色彩的物理特性.docx

1、色彩的物理特性色彩的物理特性 人类的视觉系统是凭借光感觉到世界的五光十色的。那么光是什么呢?我们知道光是一种物质，具有一定的能量，光是以电磁波形式传播的。光与我们所熟知的另一种电磁波无线电波并无本质区别，但为什么人眼能看见光，而不能看见无线电波呢?这主要是两者的波长(或频率)范围不同。科学研究发现，电磁波的波谱范围很广，包括无线电波、红外线、紫外线、X射线、Y射线。但仅在80nm一780nm这段很小的波长范围内的电磁波能给人的视觉系统产生色彩感觉，因此称之为可见光。在可见光波中包含380nm一780nm(或)的各种不同波长(或频率)成分，称为波谱(或频谱)。不同波长的光，将对人的视觉系统产生不

2、同的色彩感觉，如波长为700nm的光，给人红色的感觉，波长为400nm的光，给人紫色的感觉等。只包含单一波长成分的光称为单色光，包含两种或以上波长成分的光称为复合光。复合光给人的视觉系统的刺激呈现为混合色，如等量的红光和蓝光，给人紫色的感觉。尽管人的视觉系统的感觉一样，但这种复合光紫色与单色光紫色的物理本质是不同的。 太阳光辐射出来的是包含各种单色成分的光谱带，因而它是一种复合光，它给人以白光的综合感觉，这一现象已经由人们熟悉的棱镜分色实验所证实。从该实验可知，波长在640nm一780nm范围的可见光为红色，波长在600nm640nm范围的可见光为橙色，波长在550nm一600nm范围的可见光

3、为黄色，波长在480nm550nm范围的可见光为绿色，波长在450nm480nm范围的可见光为蓝色，波长在380nm450nm范围的可见光为紫色。 色彩是一个物理心理概念 现实世界五彩缤纷：蓝天白云、红男绿女、灯红酒绿、姹紫嫣红但你可知道，世界全因你而绚丽多彩!色彩固然是现实事物本身的属性，但色彩更是你主观感觉的属性，色彩是一种主、客观综合属性。色彩是一个心理物理学概念。光照射在物体上，人眼接受了照明光谱中被物体反射的那一部分光的能量，而产生色彩感觉，这一感知过程包括了光照、物体反射和人眼的机能等三个因素。从视觉的角度来描述一种色彩需要用亮度、色调和饱和度等三个概念。亮度用于描述光的强弱，色调

4、用于描述色彩的类别，色饱和度用于描述颜色的深浅。在定量地确定某种色彩的上述参数时，必须考虑以下因素：物体表面反射系数的光谱特性、照明光光谱分布，以及人眼的光谱灵敏度特性，这三方面因素的乘积共同决定了人眼所看到的颜色。 光源色与物体的固有色 五光十色的世界中，有的物体的颜色感觉是由于其自身发光引起的，而有的物体的颜色感觉则是由于光照射其上而引起的。前者我们称之为光源色，后者则称之为物体固有色。 （1）光源色：不同光源给人的色彩感觉不同，主要是因为其频谱特性不同。同一光源在不同的条件下其频谱特性也会不同，如早晚与中午的阳光的频谱特性不同，给人的色彩感觉也不同。光源色是指发光体(光源)发出的可见光给

5、人的色彩感觉。它是一个主客观概念。我们通常用色温和显色性两个概念来表征发光体的光源色特性。 （2）物体固有色：叶是绿的，花是红的，我们的五星红旗的旗是红的、星是黄的等，一切都理所当然。自然界的各种景物在各种光源(主要是太阳)的照射下为什么会呈现各种颜色呢?这主要是因为各种物体反射、透射和吸收光的特性不一样的，而同一事物，它的这些特性是较稳定的。物体固有色是指本身不发光的物体在标准光源(通常是太阳光)照射下所具有的各种颜色。这类物体虽然自身不能发光，但它能反射、吸收或透过某种特定波长的光，从而经过该物体入射到人眼而引起各种不同的色彩感觉。它除了取决于其本身的上述特性外，还取决于照射光源的光谱功率

