人類可以憑空想像出並不存在的顏色嗎？

2020-09-22 麗嘉科技

我們其實可以利用大腦產生色覺的原理，去想像甚至實際製造出一些「不可能存在的顏色」。

假想色（Imaginary Color）

「假想色」是指在通常環境下由任何波長和強度的可見光刺激都無法產生的能與錐狀細胞反應量的組合相對應的色彩空間中的點所定義的顏色[1]。 因此，假想色是一種不存在於現實世界中的顏色。

構成人類視網膜的 3 種錐狀細胞（L，M，S）分別主要對紅（長波長）、綠（中波長）、藍（短波長）的波長具有敏感度（但有研究表明大約有 2~3% 的女性可能具有 4 種錐狀細胞[2][3]）。不過這 3 種錐狀細胞的感光範圍並不是獨立的，從下圖可看出，M 錐狀細胞具有敏感度的所有波長範圍都與 S 和 L 錐狀細胞部分重合。因此，能讓 M 錐狀細胞反應的波長的光一定也能給 S 和 L 錐狀細胞帶來一定程度的刺激。 這意味著不存在可以只對一種錐狀細胞施加刺激的波長和分光分布(除了一部分紅外區域等以外)。

圖 1. 3 種錐狀細胞對各波長的靈敏度，正是這些靈敏度的差讓人產生了色覺

但是我們可以假想這樣的情況：如果有一種光能只刺激 M 錐狀細胞而不讓其他錐狀細胞起反應的話，大腦就會感知到比物理上可能的綠色更「鮮豔」的綠色。此時，可見光中紅色或藍色這樣的非綠色波長區域在光譜中就表現為負值。我們可以把這種「超綠」定義為如在 CIE 1931 色彩空間色度圖上的綠色帶更上側區域，但在物理世界中並不存在這樣的顏色。

圖 2. CIE1931 色彩空間的色度圖。黑線以外的範圍就是假想色的領域

嵌合色 (Chimerical Color)

「嵌合色」是指一直盯著鮮豔的顏色直到錐狀細胞產生疲勞，在錐狀細胞的敏感度變化後再去看明顯不同的顏色時所感覺到的顏色。 例如，如果在持續凝視原色後再看白色，則可以作為殘影看到其反色。這種方法可以讓實際不可能的顏色組合（互補色之間的組合或無彩色與有彩色的組合）能夠被同時感知到。

圖 3. 盯著左列「Fatigue template」的×看 20-60 秒後，再看中列的「Target field」中的×，就會看到類似右列中的嵌合色殘影。

嵌合色有以下幾種。

  • 冥色( stygian color ) ：具有飽和度的黑色。 例如，凝視明亮的黃色後再看黑色時，在該黑色上作為補色出現的藍色就是「冥藍」( stygian blue )。
  • 自光色( self-luminous colors ) ：讓像紙一樣本來只反射光的物體，看起來卻像在發光一樣的光。例如，要想看到紅色的自光色，就盯著補色的綠色後再看白色。於是，明明是白色上卻出現了比白還要亮的紅。
  • 誇張色( hyperbolic colors ) ：現實中不可能存在的鮮豔顏色。例如，要想看到橙色的誇張色，就盯著互補色的藍色後再看橙色。於是就會出現比色度 100%的橙色更鮮豔的橙色。或者，在明亮的太陽光下，凝視鮮豔的品紅色 2 分鐘左右，對紅色和藍色的敏感度會暫時鈍化。在這種狀態下凝視綠葉，可以看到不自然的超鮮豔綠色（這實際上就是看到前述「假想色」的方法）。

另外，大腦還可以將我們的雙眼分別看到的不同顏色處理成為嵌合色。例如，右眼看到藍色，左眼看到黃色時可以感知到「黃藍色」[4](需要注意的是，這裡顏色不是單純將兩種顏色的顏料混合而成得到的顏色 ）。我們可以通過「鬥雞眼」的方式直接讓兩種補色重合從而看到不可能的嵌合色。

圖 4. 使用鬥雞眼的技能讓兩個十字架重合就能看到「黃藍色」

圖 5. 用與圖 4 同樣的方法可以看到「紅綠色」

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