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我們從未真正了解過色彩~

  • 時間:2020-06-08 15:11
  • 發布:杭州嵌入式培訓
  • 來源:網絡

對色彩認知的探索源于我對這門學科的薄弱。本篇并不沒有界面色彩搭配的內容,只是簡單地一起探討我們能看到顏色這一過程是如何發生的?為什么同一種顏色在不同個體的眼睛里感受會不同?那些習以為常的視錯覺給我們的感受又是什么?總結中如有不足之處,還望指正~

目錄:

1、我們是如何感知色彩的

2、人類感知色彩的范圍極限

3、個體之間色彩感知的差別

4、我們的感官是如何欺騙我們

一、我們是如何感知色彩的?

物體本來是什么顏色,沒人知道;

因為我們總要借助某些東西才能感知到“物體”,我們看到的永遠是虛像。

                               ——知乎某匿名用戶

人類能感知色彩的存在,實際上是由“光源”,“物體”,“視覺器官”這三種條件共同作用的結果,脫離這三個條件中的任意一個來談論色彩都毫無意義。

我們日常生活中看見的所有“色彩”都不是物體本身的顏色,沒有光就沒有色彩;光本身沒有色彩,因為我們的眼睛里長了對波長在400~700nm的光敏感細胞,才擁有了識別色彩的能力。

光本身沒有顏色,但光的頻率是真實存在的。同樣,所有的物體也是沒有顏色的,但是對光的不同頻率的吸收和反射特征是真實存在的。

我們的眼睛能夠感受到的視覺信息包含都在物體反射的光線中,為了覺知到物體,我們需要對反射光線起反應的感覺監測器。當光線穿過眼睛的晶狀體,圖像會被反轉,然后聚焦投射到眼球的后表面,即視網膜。視網膜最里面的一層是由數百萬感光細胞組成的,每個感光細胞都含有光敏感分子,或者叫感光色素。感光細胞有兩種類型,即視桿細胞和視錐細胞。


人類有三種視錐細胞,分別對應不同波長的光(紅、綠、藍),我們稱為紅感細胞、綠感細胞、藍感細胞,分別處理可見光的不同頻段。然而我們并不是只能看見紅綠藍這三種顏色,我們看到的豐富多彩的世界是這三種細胞重疊組合在一起的結果。當有一束光進入人的眼睛,如果紅色視錐細胞最活躍,而綠色和藍色視錐細胞不活躍,那么這時候大腦感受到的這束光是紅色。當紅色視錐細胞和綠色視錐細胞同時活躍,而藍色視錐細胞不活躍,這時大腦感受到的是黃色光。

電子顯示屏技術采用的三原色,即國際通用的RGB(Red 、Green、Blue)原色,就是基于人類視覺生理構造特征制作的。電子顯示屏中每一個子像素都有256級發光強度,綠色子像素和藍色子像素都不發光,那么這個像素會呈現出紅色,用RGB表示就是(255,0,0),這樣一個又一個的像素組合起來,就構成了顯示器中的影像。


二、人類感知色彩的范圍極限

人類的眼睛不是萬能的,我們的視錐細胞的感光能力存在一個范圍,當達到某個強度或者低于某個強度就超過了它的能力范圍,也就是說人眼視錐細胞存在最高和最低響應值。

人類只能感受到下圖這個區域內的色彩,這也是CIE(國際照明委員會)定義出他們最有名的CIE色表來源。這個二維平面涵蓋了人眼能看到的所有顏色,此圖是1976年的修改標準,最早由1931年提出:


橫軸代表紅色分量,縱軸代表綠色分量,E點代表白光,它的坐標為(0.33,0.33);環繞在顏色空間邊沿的顏色是光譜色,邊界代表光譜色的最大飽和度,邊界上的數字表示光譜色的波長。所有的單色光都位于舌形曲線上,這條曲線就是單色軌跡,曲線旁標注的數字是單色光的波長值。

