↑图1.右边a值偏差,偏绿0.5 ↑图2.右边a值偏差,偏红0.5 ↑图3.右边b值偏差,偏蓝0.5 ↑图4.右边b值偏差,偏黄0.5 其实a值或b值产生0.5的差异,目视差异不算大,但前面解释颜色的演化中,提到过,就在我们所在的这个时代,现代生产企业的科学管理就能要求生产出来的灰色产品,产品间的颜色差异不能有细微的目视差异。 上面4个图片,目测相对比较明显的是第一个图片,右边a值偏差,偏绿0.5,也就是我说的,人眼对红绿色相最敏感,黄蓝色相次之,至于其根源,我准备从人眼的视锥细胞和视杆细胞展开分析。 视锥细胞的演化:提高红绿判断的分辨率 人眼的结构这里不再重复,详细参考之前的文章 总结下,人类虽看不见紫外线,但可辨别颜色,这是位于视网膜上的视锥细胞发挥作用的结果。视锥细胞中有三种分别对红、绿、蓝敏感的红敏视锥细胞、绿敏视锥细胞和蓝敏视锥细胞,这是人类色觉的生理基础。而灵长类之外的其他哺乳动物并不能完全辨别颜色。斗牛比赛中,让牛兴奋的其实不是红布,而是观看比赛的人。据说,最早识别红色的是生活在大约3 000万年前的人类祖先。因为突变,其看见了红色,能够看见红色的个体,就可以辨别甜的、有营养的水果,从而在进化的过程中获得胜利。也就是说,人们喜欢甜的、有营养的水果,其实是进化的结果。如下图所示。 没有红视锥细胞看到的效果 增加红视锥细胞看到的效果 其实从红黄蓝三种视锥细胞对不同波长光的响应可以看到, 灵长类的3色视觉其实是2条曾经是同一条视锥细胞基因倍增后变异出来。因为这两条基因序列对比有98%相同,所以在感受光波的峰值上那么接近,一个530nm,一个560nm。所以对于任意给定的刺激,红视锥细胞和绿视锥细胞的响应有很大部分是重叠的。 正因为红绿视锥的相似性,相当于对红绿判断的分辨率提高了。 视杆细胞的对绿光的响应 视杆细胞和视锥细胞负责视觉的不同方面。人的每只眼睛约有600万个视锥细胞(每个视锥细胞都有一个双极细胞),其中有5万个与视神经单独连接。这意味着视锥细胞是视觉敏锐度(清晰度)的感受器,或者说是眼睛能看到细节的所在。视锥细胞遍布视网膜,但集中在视网膜的中心,此处没有视杆细胞,被称为中央凹。视锥细胞比视杆细胞需要更多的光,所以视锥细胞在强光下运行得最好,此时,人们看东西最清楚。视锥细胞对不同波长的光也很敏感,因此它们也负责色觉。 除了中央凹,视网膜其他各处都有视杆细胞,每只眼睛约有1亿个视杆细胞,主要集中在视网膜外周。视杆细胞对亮度变化敏感,但对光的波长变化不敏感,所以它们只能看到黑色和白色以及灰色阴影。许多视杆细胞与一个双极细胞相连,非常敏感,所以即使只有一个视杆细胞受到光子的刺激,大脑也会认为这些视杆细胞所在的整个区域都受到了刺激。但由于大脑不知道该区域的哪一部分(哪个视杆细胞)在传递信息,所以视觉敏锐度相当低。这就是为什么人在弱光下看到的东西是模糊和灰色的,比如在黄昏或光线昏暗的房间。另外,由于视杆细胞位于视网膜的外周,因此它们也负责外周视觉。 视杆细胞和3种视锥细胞的吸光率 上图中,视杆细胞和3种视锥细胞的吸光率,也就是不同细胞对不同波长光的响应不同。其中,视杆细胞最大吸光率是波长496nm左右的绿光,跟绿视锥细胞的最大吸光率接近,是531nm波长的绿光。这两种细胞可能会一起提高对绿光的敏感度。 其实这也解释为什么用CIE的Y来表示明度,而CIELab颜色空间的L值也是通过Y值计算出来的。因为三刺激值XYZ中的Y值,是通过绿视锥细胞刺激曲线和物体反射率曲线及光源光谱功率分布曲线计算出来的。 人眼对不同颜色判断 之前介绍过,不仅仅饱和度、色相和明度的敏感度不同,而且人眼对不同颜色的辨别临界区不一样,如下图所示,随着饱和度增高(从内往外),人眼的敏感度的下降的,中心位置低饱和度的颜色敏感度最高。 简单来说,饱和度高的颜色容差会大,饱和度低的容差会小。所以低饱和度的灰色,人眼的敏感度是很高的,红黄蓝绿色相的一些差异,人眼都能察觉出来。 就像极端条件下更能看出细微的差异,低饱和度的灰色更显示出人眼对红绿变化的敏感度。 明视觉与暗视觉 因为前面介绍了视杆细胞和视锥细胞的一些差异,最后说一下明视觉与暗视觉。 明视觉(photopic vision)与暗视觉(scotopic vision)相对,是不同波长的光刺激在两种亮度范围内作用于视觉器官而产生的视觉现象。
这里提到的光亮度单位cd。 光度量中最基本的物理量是发光强度,其单位是坎德拉(candela),记作cd。它是国际单位制中7个基本单位之一,其定义为波长为555nm的光产生的辐射。在给定方向上的辐射强度为1/683瓦特/球面度,光源在该方向上的光强度为1cd。光通量的单位是流明(lumen),记作lm。1lm是指光强度为1cd的均匀点光源在1球面度内发出的光通量。 最后说一个技巧。当你夜观星象的时候,如何目视暗弱天体的技巧。 当你直视某个物体时,光线会照射到视网膜上一块被称为黄斑的地方,人眼里有600万个视锥细胞,大部分视锥细胞都集中在这里。而人眼中的视杆细胞有1.2亿个,这些细胞分布在黄斑周围。视锥细胞主要用来感受强光和识别颜色,视杆细胞对暗光则要敏感得多。 如果你看不见一颗暗弱的星,或者看不太清,那就不要直视这个目标,而是看向它的旁边,用眼角的余光去感受它。你会发现它清晰了起来,就像变戏法一样。这是因为它的光现在照到了黄斑周围的视杆细胞上,而不是黄斑内的视锥细胞。这就是侧视法。 参考阅读:
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