计算机数字色彩设计中的感性认知

【摘 要 】在计算机色彩认知过程中,色彩与使用者之间的关系是直接交互,色彩的某些可用特性是被使用者直接感知.使用者在认知图像的过程中,根据其以往对色彩认识的相关经验,形成综合的判断和解释,为使用者提供明显的使用线索.本文论述了视觉色彩的生理机制与计算机色彩设置的关系,研究计算机视觉色彩感知中的敏感源,探索计算机视觉色彩心理暗示.在此基础上,总结分析了计算机数字色彩设计的规律与技巧.在色彩与使用者直接交互过程中,更好的了解人在计算机识图时的视觉直观感受,实现快速解读重要信息,有效交流的目的.

【关 键 词 】计算机视觉；数字色彩；感性认知

一、色彩的视觉生理机制与计算机色彩设置的关系

眼睛是人类的视觉器官,视觉系统就像一架摄相机,具有较完善的光学系统及各种使眼球转动并调节光学装置的肌肉组织.光线透过眼的折光系统到达视网膜,并在视网膜中形成物像,同时兴奋视网膜的感光细胞,然后,信息沿视神经传导到大脑皮质的视觉中枢产生视觉.实现阅读的第一反应区域处于大脑后方的枕叶皮层（视觉皮层）,人类的视觉系统自动对视觉输入构建结构,并在神经系统层面上感知形状、图形、物体.

视觉能够感受到物体细节,通常称为视觉视敏度,也就是对所观察的实物细节或图像细节的辨别能力,具体量化起来就是能分辨出平面上的两个点的能力.人眼的分辨能力是有限的,在一定距离、一定对比度和一定亮度的条件下,人眼只能区分出小到一定程度的点,如果点更小,就无法看清.以光学色彩为基础的计算机显示器,荧屏上的数字色彩是由许多红、绿、蓝紫三原色色光小色点构成,以不同比例的混合得出自然界的各种颜色.在各种颜色的反射光快速地先后刺激或同时刺激人眼过程中,显示器色光点过于细小,超出人眼能够分辨的视敏度,待传到人眼中识别时,视觉不能识别全部微妙变化的色彩波段,视觉对相似的色彩归纳在一起,光在人眼中留下的印象在视觉中混合,将信息传入大脑皮层,印象由人的视觉器官完成视觉混合.色彩混合后明度是被混合色的平均明度,混合效果近看色彩丰富,远看色调统一.

电脑显示器工作时的正常显示状态是根据人的视觉明视而设计的,开机工作状态下,感知显示图像的始终是视锥细胞.视觉明视中感受相当光照水平和颜色刺激的视锥细胞中含有感红色素、感绿色素和感蓝色素,三类视椎细胞分别对红绿蓝色（RGB）光敏感.这意味着,人类的色觉与计算机显示器类似,人们感知世界的视觉状态基本处于视觉明视,通过红绿蓝色像素探测形成多种颜色,使人在视觉明视中感知到真实的色彩.

二、计算机视觉色彩感知中的敏感源

在适当的条件下,视觉对光的强度具有敏感性.眼睛对暗适应越久,对光的反应越敏感.视觉对光强度（明度）感受存在一段适合阈值.强度阈值内可以读取色彩,而在强度的阈值以外,人眼只能看出光亮却看不出颜色,明度过高分辨不出颜色.计算机显示亮度的设置是参考视觉感受亮度的共性阈值而设计的,适合阈值范围内,视觉可以读取计算机显示器中色彩.

视觉对光波长的敏感性不同于对光强度的敏感性.视网膜的不同部位对色调的敏感性是不同的.视网膜凹能分辨各种颜色,从凹到边缘部分,对颜色的辨别能力逐渐减弱,先丧失红、绿色的感受性,最后黄、蓝色的感受性也丧失,成了全色盲.在整个光谱上,人眼能分辨出大约150种不同的颜色（光波）,但人对光波（颜色）的辨别感受能力因不同波长而不一样.

在视觉感知计算机色彩过程中色彩认知心理的共性经验可以产生敏感源.色彩认知心理来源于生活共性经验的理性“归纳”.视觉生理机制的共同特征使色彩视觉感知存在基本相同的生理基础.色彩的直接心理效应来自色彩的物理光刺激对人的生理发生的直接影响,视觉生理及视觉心理等方面的共性特征使人们在色彩视觉意象存在相似的感受.视觉感知过程中,以往的认知结构对现有的认知过程的影响,生活经验影响人的认知心理变化过程,心理之间的相互联系、相互制约,使人类认知过程相近的模式.著名的认知心理学家布鲁纳认为,在人们认知的过程中,必须考虑到通过视觉感官对客观联系的色彩信息进行组织,结合视觉经验感知新的客观事物,用归纳方法能找出事物的共性,“感知”出相互联系的客观事物中相近的东西.

