五顏六色的白？色彩的奧秘，從三原色講起

平日穿的純白色T恤，在清早的陽光照射下透出溫暖的光澤；到了辦公室，在LED燈的照射下，卻又看著有幾分清冷的藍調。

同樣是白色T恤，不同光源下的區別你看出來了嗎，圖片來源網絡

在漆黑的夜里，再絢麗的彩色衣服也只能看到黑色的模糊輪廓。但在不同的光照條件下，黑色卻能變得“五彩斑斕”：黑色絲絨長裙燈光之下可能透出一絲棕調，看著格外深邃；而黑色汽車漆面泛著光澤，在車燈照射下又會映出隱約的藍。

汽車的黑色漆面能映出隱約的藍，圖片來源網絡

難道是視覺在“騙”我們？

放心，你的視覺沒有任何問題。這一切是因為，“白”、“黑”和不同的顏色并非絕對的物理狀態，而是生物視覺系統對光信息的一種主觀解讀。

這聽起來可能有些抽象，為了解開色彩的奧秘，讓我們走進眼睛的結構，了解它是如何“看見”顏色的。

01

視覺的三原色與眼中的世界

人類眼球的視網膜結構示意圖，圖片來源網絡

當光進入我們的眼睛，眼睛里的視網膜最終對光會產生感應。視網膜上有兩組細胞，其中數量較多的一組叫視桿細胞（Rod）。視桿細胞主要負責感受較弱光線的明暗，卻無法分辨顏色。

另一組叫視錐細胞（Cone），專門負責捕捉顏色信號，并且天生分為了三派：

• 紅敏視錐（對620-760nm的紅光波長最敏感）

• 綠敏視錐（對520-560nm的綠光波長最敏感）

• 藍敏視錐（對440-480nm的藍光波長最敏感）

三種視錐細胞的感光能力，圖片來源：自己做的，數據來源于公開源

我們看到花瓣的粉、天空的藍，這些不同的顏色，本質都是不同的光進入人眼后，分別刺激三種視錐細胞所產生的響應。這些細胞以各自不同的強度“發聲”，信號傳至大腦后被巧妙整合，最終“合成”出我們所感知到的萬千色彩。

然而，這些被我們視為理所當然的顏色，在其他生物眼中可能完全不同。

動物的色彩感知能力，取決于其視網膜上的視錐細胞種類與數量，比如鴿子等鳥類擁有4種視錐細胞，除了紅、綠、藍，還能感知人類看不見的紫外線，在它們眼里，花瓣和天空的顏色可能比人類所見豐富得多。

狗等大多數哺乳動物只有2種視錐細胞（對應藍、黃波長），是“二色視者”。在狗眼里，紅色的玫瑰可能是“深黃色”，綠色的草地可能是“淺灰色”，它們的視覺世界如同人類觀看加了藍黃濾鏡的黑白電視。

人類和狗狗眼中色彩的差異，圖片來源網絡

不僅在物種之間，即使在人類內部，色彩的感知也并非統一。所謂“紅綠色盲”，通常是由于感應紅光或綠光的視錐細胞功能異常或缺失，導致大腦難以有效區分這兩種顏色。

沒有“通用的顏色”，只有“眼中的顏色”，色彩世界的多樣性遠超我們的常規認知。

科學家們研究人眼對顏色的感知規律，得出了色彩科學的核心原理——三原色（RGB）原理。

與人類眼睛有三種視錐細胞對應，光的三原色是紅、綠、藍。只需要這三種基礎光就能混合出大部分顏色，比如紅光+綠光混合出黃光；紅光+藍光混合出品紅光；綠光+藍光混合出青光；當紅、綠、藍以相同強度疊加時，會直接變成白光。

這一原理是現代色彩技術的基礎。手機、電腦、電視的屏幕，都是由無數微小的紅、綠、藍子像素構成的。我們的手機屏幕實際上沒有白色像素，而是依靠紅、綠、藍像素同時發光，讓眼睛誤以為看到了白光。

放大后的OLED屏幕，看到紅綠藍三種顏色的像素，圖片來源：自己做的

描摹

02

科學的色度圖與顏色的坐標

前面說顏色是主觀的，那我們怎么準確地描述顏色？

為了解決這個問題，科學家們發明了色度圖，它就像一張“顏色地圖”，把人類能看到的所有顏色都轉化成了清晰的坐標，讓主觀的色彩有了客觀的定位。

我們現在常用的CIE 1931色度圖，是20世紀初國際照明委員會（CIE）在三原色的基礎上， 通過大量實驗對人眼顏色感知進行數學建模后繪制的。

CIE 1931色度圖，圖片來源網絡

這個馬蹄形圖形的彩色區域，包圍了該模型下人類能夠感知的所有色度（不包括亮度信息）。頂部的弧線對應著從約400nm到760nm波長的單色光。而在圖形內部的每一個點，都代表了混合不同波長的光可以得出來的所有可能色度。

