信息显示技术原理课件

2025/4/23信息显示技术原理1信息显示技术原理2025/4/23信息显示技术原理22.4色彩视知觉摘要：从生理和心理角度了解色彩视知觉现象。介绍色彩色觉原理，解释视觉残像和视觉适应现象；介绍了色彩同化、边缘错视、包围错视、前后与胀缩感和色彩易见度等色彩错视原理；从个体的色彩感受、色彩联想和社会的色彩象征三方面讲述了色彩知觉方面的相关知识。2025/4/23信息显示技术原理32.4.1色彩的视觉4.1.1色觉原理

4.1.2视觉残像

4.1.3视觉适应4.1.4色彩的错视

2.4.2色彩的知觉

4.2.1色彩的感受4.2.2色彩的联想4.2.3色彩的象征

作业2.4色彩视知觉2025/4/23信息显示技术原理42.4.1色彩的视觉4.1.1色觉原理4.1.1.1感光细胞——杆状体及锥状体

4.1.1.2三色说与四色说2.4.1色彩的视觉

3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视2.4.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2.4色彩视知觉2025/4/23信息显示技术原理5回顾：感光细胞——杆状体及锥状体

现代科学证实：眼球内视网膜上主要含有杆状体（rod）及锥状体（cone）二类感光神经纤维，分别组成杆体感受器和锥体感受器。二者的相互作用使人类能够感受到色彩的存在，它们是形成色觉的生理结构单元。其中杆体感受器可感受明暗光线，但不能辨别色相，它只能做出明暗的判断；而锥体感受器可感受色彩变化，却无法辨别明暗关系。3.3.1色彩的视觉

3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视2.3.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理6有色素，中央的小孔叫瞳孔透明有弹性，像双凸透镜，能折射光线无色，透明，可以透过光线光线的通道白色，坚固，保护眼球的内部结构（俗称白眼珠）含有许多对光线敏感的细胞，能感受光的刺激透明胶状物质2025/4/23信息显示技术原理7

视觉的形成：外界物体反射的光线，经晶状体折射，通过视网膜（形成物象）、视神经，进入大脑皮层的视觉中枢，形成视觉。3.3.1色彩的视觉

3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视2.3.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理8回顾：三色说与四色说

1807年，英国医学物理学家托马斯·扬（ThomasYoung，1773-1829）为了揭示红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色光混合可以产生各种色光的混合规律，做了如下假设：在视网膜上有三种神经纤维，每种神经纤维的兴奋都会引起一种原色的感觉。也就是当一种神经纤维处于兴奋状态，而另外两种处于相对抑制状态，那么就会产生一种原色觉；如果两种或三种神经纤维都处于兴奋状态，那么就产生混合色觉。托马斯·扬与赫姆霍尔兹的三色说2025/4/23信息显示技术原理9在此基础上，1852年德国生理物理学家赫姆霍尔兹（H．LfvonHelmholtz，1821-1894）通过一系列视觉生理试验，进一步解释说：眼睛里有红、绿、蓝三种类型的感光接受器（以下简称感受器）能对一切颜色起反应，只是反应的程度各不同。回顾：三色说与四色说2025/4/23信息显示技术原理10后来世人将托马斯·扬与赫姆霍尔兹解释色彩视觉的理论统称为扬——赫姆霍尔兹三色学说，它为现代色彩学奠定了理论基础，至今三色学说仍具有解释色彩混合现象的理论价值。回顾：三色说与四色说2025/4/23信息显示技术原理11

