视觉的色彩疲劳

    本篇论文目录导航：

【题目】视觉传达设计中视觉疲劳问题探析 
【第一章】基于视觉疲劳的视觉传达优化设计探究绪论 
【第二章】视觉的解说 
【3.1】视觉的色彩疲劳 
【3.2】视觉的形象疲劳 
【3.3  3.4】视觉的心理疲劳 
【4.1】web端网页视觉疲劳分析 
【4.2】移动端手机界面视觉疲劳分析 
【4.3  4.4】传统视觉传达设计领域视觉疲劳分析 
【第五章】视觉传达设计领域缓解视觉疲劳的方法 
【第六章】眼与心的互动-寻找视觉舒适感与设计的平衡 
【结论/参考文献】视觉传达中缓解视觉疲劳的设计研究结论与参考文献

　　第 3 章 视觉疲劳产生的原理

　　何为视觉疲劳？从互联网或书上，查阅很多资料，对疲劳一词的解释众说纷纭，莫衷一是。医学科学家认为，疲劳是机体的一种防御性反应，或者说是因为过度活动而造成暂时性机能降低时生理和心理状态的综合性变化。我们这要说明的则是人们在浏览一些网页或书籍的时间过长，容易出现视觉疲劳，这是视觉疲劳形成的一个方面。有研究表明，使用电脑终端工作的人，眼睛在电脑屏幕、键盘、文件等来回移动，频繁的移动会使人出现眼睛酸痛等症状。造成这种状况的因素有字体字号、屏幕亮度、分辨率等方方面面的问题。网络终端媒介是导致视觉疲劳的其中一个原因，传统媒介中也有造成视觉疲劳的因素，只是没有网络终端体现的如此明显。并且，随着时代的发展，虽然新媒体设备已然成了传统媒介的替代品，但是我们仍然不能忽视这些媒介带给视觉的疲劳。

　　性别的差异和内外因素也对视觉疲劳的产生存在着影响。男性和女性的眼动和关注点的不同，不同的媒介对他们也会产生不同程度的视觉影响。调查发现，女性的眼睛相比男性而言更容易产生疲劳。而且，视觉疲劳绝对受到人的心理因素的影响，在一个人精神压力大的时候，会主观感觉到眼部不适。当然视觉疲劳也受一定程度的生理影响，人的视觉在一生中会一直产生变化，诸如年龄的大小，眼睛的疾病等因素变化也导致不同程度的视觉疲劳。

　　从设计的角度来讲，像人们的过度用眼，例如：过长时间的看书或看电脑、手机，会造成视觉疲劳。不良的排版、颜色、或者是屏幕闪烁也是可能造成我们的视觉疲劳的原因。视觉疲劳易导致心理上的焦躁，比如，环境导视指引不清，网页信息庞杂，画面混乱都容易造成视觉疲劳，很大程度可以形成使用者的阅读障碍，造成用户使用不便的同时也导致了心理上的焦躁和疲劳，甚至伴随生理上的眼干眼涩，头疼头晕，所以设计师在设计的过程中应当注意或尽量避免易造成视觉疲劳的设计。

　　3.1 视觉的色彩疲劳

　　3.1.1 色彩的视觉感知

　　在不同色彩对比中，视觉也会产生不同的感知。（图 9）是我在研究生期间学习的 NCS 色彩系统当中的色块练习，图中两块灰色是相同的，但由于底色不同，使人感觉到上面的灰色块比下面的灰色块深。（图 10）中间没有深浅的灰色带，放在由黑到白渐变的底色上，对比之下，使得中间的灰色带显得左亮右暗。

　　色彩的对比变化很复杂。各种不同的色并列时，会产生色相、明度和纯度等种种变化。例如，红与绿、蓝与橙、黄与紫等称为“对比色”或“相对色”,这类色具有互不协调和可以协调的双重性格。正如前文曾经提到的“万绿丛中一点红”,其对比结果就是红愈见其红，绿愈见其绿。又如橙色，放在白色背景上，显出红色的味道，放在黑色背景上，则显得有些黄味，把它们同一时间平行观测，则感到白色底的橙色比黑色底的橙色色相更纯。