6、分布特性。因此，一些熟识的物体(如绿叶)我们认为它的“理所当然”的颜色(绿色)，其实只是它在标准光源(太阳)照射厂的色彩感觉。它在非标准光源照射下，将有不同的色彩感觉，只是我们的“经验”告诉我们它“应该”是某种颜色(绿色)而已。 总之，物体的色彩感觉，是由物体本身的属性、照明条件和人的视觉系统等三方面因素共同决定的。这三方面是“彩色摄影”能否不失真地传输自然界的各种色彩信息，并正确地予以重现的基础。 色彩特性表述 亮度 亮度就是图像的明暗度，调整亮度就是调整明暗度。亮度的范围是从0-255，共包括256种色调。图像亮度的调整应该适中，亮度过亮会使图像发白，亮度过暗会使图像变黑。过暗亮度适中过亮

7、 对比度 对比度是指不同颜色之间的差异。两种颜色之间的差异越大，对比度就越大：差异越小，对比度就越小。图像对比度的调整也应该适中，对比度过强会使图像各颜色的反差加强，影响图像细部的表现；对比度过弱会使图像变暗，丢失亮度。对比度太小对比度适中对比度太大 色相 色相是指色彩的颜色，调整色相就是在多种颜色之间选择某种颜色。在通常情况下，色相是由颜色名称标识的，红、绿、蓝就代表了3种色相。偏绿适中偏红 饱和度 饱和度是指颜色的强度或纯度，调整饱和度就是调整图像色彩的深浅。将一个彩色图像的饱和度调整为0时，图像就会变成灰色。增加图像的饱和度会使图像的颜色加深。饱和度过小饱和度适中饱和度过大外界声波通过介

8、质传到外耳道，再传到鼓膜。鼓膜振动，通过听小骨传到内耳，刺激耳蜗内的纤毛细胞而产生神经冲动。神经冲动沿着听神经传到大脑皮层的听觉中枢，形成听觉。 声源-耳廓（收集声波）-外耳道（使声波通过）-鼓膜（将声波转换成振动）-耳蜗（将振动转换成神经冲动）-听神经（传递冲动）-大脑听觉中枢（形成听觉） 声波经外耳道到达鼓膜，引起鼓膜的振动。鼓膜振动又通过听小骨而传达到前庭窗（卵圆窗），使前庭窗膜内移，引起前庭阶中外淋巴振动，从而蜗管中的内淋巴、基底膜、螺旋器等也发生相反的振动。封闭的蜗窗膜也随着上述振动而振动，其方向与前庭膜方向相反，起着缓冲压力的作用（图12-10）。基底膜的振动使螺旋器与盖膜相连的毛

9、细胞发生弯曲变形，产生与声波相应频率的电位变化（称为微音器效应），进而引起听神经产生冲动，经听觉传导道传到中枢引起听觉。听觉传导道的第一级神经元位于耳蜗的螺旋神经节，其树突分布于耳蜗的毛细胞上，其轴突组成耳蜗神经，入桥脑止于延髓和脑桥 交界处的耳蜗核，更换神经元（第二级神经元）后，发出纤维横行到对侧组成斜方体，向上行经中脑下丘交换神经元（第三级神经元）后上行止于丘脑后部的内侧膝状体，换神经元（第四级神经元）后发出纤维经内囊到达大脑皮层颞叶听觉中枢。当冲动传至听觉中枢则产生听觉（图12-11）。另外，耳蜗核发出的一部分纤维经中脑下丘，下行终止于脑干与脊髓的运动神经元，是听觉反射的反射弧。 此外，

10、声音传导除通过声波振动经外耳、中耳的气传导外，尚可通过颅骨的振动，引起颞骨骨质中的耳蜗内淋巴发生振动，引起听觉，称为骨传导。骨传导极不敏感，正常人对声音的感受主要靠气传导。 外耳和中耳担负传导声波的作用，这些部位发生病变引起的听力减退，称为传导性耳聋，如慢性中耳炎所引起的听力减退。内耳及听神经部位发生病变所引起的听力减退。称为神经性耳聋。某些药物如链霉素可损伤听神经而引起耳鸣、耳聋，故使用这些药物时要慎重。 在一般情况下，听觉的适宜刺激是频率为1620000次/秒（赫）的声波，也叫可听声。不过，不同年龄的人，其听觉范围也不相同。例如：小孩子能听到3000040000赫的声波，50岁以上的人只能