20年后，1872年，德国心理学家、生理学家赫林（E．Hering，1834-1918）提出了四色学说，也叫做对立颜色学说。他认为红、绿、蓝、黄这四色之间存在着一些不寻常的关系，他无法将这一发现与扬——赫姆霍尔兹三色学说调和一起，于是他创立了这一理论。赫林认为人类的视觉系统基础是由红——绿、黄——青、白——黑三种相对的视觉因素构成的。赫林的四色说回顾：三色说与四色说2025/4/23信息显示技术原理12赫林观察到在视神经传导通路中颜色总是以红——绿、黄——青、白——黑成对关系出现的现象，因而假设视网膜中有三对色素：红——绿色对、黄——青色对、白——黑色对，这三对色素的反应并非孤立，一般包括抑制和兴奋两种对立的过程。回顾：三色说与四色说2025/4/23信息显示技术原理13视觉中存在着两种机制：①视网膜锥体感受器的三色机制；②视觉信息向大脑皮层视神经传导通路中所形成的四色机制。这两种机制在颜色视觉过程中可以分成三个阶段：回顾：三色说与四色说2025/4/23信息显示技术原理14第一阶段，视网膜这三种独立的锥体感受器有选择地吸收光谱不同波长的辐射，这种三色视网膜感受器机制解释符合扬——赫姆霍尔兹的学说。第二阶段，在神经兴奋由锥体感受器向视觉中枢的传导过程中，这种反应又重新组合，除黑白明暗感受之外，还出现红——绿色对、黄——青色对，这种四色视觉传导通路机制解释又符合赫林的学说；颜色视觉机制的最后阶段——第三阶段发生在大脑皮层的视觉中枢，在这里才产生各种颜色的感觉。回顾：三色说与四色说2025/4/23信息显示技术原理15这两种学说都只是对一个问题两个过程的诠释，只有通过二者的相互补充才能对颜色视觉获得较为全面的认识。例如：对混合色和部分色觉异常现象，扬——赫姆霍尔兹的三色学说已作了详细说明；然而对同时对比和视觉残像的解释，还是以赫林的四色说进行说明比较妥当。回顾：三色说与四色说2025/4/23信息显示技术原理163.1色彩的视觉1.2视觉残像

1.2.1正残像

1.2.2负残像2.3色彩视知觉3.3.1色彩的视觉

3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视2.3.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理173.1.2.1正残像日本设计家福田邦夫先生是这样解释正残像的：“当刺激完全结束后，有时还能继续看到原先的像，叫正残像……它是神经正在兴奋而尚未完成时引起的。”例如：节日之夜的烟花，常常看到条条连续不断的各种造型的亮线。其实，任意一瞬间，烟火无论在任何位置上只能是一个亮点，然而由于视觉残留的特性，前后的亮点却在视网膜上形成线状。2025/4/23信息显示技术原理18再如：电视机、日光灯的灯光实际上都是闪动的，但其闪动的频率高于100次／秒以上，由于正残像的作用，我们的眼睛并没有觉察到其闪动的现实。电影技术也是利用这个原理发明的，电影是将每秒24格的影像，投映在银幕上，人们在银幕上感觉到的就是连续的影像。3.1.2.1正残像2025/4/23信息显示技术原理193.1.2.2负残像

福田邦夫认为负残像是视觉神经兴奋疲劳过度所引起的，当刺激消失一会儿，往往看到与刺激的正像色彩相反的像。如果当你长时间的凝视一个红色方块后，然后将视线快速移到一边的白纸上，就会得到一个蓝绿色方块的影像，直至视觉的疲劳恢复以后才完全消失。这就是说，这种所谓的视觉残像，产生出了眼睛一直盯着的那种色彩的补色。2025/4/23信息显示技术原理20同样的效果还可以通过同时对比的方式产生。再如，把一小片灰色放在红底之上，它看上去就是蓝绿色。如果底色是黄色，这片灰色看上去就是青色。这种现象在生理学上可解释为：感红色素的锥状体细胞长时间的兴奋引起疲劳，达到抑制状态，相应的感绿色素细胞却被激发起来达到兴奋状态，当视线转移到白纸上时，便产生绿色幻觉。3.1.2.2负残像

2025/4/23信息显示技术原理213.1.3视觉适应3.1.3.1明暗适应3.1.3.2色适应3.1.3.3色恒常2.3色彩视知觉3.3.1色彩的视觉3.1.1色觉原理

3.1.2视觉残像

3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视2.3.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理223.1.3.1明暗适应在日常生活中，我们常有这样的体验。当我们从暗处走向亮处时（如大白天电影院散场以后走出门外），在最初的一瞬间会感到目眩眼花，什么都看不清，但经过几秒钟后，视觉又恢复了正常，这种从暗到明的视觉适应过程叫明适应（这个适应过程较快）。反之，当你从亮处走进暗处时（如大白天走入正在放映中的电影院），你会发现刚开始什么也看不清，经过相当长时间后，又逐步开始恢复清晰的视觉，这种从明到暗的适应过程叫做暗适应（过程较慢）。

