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为什么我不能凭空想象出一种从未见过的颜色?

本帖由 漂亮的石头2020-09-22 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 卜仆,心、物、律 阅读原文

    我们其实可以利用大脑产生色觉的原理,去想象甚至实际制造出一些“不可能存在的颜色”。


    假想色(Imaginary Color)

    “假想色”是指在通常环境下由任何波长和强度的可见光刺激都无法产生的能与锥状细胞反应量的组合相对应的色彩空间中的点所定义的颜色[1]。 因此,假想色是一种不存在于现实世界中的颜色。

    构成人类视网膜的 3 种锥状细胞(L,M,S)分别主要对红(长波长)、绿(中波长)、蓝(短波长)的波长具有敏感度(但有研究表明大约有 2~3% 的女性可能具有 4 种锥状细胞[2][3])。不过这 3 种锥状细胞的感光范围并不是独立的,从下图可看出,M 锥状细胞具有敏感度的所有波长范围都与 S 和 L 锥状细胞部分重合。因此,能让 M 锥状细胞反应的波长的光一定也能给 S 和 L 锥状细胞带来一定程度的刺激。 这意味着不存在可以只对一种锥状细胞施加刺激的波长和分光分布(除了一部分红外区域等以外)。

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    图 1. 3 种锥状细胞对各波长的灵敏度,正是这些灵敏度的差让人产生了色觉

    但是我们可以假想这样的情况:如果有一种光能只刺激 M 锥状细胞而不让其他锥状细胞起反应的话,大脑就会感知到比物理上可能的绿色更“鲜艳”的绿色。此时,可见光中红色或蓝色这样的非绿色波长区域在光谱中就表现为负值。我们可以把这种“超绿”定义为如在 CIE 1931 色彩空间色度图上的绿色带更上侧区域,但在物理世界中并不存在这样的颜色。

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    图 2. CIE1931 色彩空间的色度图。黑线以外的范围就是假想色的领域

    嵌合色 (Chimerical Color)

    “嵌合色”是指一直盯着鲜艳的颜色直到锥状细胞产生疲劳,在锥状细胞的敏感度变化后再去看明显不同的颜色时所感觉到的颜色。 例如,如果在持续凝视原色后再看白色,则可以作为残影看到其反色。这种方法可以让实际不可能的颜色组合(互补色之间的组合或无彩色与有彩色的组合)能够被同时感知到。

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    图 3. 盯着左列「Fatigue template」的×看 20-60 秒后,再看中列的「Target field」中的×,就会看到类似右列中的嵌合色残影。

    嵌合色有以下几种。

    • 冥色( stygian color ) :具有饱和度的黑色。 例如,凝视明亮的黄色后再看黑色时,在该黑色上作为补色出现的蓝色就是“冥蓝”( stygian blue )。
    • 自光色( self-luminous colors ) :让像纸一样本来只反射光的物体,看起来却像在发光一样的光。例如,要想看到红色的自光色,就盯着补色的绿色后再看白色。于是,明明是白色上却出现了比白还要亮的红。
    • 夸张色( hyperbolic colors ) :现实中不可能存在的鲜艳颜色。例如,要想看到橙色的夸张色,就盯着互补色的蓝色后再看橙色。于是就会出现比色度 100%的橙色更鲜艳的橙色。或者,在明亮的太阳光下,凝视鲜艳的品红色 2 分钟左右,对红色和蓝色的敏感度会暂时钝化。在这种状态下凝视绿叶,可以看到不自然的超鲜艳绿色(这实际上就是看到前述“假想色”的方法)。

    另外,大脑还可以将我们的双眼分别看到的不同颜色处理成为嵌合色。例如,右眼看到蓝色,左眼看到黄色时可以感知到“黄蓝色”[4](需要注意的是,这里颜色不是单纯将两种颜色的颜料混合而成得到的颜色 )。我们可以通过“斗鸡眼”的方式直接让两种补色重合从而看到不可能的嵌合色。

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    图 4. 使用斗鸡眼的技能让两个十字架重合就能看到“黄蓝色”
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    图 5. 用与图 4 同样的方法可以看到“红绿色”
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