当我们谈论色彩的时候，我们到底在谈论什么（Episode 1 颜色与光谱）

大家好啊，终于也是克服懒癌来到了系列的第三期，由于前两期没搞清楚只能回贴一次的限制导致更新在了中间楼层，后面应该会以新帖的形式更新，另外请相信本期绝对不是为了赶在月底之前完成月度金币任务（才怪）！如果各位看官觉得内容还算有趣的话，希望能多打赏一点堕落 qql

前面两期稍微介绍了一点光的知识，今天我们稍微换下口味，来聊一聊一另个很重要的话题：

颜色

说起使用各种颜色手法来塑造效果和刻画情感，本分区的各位大佬肯定比我这个小菜鸡擅长得多得多

不过或许在使用颜色的时候，或许也很少下意识去考虑一些问题，比方说：

颜色是光吗？

黑色是一种颜色吗？

为什么没有黑色的光？

为什么红色是红色而不是绿色？

我看到的红色就一定是别人眼中的红色吗？

如果一个红绿色盲从来都没被纠正过，他会认为红色和绿色是一种颜色吗？

我怎么好像在哪里听说过狗不太能看到红色和绿色？

……

这些问题可以大致分为两类：其中一部分涉及到某种物理上的固有属性，一部分涉及到人的主观感受

稍微联想和发散一下，我们注意到（注意力惊人，attention is all you need 是吧？）：

那么，颜色或许是光和人类感知共同作用的结果？

得到这个结论立刻为之一振，不过还需要一步步完善它：

先从简单的问题开始：首先，颜色肯定和光有关！

光是一种电磁波，而中学的物理实验告诉我们三棱镜可以把可见光分解成各种颜色的可见光，这是因为不同频率（波长）的光在玻璃中的传播速度不同，导致它们被三棱镜折射的角度不同（感兴趣的话可以去了解 Snell's Law [其实就是中学的折射定律]，以及一个叫 Dispersion Relation [色散关系] 的玩意，展开就有点复杂了）

实际上，不止可以用折射的方式分解色光：不严谨地从微观出发，一个光子和表面发生相互作用后只能有两种可能：要么被完全吸收，要么被散射（吸收-发射，包括完全不损失能量的弹性散射，和损失一部分能量导致频率发生改变的非弹性散射），而这也是现实中物体颜色的核心——简单点说，红色的物品对较短波长的色光吸收能力太强啦，导致大量的红色光（> 622nm）被反射到人眼睛里了

所以不同的颜色和不同波长的可见光之间一定存在着某种联系，此外，根据先前两期的内容，光子密度也对应着光通量的变化，因此可以猜测颜色至少和三个因素有关：

光的波长、光的能量（通量/辐射度）、人视觉系统的感知

首先来关注前两个固有属性

考虑到这篇文章的受众主要是人类，因此多数情况下只需要关注 380nm 到 780nm 的可见光波段（话说难道从来没有考虑过兽人的可视区间这种问题嘛，香喷喷的狼兽人看不到红色和绿色这种事情不要啊！）

物理学家们定义了一个叫做光谱功率分布 (Spectrum Power Distribution, SPD) 的玩意，学过概率的同学们一下子就明白了：嗯……分布？不就是描述一个发光物体在不同的频率上有多少光线的连续密度函数嘛

上面这两张图片分别给出了荧光灯 (a) 和日光下柠檬皮 (b) 的光谱功率分布，可以看到荧光灯在全频段上的密度都远远大于柠檬皮，这是因为荧光灯自己就会发光，而柠檬皮则是靠着反射太阳光才能发光；同时注意到荧光灯的 SPD 曲线远没有柠檬皮的 SPD 曲线平滑，且有三个很奇怪的峰，这是因为荧光灯是靠紫外线照射荧光材料产生可见光，而人工制造时，期望通过少许几种有限的荧光材料来调制出比较理想的白光，而曲线左侧的两个尖峰就是用来调制过强的红光的辅助荧光剂所产生的