2025/4/23信息显示技术原理233.1.3.2色适应色适应就是指色觉的局部适应，可以说是眼睛对色的习惯过程，它是由于时间变化而带来的色彩的“漂白效应”。颜色的刺激在我们眼睛上作用只需几秒钟，就足以使眼睛对某一颜色的敏感性降低而使眼睛的色彩感觉由此改变。如果长时间注视某种颜色，则它的纯度和明度感觉会发生显著的变化。色彩视觉的最佳时间域，大约在5-10秒之间，人眼认识色彩的准确性并非与时间成正比。大量的生活经验告诉我们，当长时间观察一块鲜艳的红色时，就会出现红色不如原来的艳丽，开始变暗浊的视觉现象。2025/4/23信息显示技术原理243.1.3.3色恒常从上面的明暗适应和色适应，我们知道大脑对来自眼睛的视觉信息做出的色觉反映，有时并不完全是客观的视觉感受，总或多或少地带有主观的知觉成分。这是由于人们长期以来把日光照射作为确定物体色彩标准的所谓“固有色”的印象所引起的。因此，同一物体在不同光源的照射下，由于光谱成分的变化，客观上应该改变其物理的色彩效应，但是人们仍会以生活经验中所积累的色彩记忆来判断它。我们常有这样的体会，光的强弱和分光分布的变化，使眼睛的适应状态变了，然而能看到的色彩并没有发生那样的变化。2025/4/23信息显示技术原理253.1.4色彩的错视3.1.4.1同化错视

3.1.4.2边缘错视3.1.4.3包围错视3.1.4.4色的胀缩与前后感3.1.4.5色的易见度2.4.1色彩的视觉2.4色彩视知觉2.4.1色彩的视觉3.1.1色觉原理

3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应

3.1.4色彩的错视

2.4.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理263.1.4.1同化错视当某一色被其他色所包围时，如果被包围的色在色相、明度、纯度方面与包围色非常接近只是形状有所不同，或者被包围之色面积很小、两者面积对比十分悬殊时，这些色彩会在周围色的诱导下向着统一方向靠拢，被包围之色就会让包围之色“吃掉”。导致被包围的色彩与周围的色彩相似的现象，叫做同化效应（AssimilationEffect）。JIS（日本工业标准）的“色彩用语”也规定：当被包围的色跟周围的色相类似时，或被包围的色面积小的时候，就会产生同化效应。2025/4/23信息显示技术原理273.1.4.2边缘错视在对比色交界线两侧的错视，称为边缘错视。完全为无彩色黑白条纹构成的图形，如果我们经长时间注视后，在密集的弧形黑白条纹部分会出现闪烁的彩虹般的色幻觉。这种现象的最先发现者是弗契那（G．T．Fechner，1801-1887），因此也称之为“弗契那色彩现象”。福田邦夫先生称之为“主观色彩”（subjectivecolors）。弗契那肖像2025/4/23信息显示技术原理28产生这种现象的原因至今还是一个谜，因为运用现有的色彩理论无法解释。这种视幻现象的发现被20世纪50年代现代派画家所应用，他们创造了各种“光效应艺术”（OPART）。代表画家有布里奇特·赖利（BridgetRiley）和理查德·安努茨克威兹（RichardAnuszkiewicz）等。3.1.4.2边缘错视瓦萨雷里是奥普艺术的代言人，他从40年代起开始，对色彩的视知觉规律进行了认真的分析研究。他最初用黑白之间产生的边缘错视去创作，而限定用色。60年代后，瓦萨雷里运用几何基本形，加以色彩的明度和纯度变化，并借助形的秩序构成法则，有意识地组织凹凸、起伏、深远的空间层次效果，造成光感强烈的空间幻觉。2025/4/23信息显示技术原理294.1.4.3包围错视当同一种小面积色彩被另外几种大面积色彩包围时，这种小面积色彩会产生色相、明度和纯度的差异，人们将这种错视感受，称谓包围错视。包围错视是因为面积差异导致视觉残像错视造成的。4.1色彩的视觉

4.1.1色觉原理4.1.2视觉残像4.1.3视觉适应

4.1.4色彩的错视4.2色彩的知觉4.2.1色彩的感受4.2.2色彩的联想4.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理30如图所示，将三个相同明度的中性灰色放置在三个由浅至深的不同明度色阶的蓝色背景中，产生了三种不同的对比效果，也造成了三种程度的包围错视。浅蓝色上的灰色显得较重，而深底色中的灰色则显得较浅，中间底色中的灰色明度则处于两者之间。4.1.4.3包围错视2025/4/23信息显示技术原理314.1.4.4色的胀缩与前后感生活中我们常有如下的现象发生：宽度相同的印花黑白条纹布，感觉上白条子总比黑条子宽；同样大小的黑白方格子布，白方格子要比黑方格略大一些。奥林匹克标记的五个圆圈，一定是中间的黄色圈设计得较小、因为黄色看上去较大。色彩的膨胀与收缩感3.1色彩的视觉

