陽(yáng)光下看不清屏幕？夜里又被亮瞎眼？來(lái)，告訴你人眼感光的秘密，還有為啥別用燈效亮度來(lái)顯示狀態(tài)。本文將帶你了解人眼感光的非線性特性及其對(duì)智能設(shè)備界面設(shè)計(jì)的影響。

這篇文章會(huì)完整的解答如下幾個(gè)疑問(wèn)：

• 為什么正午戶外，手機(jī)亮度最高也看不清？
• 為什么深夜不開燈，手機(jī)亮度最低也覺(jué)得很刺眼？
• Gamma（伽馬）是什么？
• 為什么不要用燈效的亮度來(lái)指示狀態(tài)？

這幾個(gè)問(wèn)題都看似沒(méi)有緊密的聯(lián)系，卻始終圍繞同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，就是人眼的感光原理。作為設(shè)計(jì)師我們常常聽(tīng)到色相、色階、飽和度、明度…但是很少有人研究光強(qiáng)對(duì)人眼的影響，本文將告訴你一只新的知識(shí)點(diǎn)，更適合對(duì)硬件交互設(shè)計(jì)有需求的同學(xué)閱讀

一、人眼的燭光現(xiàn)象

想象一個(gè)畫面，在一間完全密封的黑暗房間里，點(diǎn)燃一根蠟燭，不出意外，這根蠟燭會(huì)非常顯眼，成為房間里的焦點(diǎn)如果你現(xiàn)在你面前已經(jīng)有一百根蠟燭，整個(gè)房間已經(jīng)很明亮，此時(shí)再點(diǎn)燃一根蠟燭，可能并不會(huì)決定房間亮度提升了多少。

同樣，如果我們?cè)谏钜雇媸謾C(jī)，即使亮度調(diào)節(jié)到最低，自然覺(jué)得很刺眼；但是在白天正午戶外，手機(jī)亮度即使調(diào)節(jié)到最高，自然看不清屏幕內(nèi)容（暫且不討論屏幕反光的問(wèn)題）

上面這2種現(xiàn)象，都是因?yàn)槿搜鄣囊粋€(gè)基礎(chǔ)感光原理：人眼的感光都是非線性的，這是生物在數(shù)萬(wàn)年間進(jìn)化出來(lái)非常優(yōu)秀的特性。

這種感覺(jué)可以描述為，人眼的感光會(huì)隨著光線的強(qiáng)度，對(duì)光的感覺(jué)越來(lái)越弱。人的感官中有很多非線性，比如聽(tīng)覺(jué)，嗅覺(jué)等。

人類學(xué)家猜測(cè)，這種特性可以讓我們的祖先，在黑夜中發(fā)現(xiàn)可疑的猛獸，然后也不至于在白天不能忍受烈日的強(qiáng)光。可以讓祖先在不同的環(huán)境下生存下去。

二、了解線性和非線性

讓我們來(lái)深入了解下線性和非線性。

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我可以用單反相機(jī)來(lái)讓大家更好的理解感光。相機(jī)是如何模擬人眼對(duì)光線的感知的：

光線經(jīng)過(guò)鏡頭進(jìn)入感光元件cmos，相當(dāng)于光線經(jīng)過(guò)人眼的晶狀體進(jìn)入我們的視網(wǎng)膜。

相機(jī)里的感光元件接受光子轉(zhuǎn)換成帶電粒子，然后累計(jì)成電壓，最后對(duì)應(yīng)成圖像的灰度值。越多的光子，代表越高的亮度，他們是線形的關(guān)系。

所以相機(jī)拍出來(lái)的原始數(shù)據(jù)是這樣的，下左圖，大家之所以沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，是因?yàn)橄鄼C(jī)為了讓拍出來(lái)的照片更貼近人眼的感覺(jué)，加了一層處理，矯正成了右圖的樣子。同樣人眼接受到的光線本也應(yīng)該是左圖這樣，只不過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化讓人類擁有了把線性感知轉(zhuǎn)換成非線性感知。

人眼感光 = 光強(qiáng) ^(1/x)

線性到非線性只需要做一次冪次方的計(jì)算，這里的x是一個(gè)變量，對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)，這個(gè)值為固定的2.2。

那這么一個(gè)矯正關(guān)系，也得成為gamma矯正，這個(gè)x就是我們可以調(diào)節(jié)的gamma值。

所以我們平時(shí)在圖像、光學(xué)領(lǐng)域提到的伽馬其實(shí)就是把那個(gè)直線 矯正成 曲線。

Gamma矯正在我們?nèi)粘Ｉ钪羞\(yùn)用非常廣泛，比如剛才說(shuō)的渲染調(diào)節(jié)，PS常用工具色階、曲線，然后顯示器調(diào)節(jié) 都是在調(diào)整gamma，都是在調(diào)整把線性轉(zhuǎn)換成非線性的這種關(guān)系。

我們最后在看一下2個(gè)案例，來(lái)進(jìn)一步的深刻大家對(duì)感光的理解。

Photoshop中的灰度調(diào)節(jié)條的范圍是0-255，如果用絕對(duì)準(zhǔn)確的顏色來(lái)表達(dá)這個(gè)區(qū)間，顯示是這樣的：

這個(gè)調(diào)節(jié)條在視覺(jué)上并不均勻，那是因?yàn)檫@個(gè)調(diào)節(jié)條要保證絕對(duì)平均分布，因?yàn)槲覀円曈X(jué)非線性的原因，所以視覺(jué)看上去才不均勻。均勻的漸變應(yīng)該是這樣的：

所以Photoshop實(shí)際上也是做了一次視覺(jué)優(yōu)化，把計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)線性的表達(dá)優(yōu)化成了人眼非線性的效果。

三、親身經(jīng)歷

我買過(guò)一個(gè)煮鍋，大概這樣，他有2個(gè)檔位，并且他用了這個(gè)燈的亮度來(lái)代表檔位，底檔的時(shí)候，燈暗一點(diǎn)，高檔的時(shí)候，燈亮一點(diǎn)。

這個(gè)設(shè)計(jì)給我?guī)?lái)了很大的困擾，因?yàn)槲矣袝r(shí)候在晚上用的時(shí)候，即使開著抵擋，看著挺亮，白天用的時(shí)候，開著高檔，仍然看不清楚。

所以我個(gè)人總結(jié)出來(lái)的一個(gè)原則就是，在燈效設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該要避免，在沒(méi)有對(duì)比條件下直接用燈的亮度去傳遞信息的。

對(duì)于這種檔位的功能，可以用圖形、數(shù)量、或者色相去傳遞信息。

對(duì)于這種檔位的功能，可以用圖形、數(shù)量、或者色相去傳遞信息。