CIE 1931色度圖中“正白色”對應于坐標(0.33，0.33)的位置，該點附近的一個區域內，都是人認可的“白色”，但組成成分有細微差別：

• 早晨陽光（含更多長波長光，比如紅光、黃光）在中心偏右一點；

• 中午的陽光光譜更均衡，坐標在正中心；

• LED燈的白光（含更多短波長光，比如藍光）在中心偏左一點。

這就是“五顏六色的白”的含義（不僅因為白光是由不同顏色的光復合而成的，而且白色本身也不止對應一種顏色）。

手機屏幕的色溫調節利用的就是這個道理：暖色溫（偏黃）相當于將白色的坐標向右移動，冷色溫（偏藍）相當于向左移動。你喜歡的護眼模式，其實就是把白色調得更暖、更靠近早晨陽光的位置。

常見的白光光源光譜，圖片來源：自己做的

至于“黑色”，它并不在色度圖的可見區域里，因為黑色本質是光的缺乏（亮度為0）。當你在關了燈的封閉臥室，伸手不見五指時，所有東西看起來都是“黑”的。這時候沒有光照射到你眼睛里，這就是最接近 “絕對黑”的狀態。

但生活中幾乎沒有“絕對黑”，黑夜中的物體也會反射一點點光，這些光會被我們敏感的視桿細胞捕捉到——此時雖然我們難以辨別物體的顏色，但是也能辨別出不同明暗的黑白輪廓。

亮度逐漸降低，趨近于光線的完全缺失，視覺上感知為“黑”。圖片來源：自己做的

需要注意的是，色度圖只代表人類視覺能覆蓋的顏色范圍。像鳥類能看到紫外線，它們對色彩的感知就不能用這張圖描述了。

標尺

03

色彩的色準與色彩還原的實踐

三原色原理和色度圖，回答了“顏色是什么”的理論問題，如同描繪地圖，定義了不同顏色的坐標。而“如何讓顏色保持一致”，讓不同的顯示器、不同批次的顏料都能給我們帶來一致的色彩體驗，則需要色準這個實踐工具。色準的本質，就是建立一套超越具體設備的、相對客觀的色彩標準體系，確保無論在哪看，顏色都不跑偏。

色準的建立遵循嚴謹的流程：

• 首先規定一套基準色，如國際通用的Pantone色卡（每個色號對應固定的紅、綠、藍光比例，在色度圖上有明確坐標）；

  
  

Pantone色卡，圖片來源網絡

• 其次確定標準光源，如最常用的D65標準光源（模擬正午太陽光），統一顏色對比條件；

• 最后通過儀器測量實際顏色的色度坐標，與標準顏色對比算出差異值（如ΔE值），ΔE越小，色準越好。

我們常說“這臺顯示器的紅色色準好”，其實是指屏幕顯示的“紅色”色度坐標，與在D65光源下“Pantone標準紅”的坐標差異很小，使得人的視覺感知與“標準紅”幾乎一致。當ΔE<1.0，人眼幾乎無法分辨差異，這是專業級顯示器追求的目標。

那么，是不是色準好，就能評價這是一臺完美顯示器了？答案是：遠不止如此。

不同型號的電視屏幕有著細微差別，圖片來源網絡

除了色準，色域（決定色彩范圍的豐富度）、均勻性（保證屏幕各區域色彩亮度一致）和對比度（影響明暗細節層次）等參數同樣至關重要。與此同時，分辨率決定了畫面的清晰度，刷新率與響應時間影響動態畫面的流暢度，而調光方式則直接關系到長時間使用的視覺舒適度。

這些因素共同構成了一套復雜的屏幕評價體系。但歸根到底，屏幕顯示效果的差異，首先源于不同的屏幕技術與顯示原理，它劃定了畫質的起跑線。而科學家如何執著還原畫面色彩，新型顯示技術又藏著哪些革新亮點？這些內容，我們留到以后慢慢揭秘。

一塊令人滿意的屏幕，由多種參數共同決定，圖片來源：AI生成

回顧全文，從動物眼中千差萬別的色彩世界，到人類用三原色、色度圖和色準構建的“顏色共識”，我們終于明白：光只有波長，而顏色本身是生物大腦對波長的獨特解讀，并非光的固有屬性。

人類的色彩體系，就像我們約定用“米”丈量距離、“秒”記錄時間一樣，是一種基于視覺共性的通用語言。它不描述世界的“真實”，卻讓我們能在同一個頻道上看見彼此眼中的世界。

所以，下次當你看到一件暖白的T恤或一輛泛藍的黑車時，不妨會心一笑——這世界本無顏色，是你的眼睛和大腦，為它涂上了“五顏六色的白”，與“五彩斑斕的黑”。

來源：季華實驗室進校園

編輯：張柒柒

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