笑天涯說：視覺設(shè)計(jì)中的色彩的運(yùn)用極其重要，要考慮主題色以及各種色彩之間的搭配問題，不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題無彩色系（黑白灰色）在色彩搭配中可以和諧地與任何彩色搭配，看看專業(yè)人士的解答。

知乎問題：為什么無彩色系（黑白灰色）在色彩搭配中可以和諧地與任何彩色搭配？

問題補(bǔ)充：

原題目：為什么黑白灰可以作為萬能顏色？?jī)蓚€(gè)顏色，明度差不多的時(shí)候可以讓色相很不同，比如紅色和綠色，保證兩者純度相差無幾的情況下，可以看起來很舒適很調(diào)和。同理，明度差不多的時(shí)候，純度對(duì)比大而色相對(duì)比小，同樣可以很調(diào)和。但是，黑白灰/較灰的顏色無論任何時(shí)候都可以很調(diào)和。有什么內(nèi)在的原理？

看看知乎用戶@Owl of Minerva?的專業(yè)解答：

這是一個(gè)很好的問題，而且是不能很簡(jiǎn)單的解釋的問題。我嘗試提供幾個(gè)方面的視角，并歡迎大家提出意見以供討論。

1. 視覺感知原理：視覺編碼

要回答題主的問題，我們可以先考慮跟高層面的視覺的感知，從人腦視覺編碼方式說起。

1.1 視覺通路 (Visual Pathway)

上圖是橫斷面的人腦視覺通路[1]示意圖。人眼的所有眼各有鼻側(cè)和顳側(cè)視野，在視網(wǎng)膜(Retina)感知光信號(hào)之后，左右兩側(cè)的視神經(jīng)將信號(hào)向后傳遞，在視交叉(Optic Chiasma)將各自的鼻側(cè)和顳側(cè)信號(hào)分流并繼續(xù)向后傳遞，分流之后左側(cè)神經(jīng)只傳遞右側(cè)視覺信號(hào)(左眼鼻側(cè)視野和右眼顳側(cè)視野)，右側(cè)神經(jīng)質(zhì)傳遞左側(cè)視覺信號(hào)(左眼顳側(cè)視野和右眼鼻側(cè)視野)，分別通過兩側(cè)的外側(cè)膝狀體(LGN, Lateral Geniculate Nucleus)，繼續(xù)傳遞到枕葉的初級(jí)視皮層(V1, Primary Visual Cortex)和更高級(jí)的視皮層。易于理解的，視網(wǎng)膜感知的物體，通過該通路，會(huì)以一定空間關(guān)系映射視皮層上[2], 該關(guān)系被稱為視網(wǎng)膜拓?fù)溆成?Retinotopy)[3].

可以看到，人腦的視覺信號(hào)傳導(dǎo)通路，在進(jìn)入大腦皮層之前是高度的結(jié)構(gòu)化的、分工明確的。在進(jìn)入初級(jí)視覺皮層之后，視覺信號(hào)的處理會(huì)會(huì)表現(xiàn)出非常復(fù)雜的狀態(tài)，目前我們初級(jí)視覺皮層之后的視覺信號(hào)處理的認(rèn)識(shí)，并沒有徹底清楚，但是這并不妨害我們?nèi)フJ(rèn)識(shí)人腦皮層對(duì)視覺信號(hào)的認(rèn)知模型，這便是下一部分的內(nèi)容：視覺信息處理的結(jié)構(gòu)化特征。

1.2 視覺信息處理的結(jié)構(gòu)化特征
視覺信號(hào)傳遞到初級(jí)視皮層V1之后，會(huì)繼續(xù)向更高級(jí)的視覺皮層傳遞，最早在根據(jù)獼猴(Macaque Monkey)視皮層的解剖結(jié)果，人們重建了其各個(gè)視皮層之間的分級(jí)結(jié)構(gòu)[4]：

上圖中的縮寫表示的是人腦相關(guān)的皮層區(qū)域。以此為基礎(chǔ)，我們逐漸理解了人的視皮層分級(jí)結(jié)構(gòu)：

從初級(jí)到更高級(jí)的視覺皮層，視覺信息逐級(jí)傳遞。人腦理解的內(nèi)容越來越復(fù)雜化、抽象化，由“模式”變成具體的”物”，再到物的特性和物與物之間的關(guān)系。

