时间过程中的色觉与色彩认知

表1. 红、黄、蓝、绿各色观察数据平均值的时间与彩度感觉变化

表2.L 轴 时间与明度变化

表3.a-b 轴 时间与色相、彩度变化

1. 各色在时间因素影响下产生的色觉变化

2. 数字产品页面色彩认知观察实验界面

3. 第二初始页面观察时间20 秒的结果

一、时间因素对色彩的影响
艺术与设计领域中有着丰富的色彩理论与色彩实际应用经验。但是，这些理论与经验大多是基于色彩在空间环境中的特点的总结与认识，对时间特性涉及甚少。而客观的色彩现象中，色彩不仅显现出空间的特性，更呈现着时间的特性。
与其他事物一样，色彩存在于空间中也存在于时间中，我们在空间中观看色彩，也在时间中感知色彩。空间的特性影响色彩，时间的特性也同样影响色彩。
本文的时间因素对色彩影响是指：①因观看色彩时间的长短引起的色觉不同程度变化；②由时间上的先后观看顺序形成前色影响后色，后色带有前色的“影子”的单向影响的色觉过程；③由前两项共同引起的后续色色觉多样变化，进而影响改变对后续色彩的感受、认知、审美的变化等现象。比如在观看电脑某一页面的某一色彩几秒钟，这一色彩的彩度感觉会开始变化，之后再看下一色彩或进入下一个页面时，受前面变化了的色觉及对前面色彩观看时间长短的影响，其后面色彩的色觉在色相、明度、彩度上会发生一定的变化，进而影响对后面色彩的感受、认知及审美。大型物体、建筑物、城市环境、电影、电视及数字产品的页面等需要花时间观看的对象色彩都受到时间因素的极大影响。
在时间的过程中色彩在人的视觉中呈现出不同的样相。时间对人的色彩感受、认知、审美的影响，无论理论还是实际应用，都有重要意义。但是，长期以来，艺术与设计领域中，时间对色彩的影响没有得到应有的关注。因其现象难以捕捉，又无合适的研究方法，也没有得到深入的研究，对其特性的认识理解仍然属于空白。运用独自设计的实验方法，笔者及指导学生，就时间因素对色彩彩度感觉变化影响以及时间因素对数字产品色彩认知影响的课题进行了定量性的实验、研究。本文是基于这两个研究的成果，以艺术与设计的视角对色彩在时间过程中的特点；时间因素对色觉、色彩认知、色彩审美的影响等做的更深一层次分析与探讨。
二、时间因素对色觉的影响
色觉是我们感知外界色彩的基础，我们对外界色彩的认知、审美是由色觉构成的。色觉影响着我们的色彩认知与审美。我们在时间过程中看色彩，所产生的色觉必定受到时间因素的影响，由色觉构成的认知与审美也必定受到相应的影响。
上世纪90 年代，笔者在日本从事色彩研究时所做的时间因素与色彩彩度感觉变化的研究，将人眼中因时间因素影响色彩彩度变化状态进行了量性的测量与分析。实验结果从彩度感觉的变化角度，很好地阐释了时间对色觉的影响。
1. 实验内容
观测红（X=18.30 Y=10.63 Z=4.38）、黄（X=66.74 Y=67.95 Z=6.30）、蓝（X=17.72Y=18.49 Z=58.96）、绿（X=12.11 Y=23.22Z=17.36） 四色，3、5、7、10、20、30、50、60、90、120、300、600 秒，十二个观测时间点的彩度感觉的变化。
2. 基本实验方法
观测界面由左右排列的“被测试色区”与“检测区”构成。被测试色区放置被测试色，检测区域是不发生被测试色的色觉变化的与被测试色等明度的灰色。实验时被测试者注视两个区域的中间线，随观察时间增加被测试者的眼中会逐渐产生被测试色的彩度变化。在规定的时间点，在与被测试色相邻的检测区域上放入预制的与被测试色同明度、同色相、彩度渐变系列色卡，将色卡与被测试色对照，找出与此时被测试色相同或相近的色卡，记录其编号。被选出的色卡及测色值代表了此时间点被测试者眼中的被测试色彩度变化程度。各被测试色、测色色卡、实验数据及数据分析处理，采用国际照明组织CIE 的XYZ 表色系统及孟塞尔色度图量值标记。
3. 实验结果
用全部被测试者的四色观测数据统计、整理出的各色彩彩度感觉变化结果如下，见表1。表1 的实验结果是在相同实验条件下，随着观看时间延长，各被测试者对各色彩的彩度感觉均发生了大幅度下降，同时各色呈现出不同的变化程度与特点。
