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为什么人只有一种眼睛却要两种原色美术的红黄蓝和电脑的红绿蓝?

同样的颜色,在黑色的纸上和白色的纸上,颜色显示一样吗?

想想看,用同样的颜色,在黑色的纸上画画和白色的纸上画画,画出来的画颜色能一样吗?

美术上的红色、黄色和蓝色并不是颜色的主要原色。因为这样三个颜色的组合并不是人眼的最佳选择。

为什么人只有一种眼睛却要两种原色美术的红黄蓝和电脑的红绿蓝?

图:越绚丽的图画需要越丰富的颜色种类

颜色系统与色域

你可以定义任何你想要的颜色作为你的颜色系统的“原色”,而其他的颜色则通过混合定义的原色得到。虽然任意的原色都可以混合出无数种颜色,但不同的原色系统混合出的效果,丰富程度各不相同,甚至会存在缺色的情况。

例如,将淡蓝色、青色和紫色定义为主色。然后我们会发现无论再怎么混合也不会产生红色、橙色、黄色等等。

因此,我们应该区分什么是色彩系统和有效色彩系统。色彩系统的有效性、丰富性最好是通过原色系统的混合产生的不同颜色的数量来衡量的。这些颜色的集合被称为“色域”。一个大色域的颜色系统更能有效地表示包含不同颜色的各种图像。

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一个颜色系统的有效性最好以混合系统的原色可以产生的不同颜色的数量来衡量。这组颜色称为系统的“色域”。色域较大的颜色系统更能表达各种图像的丰富多彩。

因此,我们平常上网买电脑或显示器的时候,经常会有看到“72%高色域屏”、“100%色域屏”的宣传语,说白了就是颜色更多一点。不过,人靠光识物,光和美术绘画的颜色表达机制并不太。

人类对颜色的灵敏度

一般来说最佳的颜色系统是与人眼最匹配的系统,因为最终是人眼体验了颜色。人类的眼睛里有一组弯曲的光敏细胞,形状分别像圆锥和小圆杆,我们叫它们视锥细胞和视杆细胞。

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有颜色的光可以被视锥细胞探测到。人类的视锥细胞有三种:红色、绿色和蓝色视锥细胞。根据名字可以知道红色视锥细胞(L)主要检测红光,绿色视锥细胞(M)主要检测绿光,而蓝视锥细胞(S)主要检测蓝光。但这并不绝对的,即使红色视锥细胞主要检测到红色,但它也可以检测到一些其他颜色。

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因此,即使人类没有黄色视锥细胞,当它触发红色视锥细胞和绿色视锥细胞时,我们仍然可以看到黄光。

通过这种方式,人类就如同拥有一个内置的颜色解码器。虽然我们的视觉单元只能看到红色,绿色和蓝色,但它们的混合组合可以使我们能够体验数百万种颜色。也因此可以得出结论:最有效的色彩系统是与人眼非常接近的色彩系统,即混合了红光,绿光和蓝光的色彩系统。

但是光也有光的机制,我们还要考虑光如何能够响应我们的人眼敏感度。

自发与反射

仔细看下图,上图背景为黑色像屏幕,下图背景为白则为画纸,颜色在不同背景下产生了不同的效果。

为什么人只有一种眼睛却要两种原色美术的红黄蓝和电脑的红绿蓝?

图:显示了红色,绿色和蓝色如何互相混合来产生其他颜色。底部显示了青色,品红色和黄色如何互减来产生其他颜色。

我们可以直接利用光源来制造光,也可以从吸收某些颜色的材料上反射白光。

加色系统

直接产生光的系统被称为“加色”系统,意思是来自不同光源的颜色叠加在一起形成最终的光束。

太阳光是最好的例子:阳光虽然在我们看来为白色,不过我们可以通过三棱镜把它所具有的颜色光散射出来。

为什么人只有一种眼睛却要两种原色美术的红黄蓝和电脑的红绿蓝?

再比如计算机屏幕:屏幕的每个图像像素只是一小部分发射不同颜色的光源集合。如果你在电脑屏幕上显示一个南瓜的图像,你实际上并没有打开屏幕上的任何橙色光源。而是打开了红色光源和绿色光源,叠加在一起变成了橙色。

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减色系统

与加色系统相反,通过吸收除去颜色的颜色系统称为“减色”颜色系统。之所以这么叫是因为白纸为背景,反射白光,而最终的颜色是由白光(包含所有颜色的光),减去某些颜色,最终留下的其他颜色所呈现的。减色法的例子有油漆、颜料和油墨。

你在报纸上看到的橙色南瓜并不一定是用橙色墨水喷出来的。而是用黄色和洋红色的墨水分别喷到纸上的。如果你看过喷墨打印机打印彩色图案的过程就更容易能理解,特别是在墨盒缺墨的时候,你会发现打印出来的颜色失真。

为什么人只有一种眼睛却要两种原色美术的红黄蓝和电脑的红绿蓝?

和屏幕不同的是:(电脑用红色和绿色组合显示)黄色的墨水吸收白色光束中的蓝光和一点绿色和红色,而品红的墨水吸收绿色的光和一点蓝色和红色,只留下橙色的光反射回来。

总结

因此,人类需要两种同样有效的方法来创建颜色,加法系统和减法系统:(即最能与人眼匹配)

(1)产生红色、绿色和蓝色光的加法系统;

(2)产生红色、绿色和蓝色光的减色法系统;

对于加色系统,光是直接产生的。这意味着最有效的加色系统的原色是简单的红色、绿色和蓝色(RGB)。这就是为什么大多数电脑屏幕,从手机到电视,都包含一个个由红色、绿色和蓝色光源像素点组成的屏幕。

对于减色系统,通过吸收相反的颜色得到一定的反射颜色。因此,最有效的减色原色是红色、绿色和蓝色的对立面,即青色、品红和黄色(CMY)。这就是为什么大多数印刷图像墨水为青色,品红色,和黄色。青色是红色的对立,介于绿色和蓝色之间。品红是绿色的对立,介于蓝色和红色之间,黄色是蓝色的对立,介于红色和绿色之间。为什么人只有一种眼睛却要两种原色美术的红黄蓝和电脑的红绿蓝?

而我们一般说的红、黄、蓝的绘画色彩系统实际上是青色、品红色、黄色系统的近似,因为青色接近蓝色,品红接近红色。

综上所述,最有效的颜色系统是红绿蓝加色系统和青、品红、蓝减色系统。

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