1.3 視覺認(rèn)知的編碼特征

進(jìn)入到初級(jí)視覺皮層的信號(hào)是非常的繁雜和全面的，人腦并不需要所有的這些信號(hào)，而是只需要提取其中的有用信號(hào)就可以了，否則會(huì)給大腦的視覺理解帶來太大的壓力，基于1.2的結(jié)構(gòu)化特征，人腦發(fā)展出了視覺編碼壓縮方式。

人腦會(huì)把通過視覺通路傳遞過來的信號(hào)，跟自己的經(jīng)驗(yàn)比對(duì)，比照經(jīng)驗(yàn)中的常見圖像模式，經(jīng)過比對(duì)之后，找到最為匹配的模式（線、角、圓……；斑馬線，轉(zhuǎn)角……），并以該模式取代實(shí)際的事物。這就好比給視覺信號(hào)做了一次編碼，以人腦的內(nèi)稟信號(hào)取代實(shí)際信號(hào)對(duì)視覺圖像做了極大的壓縮，并為后續(xù)的快速處理做好了基礎(chǔ)。這種壓縮對(duì)應(yīng)視頻處理的幀內(nèi)壓縮。

而對(duì)于運(yùn)動(dòng)圖像，前后圖像有很大的連續(xù)性，他們之間的相似度很高，可以利用他們的相似性做進(jìn)一步的壓縮，目前的視頻處理算法都利用了這一點(diǎn)，人腦自然也不會(huì)放過。這導(dǎo)致了視覺感知的視覺暫留現(xiàn)象。

總結(jié)來說，編碼的方式，主要有兩種：

• 基于模式相似性的替代編碼
  
• 基于視覺連續(xù)性的替代編碼

以上都要求我們的腦子快速的對(duì)圖像進(jìn)行理解，從而找到模式相似性和連續(xù)性特征。

所以你感知的圖像，并不是你真正眼睛看見的。

1.4 視覺和諧：一種可能的解釋

編碼的基礎(chǔ)在于對(duì)圖像的理解，對(duì)于理解不了（無法快速找到基本模式）的事物圖像，人腦就不能對(duì)其進(jìn)行很好的壓縮，這會(huì)占用很大的精力。

先舉幾個(gè)例子

易于壓縮：

不易壓縮：

可以看出，易于壓縮的圖像相比于不易壓縮的圖像有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

• 布局規(guī)律（事物少，位置規(guī)律）
  
• 色彩簡(jiǎn)單（主題色彩較少）
  
• 可預(yù)測(cè)性（事物運(yùn)動(dòng)的可預(yù)測(cè)性，變化的可預(yù)測(cè)性等）
• 圖形/物體常見（易于找到匹配的模型）

易于壓縮的圖像，給人腦的信息處理壓力低，不易壓縮的圖像反之，會(huì)制造處理壓力，讓人有壓抑感和潛在的恐慌感。同時(shí)，你或許注意到，這些規(guī)律也可以應(yīng)用到其他方面，比如：

• 攝影：主題突出；背景虛化（減少不必要的細(xì)節(jié)和不可預(yù)測(cè)性）；講究布局；色彩簡(jiǎn)單……
• 著裝：不要穿著三種以上顏色，盡量穿著純色；衣服上不要有圖案或者圖案盡量簡(jiǎn)單；穿著款式不要太出格……

視覺上的和諧，跟圖像的視覺可壓縮性直接相關(guān)。

2 色彩的協(xié)調(diào) （color harmony）

我們談?wù)撋实膮f(xié)調(diào)，實(shí)際上是在談?wù)撊说纳X的協(xié)調(diào)(color perception harmony)?；谏弦徊糠值慕Y(jié)論，配色的協(xié)調(diào)對(duì)應(yīng)的是較好的視覺可壓縮性。那么題中的問題就轉(zhuǎn)化為：什么樣的配色才具有較好的視覺可壓縮性。我們從最基本的開始。

2.1 為什么是RGB

我們都知道R(Red 紅色) G(Green 綠色) B(Blue 藍(lán)色)是三原色，他們不同成份的配合可以構(gòu)成人眼所感知的任何顏色，那么原因何在呢。