　　黑白对比的图形（图 11），在白线交叉处的白色不如黑块间的白色，显得略微灰些。导致人眼在看到这张图时，黑块与黑块间出现了灰色斑点，忽现忽灭。

　　由此可见，色与色之间的对比会产生无穷的变换，应用不当也会产生视觉疲劳，在进行一个设计时，每一个颜色的选择和明暗变化都会引起色彩的变化并由此引发观看者视觉和心理的变化。

　　视觉生理有自己的特点和局限，超过视觉可分辨的量，外形和色差的可识别性也就消失了。例如，眼睛会把混在一起的各种微小的色彩像素看成统一的色调。

　　又如，推远来看混合镶嵌的多彩马赛克墙面，便是一种综合色调，这是因为空间模糊了单元之间的差别。这种面积交叠的对比我们以前可能从来没有仔细注意过，但是应用的却越来越多了。一个色块的分解与其他颜色的融合，一个量变到质变的过程。（图 12）色彩也是有温度的，夏天的时候，穿着黑色衣服和白色衣服，在阳光的照射下，黑色衣服更加吸热，这是由于白色物体反射阳光最厉害，黑色物体吸收阳光最厉害，而反射最差，色彩的这种温度变化是物理因素造成的。而现实生活中，还会出现这样的情况，当我们闭上眼睛，用手同时去摸红色的纸和蓝色的纸，并不会感到红纸特别暖而蓝纸特别冷，但是睁开眼睛看这两种颜色，却感到红比蓝暖。这就是人的视觉心理，由于人的联想造成的，而这些联想，全都是来自人们生活中的自然经验。例如，看到黄色时，人们会联想阳光和火焰的温暖，看到湛蓝的天空和绿色会想到海水并且感觉凉爽等。因此，色彩中分冷暖色系。在设计的应用中要充分的考虑到这种因素带给人的视觉感受。

　　色彩也会给我们带来重量的感觉，同一个物体，涂上黑色就会觉得重，涂上白色就感觉轻，这也是人的心理联想造成的，一件物体绝不会因为它的颜色而增减重量。白色的东西之所以是人觉得轻只是由于我们看见白色的时候不知不觉联想到白云，棉花等轻质物，这也是生活的视觉经验所致。而看到黑色，就联想黑色的重物、所以视觉的黑色让人觉得重。同时，黑色也有庄重，沉重之感。色彩的重量感以明度影响最大，暗色最重，明色则感觉轻。同时，彩度强的暖色感觉重，彩度弱的令色感觉轻。设计中常常需要运用的到，除了一些工业产品里运用到颜色轻重关系之外，在平面设计，网站设计中也涉及的到。不仅如此，医院的设色多为白色、淡蓝色这些轻质的颜色，首先给人冷静感，洁净之感。另外，在白色之上最易发现脏污，可以及时处理，防止细菌感染。相反的，假如医院使用一些深沉色，灰黑色，会加重病人或家属沉重的感觉，在这里也要考虑到环境因素就是，无论中外，在葬礼的用色无外乎都是黑白或灰色，如果医院使用类似的颜色，会使人产生联想，使人沉重，悲伤，不利于病人的康复也不利于医护人员的工作。

　　在同一距离观察不同的色彩，暖和浅色感觉近，冷和深色感觉远，这种距离错觉以色相和明度的影响为最大。一般高明度的暖色系色彩感觉凸出扩大，所以也称近感色或前进色；低明度冷色系色彩感觉后退缩小，所以也称后退色或远感色。有关色彩前进、后退的感觉中：黄和白的明度最高，视觉效果便很突出；青和紫明度最低，所以相比较而言是向后退了，但绿色在较暗处也有视觉的凸出感。

　　色彩的识别距离与背景有密切的关系，对比越强烈，识别距离越远，明度越接近，识别距离越近。如在黑色背景上面有各色圆点（图 13）。

　　色彩在视觉上产生的距离感，可以运用在平时的设计当中，调整物体的尺寸距离，控制远近效果。在艺术作品和包装设计中，常用色彩的不同距离感觉来提升主次。在戏剧舞台设计中，为了使平面的背景布更具有立体感，除了在明部用亮而暖的色，暗部用冷而暗的色之外，还在亮部用暖光打，暗部用冷光打。一些危险警示的信号多用红色，引起人们视觉感官上的注意。小时候，老师批改作业，修改文章，一般用红色，以加深印象，引起注意。所以，作业本、练习本、稿纸等，都采用灰蓝，或蓝绿色。为了达到更好的视觉设计效果，必须将背景与主体同时考虑。

