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欣赏大千世界缤纷色彩,就指着这三种小可爱了

本帖由 漂亮的石头2015-09-08 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG]
    什么是颜色?

    [​IMG] 曹粲,安大略湖边的傻子

    我回答过相关的问题,关于不同颜色光波长的疑惑? - 光学

    这里转过来,再补充下。

    颜色是视网膜的视锥细胞收集到不同可见光,把光信号转化为电信号,通过视神经传到人脑后,产生的感觉。

    颜色不是物质,是人脑处理过某物体发出的电磁波后的,分辨出的这种物体的属性。颜色是某物发出可见光和人眼对可见光的响应二者共同决定的。

    换句话说,颜色只是人体主观的感受。别的动物的眼睛不一定跟人看到的一样。你的照相机里拍到的颜色,跟你眼睛看到的,因为感光响应不同,所以也不完全一样。

    但是由于人脑收集到信号后,其实会做归一化处理,只要三种视锥细胞都齐全,人们看到的颜色就都一样。也就是说,只要都是正常人眼(非色盲),你看到的蓝色的天,和你旁边小伙伴看到的天是一个蓝色。有的答案里居然说人和人看到的颜色不一样,我也是醉了。

    具体到人眼,由于正常人眼的视网膜有三种锥状细胞。分别探测长波(L),中波(M),短波(S),如下图,(Color vision)

    [​IMG]

    如下图,是罗切斯特大学 David Williams 教授研究组发表在 Nature 上的人眼三种锥状细胞在视网膜上的分布(The arrangement of the three cone classes in the living human eye : Abstract : Nature)。

    [​IMG]

    图中颜色是根据实验后加上的,只是为了区分三种不同的锥状细胞。红色表示对长波敏感,绿色对中波敏感,蓝色对短波敏感。

    每个人这三种锥状细胞的分布都不尽相同, 如下图(http://aria.cvs.rochester.edu/papers/Williams_VR2011.pdf)所列的,都是有正常色觉的人眼,但是各种锥状细胞的比例差很多。

    [​IMG]

    但是如果三种视锥细胞有任何一种缺失,就会造成某种色盲。

    人体的视觉感受,源于三种锥状细胞对辐射来的可见光的响应(具体来讲,是把开头那个响应曲线和入射来的光相乘,再对波长或频率做简单积分),这种感光细胞的响应会产生一个电信号,有视神经传给大脑。

    人脑收集到视神经传来的信号后,三种锥状细胞传来的电信号的比值,决定了我们感受到的颜色。三个通道电信号的绝对值,决定了该物体颜色的亮度。

    由于人眼进化出了三种锥状细胞,能探测的所有颜色,可以表示成如下的颜色空间 (CIE 1931 color space):

    [​IMG]

    举个例子,红色和绿色的光可以复合成黄色,就是由于颜色是入射光和人眼的色觉响应共同作用的结果。红光(~700nm)和绿光(~500nm)同时作用在人眼时,可以产生纯黄光(~600nm)对人眼一样的刺激,这两种情况下,视网膜感光细胞输给大脑的电信号,可以相同,人脑也就不能区分这到底是混合成的黄光,还是纯黄光。

    这并不是说,红光+绿光就真的混合成黄光了。如果给你个光谱仪,你可以很轻松地分辨出这两种情况,这两种情况的物理本质还是完全不同的。只是人眼分不出而已。所谓的红绿蓝三基色的概念,也是由于人眼有三种锥状细胞,而造成的。

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