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人與人之間是無法相互理解的
距離藍黑白金裙的發佈已經過去十多年了,真相原理早已解明,但相關的討論卻仍然層出不窮,本文將以這條裙子爲引,與大家一起了解人類視覺系統的神奇特性,以及各種會產生的常見色彩錯覺。
文章略長,如果熟悉美術的話其實都是些普通常識。我也先把結論放在這裏:
人腦的自動白平衡——色彩恆常性(Color Constancy)是人類剝離光源色/環境色,直接認出物體“固有色”的能力,因而產生了藍金裙、粉綠鞋的爭議。類似的補色原理則產生了沒有紅色的紅可樂。(注:本文只涉及色彩錯覺,不涉及圖形錯覺)
一、藍金裙、粉綠鞋是怎麼回事——色彩恆常性
1.物體色與固有色
經常看畢導的朋友都知道,不透明物體的顏色是由它反射的光的顏色決定的。在全可見光波長的白光照射下,物體呈現的顏色叫“固有色”。
又已知太陽光是各種色光混合而成的白光,那理論上白天室外的物體都應該顯示出它的“固有色”對吧?
但熟悉莫奈畫作的朋友都知道,莫奈偏偏不喜歡描寫物體的“固有色”,同一個場景在清晨/傍晚/下雨等不同時刻,他能畫出截然不同的色彩效果。
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據說莫奈從這個角度一共畫了28副
這是由於大氣散射導致光顏色改變/光線亮度不同/環境反射光打到物體上,導致物體反射光的波長不再是“固有色”,而是“物體色”,也就是直接用取色器採樣到的顏色。
例如一顆“固有色”爲白色的球,在紅光源下反射紅光波長,顯示出的“物體色”就是紅色。
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反正大家都懂,我就隨便生個AI圖僅供參考(僅此一張,其他圖片都是非AI時代就有的圖)
而人類在漫長的演化歲月裏,爲了在複雜的光線條件下能穩定辨認物體,獲得了一種能迅速將光源色/環境色剝離出“物體色”,直接認出物體“固有色”的能力,叫做:
2.色彩恆常性(Color Constancy)大腦的自動白平衡
當白球上的紅光進入眼睛時,不止是你的視網膜會處理顏色信號,大腦皮層上的視覺中樞還會根據複雜的“先驗知識”判斷這是不是熟悉的物體,再通過對周遭的感知,從“物體色”中自動剝離光源環境色,最終獲得物體的“固有色”。
這就是人類視覺的色彩恆常性:當照射物體表面的顏色光發生變化時,人們對該物體表面顏色的感知仍然保持不變的特性,是一種類似相機自動白平衡的能力,非常高效...但不一定精確,這種能力在混合光源或先驗信息缺失時,就會導致偏差。
比如剛纔你已經見過那顆白球了,無論紅光怎麼照,大腦也不會覺得它能變成紅球。
比如這張圖,雖然它的“物體色”是一半白金一半藍黑,但是大腦的“先驗知識”告訴你:這是白色的斑馬線
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注:白色的是斑馬線
現在回到裙子上,如果直接用吸管取色,會獲得一種灰棕和灰藍,這就是裙子的“物體色”,這麼看,裙子更偏向藍黑色一些。
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嚴格點說是低飽和度/低明度的橙、低飽和度/中明度的靛
大腦說,別急,我調動一下先驗知識,裙子通常是什麼顏色呢?
不好說。
好吧,那想辦法剝離光源色環境色,等等,這裙子到底是受光還是逆光?
