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刚才在豆瓣上看到丁丁虫老师关于LED颜色的问题，顺手写一篇吧。 1 光是电磁波，可以是单一频率也可以是许多频率的组合，这一组合的模式叫做光谱功率分布（ spectral power distribution，SPD）。自然界只有SPD。颜色只存在于生物的眼睛和大脑之中。 2 SPD被人看到之后会感知为颜色，但不同的SPD可能给人以同样颜色的感觉——这取决于眼睛的精度。（所以，正如色盲看来一样的你也许觉得不一样，你看来一样的濑尿虾也许也觉得不一样。） 3 人的眼睛有三种不同的感光细胞。所以，需要三个独立的数字才能唯一确定一种颜色。 4 虽然可能每个人对颜色的真实感觉都不完全一样，但1931年，CIE确立了一个“标准观察者”的曲线规范。利用CIE规范，你可以把任何SPD“压缩”成3个数字。换句话说，你用算法（而不是肉身眼睛和大脑）把光谱的分布变成了颜色。 5 CIE体系是把光变成颜色。但是现实中很多时候，我们手头拿到的是印刷品而不是光。印刷品的颜色不但取决于自身的颜色还取决于环境光——这就是产生白金蓝黑裙子的原因（之一）。 6 注意CIE体系只要求三个数字，这三个数字怎么弄其实是无所谓的，有无限种玩法，正如你可以为一个空间建立无限种坐标系。但是，其中有很多坐标系是不实用的，有些计算上太低效，有些在描述部分色域会变得很不方便，等等。“亮度-色调-饱和”就是一种可以用但不特别实用的系统。 7 所以，我们开发出了RGB体系、CMY体系等等。一般来说，RGB多用于屏幕显示，CMYK多用于印刷品（K黑色是为了印刷方便而加入的，理论上CMY也行）。 8 但这完全是人为的规范，和物理无关。RGB是红、绿、蓝，CMY是靛青、洋红、黄。但红绿蓝并不是什么物理上的本质——前面说了物理上根本就没有颜色这回事儿，只有SPD。其实计算机图像编码系统里也没有小学学的“红黄蓝”这么一回事儿。当然你用红黄蓝颜料完全可以调出大部分颜色。 9 好了终于到照明了……白炽灯的SPD是连续光谱（太阳也是，废话），但因为温度不如太阳，所以有偏色。荧光灯有好几个明显的峰值，这几个峰值合在一起勉强能和白光接近（但还是有偏色）。 10 但LED就不一样了。因为发光原理的差异，LED的光很“干净”：一种LED集中在一种颜色附近。 11 那怎么获得白光和各种光LED？一种办法是组合。显而易见的办法是找现成的：如果我们能得到红光、绿光和蓝光LED，组合出来就能基本上覆盖RGB系统的颜色。 12 不幸的是，LED发什么光是由它的材料决定的，合适的颜色对应的材料得我们去努力寻找。 13 红光和绿光都容易，但蓝光历史上一直很难，十来年前才有了突破。 14 去年诺奖给的就是蓝光LED。 15 当然还有些别的办法变出白光LED，比如用荧光粉调的办法，实际上等于把LED变成荧光灯。 16 RGB调出来的光和真的连续光谱太阳光的SPD不一样，但看起来可以一样。 17 但SPD不一样毕竟是不一样，这在照亮别的物体的时候就出来差异了。 18 所谓照亮一个物体，就是光打到上面去，一部分光反射回来，另一部分没了。 19 物体的材料决定什么光被吸收，但人眼对颜色的判断取决于什么光被反射回来。所以不同光打过去，导致人对颜色的判断不同。就算光本身看起来一样也没用…… 20 好比说一个物体，非常精准地把红绿蓝三个对应波长吸掉了。如果是太阳光，那么还剩下黄、紫等等对应的，还有颜色；但RGB式LED只有这三种光，结果虽然看它的光和太阳光一样，但看它照出来这个物体就是黑的。 |
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