11、听到13000赫兹的声波。一般人对16赫以下和20000赫以上的声波，是难以听到的。当声强超过140分贝时，声波引起的不再是听觉，而是压痛觉。第二节 概念的形成过程一、概念的心理学定义 概念在心理学上指的是反映客观事物共同特点与本质属性的思维形式,是高级认知活动的基本单元,以一个符号,就是词的形式来表现。包括在每个概念下的事物一般都具有共同的属性或特性,比如笔虽然多种多样,但都是书写工具。 每个概念都包含内涵和外延两个方面。内涵指的是概念所反映的事物的本质,外延指的是概念的范围。例如,脊椎动物这个概念的内涵是有生命、有脊椎,外延则包括一切有脊椎的动物。概念的内涵增加,它的外延就小了。 心理学通

12、常以人们掌握概念的途径不同将概念分成日常概念和科学概念。日常概念也叫模糊概念或前科学概念,它是在日常交往和个人经验的积累过程中形成的,因此这类概念的内涵中有时包含着非本质特性,而忽略了本质特性。例如有些儿童认为鸟是会飞的动物，把蜜蜂、苍蝇都看成鸟,而不同意鸡、鸭也是鸟。科学概念也叫明确概念,是在科学研究过程中经过假设和检验逐渐形成的,对于个人则主要是在学习条件下获得的。因此,科学概念的确切内涵可以用言语进行科学的解释。当然,科学概念的内涵也不是一成不变的,随着社会历史的发展,科学的进步以及人类认识的不断深化,概念也在不断地丰富和发展。 概念具有不同的等级,如猫是一个概念,哺乳动物、动物、生物也

13、是概念,但这些概念处于不同的层次上,动物在概念层次上比生物低,比哺乳动物高。二、概念形成过程的研究 概念是人类社会发展的产物。从个人的角度看,概念形成是指个体学会概念的过程,即把具有共同特征的东西归在一组,把有不同特征的东西放在不同组别之中,再把这些组和不同的名称联系起来的过程。这个过程受很多因素影响,难以进行实验研究。因此,心理学家常用人工概念的方法研究概念的形成。(一)人工概念形成的研究 人工概念是人为的、在程序上模拟的概念,这种方法是赫尔(C.C.Hull)于1920年首创。研究发现,概念形成过程是从许多具体事例中归纳和发现共同因素的过程,而且受到反馈的影响。自赫尔之后,许多心理学家利用

14、人工概念探讨了概念形成的一些规律。最著名的为布鲁纳等人(Bruner,Goodnow&Austin,1956)的实验研究,他们提出了概念形成的假设检验模型。这一模型认为,概念形成的过程是一个提出假设和检验假设的过程,被试者通过对所给剌激材料的分析与综合,并依据自己的知识经验,首先提出一个与目标相一致的假设。然后再根据主试者的反馈和对新材料的分析,检验和修正所提出的假设,最终形成概念。其基本模式可以概括为：假设-检验-再假设-再检验-直到成功。这一模型以后得到了许多学者研究的证明。 一个人工概念形成的实验: 条件:假定dax一词表示一个概念,现给你列出如下几个条件,请你通过推理找出它的含义。 (

15、1)dax可能是一个大而发亮而红的正方形。 (2)dax可能是一个大而不发亮而红的正方形。 (3)dax不可能是一个小而不发亮而红的正方形。 (4)dax不可能是一个小而发亮而红的正方形。 (5)dax可能是一个大而不发亮而蓝的正方形。 问题:dax指的是什么? 最好的答案应该是:dax是一个大的正方形。 由于人工概念带有很大的人为性质,因此,有人指出不能把它的研究成果全部应用到人类自然语言概念的形成上,从而又有了概念形成的样例理论(罗施,1973)。样例理论认为,自然概念不像人工概念那么确定,头脑中的自然概念不是一个或几个关键特征,而是对概念样例的记忆。换句话说,自然概念的形成用不着假设检验

