深度-为何黑白灰可以和谐地与任何彩色搭配屋顶秧田工装

不管我们是在讨论产品风格、选择服装配色亦或是摄影拍照取景时，你也许都曾问过这样的问题：为何黑白灰是永久的经典色系？为何有的色采看起来舒适安逸？

这篇回答是我见过的最透彻的答案。作者从脑科学的视角通俗易懂地介绍了视觉和色采之间千丝万缕的联系。

同时，如果你对人工智能感兴趣，在文章里你也能看到计算机视觉技术原理的剪影。

ThinkX经与作者协商并获得授权，将此文分享在这里供大家学习。

作者：Owl of Minerva
来源：知乎

上图是横断面的人脑视觉通路示意图。人眼的左右眼各有鼻侧和颞侧视野，在视网膜(Retina)感知光信号以后，左右两侧的视神经将信号向后传递，在视交叉(Optic Chiasma)将各自的鼻侧和颞侧信号分流并继续向后传递，分流以后左边神经只传递右边视觉信号(左眼鼻侧视野和右眼颞侧视野)，右边神经质传递左边视觉信号(左眼颞侧视野和右眼鼻侧视野)，分别通过两侧的外侧膝状体(LGN, Lateral Geniculate Nucleus)，继续传递到枕叶的低级正确穿工作服图片
视皮层(V1, Primary Visual Cortex)和更高级的视皮层。

易于理解的，视网膜感知的物体，通过该通路，会以1定空间关系映照视皮层上，该关系被称为视网膜拓扑映照(Retinotopy)。

可以看到，人脑的视觉信号传导通路，在进入大脑皮层之前是高度的结构化的、分工明确的。在进入低级视觉皮层以后，视觉信号的处理睬会表现出非常复杂的状态。

目前我们低级视觉皮层以后的视觉信号处理的认识，并没有完全清楚，但是这其实不妨害我们去认识人脑皮层对视觉信号的认知模型，这便是下1部份的内容：视觉信息处理的结构化特点。

视觉信号传递到低级视皮层V1以后，会继续向更高级的视觉皮层传递，最早在根据猕猴(Macaque Monkey)视皮层的解剖结果，人们重建了其各个视皮层之间的分级结构：

上图中的缩写表示的是人脑相干的皮层区域。以此为基础，我们逐步理解了人的视皮层分级结构：

从低级到更高级的视觉皮层，视觉信息逐级传递。人脑理解的内容愈来愈复杂化、抽象化，由“模式”变成具体的"物"，再到物的特性和物与物之间的关系。

进入到低级视觉皮层的信号是非常的复杂和全面的，人脑其实不需要所有的这些信号，而是只需要提取其中的有用信号就能够了，否则会给大脑的视觉理解带来太大的压力，基于1.2的结构化特点，人脑发展出了视觉编码紧缩方式。

人脑会把通过视觉通路传递过来的信号，跟自己的经验比对，对快销品工作服
照经验中的常见图象模式，经过比对以后，找到最为匹配的模式（线、角、圆……；斑马线，转角……），并以该模式取代实际的事物。这就好比给视觉信号做了1次编码，以人脑的内禀信号取代实际信号对视觉图象做了极大的紧缩，并为后续的快速处理做好了基础。这类紧缩对应视频处理的帧内紧缩。

而对运动图象，前后图象有很大的连续性，他们之间的类似度很高，可以利用他们的类似性做进1步的紧缩，目前的视频处理算法都利用了这1点，人脑自然也不会放过。这致使了视觉感知的视觉暂留现象。