等等……好像有什么不对劲？

你刚才好像说了荧光灯调制出了白光？

没有记错的话……太阳光似乎也是白光？

难道说我们手搓出了太阳光？

而太阳光谱功率分布长这样：

显然不是一回事情

为什么看到的同样视觉效果的色光，它们的光谱会完全不同啊喂！

等等……刚才不是猜测颜色和三个因素有关嘛，剩下的那个是啥来着？

人的感知！

实际上，如果用三棱镜对传统的荧光灯（尤其是老式的卤磷酸盐荧光灯或现代的三基色荧光灯）发出的光进行色散，你看到的确实不会是像彩虹那样平滑、连续的色带，而主要是几条明亮的、分开的色带（对应主要尖峰）和一些较暗的、模糊的区域

人们把这种色光看起来颜色完全相同，但实际上光谱功率分布完全不同的现象称为：同色异谱 (Metamerism)

这也是人的三色视觉的核心，以及色彩/光学系统设计的基石

而同色异谱也解释了为什么同样的光照环境下，人和其他动物看到的色彩完全不一样——因为人拥有最特殊的三色视觉系统，而大多数动物只有单色！

那么，既然色彩感知这么神奇，那么下次就介绍一下人类色彩感知相关的理论吧！

感觉对于色彩有了更深层次的认识惹，人只能看到红色～紫色这个区间的

白角老师好OTZ 没想到在泥潭也能听上课 光的拆解好复杂啊 看完了又感觉跟没看似的（如看） 谢谢分享知识

老师老师 我想问一下 光里面有没有别的颜色 只是人类眼中色锥不够 看不到

感觉好像在中学物理课程里看过，但忘得差不多了，这也算补课了

这些应该都是色彩设计的底层了

得介绍一下光学三原色rgb和颜料三原色，大部分人都会把这两个东西搞混

人的感知真的很重要，之前看过一个科普说燕子乌鸦喜鹊之类的鸟，人看都是黑色或者黑白相间，鸟儿自己看是五彩斑斓的

记得很多鸟类视觉颜色比人类多来着，地球上好像这方面最强的是皮皮虾来着？好像是16色视觉？

会不会是眼睛对不同光的反应

感觉知识从我的脑子里一闪而过，懵懵懂懂的。

感谢楼主科普哦，关于色彩的知识有了新的收获惹

懵懵的 对于咸鱼来说不是很能看得懂

事实证明，论坛的也可以很多元化，资瓷资瓷，不过科普的易于传播改造和通俗化尝试还是要做一下的。不要求那种传播你想要传播的知识能让你妈妈和非专业朋友都听懂的当代白居易模式，稍微用一些比喻和日常口语化内容还是好的

之前看科普，绝大多数哺乳动物都是色盲嘞，因为中生代被恐龙压制得只能在夜晚摸黑行动，所以强化了夜视能力放弃了色彩。
而作为恐龙的鸟类拥有原生的四色视觉，以及大部分鱼类，章鱼乌贼也是感受色彩的大师，他们视网膜的色觉细胞有四种。比人类的三色视觉看到的色彩更丰富。
至于人类的三色视觉，也是灵长类祖先长期吃水果，过期或者没熟的水果有毒，把不能辨识颜色的淘汰个体掉了，筛选出了有色彩突变的基因。（不过据说也有四色视觉的人类，只是很稀有了）

三原色好像课堂上讲过，就是了解的不够详细，只能说长见识了。

这真是很专业的科普了，虽然狗看不到红绿色不过也有不少动物可见光范围比人类宽的啊

我覺得與其說是在上美術課，倒更像是我國高中在上的物理課程

很不错的科普惹，原来不同物种的可见光的波长不一样，那我就理解了为什么有些动物会看不到人类可以看到的色彩了。

想不到泥潭还能看到挺专业的科普文, 感觉又涨些知识惹呢~感谢楼主分享挺好