還是不好說。
如果像下圖左這樣逆光,環境色是冷藍,大腦將冷藍剝離後,判斷剩下的就是白金。
如果像下圖右這樣受光,環境色是暖黃,大腦將暖黃剝離後,判斷剩下的就是藍黑。
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圖裏三條裙子色值一樣(不考慮圖片壓縮,此後同理)

這張圖同理
也就是說,冷藍光下的白金裙,暖黃光下的藍黑裙,他們的“物體色”竟然是相同的。
分岐點就在這,先驗知識不起效,從原圖看,也沒有那麼容易分辨出受光還是逆光。
-認爲是藍黑色裙子的人,大腦可能認爲環境色是暖黃,裙子在暖黃光裏,所以是藍黑。(當然也有可能只是看到了灰棕和灰藍的“物體色”後下的簡單判斷)
-認爲是白金色裙子的人,大腦可能認爲右上角過曝處是光源,這人的正面受光,圖裏是背面,逆光,所以是白金。
如果你是藍黑派,無論如何都看不出白金來,不妨看看下面這圖,白金桌布在逆光下就顯藍黑,周遭物體可以輔助判斷光源方向,很容易發現,桌布的固有色是右上角的白金。
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藍黑派看這張
如果你是白金派,無論如何都看不出藍黑來,不妨看看下面這圖。很容易發現藍黑裙子在暖黃光下顯白金。
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白金派看這張
那麼答案到底是啥?其實很多年前網友就找到原裙子了,Roman Originals品牌的皇家藍黑蕾絲裙。
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後來官方還出了一件白金的版本
3.一些不確定的推論和更多同類色彩錯覺
有人說,藍黑派的大腦更能分析光線條件從而得出正確顏色(言下之意白金派不行)
也有人說,白金派適合去畫畫,因爲裙子“物體色”是偏向藍黑的,能看出白金反而是因爲大腦特意去分析光源方向,試圖過濾環境光影響的結果,雖然誤判了(言下之意白金派是小莫奈)
聽起來好像有點道理,但沒必要有這種優越感。雖然沒有完全解明,不過一般認爲這只是基因差異、年齡因素導致的人體硬件差異、日常活動時的光照類型等因素綜合作用的結果。
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S、M、L三種視錐細胞對光波長的感知能力
一種比較有說服力的推測是,藍黑派可能對亮暖色的環境更熟悉,L型視錐細胞較爲活躍,比較容易剝離亮暖環境色,還原固有色。白金派則更習慣暗冷色的環境,S型視錐細胞偏強,更能剝離暗冷環境色。
兩種視錐細胞並沒有高下之分。
不妨再來看看這雙經典的鞋呢?這次沒有受光逆光的干擾了,判斷一下這雙鞋的鞋面固有色是淺粉色,還是灰綠色。晚點在評論區發解答。
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灰綠or淺粉,Make Your Choice
同時看看一些常見的由色彩恆常性導致的色彩錯覺。
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A剝離灰色環境光=黑,B剝離白色環境光=白
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左剝離灰色環境光=白,右剝離白色環境光=黑
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左右箭頭指的方塊色值都是灰色,而紅色塊則顯示出橙色和紫色,人腦竟依然能分辨出這是紅色。
二、沒有紅色的紅可樂是怎麼回事——補色原理
1.色相環與互補色
色相環大家都不陌生,在光學下,互補色就是色相環上兩個相對的色光,等量相加後會產白光,如紅色光+青色光=白光,藍色光+黃色光=白光,黃綠色光+紫色光=白色光。
同時由此可知,白光-青色光=紅色光,白光-藍色光=黃色光,白光-黃綠色光=紫色光。
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其實這不是原圖,同時也被壓縮過,色值有偏差,不過不影響後續介紹
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原圖裏可樂右半側線條只有白+黑
請看上面這瓶可樂,根據我們之前學到的知識,可樂的顏色屬於“先驗知識”,所以即使圖片在青色的環境色下,大腦也會認爲這瓶可樂是紅色...嗎?
你再看看下面這瓶可樂是什麼顏色呢?
黃色。
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沒有黃色的黃色可樂
先驗知識在這裏怎麼不管用了?
等等,紅色和青色是互補色,黃色和藍色是互補色,難道...
