色彩视觉缺陷者对绘画中关键色彩的感知与沟通机制研究

本期推荐：西班牙格拉纳达大学团队通过实证研究揭示，色觉缺陷者（CVD）在观赏绘画时仅能识别9±2种关键色彩（NRC），较正常色觉者的19±5显著减少。研究采用信息论模型分析发现，色觉缺陷者保留约80%的色彩信息传递效率，其中绿色盲（deuteranopes）的互信息值（MI）达1.8比特，略高于红色盲（protanopes）。该成果为优化视觉辅助技术提供理论依据，发表于《Scientific Reports》。

　　

在人类感知世界的丰富维度中，色彩扮演着不可替代的角色。然而对于全球约8%的男性色觉缺陷者（CVD），梵高笔下炽热的向日葵或莫奈睡莲中微妙的蓝紫渐变，都可能被简化为单调的色块。传统研究多聚焦于色觉缺陷者对简单色块的辨别能力，但面对绘画这类兼具空间复杂性和色彩层次的艺术作品时，其感知机制始终是个谜团。西班牙格拉纳达大学光学系的Juan Luis Nieves团队在《Scientific Reports》发表的最新研究，首次系统揭示了色觉缺陷者如何从绘画中提取关键色彩（relevant colours）的认知规律。

研究团队采用多学科交叉方法，招募29名色觉缺陷者（含11名绿色盲、11名红色盲及7名异常三色视者）参与实验。通过定制化PsychToolbox3系统，受试者在严格校准的Eizo显示器上观察20幅普拉多博物馆藏画，自由标记其认为的"关键色彩"。每个选择点采集25像素的RGB均值，结合CIELAB色彩空间分析。创新性地引入信息论的率失真理论（rate-distortion theory），建立色彩编码-解码模型量化信息损失。

关键色彩数量分析显示，色觉缺陷者平均识别9±2种关键色彩，较正常色觉者的19±5减少53%。有趣的是，绿色盲（deuteranopes）识别10种色彩显著多于红色盲（protanopes）的8种，而异常三色视者间无显著差异。通过Machado生理模型模拟发现，这种差异源于L锥细胞缺失（红色盲）比M锥细胞缺失（绿色盲）导致更严重的色彩辨别障碍。

互信息（MI）分析揭示，色觉缺陷者保留1.3-2.2比特的色彩信息（正常人为2.2比特），信息损失率约26%。绿色盲的MI值（1.8比特）仍高于红色盲（1.7比特），印证其相对优势。研究团队创新性地将率失真理论引入视觉分析：将色觉缺陷视作"生物编码器"，其编码效率（complexity）与解码准确度（accuracy）的平衡关系通过信息平面图直观呈现。结果显示绿色盲在较高复杂度区间（>1.42比特）保持优势，而红色盲更擅长低复杂度信息处理。

讨论部分指出三个重要发现：首先，色觉缺陷者虽损失约20%色彩信息，但通过神经可塑性保留关键色彩提取能力；其次，自然场景的色彩分布规律（如大面积明度变化）可补偿色觉缺陷；最后，色彩命名偏好实验证实，色觉缺陷者的审美体验与色彩术语使用频率正相关。这些发现为开发新型视觉辅助技术提供方向——与其全面校正色觉，不如强化关键色彩对比。

该研究的创新价值在于：首次建立绘画色彩感知的信息论模型，证实色觉缺陷者的视觉系统通过"降维编码"策略实现高效信息传输；为博物馆无障碍导览系统设计提供量化标准；其方法论框架可延伸至自动驾驶、遥感图像识别等需兼容色觉缺陷者的视觉系统优化领域。正如研究者强调："色觉缺陷不是简单的色彩缺失，而是一种独特的视觉信息处理模式。"这项研究为理解人类色彩认知多样性树立了新标杆。