色彩的生理认知
(一)眼睛的生理特性
所有颜色感觉都基于人类视觉器官的生理学,并且是通过他们自己的视觉器官产生的。眼睛的结构主要包括角膜、虹膜、晶状体、玻璃液、视网膜、黄斑和盲点。当不同波长和振幅的光线通过透明角膜进入眼睛时,虹膜肌肉通过扩张和收缩控制进入瞳孔的光量,通过水晶体、晶状体和玻璃体的三种折射聚集到由特殊细胞组成的视网膜上。视网膜包含感光细胞和锥体细胞,感光细胞将接收到的颜色信号传递到神经节细胞,最后从视神经传递到大脑枕叶神经的视觉细胞中,产生颜色概念。整个颜色感知过程中最重要的一层是光接收器,它由一个杆状和视锥组成的光源感受器组成。
(二)色彩的视觉理论
对于颜色的形成方式、视锥的工作原理,经过几个世纪的探索,认为杆状物体包含一种对光敏感的“视觉紫色”,即所谓的“视网膜紫质”。当这种物质接触到明亮或微弱的光线时,它的色素可以感觉到物体的特定形状或近似形状。
与杆状体一样,视锥也含有光敏色素,即“叶绿素”,但其具体作用和性质仍处于探索和推测阶段。现在,大多数人认识到有三种类型的通用锥体:一种是感知长波长的红色区域,另一种是感知平均波长的绿色区域,另一种是感知短波长的蓝紫色区域。这些基本的视觉反应可以混合在一起,产生对颜色的视觉感知,如同有色光线的加色混合。这种关于三个潜在视锥存在的想法被称为视觉彩色化的“三色学”理论,该理论由英国物理学家托马斯·杨于1801年首次提出,并由德国物理学家赫姆霍尔兹于19世纪中期完善。此外,在色彩视觉理论研究方面还有与之相对立的德国物理学家赫林的“四色学”理论。
(三)色彩的知觉特征
1.视觉适应
人们对客观环境的变化有一定的适应能力,这种特殊的功能叫作视觉适应。当人们从一个明亮的地方进入黑暗环境,视觉会暂时看不见任何东西,过了一会儿,视力开始恢复,这就是暗适应;另一方面,当你从黑暗走向光明时,耀眼的灯光下视觉也会看不到对象,停下来一段时间,视觉像往常一样恢复,这种现象称为明适应。眼睛具有变焦能力,通过眼睛的自动聚焦,可以清楚地看到不同距离的物体,这是一种距离适应。当鲜艳的颜色长时间出现在我们面前时,你会感到颜色的鲜艳度开始减弱,这种现象被称为颜色适应。
2.视觉后像
某种程度上讲,所有的视觉现象都不是客观的。对大脑皮层外部刺激物的综合分析有时会很困难,当前的感知与过去的经验相矛盾,导致颜色错误。当人眼观察场景时,光信号到达大脑神经需要一些时间。灯光效果结束后,视觉图像不会立即消失,这种残余视图称为“后像”,这种视觉现象被称为“视觉暂留”。
3.色彩的恒定性
颜色的持久性是指人大脑对过去的经历及各种事物形成的特定颜色印象。根据偏振光摄影术的发明者兰德(Edwin H. land)的说法,人脑的高级结构可以直接读取熟悉物体的颜色,相机可以在光线下形成色调与光线颜色痕迹的结合,这与人类颜色的视觉效果正好相反。人眼对同一物体颜色的印象一直保持着正常太阳下的图像,人脑主观上保持着不同亮度条件下物体的持续性。一旦一个实体的颜色被识别,不管客观环境的变化,相应的颜色感知将是恒定的。
4.色彩的同时对比
当眼睛同时受到不同颜色的刺激时,会出现颜色感觉相互排斥的现象,最终结果是相邻的颜色会改变它们原来的颜色感觉,向相应的区域发展。相同的灰色在黑色背景上会显得更亮,在白色背景上会显得更暗;相同的灰色在绿色背景上是红色的,在红色背景上是灰绿色的;红色和紫色并列时,红色有橙色的感觉,紫色有绿色的感觉;红色和绿色相间,红色感觉更红,绿色感觉更绿。虽然色彩生理平衡功能的负性色彩并不客观,但当两种或两种以上的色彩同时出现或重叠时,所产生的对比效果仍然具有强烈的色彩美感。
5.色彩的易见度
人眼辨别颜色的能力是有限的,当颜色对比度太小或太近时,人眼就无法辨别出颜色,这在色谱中称为可见性。颜色可见性与灯光的亮度和颜色的面积有很大关系。当灯光的亮度和颜色区域相同时,颜色的可见性取决于图表颜色和背景颜色之间的对比度。
6.色彩的前进与后退
彩色前进与后退主要与色彩的波长有关。温暖的长波长颜色在视网膜中形成内部图像,寒冷的短波长颜色在视网膜中形成外部图像,这决定了温暖的颜色具有向前的感觉,而寒冷的颜色具有向后的感觉。颜色前进和缩进的方向也与颜色的亮度和纯度有关,高亮度和纯度的颜色在屏幕上会有一种前进的感觉,而低亮度和低纯度的颜色会有一种后退的感觉。
7.色彩的膨胀与收缩
一些波长较长的色彩会有较强的扩散性,且会表现出膨胀感;一些波长较短的色彩则会有较高的清晰度,会表现出收缩感。而那些具有膨胀感的色彩在视觉上会给人以面积大的感觉,具有收缩感的色彩则会相反。此外,色彩的膨胀感和收缩感还与明暗度有关系,同样大小的亮色块和暗色块,暗色块上的亮色块要比亮色上的暗色块感觉要大。