16、参与。但是马丁等人(Martin &Caramazza,1980)对成人所做的脸谱分类实验否定了该理论。实验证明,尽管告诉被试,脸谱中没有哪一个或哪几个特征可以总是作为分类的决定性依据,被试还是采用了假设检验策略,即系统地考察脸谱的各个具体特征并进行分类。 20世纪80年代以后出现的一个新观点认为,人们记忆中可能存在两类信息,一类是样例信息,一类是类别信息。当出现一个刺激,并且需要迅速判断这个刺激是否属于某个类别时,就要用到样例信息;而在严格地从逻辑上进行证明时,则需要依靠类别信息概念的定义、关键特征以及特征间的相互关系。总之,自然概念和人工概念之间没有不可逾越的鸿沟,有关概念形成的检验假设理

17、论,无论在自然概念、人工概念和其他精确定义概念那里都能得到支持。(二)自然语言概念的获得 人工概念实验研究得出的一些结论,如假设检验和信息反馈等,对于自然语言概念的获得也是适用的。儿童是通过类比归纳和理解一类事物的共同属性来获得概念的。在日常生活中, 儿童开始接触某个概念时,还不能理解什么是它的本质属性,而只是把它当作一个样例来理解,由于经常接触而每次又有些不同,于是头脑中便形成了一个抽象的最优例证。以后他便在生活经验中依据这个例证来进行类比,提出自己的假设。再经过生活中正反两方面的不断反馈,最终就可以从大量的例证中归纳出来一类事物的共同的关键特征,从而获得了某个概念。推理定义：由一个或几个已

18、知的判断（前提），推导出一个未知的结论的思维过程。推理是形式逻辑。是研究人们思维形式及其规律和一些简单的逻辑方法的科学。其作用是从已知的知识得到未知的知识，特别是可以得到不可能通过感觉经验掌握的未知知识。推理主要有演绎推理和归纳推理。演绎推理是从一般规律出发，运用逻辑证明或数学运算，得出特殊事实应遵循的规律，即从一般到特殊。归纳推理就是从许多个别的事物中概括出一般性概念、原则或结论，即从特殊到一般。定义 想象1.普通心理学中的解释：想象是人在头脑里对已储存的表象进行加工改造形成新形象的心理过程。它是一种特殊的思维形式。想象与思维有着密切的联系，都属于高级的认知过程，它们都产生于问题的情景，由个

19、体的需要所推动，并能预见未来。 2.心理学上指在知觉材料的基础上，经过新的配合而创造出新形象的心理过程。 也可理解为对于不在眼前的事物想出它的具体形象；设想。例如：不难想象/想象不出。 3.想象是人在脑子中凭借记忆所提供的材料进行加工，从而产生新的形象的心理过程。也就是人们将过去经验中已形成的一些暂时联系进行新的结合。它是人类特有的对客观世界的一种反映形式。它能突破时间和空间的束缚，达到思接千载神通万里的境域。 编辑本段类型a.想象可分为不随意想象和随意想象。 不随意想象是没有预定目的和计划而产生的想象。梦是不随意想象的极端情况。随意想象是有预定目的、自觉地进行的想象。 b.根据想象的创造性程

20、度的不同，又可分为再造想象和创造想象。 再造想象是指主体在经验记忆的基础上，在头脑中再现客观事物的表象；创造想象则不仅再现现成事物，而且创造出全新的形象。 文学创作中的艺术想象属于创造性想象，是形象思维的主要形式，存在于整个过程之中。即作家根据一定的指导思想，调动自己积累的生活经验，进行创造性的加工，进而形成新的完整的艺术形象。 童话创作离不开想象，而童话创作中的幻想形象就是创造性想象的产物。让儿童多读童话作品，有助于培养他们的想象能力。 c、普通心理学内的分类 1、无意想象 事先没有预定目的的想象。无意想象是在外界刺激的作用下，不由自主地产生的。 梦是一种无意想象。 2、有意想象 事先有预定

21、目的的想象。 有意想象中，根据观察内容的新颖性、独立性和创造程度，又可分为再造想象和创造想象。 有意想象的分类 （1）再造想象 含义：根据别人的描述或图样，在头脑中形成新形象的过程。 意义：使人能超越个人狭隘的经验范围和时空限制，获得更多的知识；使我们更好理解抽象的知识，使之变得具体、生动、易于掌握。 形成正确再造想象的基本条件： 一是能正确理解词与符号、图样标志的意义； 二是有丰富的表象储备。 （2）创造想象 不根据现成的描述，而在大脑中独立地产生新形象的过程。 创造想象的特殊形式幻想：与个人生活愿望相联系并指向未来的想象。两个特点：体现了个人的憧憬或寄托，不与当前的行动直接联系而指向于未来

