為什麼人對電磁波的感知(光譜)能形成閉合的色相,而對振動(機械波)的感知(聲音)不能形成閉合的系統?

時間 2021-05-14 17:33:31

1樓:Sliark

某種意義上,這是因為人不能區分單色光和混合光,但能區分單音和混合音。

原理上,這是因為人耳(耳蝸)感受的原理等價於一台傅利葉分析儀,可以直接在耳蝸處將聲音分解成簡單振動,所以我們其實不會聽到「混合的聲音」只會聽到「多個聲音」。

但人眼裡沒有分光鏡

2樓:計院char等生

感受機制不同......

知乎提問題存在乙個普遍的問題: 那就是只看表面現象就提問, 從來不帶想想原理是怎樣的.

人眼識別顏色是靠三種視錐細胞, 紅橙黃綠青藍紫, 對應一些可能的刺激值, 但是還存在一些可能的刺激值, 沒有對應的單色光, 但是由多種單色光組合起來可以讓細胞的刺激值達到那個數值, 比如品紅色就是紅加藍. 所以人眼看到的顏色其實是刺激值(R,G,B)而不是波長或頻率!!!

而人耳聽聲音的機理是什麼? 外界傳來的聲音引起鼓膜振動, 經過聽小骨及其他組織傳給聽神經, 聽神經把訊號傳給大腦, 傳遞的就是原本的聲波. 高頻就是高頻低頻就是低頻, 為什麼要成環??

3樓:萌叔哦賣糕

我覺得這個問題能出現,最基本的錯誤在於,題主認為紅色和紫色是能連線在一起的,所以能形成「閉環」

然而事實並不是這樣。紅光和紫光的感知之所以能「閉合」,是因為它們都接近「看不見」。或者在光譜圖上,它們都接近「黑色」。

從這個角度來說,20Hz和20kHz的聲音也完全擁有同等的共同點——「聽不見」。

4樓:藥學工作者華之憧

感光細胞有感覺弱光的和強光的兩類,色覺的有三種細胞,視覺訊號形成可見光的色覺,(有極少的人被發現有四種色覺細胞)。紅黃藍色環是視覺的綜合效果。人耳只能識別一定頻率範圍內的聲波訊號,形成聽覺的感覺細胞只有乙個型別。

5樓:環形劇場現任負責人

都說知乎故事匯,那我也來講個老故事給諸位聽個樂呵。以下內容與實際存在的物理、化學、生物及計算機現象或理論沒有任何關聯,如有雷同不勝榮幸

說起來,有沒有讀者在現實中見過色相圖?

類似的東西

可能你不會在意這個,但事實上這很有趣:計算機顯示屏上發出的單色光實際上只有紅綠藍三原色,但到了人眼中就成了構建出RGB空間的各種色彩

話又說回來,什麼是三原色?

三種能混合出所有色彩的顏色,是嗎?

用其他色彩調不出的顏色?

自然界存在兩種光:單一波長的單色光,兩種及以上波長的單色光混合而成的混合光。它們的關係就類似質數與合數,週期表上的元素與它們結合成的物體那樣

之所以要做這個區分,是因為我們發現人眼中的某種顏色可能既對應某個波長的單色光,也對應按某幾模擬例混合形成的混合光,也就是說,人眼無法分辨單色光與混合光,這跟聽覺不同:你的耳朵不會把高音和低音混成中音

當然,特例還是有的——白光一定是混合光

這就是RGB色彩空間以及其他形式的色彩空間的基礎:這些色彩空間要用三四種單色光混合出可見光譜上盡可能多波長的單色光的顏色,而RGB的紅綠藍單色光組合就是最優方案之一

實際上,我們選擇的三原色效果可能好過頭了——它們混合出了單色光譜中不存在的顏色。是的,上面的閉環色相圖中,紅色與紫色之間的洋紅色不存在對應波長的單色光

可見光光譜

這樣一來,題主的問題就部分得到了解答:頻譜的閉環是混合光與人類視覺造成的,若像將音調與音波頻率一一對應那樣,將顏色與光波波長一一對應,那形成的單色光譜也不是閉環的

但事情還沒完:三原色混合出的色相圖中為何會出現一種銜接光譜兩端的顏色?另外,前面還留下了乙個隱藏的問題:人眼為何無法區分單色光與混合光?

