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人与人之间是无法相互理解的
距离蓝黑白金裙的发布已经过去十多年了,真相原理早已解明,但相关的讨论却仍然层出不穷,本文将以这条裙子为引,与大家一起了解人类视觉系统的神奇特性,以及各种会产生的常见色彩错觉。
文章略长,如果熟悉美术的话其实都是些普通常识。我也先把结论放在这里:
人脑的自动白平衡——色彩恒常性(Color Constancy)是人类剥离光源色/环境色,直接认出物体“固有色”的能力,因而产生了蓝金裙、粉绿鞋的争议。类似的补色原理则产生了没有红色的红可乐。(注:本文只涉及色彩错觉,不涉及图形错觉)
一、蓝金裙、粉绿鞋是怎么回事——色彩恒常性
1.物体色与固有色
经常看毕导的朋友都知道,不透明物体的颜色是由它反射的光的颜色决定的。在全可见光波长的白光照射下,物体呈现的颜色叫“固有色”。
又已知太阳光是各种色光混合而成的白光,那理论上白天室外的物体都应该显示出它的“固有色”对吧?
但熟悉莫奈画作的朋友都知道,莫奈偏偏不喜欢描写物体的“固有色”,同一个场景在清晨/傍晚/下雨等不同时刻,他能画出截然不同的色彩效果。
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据说莫奈从这个角度一共画了28副
这是由于大气散射导致光颜色改变/光线亮度不同/环境反射光打到物体上,导致物体反射光的波长不再是“固有色”,而是“物体色”,也就是直接用取色器采样到的颜色。
例如一颗“固有色”为白色的球,在红光源下反射红光波长,显示出的“物体色”就是红色。
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反正大家都懂,我就随便生个AI图仅供参考(仅此一张,其他图片都是非AI时代就有的图)
而人类在漫长的演化岁月里,为了在复杂的光线条件下能稳定辨认物体,获得了一种能迅速将光源色/环境色剥离出“物体色”,直接认出物体“固有色”的能力,叫做:
2.色彩恒常性(Color Constancy)大脑的自动白平衡
当白球上的红光进入眼睛时,不止是你的视网膜会处理颜色信号,大脑皮层上的视觉中枢还会根据复杂的“先验知识”判断这是不是熟悉的物体,再通过对周遭的感知,从“物体色”中自动剥离光源环境色,最终获得物体的“固有色”。
这就是人类视觉的色彩恒常性:当照射物体表面的颜色光发生变化时,人们对该物体表面颜色的感知仍然保持不变的特性,是一种类似相机自动白平衡的能力,非常高效...但不一定精确,这种能力在混合光源或先验信息缺失时,就会导致偏差。
比如刚才你已经见过那颗白球了,无论红光怎么照,大脑也不会觉得它能变成红球。
比如这张图,虽然它的“物体色”是一半白金一半蓝黑,但是大脑的“先验知识”告诉你:这是白色的斑马线
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注:白色的是斑马线
现在回到裙子上,如果直接用吸管取色,会获得一种灰棕和灰蓝,这就是裙子的“物体色”,这么看,裙子更偏向蓝黑色一些。
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严格点说是低饱和度/低明度的橙、低饱和度/中明度的靛
大脑说,别急,我调动一下先验知识,裙子通常是什么颜色呢?
不好说。
好吧,那想办法剥离光源色环境色,等等,这裙子到底是受光还是逆光?
还是不好说。
如果像下图左这样逆光,环境色是冷蓝,大脑将冷蓝剥离后,判断剩下的就是白金。
如果像下图右这样受光,环境色是暖黄,大脑将暖黄剥离后,判断剩下的就是蓝黑。
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图里三条裙子色值一样(不考虑图片压缩,此后同理)

这张图同理
也就是说,冷蓝光下的白金裙,暖黄光下的蓝黑裙,他们的“物体色”竟然是相同的。
分岐点就在这,先验知识不起效,从原图看,也没有那么容易分辨出受光还是逆光。
-认为是蓝黑色裙子的人,大脑可能认为环境色是暖黄,裙子在暖黄光里,所以是蓝黑。(当然也有可能只是看到了灰棕和灰蓝的“物体色”后下的简单判断)
-认为是白金色裙子的人,大脑可能认为右上角过曝处是光源,这人的正面受光,图里是背面,逆光,所以是白金。
如果你是蓝黑派,无论如何都看不出白金来,不妨看看下面这图,白金桌布在逆光下就显蓝黑,周遭物体可以辅助判断光源方向,很容易发现,桌布的固有色是右上角的白金。
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蓝黑派看这张
如果你是白金派,无论如何都看不出蓝黑来,不妨看看下面这图。很容易发现蓝黑裙子在暖黄光下显白金。
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白金派看这张
那么答案到底是啥?其实很多年前网友就找到原裙子了,Roman Originals品牌的皇家蓝黑蕾丝裙。
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后来官方还出了一件白金的版本
3.一些不确定的推论和更多同类色彩错觉
有人说,蓝黑派的大脑更能分析光线条件从而得出正确颜色(言下之意白金派不行)
也有人说,白金派适合去画画,因为裙子“物体色”是偏向蓝黑的,能看出白金反而是因为大脑特意去分析光源方向,试图过滤环境光影响的结果,虽然误判了(言下之意白金派是小莫奈)
听起来好像有点道理,但没必要有这种优越感。虽然没有完全解明,不过一般认为这只是基因差异、年龄因素导致的人体硬件差异、日常活动时的光照类型等因素综合作用的结果。
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S、M、L三种视锥细胞对光波长的感知能力
一种比较有说服力的推测是,蓝黑派可能对亮暖色的环境更熟悉,L型视锥细胞较为活跃,比较容易剥离亮暖环境色,还原固有色。白金派则更习惯暗冷色的环境,S型视锥细胞偏强,更能剥离暗冷环境色。
两种视锥细胞并没有高下之分。
不妨再来看看这双经典的鞋呢?这次没有受光逆光的干扰了,判断一下这双鞋的鞋面固有色是浅粉色,还是灰绿色。晚点在评论区发解答。
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灰绿or浅粉,Make Your Choice
同时看看一些常见的由色彩恒常性导致的色彩错觉。
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A剥离灰色环境光=黑,B剥离白色环境光=白
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左剥离灰色环境光=白,右剥离白色环境光=黑
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左右箭头指的方块色值都是灰色,而红色块则显示出橙色和紫色,人脑竟依然能分辨出这是红色。
二、没有红色的红可乐是怎么回事——补色原理
1.色相环与互补色
色相环大家都不陌生,在光学下,互补色就是色相环上两个相对的色光,等量相加后会产白光,如红色光+青色光=白光,蓝色光+黄色光=白光,黄绿色光+紫色光=白色光。
同时由此可知,白光-青色光=红色光,白光-蓝色光=黄色光,白光-黄绿色光=紫色光。
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其实这不是原图,同时也被压缩过,色值有偏差,不过不影响后续介绍
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原图里可乐右半侧线条只有白+黑
请看上面这瓶可乐,根据我们之前学到的知识,可乐的颜色属于“先验知识”,所以即使图片在青色的环境色下,大脑也会认为这瓶可乐是红色...吗?
