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人的色觉 第11期

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当我们走进五彩缤纷的大自然,那些红的花、绿的草、白的云、蔚蓝的天空和碧青的湖水就会一下子映入眼帘.在这个充满色彩的世界里,我们的眼睛能分辨的颜色竟然能达到数千种.

一、人眼产生色觉的原因

英国物理学家牛顿通过开创性的棱镜分光实验确认:颜色只是不同波长的光刺激眼睛之后产生的一种主观感觉.当时人们普遍认为存在三种原色:红色、绿色和蓝色,所有其他颜色都是这三种原色以不同方式混合而产生的.

1.三色理论

英国物理学家扬(T.Young)在1802年首先提出,人的眼睛中存在着三种共振子,能分别对红光、绿光和蓝光呈现最大反应.德国物理学家赫姆霍尔兹(H.LFvonHelmholtz)更确切地指出:在人眼视网膜中存在三种分别对红、绿、蓝光敏感的神经纤维,任一波长的光刺激都能刺激红、绿、蓝三种神经纤维不同强度的兴奋,如果引起红纤维最兴奋就会产生红色感觉,引起绿纤维最兴奋就会产生绿色感觉,引起蓝纤维最兴奋就会产生蓝色感觉,引起三种纤维强烈同时兴奋就产生白色感觉,同波长的光造成三种锥体细胞不同强度的反应,三者的兴奋比例决定了我们的眼睛看到的是什么颜色.这就是对后世影响深远的“杨―赫三色理论”.

按照这一学说,应该有三种单色盲即红色盲、绿色盲和蓝色盲,而实际上存在的却是红绿色盲和蓝黄色盲;又如,按三色理论红绿色盲者没有红绿神经纤维,不具备合成黄色的条件,实际上它们却仍有黄色的感觉;特别是既然白和灰是三种神经纤维同时兴奋而产生的,色盲者缺乏一种或几种神经纤维,本不该有白色或明度感觉,事实也非如此.

2.四色理论

黑林根据很多颜色看起来都是混合色,只有红、绿、黄、蓝是纯色的现象,提出有四种原色.黑林提出有三对起颉颃作用的器官,即红和绿感受器,黄和蓝感受器以及黑和白感受器.黑林认为任何颜色和白光都能引起黑白机制的活动.等量的黄光和蓝光混合(颉颃色),作用互相抵消,产生白色的感觉;黄光和蓝光混合,黄光高于蓝光的强度,蓝光不能完全抵消黄光的效应,产生不饱和的黄色感觉;黄光和红光混合(非颉颃色),这两种光混合呈橙色.

3.三色论与四色论的统一

现代神经生理学的研究发现,三色理论和四色理论都是正确的.现在普遍认为色觉过程可分几个阶段:颜色视觉机制在视网膜感受器水平是三色的,符合扬-赫三色说,而在视网膜感受器以上的视觉传导通路上又是四色的,符合黑林的四色说,最后在大脑皮层的视觉中枢产生各种色觉,此即色觉过程的“阶段”学说.

二、色彩缺陷是怎么回事?

一个颜色视觉正常的人应具有三色视觉,能准确地分辨各种颜色.如果三种视觉细胞的功能失常,那么就会产生色弱或色盲的色觉缺陷.

1.色盲是指不能分辨颜色,其中最常见的是红色盲和绿色盲.眼睛的视网膜上缺少感红纤维,对红色光线不敏感,即为红色盲;缺少感绿纤维,即为绿色盲;缺少感蓝纤维,即为蓝色盲;还有一种罕见的全色盲,视网膜上没有感色纤维,不能分辨任何颜色,他们所看到的世界就像黑白电视一样只有白色、灰色和黑色.

2.色弱是指分辨颜色的能力差,其中最常见的是红色弱和绿色弱.由于眼睛视网膜上感红或感绿色纤维异常,对红光或绿光不够敏感.这两种色弱,对红色和绿色的分辨能力都比较差.