红色：四个被测试色中第一时间点（3 秒）变化最大，变化最快的色。120 秒前变化量大，120 秒后变化变小，600 秒至最大。实验变化总量最大。彩度感觉下降孟塞尔色度图的十个彩度阶段左右。（表1）
黄色：第一时间点（3 秒）的变化量不大，第二、第三时间点变化快。120 秒前变化大，之后变小。600 秒中实验变化总量第二大。彩度感觉下降孟塞尔色体系的将近九个彩度阶段。（表1）
绿色：第一时间点（3 秒）的变化量大小与红色相近，是变化第二快的色彩。90 秒前变化大，之后变化较少。600 秒实验过程中，彩度感觉下降了孟塞尔色体系的六个多阶段，是四色中安定性高，变化量较小的色彩。（表1）
蓝色：第一时间点（3 秒）几乎没用变化，第二时间点（5 秒）则出现较大变化，至90 秒前变化大，之后变化小。120 秒后变化甚小。600 秒的变化总量四色中最小，彩度感觉下降孟塞尔色体系的六个彩度阶段稍过。（表1）
图1 是以与测色平均值相等或最为接近的测色色卡，通过摄影等方法制作的红、黄、蓝、绿四色色觉变化状态的模拟。图中各色的右侧是被测试色，左侧为3、60、120、600 秒四个观测时间点被测试者眼中色觉变化程度的再现。通过图1 可以直观地看到各色在时间因素影响下产生的色觉变化程度及各色变化大小与快慢差异与整体特征。与原被测试色相比，红色变化最快、视觉差异最大而显著；蓝色变化最慢、差异最小；黄色总体差异大、明显；绿色120 秒前后变化明显，之后差别小。时间因素使不同色彩的彩度感觉发生了不同变化。
三、时间对色彩认知的影响
观看时间长短会引起单个色彩的色觉发生多样变化。对于多个色彩，观看时间的长短不但引起色觉变化，还会与观看的先后顺序一同影响我们的色彩认知活动。近期设计并指导学生完成的，以电脑屏幕为观察界面的数字产品页面色彩认知观察实验，定量地观察、记录了观看色彩的时间长短与先后顺序对色彩认知影响的特点与规律。
1. 实验内容
观测因观看时间长短、观看的先后顺序影响，第三页“测试页面”（图2）受第一页面（第一初始页面、图2 ，观看20 秒）与第二页面（第二初始页面、图2，分别看5、10、20、30 秒）影响，色觉与色彩认知的变化。
2. 基本实验方法
采用国际照明组织CIE 的Lab 色彩空间的量值来记录、模拟、分析观察实验的结果。在电脑屏幕上设计、制作出模拟数字产品的实验界面。实验界面分为“初始页面”和后续的“测试页面”。“初始页面”与“测试页面”中的色彩称为“影响色”与“被影响色”。两种页面都设有“观察区域”与“检测区域”。“检测区域”中心标有“十”字注视点，为无彩色的白色，设在中央部分。“观察区域”设在四周，由相应“影响色”与“被影响色”构成。( 图2) 实验中在规定的观察时间内“检测区域”为无彩色的白色，在一个测试时间结束时，“测试页面”的相同位置，会自动出现用以测量、标记周围色彩感觉变化的相应的预制色卡，每一色卡都具有Lab 色彩空间的坐标值及数字编号。实验时，被试者注视“初始页面”、“检测区域”的“十字注视点”至测试结束，页面自动切换到“测试页面”，该页面“检测区域”会出现测量色彩感觉变化的色卡。被测试者注视“十字注视点”的同时用余光将色卡与“被影响色”相比较，找出与“被影响色”相同、相近的色卡，记录色卡编号。用同样的方法，观察、记录实验界面的各色彩的色觉变化。详细内容见笔者发表的《时间因素对数字产品页面色彩认知的影响》一文。
3. 实验结果
表2、表3 所示，第三页“测试页面”的“被影响色”受前两“初始页面”“影响色”的影响，被测试者眼中3 个“被影响色”的明度随着“第二初始页面”观察时间加长，不断提高；彩度的变化， 2 号色上部分受两组色相相同的“影响色”的影响，彩度不断变高，受“影响色”影响，随着观察时间的加长，1 号色彩度则越来越低，3 号色略有升高；“测试页面”色相变化，“第二初始页面”观察时间在20 秒内主要受“第一初始页面” 的影响，超出20 秒后，主要受“第二初始页面”的影响。用实验数据，制作的被测试者眼中“测试页面”的色觉变化状态模拟，如图3（第二初始页面观察时间20 秒的结果）。