3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应

3.1.4色彩的错视3.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理32法国国旗一开始是由面积完全相等的红、白、蓝三色制成的，但是旗帜升到空中后感觉三色的面积并不相等，于是把白色的面积比例缩小一点而把蓝色的加大一点，才感觉到面积相等。4.1.4.4色的胀缩与前后感2025/4/23信息显示技术原理33处于同一视距离的不同色彩，会令人产生远近不同的感觉。常把使人产生远距离感的色彩称为“远色”、“后退色”或“退色”（recedingcolor），反之称为“近色”、“前进色”和“进色”（advancingcolor）。上面提到：从生理学上讲，眼球晶状体对色光有调节作用。色彩的前进与后退感在同一距离观察不同波长的色彩时，波长长的色光比波长短的色光折射率小，波长长的暖色如红、橙等色，在视网膜上形成内侧映像，使红、橙色有前移的感觉；波长短的冷色如蓝、紫等色，则在视网膜上形成外侧映像。因此暖色好像在前进，冷色好像在后退。2025/4/23信息显示技术原理343.1.4.5色的易见度在白纸上书写黑字或黄字，哪个看起来更清楚呢？当然是白底黑字清楚。而白色与黄色由于明度过分接近，发生色的同化作用，眼睛辨别起来较为困难。因此，人眼辨别色彩的能力是有一定限度的，色彩学上把眼睛容易看清楚的程度称为易见度，即给人的色觉强弱程度。色彩搭配中常常运用色彩易见度原理来处理色彩的主体色与背景色的关系。当我们制作招贴海报时，选择什么色的背景以及选用什么样的字体颜色，可直接影响到文字是否看得清楚。色彩的易见度主要是与光的强度、色彩面积大小等有着密切的关系。2025/4/23信息显示技术原理352025/4/23信息显示技术原理362025/4/23信息显示技术原理372.4.2色彩的知觉4.2.1色彩的感受2.1.1色彩的冷与暖

2.1.2色彩的轻与重2.1.3色彩的软与硬2.1.4色彩的素与艳3.1色彩的视觉3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视3.2色彩的知觉

3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业2025/4/23信息显示技术原理384.2.1.1色彩的冷与暖对于颜色的知觉印象，有冷暖两种色系。在伊顿色相环中的红及靠近红的邻近色感觉偏暖，这个区域称暖色系，这些色彩称暖色，它们既有兴奋感又有热情感；色相环中的蓝色及靠蓝的邻近色感觉偏冷，这个区域称冷色系，这些色彩称冷色，既有清冷感又有平静感。色彩的冷暖是色彩感受中最重要和最基本的知觉之一，是色相、明度、纯度色彩三要素之外色彩的又一重要属性。2025/4/23信息显示技术原理394.2.1.2色彩的轻与重色彩还能引起轻重的心理错觉。色彩的轻重感与色相、明度、纯度、冷暖等相关联，而且主要取决于色彩的明度：明度越高，感觉越轻；明度越低，感觉越重。色相方面，暖色偏轻，有稀薄松软的感觉；冷色偏重，有密实沉重的感觉。综合来看，明度低的色彩，纯度极高或极低的色彩和色相偏冷的色彩，给人以重的感觉；相反，明度较高的色彩，纯度居中的色彩和色相偏暖的色彩，给人的感觉是较轻的。2025/4/23信息显示技术原理404.2.1.3色彩的软与硬在色彩的感觉中，也有柔软和坚硬两种不同质地的感觉。色彩的柔软与坚硬主要与色彩的明度、纯度、色相和冷暖有关。淡而明亮的色彩会给人一种柔软、安静的感觉；重而暗淡的色彩会让人有强硬、厚重的感觉。明度不高不低，且对比较弱的色彩，纯度较低的色彩和色相偏暖的颜色，具有皮毛、棉线感，属于柔软色。2025/4/23信息显示技术原理41明度极高和极低，且对比强烈的色彩，纯度极高的色彩和色相偏冷的色彩，具有金属感，属于感觉坚硬的色彩。男性喜欢庄重、有力、浑厚的硬色彩，如深蓝色、黑色、深绿色、褐红色，以此体现男性的“刚毅之美”。而女性则喜爱轻松、淡雅、柔和的软色彩，如粉红色、淡紫、淡绿，由此来展现女性的“温柔之美”。

