完美,想要得到一个界限明显的色阶,色块之间的色差不可能等距且均匀。所以,如果你有强迫症,一定要颜色按照规律的数值排列梯队,很有可能会得到一个差强人意的色彩反馈。

这里我推荐观察Ant.design的色板:

https://ant.design/docs/spec/colors-cn

为什么会产生视错觉这种现象呢?因为大脑意识接受外部世界刺激后,会利用过去的经验+知识进行自带滤镜式的处理,这使我们无法“眼见为实”。听起来让人很沮丧,但这些错觉并不是缺陷,而是人类在几十万年的进化过程中,获得的一种认知武器,目的是为了更好的识别物体的特性,增加识别度和差异度,比如在黑色物体周围的背景会更亮,而白色物体周围的背景会更暗。

总结

我们能看到色彩—— 我们看到的色彩并不一样—— 我们被看到的色彩所欺骗——我们从未看到过真正的色彩。

大脑意识是一副先天的“有色眼镜”,让我们不能越过意识集合而直接感受外部世界。在我个人看来,我们看到的是否真实,并没有那么重要,符合我们合理认知的感受才能帮助我们更好的生存下去。

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