　　色彩还有很强的味道表现力。其主要原因是由于人们长期在生活中，用色彩来辨别食物的美味程度和好坏。在美国的色彩研究所里，曾做过一个这样的实验：

　　将咖啡煮沸后，分盛于三个杯子中，然后依次倒入三个分别贴有黄、红、绿不同颜色标签的杯中，让几个人品尝。结果，这些品尝者感到黄色标签杯中的咖啡味淡，贴有绿色标签的杯中咖啡味酸，贴有红色标签的杯中的咖啡美味香浓。

　　上述例子说明一个重要的问题，就是：食品本身及包装食品的颜色能左右商品的味道。因此在进行包装设计中，色彩的选择和配置也是一个商品销售成败的关键所在。要是我们留心各种食品包装色彩，会发现红色，黄色占大多数。巧克力等都用暖色，例如红色或咖啡色等。如用蓝色，就给人不想吃或不是食品的感觉。比如（图 14）德芙巧克力包装，牛奶巧克力采用棕色，黑巧克力采用红色，果仁巧克力采用蓝色，当然包装大部分颜色分布是棕色调。但其实这里面的黑巧克力是味苦不甜的一款，感觉是比较冷静的一个口味，不像普通巧克力给人的甜腻幸福感。其实更适合蓝色，反而果仁巧克力应该用红色或黄色等暖色，使人联想的到果仁的颜色最为佳。从这款包装的视觉角度来说，确实给观者一点小小的误导。

　　在人体中没有蓝色，即使有也是静脉一类，使人感到不快。点心食品等，是促进人体成长的，故以暖色为主。使人有热量感，增添食欲。（图 15）是一些冷色食物，大家看了无不觉得恶心，反胃，感觉无法进食。这也是一些减肥专家建议多进食冷色食物可有助于减重的原因。人的心理反应是极其复杂的。在药品包装中，除了一些滋补的药采用红色外，其他药物多用蓝、绿、灰等色。尤其止痛退热止血、镇定等药物，更是多使用蓝色或绿色来起到镇定冷静的效果。

　　3.1.2 色彩的视觉疲劳

　　每一种色彩都对我们有着独一无二的影响。即便是某种色彩最细微的变动，都能对我们的行为产生深远的影响。那色彩会不会使我们的视觉包括身体机能疲劳呢，答案是肯定的。长时间的体力劳动和脑力劳动会使人疲劳，在设计中的色彩处理不好，亦会使人疲劳。一般来说，使人易于疲劳的色彩，暖色系比冷色系更甚，绿色不是很明显。当色相一起使用时，对比强烈，明度彩度相差大的，易于使人疲劳。色彩的疲劳能引起彩度减弱，明度升高，色彩逐渐呈现灰色，这种现象称为色觉的褪色现象，也叫色彩的疲劳错觉。

　　这种疲劳错觉，在进行各种色彩设计时都应充分注意，以提高工作和学习的效率。以红色为例，它是可见光波中得最长光波，视觉刺激强度大，醒目程度高，因此常见于警示、振奋精神之用，后来社会赋予其的象征意义也与这个特点不无关系。视觉心理学家的实验证明：由红色的长久刺激可以导致视神经疲劳，视觉生理会本能地需要绿色作为补偿，所以在久视红色之后，把眼睛立刻转向白纸，可以在白纸上“自动”产生绿色的幻觉，这种现象被称作心理补色效应，也有视觉暂留的说法，后文会详述。“万绿丛中一点红”具有美感，说明这种比例的色彩对比适宜人的视觉生理。由此可见，视觉色彩取决于物理特性和人的视觉生理特点在心理上的反应，在这有心与物的统一。在学习和休息等要求清净的场所，如果满眼是红红绿绿的鲜艳夺目的色彩就会使人感到眼花缭乱，心情烦躁。如果展览会和公园的布置也是这样，就会使人很不愉快，因而想尽早离开。（颜色对比强烈可以适用于吸引人眼球的时候，不适宜长时间观看，如果是长时使用又要注意体块分割）又如黑板，由于黑白对比太强，易使学生眼睛疲劳而至近视，因为黑白对比十分强烈，不宜长时间观看。如果只有黑板，最好不用白粉笔书写，用黄色或粉红色等书写，以减少明度差。而且随着时代的发展，多媒体教学设备也应运而生，解决了传统黑板只有板书，单一的颜色等问题，但是视觉疲劳的问题仍然出现，这里的问题，后面会进行说明，黑板可以不用“黑”色，采用不反光的绿色毛玻璃，有利于保护眼睛。在工厂内部必须有充足的光线，并进行科学的色彩设计，才能更好的使工作人员保持良好的精神状态，减少疲劳感。反之，会使人工作不久就感到精疲力竭，降低工作效率，甚至发生事故，往往与眼睛的疲劳有很大关系。

