可见光的物理特性

影响视觉感受性的视觉刺激因素是多方面的，具体包括可见光的波长、视觉刺激的光强度、背景光强度、可见光强度的变化、不同波段可见光之间的相互影响（如明度对比和颜色对比）、视觉刺激呈现的时间和系列刺激间的时间间隔、光源照射面积的大小等因素。

（1）可见波的波长范围。可见波的波长是影响视觉知觉的最主要的因素之一，人类的视觉只能对可见光波段的电磁波产生反应，对于可见波段以外的（如红外和紫外线以及X射线、γ射线等则不能直接感知），尽管高频段的电磁波无法直接感受到，但是却能够对机体造成不同程度的伤害。对于不同波段的可见波，由于其光子能量不同（电磁波频率越高，能量高），视觉的感受性和适应能力是不同的，如在不同的背景照明情况下，对于红色和蓝色物体的明度知觉是有所不同的（即普肯耶效应，purkinje effect），对于红色和绿色的暗适应的进程是不同的，不同对比度下的明度知觉存在很大的差异，不同颜色照明下的颜色知觉表现出颜色适应性等。

（2）可见光的光强度也是影响视觉的重要客观因素之一。相同波段的纯色光还是不同频段可见光合成的混合复合光（生活和工作环境中的大部分光照都是复合光，如太阳光、白炽灯、日光灯、LED光源等），由于光强度不同（或者光照度不同），单色光携带的能量也有所不同，对视觉感受器产生的视觉神经电信号的强度也不同，在视觉神经系统产生的光感受性也不同。高强度的光照和昏暗的弱光都会降低视觉的感受性，而且高强度关照还会对眼睛造成一定暂时性或永久性的损伤。

（3）背景光照度及光照度的变化也是影响视觉感受性的重要因素。不同强度的背景照明和照度的变化会对人的视觉产生暗适应和明适应现象，在一定的时间内降低视觉感受性，并且需要一定的时间逐渐恢复正常视觉。背景的光照度和色彩组合也会影响人们对目标刺激的知觉和判断，明度对比或颜色对比明显的环境，会提高对目标刺激的判断和识别，而明度对比或颜色对比接近情况下，人们对目标的识别和判断能力降低。包括迷彩设计在内的各种伪装设计就是利用了明度对比和颜色对比对视觉感知原理。

（4）不同波段可见光之间的相互影响。在颜色知觉的实验中，不同波段可见光同时存在时，可能会造成对不同颜色色光的知觉受到不同程度的相互影响，如一种颜色的存在可能产生诱导色、主观色以及颜色后像等，并在一定时间段影响正常的视觉颜色感受性。此外，不同颜色的可见光的对人类的空间视野范围也产生不同的影响（图5-18）。因此，在颜色知觉的实验、工作情境或野外环境中，如果为了提高视觉感知的效率，应该避免不同颜色之间的相互干扰以及可能产生的颜色知觉干扰现象。如果为了产生伪装的效果，可以充分利用不同波段可见光之间可能产生的明度和颜色知觉的干扰效应，达到避免观察者发现和有效伪装的效果。

（5）视觉刺激呈现的时间。视觉刺激呈现的时间长短也会对视觉感受性产生不同程度的影响。长时间暴露在强刺激下，会降低视觉的感受性甚至导致严重的视觉损伤，长时间在弱光照明或黑暗环境中，会降低眼睛对光的适应能力，当突然暴露在正常照明或强光下的时候，会导致视觉感受能力的损伤，如在黑暗环境中救援出来的人，通常需要戴上头套或眼罩，避免强光刺激导致视觉损伤。此外，长期在黑暗或夜间环境下工作的人的视觉感受性也会逐步适应黑暗环境，视觉感受性也会在一定程度上有所提高。此外，视觉刺激呈现时间的积累，会产生明适应、暗适应、视觉后像、颜色后像、视觉敏感性能提高或降低等视觉现象。所以，要充分了解不同光照度环境的视觉感受性的变化规律，并应用到特殊的工作环境中。

图5-18　不同地理环境下的迷彩设计与伪装效果

（6）视觉刺激辐射面积的大小。视觉刺激呈现的时间会产生时间累积效应，而视觉刺激辐射的面积对视觉感受性同样会产生空间积累效应。在视觉刺激强度不变的情况下，视觉刺激辐射面积越大，产生的视觉空间积累效应就越强，视觉感受性也会得到一定程度的提高；当视觉刺激辐射的面积越小，产生的视觉空间积累效应就越弱，并降低视觉感受性。在伪装设计中，可能需要考虑斑块大小的设计或数码单元大小的设计，如图5-19所示，从单元面积设计的角度提高伪装效果。(www.xing528.com)

图5-19　大斑块、小斑块和数码的迷彩伪装设计

（7）明度对比变化。明度对比变化会直接影响视觉的感受性，明度对比变化越大，越有利于视觉感知；而明度对比变化越小，越容易干扰视觉感知。

（8）颜色对比变化。颜色对比变化对视觉感知的影响是复杂的，颜色色调搭配和对比融合越接近，越容易干扰视觉判断，产生干扰效应。颜色色调搭配和对比的差异越大，越有利于视觉的感知和判断，提高视觉颜色知觉的感受性。

（9）空间距离和视角变化对颜色和明度感知的影响。在上述因素都恒定的情况下，颜色、明度以及对目标的清晰度的判断会受到距离变化的影响。近距离更有利于颜色、明度、目标清晰度和细节的知觉判断，随着距离的增加和观察视角增大（向边缘视野变化），人眼对颜色、明度和目标清晰度的判断会越来越模糊。最后，目标都会变成灰度的模糊对象。不同颜色的视野范围如图5-20所示，蓝色的视野范围最大，其次是黄色、红色，绿色的视野范围最小。在野外环境下的视觉设计中，可以考虑到颜色的视野变化规律，达到突出目标和伪装目标的目的。

图5-20　不同颜色知觉的视野范围（来自美国光学学会色度学委员会，1963）

此外，可见光之外的其他视觉客体的物理特征也会对人们的视觉感知觉产生不同程度的影响。具体包括视觉客体的空间特性（如视觉对象的大小、形状、方向、视角、距离、空间关系与参照系、物体的遮挡与透视、知觉组织原则与规则性、空间对称性、刺激空间特征组合和特征复杂性等）和非空间特性（如客体和背景的颜色、明度变化以及颜色对比、明度对比变化等）都会对视觉感知产生一定的影响。因此，在视觉知觉和注意的实验研究中，需要对上述的视觉刺激特性进行有效的控制，避免这些因素导致实验结果产生混淆。在实际工作环境，可以根据已有视觉客体的空间特征和非空间特征对视觉感知觉与视觉注意的影响规律，设计适合特定工作环境的视觉环境，提高特殊环境下的作业效率。