色盲和色弱通常都是先天遗传的,多发生于男性,红―绿色盲为隔代遗传,红色弱者约占男性人口的1%,绿色弱者约占男性人口的5%,全色盲者为罕见,只占人口的0.002%-0.003%.

三、各种神奇的视觉现象

1.负后像

眼睛注视绿色一段时间后再看白色背景便会有紫色感觉,这就是“负后象”现象.色彩神经纤维的疲劳是产生负后像的原因,当眼睛一直专注绿色,绿神维疲劳不再发生反应,而红和蓝纤维仍对白光中的红和蓝起反应,因而产生红、蓝混合色──紫色的后象.

2.色彩的前进与后退感

眼睛在同一距离观察不同波长的色彩时,波长长的暖色如红、橙等色好像在前进;波长短的冷色如蓝、紫等色好像在后退.色彩的前进、后退感还与色彩对比的知觉度有关,凡对比度强的色彩具有前进感,对比度弱的色彩具有后退感;明快的色彩具有前进感,暧昧的色彩具有后退感;高纯度之色具有前进感,低纯度之色具有后退感.色彩的前进、后退感形成的距离错视原理,在绘画中为使画面背景或天空退远可选择冷色,为了使前景或主体突出应选择暖色.

3.色彩同化

当某色被其他色所包围时,若被包围的色与包围色非常接近,或者被包围色面积远小于包围色,那么,被包围色就会被包围之色“吃掉”,这种色彩现象称之为色彩同化,其原因是色彩对比的视觉刺激值过小.如,在大面积浅黄色背景上配以与之非常接近的浅橙色,橙色在视觉上不起作用;又如,在大面积绿色背景上,配以针尖大小的红色,虽然红绿对比强烈,但是由于面积过分细小,眼睛仍难发现红色的存在.

4.色觉守恒

一个物体在不同光源的照射下,由于光谱成分发生变化,客观上其色彩也改变了,但是人们仍会以生活经验中积累的色彩记忆来判断它.人们长期以来总是把阳光照射下的物体色彩记作为“固有色”,例如,强光照射下的煤炭比夜间微弱光线照射下的棉花要白亮得多,但人们总是主观的修改结果,固执地认为煤炭是“黑”的,棉花是“白”的.色彩学上称这种主观色彩现象为色觉守恒.

5.主观色彩

完全由黑白条纹构成的图形,人眼长时间注视后,在密集的弧形黑白条纹部分会出现闪烁的彩虹般的色彩奇观,就是“主观色彩”现象.这种视幻现象被20世纪50年代现代派画家发现,他们运用图和底不停相互交替的方法,使观者产生一种视觉运动的错视,从而诱发出彩虹般的色感.

6.色彩的易见度

在白纸上书写黄字或黑字,哪个看起来清楚呢?生活经验告诉我们,当然是白底黑字清楚.这是因为两色过分接近时,眼睛难以辨别,色彩学上把能看清的程度称为易见度.色彩的易见度和光的明度与色彩面积大小有密切关系.光线太弱或太强时,易见度差;色彩面积过小,易见度也差.

7.色彩的膨胀与收缩感

据说法国国旗一开始是由面积相等的红、白、蓝三色制成的,但是旗帜升到空中后人们感觉三色的面积并不相等,于是很多色彩专家对此进行专门研究,最后把三色的比例调整到红35%、白33%、蓝37%的比例时才感觉到面积相等.这是因暖色具有一种膨胀性,冷色具有收缩性.

8.视觉适应

当我们迟到闯入电影院(白天),开始什么也看不清,一段时间后又逐步开始恢复视觉,这种现象叫做暗适应;反之,当电影院散场以后走出门外,在最初的一瞬间会感到耀眼,什么都看不清,但几秒钟后,视觉又恢复正常,这种现象叫明适应.这是由于人眼在强烈光线的刺激下,自动收缩瞳孔,减少进光量,保证视敏度和减轻视觉疲劳;反之,人眼在暗适应过程中,瞳孔扩大,进入眼球的光线增加,视敏度不断提高,从而获得清晰的视觉.完成暗适应大约需要20分钟,明适应只需要1秒钟.