　　3.1.3 色彩的视觉残留

　　实践告诉我们，人眼有视觉残留的特性。即由物体射来的光线，在视网膜上成像之后，这个像并不立即消失，而要保留约 0.04 秒的时间，这种由残留现象而带来的错觉，就称为视觉残留（视觉暂留、残象错觉）。从艺术的角度来分析，在视觉中会产生“形”与“色”两类残象。观察某种物体时，光信号传人大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”.是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的。其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。

　　视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。

　　视觉残留现象首先被中国人发现，走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留运用。宋时已有走马灯 ,当时称 “马骑灯 ”.后来法国人保罗·罗盖在 1828年发明了留影盘。一根绳子穿过一个圆盘，正反两面分别画上一只鸟和一个空笼子，当转动绳子时，圆盘快速反转，让我们恍惚中好像看到鸟在笼子里了（图16）。

　　物体在快速运动时， 当人眼所看到的影像消失后，眼球内部仍能保持几秒钟的残像，这种现象被称为视觉暂留现象。这是人眼具有的一种性质，人眼的这种特性被叫做“眼睛的视觉残留”.

　　（1）形的视觉残留

　　在黑暗的环境中，迅速晃动一支荧光棒，我们可以看到一条持续的亮线（图17）。但事实上，在任一瞬间，荧光棒只能在空间的一个位置上，看到的应该是一个亮光点。由于视觉残留的特性，前一时刻的两点在视网膜上成了象，所以看上去不是一个亮点，而是一条亮线。流星、焰火以及在室内日灯光下挥手出现许多断续挥动的迹象等也都是这种错觉。看（图 18 图 19）盯住图中心的四个黑点，持续 30 秒左右，你会在快速眨眼的时候看到耶稣的反相，黑色部分变白，白色部分变黑。

　　这就是“视觉残留”的一个典型例子，不同颜色在视网膜上的停留时间是不同的，而黑色几乎对视网膜没什么刺激，所以在看这幅图片过了很长一端时间，白色不断刺激大脑，留下了深深的印象。同时由于过度刺激，感觉本来的白色部分变黑了，而本来的黑色部分由于没有刺激而变白了。 所以，人眼在某个视像消失后，仍可使该物像在视网膜上滞留一段时间，而这段时间和不同人，不同颜色刺激而不同，我看到的最大范围是 0.05S~0.4S.这说明，相隔时间小于这段时间的两幅图片，人眼会认为是连续的。

　　（2） 色的视觉残像

　　曾经有一个物理实验，在一个圆形回转板上分别画上光谱的颜色，各色在圆面上分割的面积度数是：红 45° 、橙 27°、黄 48°、绿 60°、青 60°、蓝 40°、紫 80°。然后，慢慢转动圆板，当形成一定速度后，板上的光谱色慢慢消退，最后圆板的颜色呈现灰白色，如果用两种不同比例的色彩旋转混合，就能产生光学中的加色法的色相来。如以柠檬黄和普兰为例，把此二色以 3:1 的面积旋转混合，结果得到灰绿色色相，并且不是特别鲜明。在光谱中两种色光的排列距离近则光度低，反之则光度高。根据物理学家实验的结论，各种色光在网膜上残留的时间是：白光 10%秒 ,黄光 9%秒，赤光 8%秒，蓝光 6.6%秒[3].

