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从色彩恒常性的两个实验,来理解人类怎麽看见色彩

  • 文/陈彦谚

大脑是很有趣的东西,聪明的大脑,可以帮我们快速判断、掌握当下状况,有助於我们适应多变的环境。不过,有时候却会聪明反被聪明误——大脑判读的颜色,和真实的颜色竟然不一样!

前阵子引起网路上疯狂讨论的「蓝黑还是白金洋装」以及「灰绿还是粉白的鞋子」,就是两个经典案例。

蓝黑还是白金洋装的案例中,同样一张双色相间的条纹洋装图,有人看到的是「蓝黑条纹」,另一部分的人,看到的则是「白金条纹」。看到蓝黑条纹的人,因为大脑主动帮你忽略了图片右上角的光源,因此判断出来的颜色,比较接近裙子的原始色像素。而看到白金条纹的人,大脑可能是太聪明了,主动帮你将图片右上方的光源考量进去,根据过往的经验,大脑认为,在金色背光光源的照射下,如果画面中出现了偏蓝的颜色,那麽这个部分的原始色应该是白色,因此,感谢聪明的大脑,你看到的是白金条纹洋装。

灰绿还是粉白鞋子的案例,也是同样道理。某些人的大脑,会自动将光源颜色的因素考量进去,快速提供根据过去经验判断後的结果,导致最终看到的是鞋带、LOGO、鞋底处是绿色,鞋体是灰色的结果;另一些人,看到的则是鞋带、LOGO、鞋底处是粉红色,鞋体是白色。

这些案例背後的运作机制,其实可以理解为「大脑的自动白平衡功能」,也就是心理学家或神经生物学家所说的「色彩恒常性」。

发现色彩恒常性——蒙德里安色板实验

为了理解「色彩恒常性」到底是怎麽发生的,科学家兰德(Edwin H. Land)进一步做了着名的「蒙德里安色板实验」。蒙德里安(Piet Cornelies Mondrian)是 1940 年代的荷兰画家,他为了达到艺术创作中的「纯粹实在」,终身致力於进行色彩实验。他的代表作有《构成第十号》与《百老汇爵士乐》,都以非常简单的线条、极为单纯的红黄蓝色块,构成了画面上的和谐平衡。而兰德所做的色彩恒常性实验中,刺激物的图板与蒙德里安的画作非常相像,因此就称之为「蒙德里安色板实验」。

1964 年,兰德运用不同波长(即不同颜色。不同颜色的波长便不同。)的光源,照射在蒙德里安色板上,让受试者在回答特定区域是什麽颜色的同时,一面用机器侦测反射光的波长。如图所示。左边三台装置是 RGB 三原色的光源,用来控制光线的颜色,右方的黑色装置,则用来侦测反射光的颜色。

兰德透过这个实验,发现人们即使在不同光线的照射下,仍然可以准确地回答该色块的颜色,这说明了一件事——人类辨识物体颜色的方式,并不是单纯靠着该物体的反射光来决定的,还会受到周围物体反射光的影响。进一步来说,人类对於颜色的判断,并不是绝对的,而是相对比较出来的。

如此一来,也就可以解释另一个有趣的小实验了。当灰色的小女孩图片,加上了红色的滤镜,猛然一看,加上红色滤镜图的那一侧,小女孩眼珠的颜色似乎就变成了蓝色。不过,再拉近仔细一看,其实小女孩眼珠的颜色并没有改变,仍然是原先的灰色,只是由於色彩恒常性,当大脑侦测到画面中的环境偏红,便自动补色,补出了原先根本不存在的蓝色。

启动色彩恒常性——马克西莫夫的鞋盒实验

所以说,人体的色彩恒常性,在什麽时候会开启呢?有趣的鞋盒实验告诉我们答案。

科学家马克西莫夫(Vadim Maximov),以一个鞋盒做成实验装置。他在鞋盒一侧,开了一个小孔作为观看孔,另一侧内壁则有类似於榻榻米的色块图案。从正上方打入特定光源进入盒中後,要求受试者观看刺激物,结果发现,两张画面结构相同,但色块完全不同的原图,在不同的特定光源照射下,受试者的色彩恒常性并没有发挥作用,他们所看到的图案颜色,是两张一模一样的图。

接着,在图案上加入一圈白色色块後,再次请受试者观看,受试者的色彩恒常性开始发挥作用,能分辨出图案的原图颜色了。实验结果再次确认了,我们所认定的物体颜色其实是相对的,会随着周遭颜色进行修正,而当白色有颜色变化的时候,特别能启动我们的色彩恒常性机制。

AERO 创作者笔电,帮助创作者看见最真实的色彩

大脑太聪明了,会根据状况,自动帮我们把某些真实的部分,转换成另一种样子。只是,从古至今,作为创作者,最需要的就是传达真实了。那麽,该怎麽办呢?

