眼前的黑不是黑,你說的白是什麼白

眼前的黑不是黑,你说的白是什么白

小編絕對沒有在用 GIF 騙大家玩哦

眼前的黑不是黑,你说的白是什么白

JPG 文件也能動?

在開始我們今天的話題之前,先和大家玩幾個視覺錯覺小遊戲,比如上面這張圖,你們覺得這些瓜子會不會動呢?

視覺錯覺是一個很受大家歡迎的現象,因為從小到大,我們的家長,長輩,老師,都在和我們灌輸“耳聽為虛,眼見為實”的觀念,現在眼見都不一定是實的了,當然讓我們覺得很崩潰。在《眼見為實?看懂封面的進》中,我們整理了很多視覺錯覺圖片,當時廣受好評啊,比如

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這位就是今天我們的主角了。

眼前的黑不是黑

Black & White

正如《你是我的眼》中唱的那樣

眼前的黑不是黑

你說的白是什麼白

在圓柱底下的陰影中的白色地磚居然和地板中的深色地磚顏色相同,說好的眼見為實呢,這不唬人麼?那麼問題就來了,到底什麼是黑色,什麼是白色?

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由於人眼的寬容度比起相機而言好很多,所以實際上想要達到圖中這樣相機拍出來的效果,需要適當調節手機以及背景亮度

我們來做一個小小的實驗。掏出口袋裡的手機,打開一張純白的圖片。現在我們打開背景的燈,你又看到了什麼顏色?似乎,我們的手機在發出黑色的光?

在整個過程中,我們沒有調節手機的屏幕亮度,進入到我們眼睛裡的光始終是一樣的。我們只不過調節了背景光的強度。如果用儀器去測量光的強度,我們會發現對於儀器而言,屏幕發出的光的強度並沒有變化。但是對於我們的人眼而言,白色的光卻變成了黑色的光。

舉幾個例子方便大家理解。

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太陽黑子表面溫度大約為4500攝氏度。 因為比太陽的光球層表面溫度要低,所以看上去像一些深暗色的斑點,然而實際上還是很亮的。

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平時我們如果在晚上房間內燈全光掉的時候,想要打開手機,回覆微信消息或者刷刷知乎微博朋友圈,依舊被已經是最低亮度的屏幕亮瞎眼。但是,如果在白天太陽直射之下,即使把屏幕的亮度拉滿,看手機還是啥都看不太清楚,幾乎一片漆黑。

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圖中所示為當投影儀投映黑白照片時,鏡頭從白色部分移動到黑色部分,觀察到的燈泡亮度會顯著下降

大家生活中也經常見到投影儀,當投影儀在顯示紅色部分時向幕布發出紅光,顯示綠色部分時發出綠光,那麼黑色部分呢?上圖展示了當投影的圖片為黑白照片時,相機在經過邊界時觀察到的投影儀亮度變化。

三原色與加色法

Additive Color Mixing

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液晶顯示器顯像原理圖,每個像素點實際上由紅、藍、綠三色發光點構成

正如上面所言,其實白色和黑色並不是真的顏色。我們在電磁波頻譜中可見光波段中也找不到白色和黑色,所有的顏色都是我們強大的大腦“腦補”出來的結果。

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加色法示意圖

如果一個光源同時發出紅光,綠光,藍光三種顏色的光,就變成了白色。而這三種顏色就被成為了

三原色。使用這三種顏色也可以產生其他顏色,比如紅色和綠色混合可以產生黃色。這套原色系統常被稱為“RGB色彩空間”,亦即由紅(R)綠(G)藍(B)所組合出的色彩系統,這套色彩關係被稱為加色法

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但是,如果我們把紅色,綠色,藍色三種顏色的顏料混合在一起,我們並不會得到白色的顏料,而是黑色的顏料。這是因為我們看到物體的顏色來自物體反射(或透過)的光。比如紅顏料呈現紅色,是因為它可以吸收其他波段的顏色的光。紅色,綠色,藍色三種顏色的顏料混合在一起,幾乎所有顏色的光都被吸收了,自然幾乎沒有光線可以到達眼睛,我們看到的顏料就是黑色的。

在印刷中,人們通常使用 CMYK 色值,採用黃色(Yellow),青色(Cyan),品紅(Magenta) 作為原色顏料。除此以外,為了方便實際使用節省油墨等原因,還加上了黑色 (Black)。

色彩恆常性

Color Constancy

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重新回到黑色和白色的問題上,其實這張棋盤陰影圖是錯覺的經典圖片之一,作者是 Edward H. Adelson。

“眼前的黑不是黑”,最主要的原因就是人類的“腦補”能力真的太強了。我們的視覺系統 (Human Visual System, HVS) 感知到的顏色與實際的顏色不符。

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不同色光條件下水果的照片

感知顏色的能力有個專門的名詞——色彩恆常性。對於人類而言,這個能力不是大自然在進化過程中留下來的 bug,而是一項很重要的能力。它能確保人眼所看到的物體的顏色在不同的光照條件下相對保持不變。

一個簡單的例子就是,在冷光和暖光下我們拍出來幾張不同的水果的照片,RGB 色值都不知道變化成啥樣了,但是我們依然會覺得香蕉是黃色的,草莓是紅色的。

這項能力要求人們對所觀察的物體要有一定先驗知識,即見到過類似的東西。這樣在觀察時,大腦才可以更準確估計周圍的光照條件,還原物體的真實顏色。相機的白平衡(White Balance) 乾的就是這個,但遠沒有人類來的強大。

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白金 or 藍黑 來源:xkcd.com/1492

當外界的光照環境不甚清晰,或者缺乏先驗知識的時候,人們判斷物體的顏色就會出現很大的偏差。在這方面,幾年前大家在討論的裙子顏色——白金黨和藍黑黨之間的爭端,以及鞋的顏色到底是灰綠還是粉白等,實際上都是色彩恆常性帶來的“腦補”惹的禍。

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