4.2.1.3色彩的软与硬2025/4/23信息显示技术原理423.2.1.4色彩的素与艳在色彩感觉中，还有素与艳即朴素与华丽的两种感觉。素色给人以朴素清淡的感受，艳色给人以华丽气派的感觉。这两种感觉以纯度因素为主，其次是明度，也与色相有着密切的关系。素色多为混色，色彩的饱和度低，稳定性较强，它没有强烈的刺激，比较容易协调；艳色多为纯色，色彩的饱和度高，不稳定较突出，有强烈的刺激感。2025/4/23信息显示技术原理433.2.2色彩的联想3.2.2.1伊顿著名的色彩形状说

3.2.2.2色相的联想3.1色彩的视觉3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视3.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受

3.2.2色彩的联想3.2.3色彩的象征作业4.2色彩的知觉2025/4/23信息显示技术原理443.2.2.1伊顿著名的色彩形状说形与色是绘画与设计中满足视觉需要的两个重要因素，它们互相补充，形是容器、赋予筋骨，色是液体、赋予血肉，二者共存使我们获得了整体的视觉信息。色彩与形状在人的心理感应上会有相似的地方，当一个形状与某一色彩具有相同的心理作用时，它们就构成了表现方法的同质异构关系。关于这方面伊顿对此阐述了著名的色彩形状说。2025/4/23信息显示技术原理45伊顿认为：正方形相当于红色，红色的重量感、不透明感、庄严感同正方形的静止、庄重和稳定感的形状相一致。辐射状的三角形象征思想，而三角形的尖锐、冲动、缺乏重量的特点，同明澈、刺激性、轻量感的黄色相称，三角形的本质就是三个交接的对角线。3.2.2.1伊顿著名的色彩形状说2025/4/23信息显示技术原理46不断移动的、柔软的、可爱的圆形同色彩中的透明、遥远又亲切的蓝色相一致，圆能够产生一种松弛平滑的运动感，并还能在它自身之内完整地进行运动，代表一种永不停止的精神。如果我们继续寻求同间色橙、绿、紫相适应的形状，就会为橙色找到不等边四边形（梯形），为绿色找到球面三角形，为紫色找到椭圆形。3.2.2.1伊顿著名的色彩形状说2025/4/23信息显示技术原理47这是因为红与黄相混得到橙色，而不等边四边形梯形正是正方形与三角形交集的结果；黄与蓝相混为绿色，而三角形与圆形的合集便是球面三角形；蓝与红相混其间色为紫色，如同圆形与正方形的合集为椭圆形那样。3.2.2.1伊顿著名的色彩形状说伊顿通过对形体的分析，为三原色、三间色找到了精神的、形的依托，是至今为止最绝妙的形与色的联想，仍为当下广大的色彩构成研究者所乐道。

2025/4/23信息显示技术原理484.2.3色彩的象征4.2.3.1宗教信仰的色彩象征4.2.3.2等级制度的色彩象征4.1色彩的视觉3.1.1色觉原理3.1.2视觉残像3.1.3视觉适应3.1.4色彩的错视4.2色彩的知觉3.2.1色彩的感受3.2.2色彩的联想

3.2.3色彩的象征作业4.2色彩的知觉2025/4/23信息显示技术原理494.2.3.1宗教信仰的色彩象征

在色彩发展史上，宗教与色彩有着非常密切的联系，以世界三大宗教：基督教、佛教、伊斯兰教最为突出。如黄色是基督教忌讳的色彩，16世纪的西班牙宗教法庭，对异端异教令其穿黄色衣服，并处以大刑。相同的黄色却是佛教（以及儒、道）思想观念中地位最高的色彩。2025/4/23信息显示技术原理50以色彩表明地位的尊卑贵贱，可以说是色彩象征的重要功能。在封建社会的中国，色彩具有“昭名分、辨等级”的功效。在《春秋·谷梁传》卷三中记载：“（庄公二十三年）秋，丹恒宫楹。礼，楹（厅堂前部的柱子），天子丹，诸侯黝，大夫苍（青色），士黈（tǒu，黄色）。”4.2.3.1宗教信仰的色彩象征

2025/4/23信息显示技术原理515.3.1边缘效益及侧抑制

马赫带是视觉系统的侧抑制作用引起的。当一个视觉感受器受到刺激的时候，由此产生的神经冲动将对邻近部位细胞输入的信号产生抑制性影响。在明暗交界的地方，亮区一侧的抑制作用大于暗区的抑制作用，从而产生暗区更暗，亮区更亮的马赫带现象。2025/4/23信息显示技术原理525.3.1边缘效益及侧抑制

2025/4/23信息显示技术原理535.3.1边缘效益