人眼的光与色

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/5SGC-PsX1IiKrgUnrzLNLA

老年人视角

下面两张图，左侧是我们看到的正常效果，右侧是根据我研究的相关论文大致模拟六十岁以上老年人视角下所看到的图像，试想当我们六七十岁以后，看到的世界是这个样子，现在会有何感想（当然，右图的视觉效果不是到了年龄就突然转变的，而是在很长一段时间内逐渐衰退）。接下来我会通过相关分析，讲述下导致问题出现的原因。

人眼结构

在此之前我们需要先了解下人眼的基本结构，我们看到的光与色通过眼球的晶状体、瞳孔到达中央凹后，在视杆细胞、视锥细胞进行光与色的信号转换，传递到我们的大脑之中。

▲在方便识别的前提下，对不必要信息做了删减

**

光

a.影响光的变量——晶状体

随着年龄增长瞳孔晶状体就像太阳下晒久了的有机玻璃一样，晶状体会随着时间而逐渐变黄。其结果就是，红光和绿光还能比较顺利地通过晶状体到达视网膜，一部分蓝光就要被黄化的晶状体所吸收。
此外，步入老年后，眼部疾病也随之而来，常见的有白内障、青光眼等疾病困扰，晶状体逐渐浑浊，不再清澈。

b.影响光的变量——瞳孔

作为设计师，我们熟知镜头的进光量是随着光圈叶片收缩孔洞大小进行调节，其仿照源头就是人眼的瞳孔结构，此外在镜片上诸如各家镜片的材料各有差异，本质都是为了增加透光率，保证画面的清透。

人眼的瞳孔是由瞳孔括约肌来进行直径大小的调节，随着年龄衰老，瞳孔括约肌也不可避免的衰退，最终在60岁左右趋于稳定。
通过对比，六十岁左右老年人的的瞳孔直径明显比年轻人的小了不少，这也会导致进光量明显降低。因此在老年人的眼中，相同场景看起来比年轻人眼中不仅要偏黄，还要更暗。

通过相关论文结论，眼睛在进入老年阶段后，进光量下降约28-43%，下降明显的相当于我们日常所戴墨镜效果，戴上墨镜感受下吧。。。


**

**

色

**

a.颜色的接收——黄斑区

人眼之所以能接收成像，在于眼球内部的黄斑区（类比相机传感器）负责接收光与色，物理角度来说，光、色属于电磁波，黄斑区中央凹的视锥、视杆细胞类似于两种天线接收器，收到电磁波后分别对其进行处理，视杆细胞负责明暗感知，视锥细胞负责色彩感知。

▲在人眼中视杆细胞有一亿三千万个，而负责感知颜色的视锥细胞只有七百万个，仅占到总感光细胞数量的5%

b.影响色彩的变量——视锥细胞波长

前文所说，由于光、色属于电磁波，人眼的视锥细胞分为三个频道区间接收器，分别是S类短波长细胞、M类中波长细胞、L类长波细胞，这三种细胞分别对应的是蓝色感应、绿色感应、红色感应，总的区间在400nm-800nm范围（实际780nm之后色彩倾向基本为黑），人眼最舒适的波长在550nm，也就是绿色。
但在自然界并不是所有的动物都有三个区间的视锥细胞，像牛就是因为只有长波视锥细胞（红色感应区间），所以它的眼里就只有红色。

▲由于高频短波具有辐射性，这也就是我们常说的蓝光损伤视力

通过上文描述是不是想到了我们设计师日常接触最多的RGB模式，没错！我们常用的屏幕色彩显示模式就是来自人眼的色彩呈现基本原理。

▲其基本原理也等同视锥细胞（明暗变化由视杆细胞负责）

此外，我们在RGB色谱上能看到RGB模式是没有明暗变化，只有色彩变化，不同于我们做设计常用的另一种HSB模式，它的明暗变化是由颜色交叠覆盖产生。

C.影响色彩的变量——视锥类型数量

视锥细胞的长、中、短三种分布并不是均分的，绿色感应中波视锥细胞数量最多，红色感应长波视锥细胞其次，蓝色短波视锥细胞数量最少，这也导致了我们看红、蓝、绿三种颜色的感受也是不同的，典型的案例是色弱、色盲，其病因是三种视锥细胞数量、质量、有无出了问题导致的。
要说最经典的问题莫过于——红绿灯为什么不是红蓝灯，除了红、绿色在社会约定俗成的一些认知外，眼球的S类短波视锥细胞（蓝色感应）占比数量最少是主要原因（当然还有明度、早期科技条件下蓝光是没有）。

但这又带来了另一个疑问——汽车尾灯为什么是红色。但上文不是说了绿色占比最多，那又为什么不用绿色？？？

这其实是“衍射效应”导致的，高中物理学过光波（电磁波）是有绕过空气中障碍物（非连续介质）可持续往前传播的能力，波长越长，其绕过的障碍物的线度就越大，尤其是在大雾、雾霾，空气能见度差的天气环境，相比绿灯（中波短）更易被人眼接收。

为什么在这里提到衍射效应？因为老年人常见的一种眼部疾病叫做“白内障”，症状表现是晶状体内浑浊，导致视力识别能力下降，所以在重要和警示性的内容使用红色会更有效。

作为设计师颜色使用上该做哪些注意

首先将我们前文所讲的人眼基础原理和老年后出现的状况进行下整理。

基于上述五个问题，结论如下：

a、颜色饱和度使用

b、单色使用上

蓝色上，使用400nm——460nm波长较长区间的蓝色 ，HSB模式下H范围值211-189（通过内部开发的RGB波长转换器得出）
绿色上可直接使用550nm——#A3FF00即可，HSB模式下H范围值82周边使用（人眼最佳舒适度波长）
红色上使用上，720nm之后的颜色偏深，不大建议使用。但需注意老年人晶状体发黄问题导致的朱红偏桔红问题。

c、色彩组合使用

▲为何蓝色视锥少，还建议使用？因为满屏黄、红确实影响心情

d、护眼模式

以上内容是根据人眼生理结构和光色的物理角度做了简单分析，希望大家能够在未来做适老化设计的过程中，减少对色彩的使用困惑，能够从基础原理答复项目成员的疑问和挑战。

结语

在老年人群体，像白内障这种疾病，60岁以上老人发病率高达80%，更不用说其它问题的影响。或许我们使用颜色时，更多考虑的是视觉表现，但对于视障患者、老年人来说，颜色的使用是会切切实实影响到他们生活的方方面面。
作为设计师，我们不仅通过明暗、色彩去表达我们的认知、观点，也可以通过色彩表达我们对这个世界不同群体的关爱。