你再看看下面这瓶可乐是什么颜色呢?
黄色。
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没有黄色的黄色可乐
先验知识在这里怎么不管用了?
等等,红色和青色是互补色,黄色和蓝色是互补色,难道...
恭喜你发现了:
2.补色原理
补色原理实际上也是一种色彩恒常性,一种自动白平衡:大脑感知到了强烈的环境色,会从“物体色”中自动剥离环境色,再判断“固有色”。
以这瓶黄色可乐为例,图片其他部分充斥着蓝色的环境色,于是在识别可乐的右半侧时,白色被视觉系统感知为“蓝色环境下的白色”,于是大脑自动从白色中剥离蓝色,白光-蓝色光=黄色光。
不信的话,你再看一张黄绿色环境下的可乐颜色,黄绿色的互补色是紫色。
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没有紫色的紫色可乐
3.补色原理的延伸:补色残像
经常有人混淆补色残像和补色原理,用补色残像的“视觉疲劳”来解释这瓶可乐的颜色,实际上他们的原理并不一样。
补色残像:长时间注视同种颜色后,感知那种颜色的视锥细胞会因持续兴奋而疲劳,敏感度下降,对应的互补色就自然显现出来,再加上视觉残留效应。本质原因是传递该颜色神经冲动的视觉色素被过多消耗了,如盯着红色太久,再看白墙时会看到青色,因为L型视锥细胞里的视觉色素减少,红色知觉减弱,白-红=青。
补色原理:根本不需要长时间注视,一眼就能剥离环境色,看出其互补色。
补色残像的典例是这下面这张图,没看过的话你也可以试一试。
紧盯着鼻子上的红绿点,不眨眼,持续10秒,然后对着白色墙面或天花板快速眨眼。
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这张图小时候抱过我
三、这些图也是色彩错觉吗——当然不是
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你是说,你分别用紫色圆点和黄色圆点给青色小球上色,却告诉我这俩球上完色后的颜色还是一样的。
是这样的吗?这也是色彩错觉吗?
要不你再看看我下面这两个球,按以上逻辑,这两个球其实颜色也是一样的,都是白色,只不过我加上了亿些彩色圆点,导致看上去变成了绿色球和品红色球,不信你看我放大亿下。
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这不是白球是什么?回答我!
按上面的逻辑,再极端一点,其实我下面这两个球的颜色也是一样的,只不过左球都布满了蓝色圆点,右球都布满了红色圆点。
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要我说我这两个球其实颜色也是一样的
现在,把左边的蓝点去掉,把右边的红点去掉。就会发现两个球其实都是绿球。
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你看,果然一样吧
接下来这个图我也要说一下,这也是色彩错觉吗?
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你是说,你用彩色线条给这张图上了部分色,却告诉我彩色不是你上的,是我脑补的。
根据这些逻辑,我再举个例:如果你在一块黑白屏幕上加一些能透过红绿蓝色光的彩色圆点,大脑会把这块黑白屏幕脑补成彩色屏幕......吗?
恭喜你发明了LCD屏幕。
逗我呢这不是。
说到底,色彩分布密集到上面那些“伪色彩错觉”图的程度,就已经是图片着色的一部分了,你不能让我把色彩忽略,去看色彩背后的颜色,不然大家的屏幕都成黑白的了。
说起RGB,再回到这个可乐罐头上。
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对不起,又是你
之前总看到类似问题的讨论里,有人拿取色器吸这张图,发现RGB通道里有不到10点R值,就大声叫着说:“诶大伙不要被骗了,你看这里明明有微红色啊!根本不是没红色。”
这也是犯了同样的错误。
先不讨论图像压缩问题,你看我这有一束白光
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你拿着吸管一吸:“我去,RGB:(255,255,255),R值255,这束光,红的发亮啊!”
这不纯搞笑吗!
请不要把自己的眼睛当成分色仪谢谢。
四、小结
人体的视觉系统,从来都不是要做到精确地看到世界本身,而是为了快速理解世界,看到大脑认为“最合理的世界”。
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