在人眼的視網(wǎng)膜上，主要有兩種感光細(xì)胞：視桿細(xì)胞(Rod)和視椎(Cone)細(xì)胞 [1]。視桿細(xì)胞有大概一億兩千萬個(gè)，在視網(wǎng)膜上廣泛分布，但是他們不能感知色彩，只感知光感，在光線不足的情況下，主要是視桿細(xì)胞作用，因此我們?cè)谕砩峡床灰娚省Ｒ曞F細(xì)胞則僅有7～8百萬個(gè)，主要分布在視網(wǎng)膜最為敏感的黃斑區(qū)(fovea)。并且對(duì)色彩敏感。按照對(duì)不同色彩（紅綠藍(lán)）的敏感性，可以進(jìn)一步的劃分三種視錐細(xì)胞：短波(S)、中波(M)、長(zhǎng)波(L)視錐細(xì)胞。

分別對(duì)藍(lán)色、綠色和紅色最為敏感。要注意各種視錐細(xì)胞也能感知其他色彩，只是對(duì)應(yīng)的放電強(qiáng)度不如最為敏感的顏色。人能產(chǎn)生顏色的感覺，來自三種視錐細(xì)胞對(duì)不同波長(zhǎng)光線的神經(jīng)信號(hào)差異，人能感知的所有顏色可用這三組信號(hào)的強(qiáng)弱表示。也就是說RGB色彩的混合，是人腦在視覺信息處理的時(shí)候人工混合的。

三原色是人的色覺系統(tǒng)決定的，甚至不適用于其它動(dòng)物（貓、狗等就有不同于人類的感光細(xì)胞）。我們用三原色可以混合出其它顏色，是因?yàn)槲覀兊囊曈X系統(tǒng)無法區(qū)分其他的顏色的神經(jīng)信號(hào)和三種神經(jīng)信號(hào)混合的信號(hào)。而物理上根本不存在顏色，不同顏色的光本質(zhì)是不同波長(zhǎng)的電磁波，顏色是視覺系統(tǒng)進(jìn)化來的功能，以便于在大自然中識(shí)別不同的事物。

2.2 色彩配合的可壓縮性

有了RGB基礎(chǔ)，我們可以定義在視覺壓縮概念下的色彩相似性，即相似顏色的組合，在讓視錐細(xì)胞產(chǎn)生的放電上模式上較為簡(jiǎn)單，盡量只有一種視錐細(xì)胞放電強(qiáng)，其他視錐細(xì)胞放電弱。另一方面，我們還可以根據(jù)RGB的原理，使主體顏色讓一種視錐細(xì)胞放電強(qiáng)，其他顏色讓其他視錐細(xì)胞放電強(qiáng)，這種情況下，能有效的突出主題，利于信息壓縮。此外，還可以根據(jù)模型匹配的原理，類似最為常見的自然的顏色模型，也是易于壓縮的。以上三種情況分別對(duì)應(yīng)著

1. 相似色配色?（色彩接近）
2. 互補(bǔ)色配色?（混合之后能產(chǎn)生白色）
3. 擬自然配色?（粉色的花瓣配綠葉）

我們先根據(jù)RGB原理繪制一張色輪圖：

在色輪上，相似色位置鄰近：

互補(bǔ)色則在對(duì)面：

擬自然配色則沒有在色輪上的規(guī)律：

有了以上的基礎(chǔ)，不僅能回答題主的問題，還能回答所有關(guān)于配色的問題。比如，對(duì)于題主問題的簡(jiǎn)化回答是：

1. 黑白灰的感知不需要色彩信號(hào)的引入，視覺壓縮容易。
2. 黑白灰配色是非常常見的自然界配色模式（比如在夜晚沒有顏色感知的時(shí)候），容易找到匹配的模式。

因此人腦在處理黑白灰配色上負(fù)擔(dān)小。再加上我們經(jīng)常在莊重的場(chǎng)合看到黑白灰配色模式，我們?cè)谌粘？吹竭@種模式的時(shí)候，也會(huì)有嚴(yán)肅認(rèn)真的感覺摻和進(jìn)來（記憶因素的引入）。

以上

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[1] Standring, Susan. “Gray’s anatomy.”?The anatomical basis of clinical practice?39 (2008).
[2] Tootell R B H, Hadjikhani N K, Vanduffel W, et al. Functional analysis of primary visual cortex (V1) in humans[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1998, 95(3): 811-817.
[3] Engel S A, Glover G H, Wandell B A. Retinotopic organization in human visual cortex and the spatial precision of functional MRI[J]. Cerebral cortex, 1997, 7(2): 181-192.
[4] Van Essen, David C., and John HR Maunsell. “Hierarchical organization and functional streams in the visual cortex.”?Trends in neurosciences?6 (1983): 370-375.

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