色彩心理共性源于“经验色”.人类可以通过本能的眼睛或是肢体触探物质本身的微妙变化感知生活,不断产生认知“经验”.在历史和风俗的影响下,色彩所蕴藏的深层意义来至生活经历的联想,视觉色彩通过联想链来理解传播信息.在生活实践中,不同的色彩刺激结合识别色彩的习惯与经验,形成明显的情绪感,产生不同的情绪反射,使人既能感觉积极兴奋,也能使人消沉或感伤,其影响最明显的是色相.纯度的关系也很大,高纯度色有兴奋感,低纯度色有沉静感.明度也可以表现情绪,暖色系中高明度、高纯度的色彩呈兴奋感,低明度、低纯度的色彩呈沉静感.利用色彩视觉心理经验有利于完成认知任务,对于实际生活具有很强的指导性,这些“经验”向我们明确地肯定了色彩对人心理的影响具有共性.

色彩心理共性源于人们学习和推理.在认知过程中人类情感普遍交流的同时产生相互认同,不断找到与周围的环境现象结合的个人经验.知识学习积累物质的色彩、材料、形状、物理的空间、运动与时间等认知共性,这些共通的经验,可以在大量事实研究中归纳出一些自然规律,诠释事物,形成可以指导和影响社会发展的观点.

三、计算机数字色彩设计

人们在各自分隔的世界里共同生活,色彩视觉感知受人的经历、记忆力、看法和视觉灵敏度等各种因素的影响,但相近的生活习性,相似的生活经验,使人们会采用相近的方式理解色彩.感性色彩的科学设计可以满足计算机视觉的准确性,提高网络平台交互速度,促进经济,满足视觉风尚,帮助高效实现计算机交互.人类共通的视觉经验,产生感知色彩的一般规律,可以归纳出以下计算机数字色彩设计法则.

（1）经验影响感知,应用色彩隐藏的寓意引导,尽可能与图像结合表达.例如,每人看云和水滴会联想熟知的图形,看火会联想到红橙色的激动与热辣.人们能快速识别图像,而且触发相关信息回忆.使用经验图标,一般人们不需要学习,就能识别所提示的意思. （2）看到和选择比回忆和输入要容易.为用户提供色彩鲜明的选项,在颜色之外使用其它提示,让它们从中选择,而不是强迫用户回忆选项再告诉电脑.

（3）使用缩略图紧凑地描绘全尺寸的图像.缩略图能让人一次性看很多选项,熟悉的图形内容会引起注意,方便选择.使用独特的色彩,用饱和度、亮度及色相区分内容.

（4）避免使用色盲人无法区分的颜色（例如,色盲人可以识别白色和不同深浅的绿色地图）.

（5）将强烈的对抗色分开（强烈的对抗色使人产生难受的闪烁感）.

（6）利用色彩引导边界视力,提供低分辨的线索,引导眼球运动.对视觉选择性感知,边界视野中的暗色和静止物体经常不被注意到,边界视线中物体的运动通常会被察觉.例如,出错提示在点击电脑按键位置1-2厘米边界视力以外,出错提示将不被看到.

（7）物体之间的相对距离会影响人们感知它们是否及如何组织在一起.（互相靠近物体看起来为一组）.例如,计算机图形设计,拉近距离或分组框和分割线隔开,减少用户视觉凌乱.相似物体视觉归属于一组,色彩中的类似色可以归属成一组.

（8）视觉倾向于感知连续的形式而不是离散的碎片.例如,形间断,但色彩相同,视觉自动连续成完整图形.例如,计算机音量滑动条范围的色彩连续,滑动条手柄连续整体感知（灰色地、红色条）.

（9）人们倾向于分解复杂的场景来降低复杂度,视觉自动组织并解析数据,简化数据.例如,图计算机图形中应用此原理,平面色彩显示三维物体和复杂的二维图形解析为三维场景（检测空间错视）.

（10）人们的视觉组织将视觉区域分成主体和背景.小的区域为聚焦主体,一点的形式,占据我们注意力,引来观者注意力的焦点,其余为背景.计算机应用实例中,用户界面的内容背后区域可以放置诱惑的背景色暗示主题、表达情绪.

在计算机视觉认知过程中,色彩与使用者之间的关系是直接交互,色彩的某些可用特性是被使用者直接感知.使用者在认知图像的过程中,色彩作为一种可用特性的感知因素成为视觉线索,根据其以往对这一色彩的认识或相关使用经验形成综合的判断和解释,完成初步的认知过程,为使用者提供明显的使用线索.探索计算机色彩和视觉色彩感知之间的关系,以及隐藏在设计中的视觉色彩心理暗示,能更好的在直接交互过程中,把握外观色彩对使用者视觉生理和心理方面的刺激,了解其产生的复杂心理反映,更好的了解人在计算机识图时的视觉直观感受,达到使用者快速解读重要信息的目的,有效地交流.