为什么红色，绿色和蓝色是光的原色？

颜色不必是红色，绿色和蓝色的混合物，因为可见光可以是390nm-700nm范围内的任何波长。真实世界中确实存在原色吗？还是我们选择红色，绿色和蓝色是因为人眼的视锥细胞会响应这些颜色？

TL：DR

真实世界中确实存在原色吗？

没有。

没有光的原色，实际上根本没有光（或电磁辐射的任何其他波长）中固有的颜色。我们的眼/脑系统在感知某些EMR波长时只有颜色。

还是我们选择红色，绿色和蓝色，是因为人眼的视锥细胞会响应这些颜色？

我们使用三色复制系统是因为人类视觉系统是三色的，但是我们在三色复制系统中使用的原色分别与三种颜色中的每种都不匹配，因此，人体视网膜最敏感。

简短答案

自然界中没有“颜色”之类的东西。光只有波长。可见光谱两端的电磁辐射源也具有波长。可见光与其他形式的电磁辐射（例如无线电波）之间的唯一区别是，我们的眼睛对某些波长的电磁辐射发生化学反应，而对其他波长不发生化学反应。除此之外，“光”与“无线电波”或“ X射线”之间没有实质性区别。没有。

我们的视网膜由三种不同类型的视锥细胞组成，它们分别对不同波长的电磁辐射具有最强的响应能力。就我们的“红色”和“绿色”锥而言，对大多数波长的光的响应几乎没有差异。但是，通过比较差异以及哪个具有更高的响应（红色或绿色圆锥体），我们的大脑可以插值光源最强的距离以及朝红色或蓝色方向的方向。

颜色是我们眼部大脑系统的一种结构，可以比较视网膜中三种不同类型的视锥细胞的相对响应，并根据每组视锥细胞对同一光线的响应的不同量来创建“颜色”的感知。人类感知到许多颜色是单一波长的光无法产生的。例如，“品红色”是当我们同时在可见光谱的一端暴露于红光而在可见光谱的另一端暴露于蓝光时，我们的大脑所创造的。

颜色再现系统具有被选择用作原色的颜色，但是特定的颜色在一个系统与下一个系统之间是不同的，并且这种颜色不一定对应于人类视网膜中三种类型的视锥细胞的峰值灵敏度。“蓝色”和“绿色”与人类S-圆锥和M-圆锥的峰值响应相当接近，但是“红色”与我们的L-圆锥的峰值响应相去甚远。

扩展答案

拜耳（Bayer）蒙版传感器上的彩色滤光片的光谱响应紧密模拟了人类视网膜中三种不同类型视锥的响应。实际上，与大多数数码相机相比，我们的眼睛在红色和绿色之间具有更多的“重叠”。

我们眼中三种不同类型的视锥细胞的“响应曲线”：_{注意：“红色” L线在570nm处出现峰，这就是我们所说的“黄绿色”，而不是在640-650nm处发生。我们称之为“红色”的颜色。}

现代数码相机的典型响应曲线：_{注意：传感器的“红色”滤波部分在600nm（我们称为“橙色”）处达到峰值，而不是640nm（即我们称为“红色”的颜色）处峰。}

在大多数数码相机中，IR和UV波长由堆栈中位于传感器前面的元素过滤。在到达拜耳掩模之前，几乎所有的光都已被去除。通常，在测试传感器的光谱响应时，不存在传感器堆栈中的其他过滤器，并且不会除去IR和UV光。除非在使用相机拍照时从照相机上取下那些滤镜，否则每个滤色镜下像素对870nm的响应都是无关紧要的，因为实际上不允许800nm或更长波长的信号到达拜耳掩模。

• 没有红色，绿色和蓝色之间的“重叠”（或更准确地说，没有重叠的方式），我们视网膜中三种不同类型的视锥细胞的灵敏度曲线就被塑造成以565nm，540nm和445nm为中心的峰值灵敏度的光。无法像我们想象的那样复制色彩。
• 我们的眼/脑视觉系统通过不同波长的光的组合和混合以及单个波长的光来创建颜色。
• 没有特定波长的可见光固有的颜色。我们的眼睛/大脑只能将颜色分配给特定的波长或光的波长组合。
• 我们感知到的许多不同颜色是无法通过单一波长的光创建的。
• 另一方面，通过组合适当比例的其他波长的光在我们的视网膜中产生相同的生物响应，也可以再现人类视觉对导致特定颜色感知的任何特定单个波长的光的响应。
• 我们使用RGB再现颜色的原因不是因为“红色”，“绿色”和“蓝色”是光的本质所固有的。他们不是。我们使用RGB是因为三色性¹是我们的眼睛/大脑系统对光的响应方式所固有的。

拜耳面罩上“红色”锥体的神话和“红色”滤镜的神话。

许多人将“ RGB”理解为人类视觉系统的内在因素，这是因为L锥对640nm左右的红光最敏感。他们不是。（大多数拜耳模板上“红色”像素前面的滤镜也不是。我们将在下面再讲。）

我们的S锥（“ S”表示对“短波长”最敏感，而不是“尺寸较小”）对445nm最为敏感，这是我们大多数人认为比红色版本的紫色稍蓝的光的波长。

我们的M锥（“中等波长”）对540nm最为敏感，这是我们大多数人认为是略带蓝色的绿色的光的波长。

我们的L锥（“长波长”）对大约565nm最为敏感，这是我们大多数人认为是黄绿色的光的波长，绿色比黄色还多。我们的L锥对640nm“红”光的敏感度远不及对565nm“黄绿”光的敏感度！