恭喜你發現了:
2.補色原理
補色原理實際上也是一種色彩恆常性,一種自動白平衡:大腦感知到了強烈的環境色,會從“物體色”中自動剝離環境色,再判斷“固有色”。
以這瓶黃色可樂爲例,圖片其他部分充斥着藍色的環境色,於是在識別可樂的右半側時,白色被視覺系統感知爲“藍色環境下的白色”,於是大腦自動從白色中剝離藍色,白光-藍色光=黃色光。
不信的話,你再看一張黃綠色環境下的可樂顏色,黃綠色的互補色是紫色。
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沒有紫色的紫色可樂
3.補色原理的延伸:補色殘像
經常有人混淆補色殘像和補色原理,用補色殘像的“視覺疲勞”來解釋這瓶可樂的顏色,實際上他們的原理並不一樣。
補色殘像:長時間注視同種顏色後,感知那種顏色的視錐細胞會因持續興奮而疲勞,敏感度下降,對應的互補色就自然顯現出來,再加上視覺殘留效應。本質原因是傳遞該顏色神經衝動的視覺色素被過多消耗了,如盯着紅色太久,再看白牆時會看到青色,因爲L型視錐細胞裏的視覺色素減少,紅色知覺減弱,白-紅=青。
補色原理:根本不需要長時間注視,一眼就能剝離環境色,看出其互補色。
補色殘像的典例是這下面這張圖,沒看過的話你也可以試一試。
緊盯着鼻子上的紅綠點,不眨眼,持續10秒,然後對着白色牆面或天花板快速眨眼。
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這張圖小時候抱過我
三、這些圖也是色彩錯覺嗎——當然不是
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你是說,你分別用紫色圓點和黃色圓點給青色小球上色,卻告訴我這倆球上完色後的顏色還是一樣的。
是這樣的嗎?這也是色彩錯覺嗎?
要不你再看看我下面這兩個球,按以上邏輯,這兩個球其實顏色也是一樣的,都是白色,只不過我加上了億些彩色圓點,導致看上去變成了綠色球和品紅色球,不信你看我放大億下。
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這不是白球是什麼?回答我!
按上面的邏輯,再極端一點,其實我下面這兩個球的顏色也是一樣的,只不過左球都佈滿了藍色圓點,右球都佈滿了紅色圓點。
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要我說我這兩個球其實顏色也是一樣的
現在,把左邊的藍點去掉,把右邊的紅點去掉。就會發現兩個球其實都是綠球。
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你看,果然一樣吧
接下來這個圖我也要說一下,這也是色彩錯覺嗎?
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你是說,你用彩色線條給這張圖上了部分色,卻告訴我彩色不是你上的,是我腦補的。
根據這些邏輯,我再舉個例:如果你在一塊黑白屏幕上加一些能透過紅綠藍色光的彩色圓點,大腦會把這塊黑白屏幕腦補成彩色屏幕......嗎?
恭喜你發明了LCD屏幕。
逗我呢這不是。
說到底,色彩分佈密集到上面那些“僞色彩錯覺”圖的程度,就已經是圖片着色的一部分了,你不能讓我把色彩忽略,去看色彩背後的顏色,不然大家的屏幕都成黑白的了。
說起RGB,再回到這個可樂罐頭上。
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對不起,又是你
之前總看到類似問題的討論裏,有人拿取色器吸這張圖,發現RGB通道里有不到10點R值,就大聲叫着說:“誒大夥不要被騙了,你看這裏明明有微紅色啊!根本不是沒紅色。”
這也是犯了同樣的錯誤。
先不討論圖像壓縮問題,你看我這有一束白光
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→ ←(請關閉夜間模式)
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你拿着吸管一吸:“我去,RGB:(255,255,255),R值255,這束光,紅的發亮啊!”
這不純搞笑嗎!
請不要把自己的眼睛當成分色儀謝謝。
四、小結
人體的視覺系統,從來都不是要做到精確地看到世界本身,而是爲了快速理解世界,看到大腦認爲“最合理的世界”。
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