刷屏朋友圈的北京彩虹图,你看到的是它真实的颜色吗?

*有没有彩虹一个给我*

今天全世界的朋友圈应该都被北京的彩虹刷屏,一边哼唱周董的彩虹一边看美景美图的你们会不会忽然想到这样一个问题,你所看到彩虹的颜色是它的真实颜色吗?颜色真的真实存在吗?

在回答这个细思极恐的问题之前,我们先一起回顾一下今天黄昏颜值报表的北京。

图片精选自朋友圈,如有雷同,纯属巧合

在这些大师级的美图中,还不时夹杂乱入的图片,比如下边这张秒杀一切彩虹图的图片,恭喜你赢得了朋友圈晒彩虹大赛的冠军!

彩虹是彩色的,天空是蓝色的,青草是绿色的。这是有正常颜色视力的人的共识。但是这并不能改变颜色其实只是人的主观感受。它并不是物体的客观属性,而是只存在于每个个体的大脑之内。对于同一个草莓,可能我脑海中呈现了下图左侧的情景,我可以说下图中左边的草莓是红色的,而另一个人脑海中的场景其实是右侧的情景,但是如果我告诉他,草莓是红色,那么他也将会把这种颜色称为红色。我们可以使用语言有效的进行沟通,但是我们永远没有办法感知到这在我们脑内是完全不一样的体验。

那么我们来从物理的角度来看看,因为颜色其实是不同的电磁波使人眼产生了不同的反应。颜色本身具有三个属性:色相,明度和饱和度,这三个属性也与能够与电磁波的属性对应起来。其中的色相就是颜色的差别,实质上是电磁波的频率。明度本质上就是电磁波的幅度。而饱和度是指颜色中白光的比例。我们常见的可见光光谱显示的是色彩的色相,展示了人眼所看到的颜色与电磁波频率或者波长之间的关系。

而能够同时显示三个属性的模型我们一般使用HSV(色相Hue,饱和度Saturation,明度Value)颜色模型:

那么人眼是如何感知到颜色的呢?

由光源发出包含各个频率的光,这些光照射到物体上,由于物体表面物质的物理性质导致一部分光被物体表面吸收,另一部分光被反射出去。而我们从物体反射进入人眼的光线中接受物理信息。从人眼的结构看,光线穿过眼睛的晶状体,图像就会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有数百万感光细胞组成的,每一个感光细胞都含有光敏感分子,或者叫感光色素。当暴露在光线中时,感光色素周围的电流被改变了,从而出发了下游神经元的动作电位,这样感光细胞就将外界光刺激转换为大脑可以理解的内部神经信号了。

感光细胞有两种类型,分别是视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞对低强度的刺激敏感。这些细胞在光能很少的晚上最有用。视锥细胞的活动则需要强烈的光线。我们对于颜色的感知就需要这种视锥细胞。因为不同视锥细胞的感光色素对不同可见光波长的敏感性不同,所以我们通常可以将他们归于红、绿、蓝三种类型。他们的光敏感度函数如下图所示。不同的人眼视锥细胞的多少,分布和敏感度都可能不同,所以不同人对于颜色的辨认力也不同。

【插播1:这里给大家推荐一个有趣的可以测试颜色辨认力的网站:爱色丽(X-rite)Online Color Challenge:http://www.xrite.com/online-color-test-challenge 打开链接之后把网页转成英文,然后在首页下方的Color Resources部分就可以找到Color Challenge了】

【插播2:再插播一个颜色测试的小游戏App(iOS系统),名字叫C.O.L.O.R.,是在一堆色块里面找到一个颜色有细微差别的。可以在闲暇时间和小伙伴比试一下~说不定还可以炫耀一把关于颜色的知识~~】

接下来再聊聊色盲,大家在聊到颜色的时候经常也会关注到色盲这样的一个现象。我们一般接触到的色盲者都是二色觉,即持有两种感光色素的人,可以分为红绿色盲或者蓝绿色盲;或者是异常三色觉,即有所有三种感光色素,但是其中一种敏感性不正常。这些基因缺陷在男性神伤比例很高,大于占总人口的8%,而女性的发病率较低,少于1%,所以这种色盲症患者在我们的生活中比较常见。还有一种比较罕见的颜色知觉缺陷是由于中枢神经系统受损引起的,这些患者被称为全色盲。在他们的眼中,颜色差别通常和明度差别相关,表现为不同的灰色阴影,如下图所示:

关于色盲症患者这里有一个新闻,Valspar Paint公司联手眼镜制造商Enchroma公司推出了一系列的太阳镜来帮助色盲者,他们的方法是在太阳镜的镜片上增加一层特殊的涂层,这种眼镜指挥过滤特定波长的光线,让颜色更加明亮饱和,从而达到颜色增强的效果。

【插播3:Enchroma公司的网站上有一个色盲测试,有兴趣可以戳链接来试一试。Enchroma Color Blindness Test:http://enchroma.com/test/instructions/】

YouTube上有很多顾客拍摄的色盲患者带上眼镜后的反应的视频,这里有一个视频的搬运分享:http://www.cnbeta.com/articles/427911.htm。其中的很多视频看起来让人非常感动,不由得让人感叹科技改变世界。在我们这些有正常颜色视觉的人看来,颜色只是一个习以为常的物理现象或者说是知觉分支,但是对于这些色盲症的患者来说,竟是一生渴求的梦幻。虽然Enchroma色盲眼镜并不能治疗这些色盲患者,也并不能保证他们看到的颜色和正常人一样,但是能够让他们更好的看清蔚蓝的天空,感受绚烂的日出,欣赏孩子漂亮的眼镜,给他们一个机会去看到更加美丽精彩的世界。

正文摘自北京邮电大学人机交互与认知工程实验室

作者:倪桑 刘伟

图片来源于网络

原文发布于微信公众号 - 大数据文摘(BigDataDigest)

原文发表时间:2016-05-24

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