如果你已经忘却了色系列（1），通过前面一系列的博文，我们似乎得到这么一个概念：颜色感觉可能因人而异，但是对于确定的人，对于确定的光波成份分布，我们的感觉是确定的。-但是，这个观念是不正确的。

至少有三个因素会影响这个我们对颜色的感受：光的强弱、观察的环境光的分布、图像本身的局部对比。

(1)光的强弱：purkinje 效应

1819年捷克的解剖学家和生理学家 Jan Evangelista Purkyně发现，当光线偏暗时，我们对颜色的感觉会像短波长靠。换言之，我们会觉得一切事物会偏蓝。Fig.1以图片方式展示了这一现象：最上面的图表示光线充足时看到的颜色；而中间的图则表示光线偏暗时，我们看到的情况；当然，光线进一步变暗，我们就只看到黑白图像了，如最下一幅图所示。

     

Fig1. Perkinje效应（摘自http://en.wikipedia.org/wiki/Purkinje_effect）

关于这一现象的解释，现在认为是由于人眼杆状细胞在开始向暗视觉过渡时加强工作的结果:光线偏于暗淡时，锥状细胞开始变得迟钝，而柱状细胞更显敏感，因此在柱状细胞敏感的498nm附近的绿蓝光波段，微小的能量也能引起相对强烈的感觉，整体而言，好像是蓝色的成份增加了。

(2)环境光的分布与图像局部对比：颜色恒常性（color constancy）

显然，在生命的进化中，要求我们对某种物体的颜色在不同的环境光下，不同参照下，有统一的认识。否则，明明看到熟透而新鲜的水果，换了光照效果就完全不一样，是无法使我们保持作为“吃货”的好心情的，尤其是在烛光下的情人晚餐中，所有的气氛都会被毁坏了。

Fig2展示了这一效果，迎光面和背光面的颜色明显有差别，但是对我们而言，蓝还是蓝，白还是白。这就是视知觉恒常性。

 

 

 

Fig 2. 不同光照下热气球的颜色

但是，这种感觉颜色的机制，远比我们想象的要复杂。而且在某种情况下，会对我们造成欺骗。

(3)图像局部对比：White's illusion(怀特错觉，1985，White and White)

请看Fig3。这是个非常奇怪的效果。A列比之B列，我们留意到A列的灰块偏暗，而B列的偏亮，但是实际上，这两列灰块的明度完全是相同的。这是为什么呢？这完全取决于你眼睛的调节，你的眼睛欺骗了你：白条夹住的灰色显得暗些，否则显得量些。关于此图，现在的解释是：在A列，我们会将所有灰条看成一体，以白为背景，所以显得暗；反之，在B列的灰条则显得亮。

  

Fig3.White’s illusion

（4）图像局部对比：Lateral inhibition（侧向抑制,1967,Georg Von Békésy ）

 

Fig4.lateral inhibition

这也是有趣的结果。如Fig4，我们会觉得各种不同明度的灰块的交界处，颜色深者更深，而浅色相对更浅。这当然是错觉，Békésy给出的解释，是同时感光的视觉细胞在感知色块边沿时，相互间抑制的结果。在有色调的情况下，这种情况依然会产生，如Fig.5。

 

 

Fig5.lateral inhibition的展示（由徐晓制作）

(5)环境光的分布和光的局部对比：Retinex理论与白平衡(White banlance)

不论是颜色错觉或者颜色恒常性,概而言之,都是眼睛和大脑共同探测和处理视觉图像,而取得的综合性结果。这个理论由Edwin Herbert Land在1970年代提出，叫retinex理论。而retinex这个词，由retina和cortex复合构成，分别是指眼睛的视网膜和大脑的皮质层，以表示由视网膜和皮质层共同感受处理信息之意。

事实上，模仿人类这种自动调整以适应环境变动的方式，我们早就开始使用了。

最常用的是白平衡（White Balance）技术。其技术用于摄影、摄像、电视和计算机视觉。

将白平衡和颜色恒常性合在一起，叫色度适应（Chromatic Adaption）。其想法最早来自Johannes von Kries，用我们已经熟悉的RGB颜色空间，其想法表述如下：

       

 

（8-1）

而这里,参量中带下标w的量，代表的是白点（White point，见色系列6）的RGB分量，而255是表示在计算机视觉系统中，我们一般将一个量用8bit量化，所以有0到255共256个级次，合255个区间。白点的定法，来自色温（见色系列1），在CIE 1931 color space（见色系列7）中，不同色温的对应的白点规定如Fig6。

Fig 6.图中那条从红色区域出发到白色偏蓝位置结束的黑色细线，就是不同色温情况下应取的白点的标志。（http://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931）

Herbert E. Ives作为一个在AT&T工作的工程师和科学家，大约在1920年代，在制作彩色电视的过程中，采用了Johannes von Kries的想法，在电视中引入了白平衡技术，其调节原理即是在选定白点的情况下，重新根据方程（8-1）来计算图像的中每个像素的RGB值。

现在的计算机视觉技术和数字图像技术，基本上还是利用了Herbert E. Ives和Johannes von Kries的办法，所谓自动白平衡技术，无非是如何自动选定白点的算法而已。Fig7展示了这种处理技术。

 

 

Fig7.白平衡展示，左边的图片色温高，右边的色温低。（http://en.wikipedia.org/wiki/White_balance）

 

至于局部的对比技术，我们的画家们一直都在自觉和不自觉地使用着。

Fig 8.是乌克兰画家库茵芝的杰作，其通过绿色的云彩和倒影，使得月亮明亮而偏黄。确实，库茵芝无愧于大自然的歌手的称号。

 

 

 Fig 8. 库茵芝，《第聂伯河上的月夜》（http://euroasia.cass.cn/news/89270.htm）

 

 

 

 

色系列（8），色系列（7），色系列（6）

 

色系列（5）， 色系列（4），色系列（3），色系列（2），色系列（1）

 

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