三、個體之間色彩感知的差別

① 單色視覺:海生哺乳動物,只能分辨黑白灰。

② 二色視覺:幾乎所有除了人類以外的哺乳動物。

③ 三色視覺:靈長類哺乳動物和人類。

④ 四色視覺:有袋類和鳥類。

1、二色視覺(色盲)

同樣的物體,反射同樣波長的光,在不同人眼中是不同的顏色,因為有人是色盲。

色盲,即只有兩種感光色素的人,可以被分為紅綠色盲,或者黃藍色盲——他們缺失了短波感光色素。這種情況發生在男性身上比例很高,大約占總人口的8%,而女性的比例則很低,少于1%。

色盲并不是看不到那個東西的真正顏色,而是那個東西本來就沒有顏色。我們這些正常的三色視覺者,并沒有看到那個東西本來的顏色,顏色是神經系統對特定光信號的特異性編碼系統,在意識層面,它就體現為顏色。色覺細胞是一種對“編碼”的感知,有三種色覺細胞的正常人通過它們形成了對連續色譜的三維編碼,而缺失其中一種就形成了二維編碼,這樣的人被我們稱為色盲。所謂色盲只是一個相對概念,色盲的基因被保留至今是因為他們有普通人沒有的優勢,譬如“夜視能力”以及“某區間更高的色彩敏感度”。

2、四色視覺(其他動物)

蜜蜂是紅色盲,它們擁有黃、綠、藍三種視錐細胞之外,還能看到紫外線。這就產生了許多有趣的效應,蜜蜂能區別在人類看來許多相似的花朵?;ǘ涞念伾⒉皇菫槿祟惖难劬ΧO計的,而是為了蜜蜂,這些顏色就是把蜜蜂吸引到某一特定花朵的信號。

蜜蜂對黃色有特殊的偏愛,對藍色也很敏感,但卻無法看見紅色,因此紅色的花主要反射一些額外的藍色,這就是蜜蜂所看到的那部分?;ò甑牟煌糠謱ψ贤饩€的反射也是不同的。所以如果我們能像蜜蜂看到花朵那樣看到它們,會將更加美麗并且有更多的差異。


再來看一下鳥類眼中的世界,它們除了擁有紅、藍、綠感光細胞之外,和蜜蜂一樣比人類多一種“紫外線感光細胞”,能夠識別波長在400nm以下的光波。這里想象一下雄性孔雀的羽毛在雌性孔雀的眼里會是什么顏色?


這里需要提到一位大佬——雀尾螳螂蝦(皮皮蝦),不僅有16種錐狀細胞還能看見紫外線,偏振光。


你能想象它眼中的世界嗎?你想象不了,一個三維視覺的生物怎么能想象的了十六維視覺生物眼中的世界呢?其實不必羨慕它們,能看見的顏色多,并不代表視力就一定清晰~  譬如四色視覺的蜜蜂,雖然能看見豐富多彩的花朵顏色,但那些花朵在它們眼里都是馬賽克的效果,這個大家應該都能想象~

不同的觀看者在面對色彩時,會產生截然不同的興趣或情緒。即便是同一個人在不同的時間段對同一個對象也會有不同的關注點和理解。截止到這里,回憶一下我們在生活中對身邊人與自己產生不同的感受時,是否多了一些理解和包容?

四、我們的感官是如何欺騙我們的

實際感受 = 事實 + 生理/心理因素

我們看到的色彩與事實上的色彩并不是一樣的,它們之間有著生理作用和心理作用的差別。

色彩在人們眼中并不是它的本來面目,人們對色彩的感受和錯覺交織在一起。眼睛對色彩的感受和身體對溫度的感覺一樣有持續性。約瑟夫.亞伯斯(二十世紀最具影響力的藝術家兼教育家之一,早年任教于包豪斯藝術學院)做了一個著名的想象實驗:

設想面前有三桶水,從左到右

(左側) 熱的 — (中間) 溫的 —涼的(右側)

將兩只手分別浸入兩側桶中

會感知到兩個不同的水溫:

熱的(左側) —— (右側)涼的

然后將雙手浸入中間那個桶

會感知到兩個不同的水溫

但是,這一次

是相反的順序

涼的(左側) ——(右側)熱的

這兩者都不是真實的水溫,而是另一溫度,我們稱“溫的”~

這一實驗會感受到物理事實與心理作用之間的矛盾,這一假想例中雙手所感知到的不同水溫是皮膚對溫度的錯覺,稱為“觸錯覺”。很顯然,人的感受不是對物理世界的忠實反應。類似的錯覺人們由于習以為常而不覺察,“視錯覺”也是相同的道理。

要了解視錯覺,可以先感受下面幾個例子:

1、同一種顏色置于不同的顏色環境中看起來截然不同


上圖的例子讓我回憶起去年參與黑白版界面色彩搭配的失敗經歷,當我把白版里視覺表現舒適的彩色圖表在未做色值調整的情況下放入深色背景環境里時,彩色圖表顯得與背景對比強烈,飽和度很高,甚至產生色彩晃動,令部分用戶產生視覺不適。

2、不同的顏色置入不同的環境中看起來相似


上圖的例子我個人非常喜歡,右側上方的略微偏紅的色塊置入左側粉色的環境中時,失去了自己本身的特質,變成了灰橄欖綠。左側上方的灰橄欖綠色塊置入右側綠色的環境中時,變得略微偏紅。兩個顏色通過環境的影響,身份發生了置換。用這個例子來比喻人和社會環境的關系非常貼切。

3、色彩的顫動


上圖顏色邊緣總是伴有凌亂的光影的干擾,當兩個顏色為互補色,飽和度很高且明度也接近的色塊緊挨在一起,矛盾的信息讓通常的生理感知程序失效,我們的眼睛不能聚焦成像,在“一個”還是“兩個”的矛盾之間往返忙碌,讓人頭暈眼花。

色彩邊緣的顫動關系會讓眼睛失去判斷力。它在生活中很少使用。在足球比賽中守門員的隊服經常采用這種顏色搭配,它的“擴張”效果有心理威懾力,并且吸引眼球的余光,對方前鋒下意識地會傾向于把球射向穿著鮮艷的守門員,而不是球門死角。

4、色彩的起伏


上圖中立體起伏的錯覺源于清晰的色彩邊界。

起初我只有最左側的藍色,然后往A組里面依次增加15%的黑色,讓它發生數學上的變化。隨著色彩的加深,色階的梯度會越來越模糊,再往后會混成一片。

B組為了讓它展現清晰的色階并沒讓色彩的數值發生規律的變化。尤其是最后兩塊,A組顯得難以辨識,而B組仍然保持清晰的界限。

這張圖說明了顏色成分的數值等量并不能造成同樣等距的視覺結果。這一差異是我們心理和生理作用導致的。這里需要提到“韋伯-費希納定律”,感覺量的增加落后于物理量的增加。當我們想找一個數學公式把顏色有規律的排列起來,但是這個等比數列的形式,對人眼的擬合并不完美,想要得到一個界限明顯的色階,色塊之間的色差不可能等距且均勻。所以,如果你有強迫癥,一定要顏色按照規律的數值排列梯隊,很有可能會得到一個差強人意的色彩反饋。

這里我推薦觀察Ant.design的色板:

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

為什么會產生視錯覺這種現象呢?因為大腦意識接受外部世界刺激后,會利用過去的經驗+知識進行自帶濾鏡式的處理,這使我們無法“眼見為實”。聽起來讓人很沮喪,但這些錯覺并不是缺陷,而是人類在幾十萬年的進化過程中,獲得的一種認知武器,目的是為了更好的識別物體的特性,增加識別度和差異度,比如在黑色物體周圍的背景會更亮,而白色物體周圍的背景會更暗。

總結

我們能看到色彩—— 我們看到的色彩并不一樣—— 我們被看到的色彩所欺騙——我們從未看到過真正的色彩。

大腦意識是一副先天的“有色眼鏡”,讓我們不能越過意識集合而直接感受外部世界。在我個人看來,我們看到的是否真實,并沒有那么重要,符合我們合理認知的感受才能幫助我們更好的生存下去。

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