不怕不怕,来到了 21 世纪,现代的方法要用现代方式解决。作为一个创作者,我们不能关闭自己脑中的自动白平衡,但我们有选择最真实与最优质的可能!

AERO 创作者笔电,考量了创作者从「设计原稿」到「完成作品」的全方位需求。视觉设计师们心中的痛,就是当颜色稍有偏离,造成了整体作品的大走钟,努力的心血就彻底埋没。

为了让创作者能有绝佳发挥,AERO 16 创作者笔电从前端到後端,通通都考量了。在前端设计上,搭载 4K AMOLED 的面板,支援 100% …

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每个人都有「创造色彩」的能力,回顾「蓝黑白金裙」与「色彩恒常性」——《全光谱》

  • 作者/亚当.罗杰斯 
  • 译者/ 王婉卉

一件让全球流量暴增的裙子

二○一五年二月七日,瑟希莉亚.布利斯戴尔(Cecilia Bleasdale)整个下午都在逛街,想要买出席女儿葛蕾丝婚礼所穿的连衣裙。下午三点半,在英国柴郡(Cheshire)的一间店里,布利斯戴尔找到了一件镶着黑色花边的蓝裙,用手机拍了下来。她把照片传给葛蕾丝,问她觉得如何。

葛蕾丝觉得那是一件以金色装饰的白裙。她母亲告诉她才不是。这还真怪,事实上,怪到葛蕾丝把照片上传到脸书,问大家为什麽她和母亲看到的颜色不一样。

葛蕾丝的友人凯特琳.麦克尼尔(Caitlin McNeil)也同样觉得很困惑,於是在婚礼结束後,把同一张图转贴到自己在社群网路平台 Tumblr 的页面上。

不久後, 麦克尼尔将以下讯息传给了网路新闻媒体 BuzzFeed 的 Tumblr 帐号:

「buzzfeed 帮帮忙——我发了这件裙子的照片(就是我 tumblr 帐号上的最新贴文)。好了,有人觉得是蓝色,有人觉得是白色,你可以解释为什麽吗? 因为我们快想.破.头.了。」

负责管理 BuzzFeed Tumblr 帐号的凯兹.霍德内斯(Cates Holderness),看到这则讯息後,基本上只是耸了耸肩,继续做自己的工作。但到了美国东岸下午五点,也就是霍德内斯所在的时区,这则 Tumblr 贴文下面已经有超过五万则的回覆。

霍德内斯叫了几名同事过来看那张照片,问他们那件连衣裙是什麽颜色。这群人立刻出现了共识被打破的知觉式有丝分裂,有如酵母细胞一分为二。霍德内斯发现自己被夹在两群生气的人中间,他们像坐在肩上大声叫喊的天使与恶魔:白与金对上蓝与黑。

霍德内斯对网路乡民喜欢的话题有超乎寻常的直觉,於是决定进行投票调查,把照片上传到 BuzzFeed 的网站。「Tumblr 上现在吵得不可开交,我们得来解决这场争议。这件事很重要,因为我觉得我快发疯了,」她写道。投票调查在下午六点十四分上传。之後,霍德内斯下班,赶搭地铁回家。

她从地铁站走出来时,发现大量的手机通知轰炸开来。她收到的简讯有如海啸来袭。她那篇投票调查的流量就像曲棍球杆效应般,冲高闯进了数位平流层。她上不了推特,页面一直当掉,也许是因为微网志网路本身的全球流量暴增,每分钟就有一万一千笔推文,其中看到白与金以及蓝与黑的人各占一半。

在 Tumblr 上调查的结果,两边的人数也差不多。这件连衣裙变成了所谓的「蓝黑白金裙」(The Dress)。

到底是什麽颜色?