22、。具有积极意义：积极的幻想是创造力实现的必要条件，是科学预见的一部分；是激励人们创造的重要精神力量；是个人和社会存在与发展的精神支柱。 理想与空想： 理想是符合事物发展规律、并可能实现的想象。 空想：不以客观规律为依据甚至违背事物发展的客观进程，不可能光的刺激(波长380760nm)视觉的生理机制：眼睛(外周感受器官) 将光的刺激转变为神经冲动视神经将这种神经冲动传入视觉皮层引起视觉这种主观感受(看清视野内发光物体反光物质的轮廓、形状、颜色、大小、远近和表面细节等情况)第一节 视觉编码与视网膜感受 一、感受、传导与编码 1、感受：是通过感受器对物理能量的吸收（吸收）。2、传导（用“换能”更合适

23、）：是将物理能量转换成神经元的电化学模式的过程。3、编码：把刺激转换成动作电位序列和组合（信息编码）。4、传导：动作电位序列及其组合由感受器传至中枢。5、感觉：中枢识别电信号，获得视觉认感受（形成主观意识上的“像”）。 6、注意： I.感觉过程的编码过程并不只是在感受器部位，信息每通过一次神经元间的突触传递，都要进行一次重新编码，这使它有可能接受来自其他信息源的影响， 使信息得到不断的处理。 II.通过视觉专用路线传到特定终端部位的电信号，通常都能引起光的主观感觉(即，非光刺激也可能产生视觉感受)。 III.光的强度可通过每一条传入纤维上冲动频率的高低和参与电信号传输的神经纤维的数目的多少来反

24、映。7、补充：关于幻觉。二、眼及视网膜 1、眼睛的折光装置与原理 A.光路：来自外界物体的光线经由角膜、房水、晶状体、玻璃体折射，最后成像在视网膜上，这是视网膜内的感光细胞被刺激的前提条件。 B.视网膜的成像原理：来自视网膜右边的光线折射到左半视网膜，上部的光线折射到视网膜的下半区。2、视觉感受器 A.视杆细胞：外段呈长杆状，主要分布在视网膜的周边部，对光的敏感度较高，但视物无色觉只能区别明暗，在亮光条件下可被漂白。 B.视锥细胞：外段呈圆锥状，主要分布在视网膜中央部，对光的敏感性较差，在暗处很少被激活，视物时可辨别颜色，分辨力高。3、视觉感受器的感光机制 光照感光色素（11-顺型视黄醛和视蛋

25、白组合而成）11-顺型视黄醛(较为弯曲的构象) 全反型视黄醛(较为直的分子构象)视蛋白分子变构感光细胞出现感受器电位（超极化）双极细胞兴奋4、视网膜的主要细胞层次与特点（纵向联系）: A.色素细胞层 B.感光细胞层（两种感光细胞） C.双极细胞 D.节细胞层5、视网膜中横向的联系： A.水平细胞：感光细胞层-双极细胞层。 B.无长突细胞：双极细胞层-节细胞层。 C.网间细胞：双极细胞层节细胞层感光细胞层-双极细胞层。视网膜超微结构模式图，由外相内分为P，色素上皮细胞R，视杆细胞C，视锥细胞H，水平细胞B，双极细胞 A，无长突细胞 IP，网间细胞 G，节细胞N，神经纤维m ，Mller细胞6、视

26、网膜中央凹 I.黄斑区是视网膜上视觉最敏锐的特殊域，直径约3mm5mm，其中央的小凹为中央凹。 II.中央凹只有视锥细胞而无视杆细胞。 III.中央凹的视锥细胞、双极细胞以及节细 胞形成信息传递通路时汇聚程度较小，甚至是“单线联系”，所以有精细的分辨能力。7、视盘：又称视乳头，位于中央凹中心的鼻侧约3mm处，直径为1.5mm，是视网膜上神经节细胞的轴突汇集成视神经向视觉中枢传递的出眼球部位，此处无感光细胞，故视野上呈现为固有的暗区，称生理盲点。三、色觉 颜色视觉：是由不同波长的光线作用于视网膜视锥细胞后，在人脑引起的不同颜色的主观印象（差别阈值3-5nm）。 1、三原色理论 A.视觉的三原色学