　　由此可见，形与色的视觉继续是为了完成形的完整和色的调和。适当的速度是其中有的一个不可缺少的条件。倘若转速是十分之一秒时，则能清晰见到形或色的接痕，当超过十分之一秒时，这种断续形象便由朦胧而至全面消失，逐渐在视觉中构成整体。电影就是根据这个原理摄制的。（也就说明画面到画面间颜色对比不能太强烈，因为视觉的残留，可能导致眼花眼乱） 一般影片每秒钟拍 24张连续动作，离开了适当的速度电影就变成了幻灯。

　　（3）色觉的继续与光补色

　　从上可知，视神经中的色感神经在接受第二种色之前，对前一色有一个短暂的残留。试在较强光线下注目看绿色图案，大约 10 秒钟后，迅速把眼移至白纸或白墙，约经 2 秒钟的间歇，红色的图案便出现在了白墙或白纸上，再持续约几秒钟，色彩逐渐减淡以致消失。再如凝视黑纸上的白色图案，转而凝视白墙，便可看到一幅黑色图案（以上实验必须目不转睛的持久凝视，才可有效）。我们能够看见电影是不断运动着的画面，那是我们的眼睛给我们的一个残留，是一个心理过程。一朵红叶绿花的负像出现在荧幕上，盯着它看大概 30 秒左右，立刻让这个负像消失，这时一个有趣的现象出现了：原来那个红叶绿花的负像成了一个绿叶红花的正像。这种实验不胜枚举，包括用一个人的负像来做这种实验也是同样的效果（图 20）。

　　如果视觉器官直接感受光色，它的结果也相同。我们在傍晚时对红色夕阳凝视片刻，然后再朝蓝天白云看去，会出现淡青色的圆形。晚上凝视点灯，那发光钨丝的形象也要持续很久才退去。应该说明，这些实验有损眼睛，易造成产生视觉疲劳，不宜多做。

　　上述例子说明，在视觉中出现了光的加色法的互补色现象。这是因为视神经中有感赤、感绿、感蓝三种色感神经。当三原色光的波长射入眼睛后，刺激了三种色感神经，同时接受了三种原色的光波，在视网膜上形成适量的刺激，产生了无色的白色感。当我们看红色图案时，某些感赤神经受到了刺激，反映到大脑皮层，而其他两种色感神经则兴奋程度很低弱。这时，我们把视觉器官迅速的移动到无光色的色相前（无光色及白色），感赤神经因刚才的这个图案的兴奋程度尚未终止，机能还没有恢复，所以受不到其他两支感色神经的刺激，感绿和感蓝反应不到视觉之上，所以我们视觉在白墙或白纸上就就看到了偏蓝绿色相的图案。

　　根据这种错觉，我们在生活中如果长时间接触某色，可以用它的补色来恢复眼睛的疲劳。比如医院、手术室等地方，多用冷静的颜色，浅绿色或青绿色。主要是因为外科医生常做手术，经常见到红色的鲜血，容易使眼睛产生疲劳，如墙为白色，则会有一个青绿色的影像一直在眼前映着，影响视觉的恢复。如果墙是浅青绿色，正好是血红色的补色，有利于消除视觉的疲劳。否则，久而久之，工作就会有影响，降低效率，在比较大型长时的手术中，眼睛得不到有效的疲劳缓解，甚至可能产生事故。同样的道理，一些大型工具设备一般采用灰色或灰蓝色，能减少因工人眼睛疲劳而造成的事故，起提高工作效率的作用。在多媒体发展的越来越快的今天，移动互联网，电脑，手持设备等多种屏幕下的终端，也依然要秉承这些颜色互补协调，更要尤其注意视觉残留现象带给人们的眼疲劳。比如在网页中时常看到的 banner 动画，为了视觉考虑，画面转换就不宜太快或者过快的转黑转白转彩，例如视频网站中，迅雷看看的电影轮播图片，每换一张中间都要过度黑色，当鼠标滑过，想要挑选时，黑色和亮色来回转换导致眼睛也不停的闪烁，很容易就视觉疲劳，所以在选用色上也要充分考虑视觉效果以及展示后效果。（图略）