总结来讲，编码的方式，主要有两种：

1.基于模式类似性的家电工作服
替换编码

2.基于视觉连续性的替换编码

以上都要求我们的大脑快速的对图象进行理解，从而找到模式类似性和连续性特点。

所以你感知的图象，其实不是你真正眼睛看见的。

编码的基础在于对图象的理解，对理解不了（没法快速找到基本模式）的事物图象，人脑就不能对其进行很好的紧缩，这会占用很大的精力。

先举几个例子
易于紧缩：

不容易紧缩：

可以看出，易于紧缩的图象相比于不容易紧缩的图象有以下几个特点：

1.布局规律（事物少，位置规律）

2.色采简单（主题色采较少）

3.可预测性（事物运动的可预测性，变化的可预测性等）

4.图形/物体常见（易于找到匹配的模型）

易于紧缩的图象，给人脑的信息处理压力低，不容易紧缩的图象反之，会制造处理压力，让人有压抑感和潜伏的恐慌感。同时，你也许注意到，这些规律也能够利用到其他方面，比如：

摄影：主题突出；背景虚化（减少没必要要的细节和不可预测性）；讲求布局；色采简单……

着装：不要穿着3种以上色彩，尽可能穿着纯色；衣服上不要有图案或图案尽可能简单；穿着款式不要太出格……

视觉上的和谐，跟图象的视觉可紧缩性直接相干。

我们都知道R(Red 红色) G(Green 绿色) B(Blue 蓝色)是3原色，他们不同成分的配合可以构成人眼所感知的任何色彩，那末缘由何在呢。

在人眼的视网膜上，主要有两种感光细胞：视杆细胞(Rod)和视椎(Cone)细胞 [1]。视杆细胞有大概1亿两千万个，在视网膜上广泛散布，但是他们不能感知色采，只感知光感，在光线不足的情况下，主要是视杆细胞作用，因此我们在晚上看不见色采。视锥细胞则唯一7～8百万个，主要散布在视网膜最为敏感的黄斑区(fovea)。并且对色采敏感。依照对不同色采（红绿蓝）的敏感性，可以进1步的划分3种视锥细胞：短波(S)、中波(M)、长波(L)视锥细胞。

分别对蓝色、绿色和红色最为敏感。要注意各种视锥细胞也能感知其他色采，只是对应的放电强度不如最为敏感的色彩。人能产生色彩的感觉，来自3种视锥细胞对不同波长光线的神经信号差异，人能感知的所有色彩可用这3组信号的强弱表示。也就是说RGB色采的混合，是人脑在视觉信息处理的时候人工混合的。

3原色是人的色觉系统决定的，乃至不适用于其它动物（猫、狗等就有不同于人类的感光细胞）。我们用3原色可以混合出其它色彩，是由于我们的视觉系统没法辨别其他的色彩的神经信号和3种神经信号混合的信号。而物理上根本不存在色彩，不同色彩的光本质是不同波长的电磁波，色彩是视觉系统进化来的功能，以便于在大自然中辨认不同的事物。

有了RGB基础，我们可以定义在视觉紧缩概念下的色采类似性，即类似色彩的组合，在让视锥细胞产生的放电上模式上较为简单，尽可能只有1种视锥细胞放电强，其他视锥细胞放电弱。另外一方面，我们还可以根据RGB的原理，使主体色彩让1种视锥细胞放电强，其他色彩让其他视锥细胞放电强，这类情况下，能有效的突出主题，利于信息紧缩。另外，还可以根据模型匹配的原理，类似最为常见的自然的色彩模型，也是易于紧缩的。以上3种情况分别对应着

1.类似色配色 （色采接近）

2.互补色配色 （混合后能产生白色）

3.拟自然配色 （粉色的花瓣配绿叶）

我们先根据RGB原理绘制1张色轮图：

在色轮上，类似色位置邻近：

互补色则在对面：

拟自然配色则没有在色轮上的规律：

有了以上的基础，不但能回答开篇所提出的的问题，还能回答所有关于配色的问题。比如，对开篇问题的简化回答是：

黑白灰的感知不需要色采信号的引入，视觉紧缩容易。

黑白灰配色是非常常见的自然界配色模式（比如在夜晚没有色彩感知的时候），容易找到匹配的模式。

因这人脑在处理黑白灰配色上负担小。再加上我们常常在庄重的场合看到黑白灰配色模式，我们在平常看到这类模式的时候，也会有严肃认真的感觉搀和进来（记忆因素的引入）。

PTCC色采研究院

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