27、说：设想在视网膜中存在着三种视锥细胞或相应的三种感光色素，分别对红、绿、蓝的光线特别敏感。 B.证据：a)、用小于细胞直径的细小单色光束刺激在体视锥细胞，并绘制光谱吸收曲线（只有峰值：420nm外，531nm外，558nm外）；b)、单分光诱发的单个视锥细胞感受器电位微电极记录，也符合三原色学说。2、对比色学说 A.对比色学说：在视网膜中存在着3种物质，各对一组对比色（红-绿、黄-蓝、白-黑）的刺激起性质相反的反应。 B.证据：从双极细胞到视区皮层，存在着红光可使其兴奋而绿光使其抑制的神经元，同样存在蓝光可使其兴奋而黄光使其抑制的神经元，反之亦然。（注意：目前认为，视锥细胞对颜色的感受一级遵循

28、三原色学说；但到了水平细胞及其以后各级细胞，不同颜色的信息又遵循对比色学说进行重新编码。）3、视网膜-皮层学说 三原色学说和对比色学说都不能解释色彩恒定性现象。视网膜-皮层学说认为:当视网膜各部分的息到达皮层时，视皮层对输入的信息(和记忆、经验等)进行比较，然后决定每个区域的亮度、色彩等，从而调整视觉，保持恒定。4、色觉缺陷 现代生理学研究表明，视锥细胞数量、功能、所含的视色素的缺失或量的减少是引起色觉缺陷的主要原因。色盲（色弱）绝大多数是由遗传因素决定的。 A.红色盲也称第一色盲，其光谱敏感曲线峰值移至520nm处，表现为将红与黑、深灰、褐色相混淆，光谱中480495mn的光看起来没有颜色，

29、现认为这是由于缺乏对较长波长光线敏感的视锥细胞或相应的视锥色素所致。 B.绿色盲也称第二色盲，其光谱敏感曲线峰值移至580nm处，表现为将绿色与黑、深灰相混淆，光谱中的无色区为495 500nm。 C.蓝色盲也称第三色盲，他们混淆黄和蓝，在光谱的蓝、紫部分不能辨别颜色，只有亮度差别； D.全色盲者，他们完全没有颜色的感觉，只有亮度感觉。第二节 视觉的神经机制一、视觉系统的信息处理机制1.视觉系统的信息处理机制 1）感受野 视觉感受野：是指能够引起某个视觉神经元发生反应的视网膜区域。视网膜神经节细胞和外膝体神经元的感受野均呈同心圆式结构。 神经节细胞的感受野是由一个圆形的中心区和同心的环形周围区

30、所组成。按中心区对光的反应形式可分为：给光(ON)中心细胞和撤光(OFF)中心细胞。2）侧向抑制 侧向抑制的主要功能：是提高边缘部的对比度（视觉对比增强现象），增强感觉系统的分辨能力，它常常通过抑制性中间神经元来实现。 A.假如每一个感光细胞只与一个双极细胞发生联系，每一个感光细胞兴奋一个可抑制双极细胞的水平细胞。 B. 任何感光细胞的兴奋通过水平细胞可对大量的双极细胞产生抑制作用。但水平细胞是局部细胞，它的去极化可因距离而衰减。 C.由于感光细胞的兴奋作用大于水平细胞的抑制作用，故双极细胞接受到的总刺激是兴奋性的。 D.感受野内的双极细胞接受到的兴奋是相同的，但感受野中心部和边缘部双极细胞受抑制的程度不同。 E. 靠近兴奋了的感受野边缘的未受刺激的双极细胞，受抑制程度远比感受野外的其他未受刺激的双极细胞大。2.视觉的皮层通路 1）视网膜和外膝体细胞 I.神经节细胞与外膝体细胞：A.小细胞神经元：与外膝体的小细胞联系。 B.大细胞神经元：与外膝体的大细胞联系。II.外膝体：由6层细胞构成，上面4层称为小细胞层(P层)，下面两层为大细胞层(M层)。从表面算起来的第2、3、5三层接受来自同侧眼颞侧视网膜的