前文中,顏色在光學部分的問題得到了解決,但只有解決了色覺部分的問題,我們才能給出完整的答案。現在對人腦視覺處理的研究還遠遠沒有結束(說得好像人體哪個部分快研究結束了一樣),但好訊息是,我們不用去管那個泡在腦脊液裡的肉瘤子裡究竟發生了什麼

不管訊號傳輸進了視神經後怎麼搗騰,在那之前它都應該與作為感受器的視錐細胞的響應強度形成某種函式關係。而人類有三種視錐細胞,因此我們能忽略大腦的處理過程,直接將所見色彩與三種細胞當時的興奮程度建立對應關係

單色光波長-視錐細胞響應強度關係圖

這就是我們無法分辨單色光與混合光的原因了:同樣的一組響應強度,可以由單色光導致,也可以由特定成分與比例的混合光導致

而關於人類三種視錐細胞的故事,那就說來話長了

所以咱也就不說了(如果還沒聽說過,可以進入上方鏈結),這裡想要強調的是另一件事——

——上面那張波長與視錐細胞響應強度的關係曲線有問題

更接近真實情況的關係圖

注意到了嗎?那個原本從綠視錐細胞分化出去的紅視錐細胞,在藍光波段也出現了乙個響應峰值。而色相圖比單色光譜多出出的部分,恰好也是藍與紅的過渡段

我們不確定這意味著什麼,但可能紅視錐細胞的這個額外的小高峰,就是色相圖能形成閉環的原因

以及,一些動物有十二種視錐細胞(蝦姑),還有一些只有一種視錐細胞,它們處理光線的方法可能與我們大相徑庭,也許對於它們不會混淆混合光與單色光,就像在一曲交響樂中,我們不會只聽到乙個聲音一樣

延伸閱讀:

趙泠:為什麼章魚和烏賊是全色盲,身體卻能夠根據周圍環境變色?

6樓:EANE

人眼能看到的單色光只有三種,有些是四種(據說女人都能看見四種原色)。人腦內對單光的組合——復光怎麼分類,那是人腦的事,然後分別給它們配上名字——赤橙黃綠青藍紫……。組合多了就會形成乙個空間,這就是顏色空間。

三原色的話這個空間自然就是三維的,四原色那自然是四維。但無論多少維,單光的強度有極限,有有限區間,這個空間就是有限且閉合的。

聲音呢?聲音簡單點分就有七階,而且全是單音,你看看鋼琴上的鍵就知道人耳能分辨出多少種單音,而且鐵定只多不少,像一些有絕對音感的怪胎,分辨上百種單音都沒問題,所以耳朵可比眼睛牛多了。

然後你試著把這些單音混合起來變成乙個音色空間……然後你就炸了。

能閉合嗎?單音的強度也是有有限區間的,當然能,而且客觀上就是如此。能全塞進腦子嗎?

你可以試一下,建議得給你的腦子加幾根記憶體條。有必要嗎?完全沒必要,就像顏色空間,它能完整存在於人腦完全是因為它簡單,而且顏色空間裡的大部分位置對人類或多或少都有用。

通過這個空間可以對各種顏色定位,人要是紅外紫外都能看見,估計也沒心思整顏色空間了,這還不把人整死了去。

整音色空間那就完全沒必要了,一般人也整不過來,要是真有人能把音色空間整明白,他就能僅通過聲音來判斷一切物體。但事實上,人只能通過聲音判斷熟悉的物體。因為音色空間太龐大了。

人腦只記對自己有用的那部分。所以人腦中的音色空間看起來就不是閉合的了。

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