从上述定量性与感性的分析结果中可知，双重“初始页面”对“测试页面”的明度、彩度和色相都会产生较大的影响，图3 更直观地显现“测试页面”的色觉变化，越来越偏离原本的方向，使得对整个画面的色彩认知也受到很大影响，与画面（测试页面、图2）的原色彩属性发生相当大的偏离。
四、时间过程中色觉、色彩认知是一个连续的、单向影响过程
上述实验及结果的分析，让我们获得如下认识，同时也让我们从新的角度去认识、理解色彩认知活动以及时间对色彩审美等方面的影响。
（1）对一个色彩观看时间稍长，3 秒前后其（色觉即发生变化， 600 秒的观察实验内观看时间越长变化越大，不同色彩90 或120 秒前变化幅度最大。
（2）连续观看几个色彩时，时间上的先后顺序使得各色觉、认知形成了紧密相连的单向影响过程。先看色的色觉影响其后看的色彩的色觉与认知，后色的色觉、认知在前色觉影响下而形成，之后又会形成对下一色的色觉、认知的影响而不会形成对前色觉的影响。我们的色觉、认知都是在这样的过程中形成的，并且受着这种单向影响方式的影响。
（3）连续观看几个色彩时，前色觉、色彩认知对后面一或几个色觉、认知影响大小，主要取决于对前色彩观看时间长短。观看时间长，影响强度大并且时间长，可能会影响后面几个色彩的色觉与认知；观看时间短其结果则与之相反。
由此可见，我们的色觉、色彩认知不是单独形成的，而是前色觉与当前色彩属性特点共同形成的，每一个色觉、认知都是以上一个色觉为前提条件。换言之，我们的色觉、认知是连续的色彩感知过程，每个色觉都是这个过程中的一个部分。现实生活中，我们看到的各种色彩，无论在空间上是否相邻，时间的特性会使所有色觉自然形成一个前后色觉紧密相连，由前向后影响的色觉过程。虽然难以察觉，我们所观看色彩的色觉与色彩认知都形成于这个过程中并受到其特性的影响与制约，我们的色觉、色彩认知会与实际色彩的属性有着或大或小的偏离。
以色觉、色彩认知为基础的色彩审美同样形成于这个过程中，也同样受其特性的影响。众所周知，色彩的美主要源于审美对象色彩对比、调和的色彩关系。在这个连续、单向影响过程中，色觉与色彩认知的上述特性会改变色彩审美对象的色彩关系。比如观看电视、电影的色彩，有的时间长，有的时间短。稍长时间看的色觉会发生变化，下一个或下两个画面的色彩会受到未发生变化与发生变化的色觉影响，一些色彩的彩度、明度降低，一些色彩的彩度、明度提高，一些色彩的色相发生倾向改变，一些色彩不发生明显的色觉变化。虽然我们面对的是色彩和谐、丰富、美丽的画面，但是我们却感受不到或感知的并非画面原有的微妙色彩关系与原有的韵味。我们的色彩审美也将受到相应影响。
结语
本文就时间对色觉与色彩认知的影响做了深入分析、探讨。 定量的测量、数据分析与色觉变化状态的视觉模拟等方法在很大程度上保证了结果的客观与真实性，将以往研究无法认识、体验的，我们眼中的色觉感受及发生的变化，更加客观地展现在我们面前，让我们清晰地认识到时间给我们的色觉、色彩认知带来的影响。
现实生活中，我们的色彩感受、认知与审美的活动中始终受着时间因素的影响，并发生多样的变化，变化程度之大及其自身规律是以往经验难以知晓的。虽然我们把色彩效果设计得多彩美丽，但是时间影响并改变着我们眼中的色觉、认知，使我们的感受、认知与审美与原本的色彩特性发生偏离。并且对后面的色觉、认知、审美产生多样的影响。我们的色觉、色彩认知、色彩的审美始终是在时间的影响与制约下产生、形成的。
参考文献：
[1] 潘杰 ：“时间因素对数字产品页面色彩认知的影响”，《美苑》，2013.3.
[2] 潘杰：“観察時間と色の飽和感の変化についての研究”，《東京藝術大学大学院美術研究科修士论文集》，1996。
[3]（日）金子隆芳：《色彩の科学》，岩波書店，1992。
[4]（ 日） 千千岩英彰：《色彩学》， 福村出版株式会社，1997。