1.3 颜色视觉现象

1.3.1 视网膜的颜色区

颜色视觉除了由被观察物体自身的光谱性能决定外，还与眼睛的感受特性有关。

人眼视网膜上的椎体细胞与杆体细胞的分布是不均匀的，而颜色视觉主要由椎体细胞起作用。椎体细胞主要分布在视网膜中央凹部位，而杆体细胞主要分布在边缘区域，所以中央视觉（小视场）主要是椎体细胞起作用，边缘视觉主要是杆体细胞起作用。具体正常颜色视觉的人，视网膜中央能分辨各种颜色。由中央向边缘过渡，对颜色的分辨能力逐渐减弱，直到对颜色感觉消失。在与中央凹相邻的外围区域，先丧失红、绿色的感受性，再向外部，对黄、蓝的感受性也丧失，称为全色盲区。因此，人的正常色视野的大小，视颜色而不同。在同一光亮条件下，白色视野的范围最大，其次为黄蓝色，红绿色视野最小。图1-12为右眼的视网膜的颜色区。

视网膜上颜色区的存在提示我们，在观察和测量颜色时必须要注意视场角度的问题，它对观测结果会产生影响。通常，对于从事颜色及彩色复制工作的人来说，多采用2°视场的中央视觉条件；而对于大视场观察的场合，如观察建筑物、均匀颜色的大面积色等，就需要采用大于4°视场（称为10°视场）的条件。

1.3.2 色对比和色适应

颜色视觉也会受到被观察物体周围环境的影响，同时还要受到观察者在观察之前观看过的其他颜色历史的影响（当然是很短时间以前的历史）。

色对比和色适应就是考虑到这两种因素的颜色视觉现象。

1．色对比

在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响称为色对比。

将一片灰色纸片放在白色背景上比放在黑色背景上看起来发暗，这表明不同的背景对视觉上这个灰纸片的明度产生了影响。这种现象称为明度对比。

如果在红色背景上放一块小的白纸，用眼睛注视白纸中心，几分钟后，白纸上会出现淡淡的绿色。红和绿是互为补色的。从这一角度考虑，并经试验发现，两种不同色调的物体并置于视场中时，每一种颜色的色调都会向着另一颜色的补色方向变化，从而增强了两种颜色色调的差异。这种现象便称为色调对比。

进一步，如果将饱和度不同的颜色并置于视场中，会感到两饱和度的差异增强了，高饱和度的更高，而低饱和度的则更低，这种现象称为饱和度对比。

颜色对比包含了明度对比、色调对比和饱和度对比，是颜色各个属性的相互作用。

一般视场中相邻的不同颜色间的影响是上述三种对比的综合效果，其结果是增强了相邻颜色间的差异。

2．色适应

我们都有这样的经验：当从暗环境刚刚进入亮环境时，会感到睁不开眼睛、看不清物体。但经过一段时间后，眼睛适应了，便又能获得清晰的视觉。将人眼的这种适应过程称为明适应。同样，当从亮环境进入暗环境时，开始也不适应，看不清周围的物体，但经过一段时间眼睛适应了新的亮度水平时，就又能看清周围的物体了。这种适应过程称为暗适应。

明适应和暗适应均归属为明亮度适应。

此外，在亮度适应状态下，视觉系统对视场中颜色变化也会产生适应的过程。当人眼对某一色光适应后，观察另一物体的颜色时，不能立即获得该物体客观的颜色印象，而带有原适应色光的补色成分，需经过一段时间适应后才会获得该物体客观的颜色感觉。这一过程就是颜色适应的过程。例如，当眼睛注视一块大面积的红纸一段时间后，再去看一块白纸时，会发现白纸显出绿色。经过一段时间后绿色逐渐变淡，白纸逐渐成为白色。

一般来说，对某一颜色的光预先适应后再去观察其他颜色，会在后面的颜色感觉中诱导出前一颜色的补色，而且后一颜色的明度和饱和度也会降低，这一过程即称为色适应现象，也称为负后像现象。

除了色对比和色适应现象外，还有颜色的恒常性等颜色现象，可参考相关书籍。

这些颜色视觉现象告诉我们，在视场中所感觉到的颜色并不完全是其自身决定，还与其周围环境的颜色和眼睛在前一很短的时刻所看的其他颜色情况有关。这对在不同环境间以及不同媒体间的颜色复制问题带来了复杂性。

1.3.3 同色异谱现象

人的颜色视觉系统只能分辨颜色的明度、色相和饱和度三个颜色属性，只要在视觉上对这三个颜色属性感觉相同，就认为是相同的颜色。这说明，人眼只能感受三个颜色属性，而不能感知组成这个颜色刺激的光谱成分。因此，就出现了这样的现象：两个光谱成分不同的颜色刺激，或两个不同的物体，看起来颜色却是相同的。这种现象即称为同色异谱现象。同色异谱现象不仅是三色视觉所固有的特性，也是使颜色复制成为可能的一种特性。

两个光谱成分不同，但颜色感觉却相同的颜色样品称为同色异谱色。

需要指出同色异谱色的另一个特性，即满足同色异谱是有条件的，所有的同色异谱色都是在特定的照明条件下和特定的观察者条件下的同色。只有满足这两个特定条件，它们才有可能具有相同的颜色三属性感觉，一旦其中一个条件发生了改变，就有可能破坏了同色异谱条件，原来看起来一样的颜色就可能不再一样了。

实际上，我们所有的颜色匹配工作都是在进行两个颜色或一系列颜色之间的一种同色异谱匹配，比如比较看版台上的样张和显示器上图像的颜色，或比较一个样张与一个印张的颜色，都是同色异谱意义上的相同。两个颜色样品拥有同样的光谱分布一般是不太可能的，但由于同色异谱现象的存在，使我们可以让它们在视觉上颜色一致，至少在一些照明条件下是一致的。

对于色彩管理来讲，正是利用同色异谱现象，才使颜色的一致性控制成为可能。同色异谱现象，才使得来源于红、绿、蓝三色荧光混合的肤色与由青、品红、黄、黑混合出的肤色调整到视觉上的相同，实现了颜色在不同媒体上的一致性传递。

但是，某些色彩管理技术面对的同色异谱现象也成为问题。两个样品间同色异谱色的关系不仅依赖于照明光源，也同时取决于观察这两个样品的特定观察者。同样一对颜色样品，对第一个观察者可能会产生相同的颜色感觉，但对第二个观察者却不一定能产生同样的颜色感觉。在观察者是人工设备时，这种“观察者同色异谱色”现象可能就成为色彩管理的问题了。例如，如果一台扫描仪的红、绿、蓝探测器的响应与我们眼睛的感受器不同，则扫描仪看上去相同的颜色，有可能我们的眼睛看上去却不同。那么，我们需要分开的两个颜色如何让扫描仪有效分开呢？这便是扫描仪颜色特性化的困难所在。

总的来说，同色异谱现象使颜色复制易于实现，是现代颜色工业的基础，也是色彩管理的技术基础。

思考题

1．人眼的颜色视觉与哪些因素有关？

2．何为光谱分布？根据相对光谱功率分布可以将光源分为哪几类？

3．物体的颜色是怎样形成的？何为物体的光谱特性？

4．何为光谱光视效率？对视觉有何意义？

5．颜色如何分类？如何描述不同种类颜色的属性？

6．颜色视觉现象提示我们观察颜色时应该注意哪些问题？

7．何为颜色的加色混合和减色混合？各自有怎样的混合规律？

8．何为同色异谱现象？在颜色复制中有何意义？