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三原色是人的色觉系统决定的，甚至不适用于其它动物，更别说自然界。我们以为用三原色可以混合出其它颜色，是因为我们的视觉系统无法区分。 物理上根本不存在颜色，中学物理就有介绍，光的本质是电磁波，其中大概是400-700纳米波长的电磁波能被人眼感知。不同颜色的光本质是不同波长的电磁波（或它们的混合），颜色纯粹是视觉系统进化来的功能，让动物在大自然中识别不同的事物。 人的视网膜上有3种不同的视锥细胞，都能对可见光产生神经信号，但3种细胞对不同波长的光线有不同的敏感度，因此分别称为短波、中波、长波视锥细胞。例如中波视锥细胞，对绿色光（刚才说了，光本没有颜色，本质为某种波长的电磁波）最敏感，虽然也能对红色光有反应，但敏感度较低。三种视锥细胞对所有波长的敏感度如图：  人能产生颜色的感觉，来自三种视锥细胞对不同波长光线的神经信号差异，人能感知的所有颜色可用这三组信号的强弱表示。 由于每种单色光源对视锥细胞的刺激特征都不一样，因此人眼能分辨所有单色可见光（不同波长的可见光看起来都是不一样的）。 红色+绿色=黄色，是因为红色光+绿色光混合产生的神经信号特征和黄色光几乎一样，我们视觉系统无法区分，但物理上是不一样的。同理，用红绿蓝颜色的光按不同强度混合，就能“骗”过我们的视觉系统，让我们以为那里有自然界所有颜色。 那为什么三原色偏偏是红绿蓝呢？最让人困惑的是，三种视锥细胞最敏感的光颜色不是红、绿、蓝，而是蓝偏青、绿偏黄、黄。 真相是：红绿蓝能让你的视神经系统产生最显著信号差异，表现为最高饱和度（最鲜艳）的颜色，所以它们才被称为三原色。例如红色光，它并不是长波视锥细胞最敏感的波长，却是中波、长波视锥细胞敏感差别最大的。早期的彩色电视就有不是红绿蓝的，但现代显示器都用红绿蓝，因为饱和度最高，对色彩的还原能力最强。 【展开1】红绿色盲 常见的红绿色盲者，因为基因缺陷，缺少了中波段（接近绿色）视锥细胞，所以他们看到这个世界的颜色是二维的，特别是红色和绿色对他们视觉系统的刺激差别不显著，所以他们无法分辨红色和绿色。不只是红色和绿色，其实波长比绿色光长的单色光，橙色、黄色、一股脑的颜色，他们眼里几乎都一样。 【展开2】其它动物 既然三原色只是人的视觉系统决定，那是不是别的动物就有不一样的三原色？ 不错！但不只是三原色，大部分鸟类、爬行类、鱼类都有四色色觉，他们看到的世界比我们更多彩。如果他们会看电视，会发现电视里的世界非常奇怪，颜色和现实完全不一样，为了让它们也能享受电视的乐趣，你必须设计一套四原色的影像设备，包括摄像机、视频处理软件系统、电视机。而哺乳类的色觉多数是二色和三色。 【展开3】紫色 事实1：红色+蓝色=紫色 事实2：【单色紫色光】是比【单色蓝色光】更短波长的电磁波（因为有“紫外光”这个说法） 矛盾：【单色紫色光】和【红蓝混合光】对视锥细胞的刺激显然不一样。 （纠正：早前我说【单色紫】和【红蓝混合紫】是不一样的颜色，我搞错了，显示器上蓝色+一点点红色 和 单色紫是可以无限接近的） 紫色=蓝色+一点点红色 的成因来自色觉抵消机制。 【展开4】色觉抵消机制 前面提过，颜色是3组视信号的差异造成的。请再读一次：颜色是3组视信号的差异造成的。 “差异”这个词非常重要，如果等强度刺激三组视锥细胞，你会看到白色——没有颜色。考虑屏幕上RGB像素(255,0,0)（红色），(255,128,128)（没那么鲜艳的红色），(255,255,255)（白色）。同时增加G和B会让你红色的感觉越来越弱：红色被抵消了。 三组视信号在变成你的颜色感受时，色觉系统会对其进行加工：互相抵消。一个可见光源会同时刺激你三组视神经信号，所以对其进行相互抵消可以让各种颜色的信号特征有更大差异。 注意：抵消的是色彩、饱和度，而亮度不会抵消，所以抵消的结果不是漆黑一片，而是明亮的白色。 看上面三组视锥细胞的敏感度对比图。中波和长波两组曲线很接近，短波一组比较远，为了让你更显著区分中波、长波这区间的光，中波、长波视锥细胞的信号抵消作用比较强，这是红色和绿色互为补色的原因。同理，短波视锥细胞和中波、长波两组有差不多的抵消作用（因为距离差别不大），所以蓝色和黄色（红色+绿色）是补色。 说好的 紫色=蓝色+一点点红色 呢？马上就来了。 1）当你看一个紫色光源，只有短波视锥细胞有感应，三组视信号强度比是(10:0:0)。 2）当你看一个红色光源，只有长波视锥细胞有感应，三组是信号强度比是(0:0:10)。 3）比起长波曲线，中波曲线更接近短波曲线，所以当你看着蓝色光源时，中波信号会比长波信号强那么一点点。当你看着一个蓝色光源，三组视信号（短、中、长）强度比近似这样：(10:2:1)，经过抵消，输出(9:1:0)。 4）(3)蓝色的基础上加一点点(2)红色，增加长波视信号，就可以把剩余那点中波信号抵消掉。(2)/10+(3)=(9:1:1) 抵消输出 (8:0:0)。 1和4没有区别了，紫色=红色+蓝色 就是这么来的。那一点一点的红色，就是为了抵消掉蓝色中的一点点绿色，那看起来就是紫色了。 |
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