我当时在《连线》(…

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与原色、光谱、炼金术交织而成的牛顿光学——《全光谱》

  • 作者/亚当.罗杰斯 
  • 译者/ 王婉卉

光谱的故事

牛顿从三棱镜中获得的最大体悟,并非不同色光在穿透同一介质後,折射率会有所不同。席奥多瑞克与他同时代的研究学者已经证实这点了。

就算让单色光再穿透另一个棱镜也不会改变,牛顿甚至不是证明这点的第一人——证明的人是十七世纪的波西米亚科学家约翰尼斯.马克斯.马奇(Johannes Marcus Marci)。

牛顿的独家发现是,那些色彩是如何混合在一起。他发觉,纯粹阳光的白光,其实是所有其他色光混合而成的结果,透过棱镜的折射,才使其分散开来。或者就像牛顿所说的,光是「由形形色色的光线构成,有些光比其他光更容易折射。」我们四周充斥的光是由顺序固定的「纯」色构成,而这个顺序就是自亚里斯多德的时代起,众人不断在寻找的目标。

牛顿为这个顺序想出了一个非常不错的名称,叫做「光谱」(spectrum)。

然後,牛顿谁也没说,就这样返回了剑桥。他协助一位年长导师编辑光学与色彩的着作,却没告诉对方自己的新发现。这位导师退休後,牛顿接任了这家伙的职务:卢卡斯数学教授(Lucasian Professor of Mathematics)荣誉职位。

牛顿这位据说上课很无聊的讲师,这时才终於开始一点一滴发表自己从研究棱镜所得出的结果。

尽管牛顿写出的折射运算式既冰冷又毫不浪漫,却依然有人深感崇拜。当时的皇家学会秘书是德国人亨利.欧登堡(Henry Oldenburg),工作主要是负责让欧洲各地的研究人员能进行书信交流。(欧登堡精通荷兰语、英语、法语、德语、义大利语、拉丁语。)

《自然科学会报》的斗嘴故事

一六六四年,他向皇家学会创始成员的波以耳极力推销一个可以赚钱的构想:把所有书信整合成只供订阅的通讯刊物。

法国才刚开始出版《科学家周刊》(Journal des Sçavans),他们的编辑部也有向欧登堡邀稿。结果,欧登堡反而把先前出版的一本周刊带到了学会的集会上,连同一份他自己想尝试的通讯草稿或校样——一份相似「但本质更偏向哲学」的刊物,他如此表示。

於是,《自然科学会报》(Philosophical Transactions)就这样创刊了,可说是世上首份彻彻底底的科学期刊。一份有两三页,要价一先令。

欧登堡听说了牛顿正在埋首研究的主题,於是开始不断央求他发表成果。最後,在一六七二年二月,牛顿洋洋洒洒写了一封长信,描述自己的研究,以为这封信会在皇家学会的集会上由人朗读。

由於欧登堡假定,任何人寄给自己的任何内容都属於正式公开发表,於是就把那封信的内容刊登在当月的《自然科学会报》上。这时,欧登堡已经把这份期刊改为订阅制,而这种模式是否可行,全取决於独家内容。

《自然科学会报》自创刊以来的七年间,发表的论文格式大多遵循波以耳树立的范本,也就是采时序叙事。现今期刊可能会遵循的格式——绪论、假设、研究方法、实验结果、结论——当时尚未成形。

牛顿写的信一开始有点像做工精良的成品,提出了研究方法与概念,并表达这整个研究到底多有乐趣,他自己对研究发现又是多乐在其中。

然後,他似乎就放弃了。写到一半,牛顿不再试图用数学计算证明任何事,就只是写下自己的理论,描述几个实验。这不是「我的彩虹之旅」。尽管如此,牛顿依然为世上有史以来的第一份科学期刊,写下了有史以来的第一篇科学论文。内容还是关於色彩与光。

几乎没过多久,世上最聪明的一群人就开始酸他。虎克在信件内容发表後的一周内,就写信给欧登堡,表示牛顿对折射性不同的看法错了、对白光的看法错了、对光是由什麽构成的看法也错了。

况且无论如何,虎克说,他早就做过这些实验了,不觉得有什麽了不起。接下来的四年间,《自然科学会报》不断发表针对牛顿研究成果的批评,再刊登牛顿对这些批评的回应。

《光学》终於出版

最终,牛顿投降放弃。他不再跟欧登堡有所交流。虎克则在一七○三年去世,一年後,少了吹毛求疵的批评者,牛顿出版了《光学》(Opticks)。

在这本相当有分量的着作中,牛顿添加了一堆新难题。他先前就一直在思考原色的问题,但现在终於承认光谱是连续的,而这个连续光谱包含了无穷的色彩层次变化,也是色彩何以会改变、色彩顺序何以会渐变的答案。

然而,牛顿也坚决主张,这个光谱具有亚里斯多德式(与炼金术)的七种色彩:他在红、黄、绿、蓝、紫罗兰中,加上了橙与靛蓝,接着将所有色彩围成一圈,透过根本就是他虚构的非光谱紫色,把其中一端的红色与另一端的紫罗兰色连接起来。…

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