正如上面简化的第一张图所示，我们的M锥和L锥之间没有太大区别。但是我们的大脑利用这种差异来感知“颜色”。

从其他用户的评论到不同的答案：

想象一下一个外星人，他以黄色为主要颜色。她会发现我们缺少彩色印刷品和丝网。她会认为，如果看不到她所感知的世界与我们的彩色印刷品和屏幕之间的差异，我们将是部分色盲的。

实际上，这是对565nm左右最敏感的视锥细胞的灵敏度的准确描述，而不是将565nm位于“黄色”的“绿色”侧的L锥的峰值灵敏度描述为“红色”。我们称为“红色”的颜色位于大约640nm处，位于“黄色”的“橙色”的另一侧。

为什么我们在色彩还原系统中使用三种色彩

总结一下我们到目前为止所涵盖的内容：

没有光的原色。

人类视觉的三色本质是使三色再现系统或多或少准确地模仿我们用自己的眼睛看世界的方式。我们感知到很多颜色。

我们所谓的“原色”不是我们对于每种类型的圆锥体最敏感的三种波长的光所感知的三种颜色。

颜色再现系统具有被选择用作原色的颜色，但是特定的颜色在一个系统与另一个系统之间是不同的，并且这种颜色不直接对应于人类视网膜中三种类型的视锥细胞的峰值灵敏度。

再现系统使用的这三种颜色，无论使用何种颜色，都与人类视网膜中每种圆锥体最敏感的三种波长的光不匹配。

例如，如果我们想创建一个能够为狗提供“色彩准确”图像的摄像系统，则需要创建一个传感器，该传感器被遮盖以模仿狗视网膜中视锥细胞的响应，而不是模仿狗视网膜的视锥细胞的响应。人的视网膜中的视锥细胞。由于狗视网膜中只有两种类型的视锥细胞，它们与我们所看到的“可见光谱”不同，因此它们在相似波长的光之间的区别远不如我们能分辨的多。我们用于狗的色彩再现系统只需要基于传感器面罩上的两个而不是三个不同的滤镜即可。

上面的图表说明了为什么我们认为我们的狗因为跑过去刚刚扔在院子里的全新闪亮亮红色玩具而变得愚蠢：他几乎看不到我们称为“红色”的光的波长。对狗来说，它看起来像是人类的非常暗褐色。再加上狗没有像人类那样专注于近距离的事实-他们利用其强大的嗅觉-使他处于明显的劣势，因为他从未闻到刚刚拔出的新玩具它进来的包装。

回到人类。

“只有”红色，“只有”绿色和“只有”蓝色的神话

如果我们能创造一个传感器，使“蓝色”过滤像素是敏感只为445nm的光，“绿色”过滤像素是敏感的只有 540nm的光，而“红色”过滤像素是敏感的只有565nm的光不会产生我们的眼睛会认出的图像，就像我们感知到的世界一样。首先，几乎所有“白光”能量都将无法到达传感器，因此，它对光的敏感性要比我们当前的相机低得多。没有发出或反射上面列出的确切波长之一的光的任何光源将根本无法测量。因此，场景的绝大多数将是非常黑暗或黑色的。如果它们在540nm和565nm处反射相同的光量，则不可能区分在490nm和615nm处反射很多光的物体与在615nm处但不能在490nm处反射光的物体之间的区别。 。不可能分辨出我们感知到的许多不同的颜色。

即使我们创建了一个传感器，使“蓝色”滤过的像素仅对480nm以下的光敏感，“绿色”滤过的像素仅对480nm至550nm之间的光敏感，而“红色”的滤过像素仅对480nm至550nm之间的光敏感。在550nm以上的光下，我们将无法捕获和再现类似于我们用眼睛看到的图像。尽管它比上面描述的仅对 445nm，仅 540nm和仅 565nm的光敏感的传感器更有效，但它的灵敏度仍比拜耳掩模传感器提供的重叠灵敏度低得多。锥体在人视网膜中的重叠性质使大脑能够从每种类型的锥体对相同光的响应差异中感知颜色。如果相机的传感器中没有如此重叠的敏感度，我们将无法模仿大脑对来自视网膜的信号的反应。例如，我们将无法完全区分490nm反射光和540nm反射光。单色相机无法区分任何波长的光，而只能区分光的强度，几乎与区分单色光的原因是，我们将无法区分仅发射或反射所有波长的光的颜色。三个颜色通道。

想想当我们在非常有限的光谱红色灯光下观看时的情况。不可能分辨出红色衬衫和白色衬衫之间的区别。它们在我们的眼中看起来都是相同的颜色。同样，在有限光谱的红光下，蓝色的任何事物看起来都非常像黑色，因为它不会反射任何照在其上的红色光，并且也不会反射任何蓝光。

红色，绿色和蓝色将由“完美”的颜色传感器谨慎测量的整个想法是基于对拜耳蒙版相机如何重现颜色的多次重复的误解（绿色滤镜只允许绿色光通过，红色滤镜只允许绿色光通过）。红灯通过等）。这也是基于对“颜色”是什么的误解。

拜耳蒙面相机如何重现色彩

原始文件实际上并没有为每个像素存储任何颜色。它们每个像素只存储一个亮度值。

的确，在每个像素上方都具有拜耳掩模时，会在每个像素孔上方使用“红色”，“绿色”或“蓝色”滤镜对光进行滤波。但是，没有硬性截止，只有绿光才能通过绿色滤过的像素，或者只有红光才能通过红色滤过的像素。有很多²重叠。²许多红色光和一些蓝色光穿过绿色滤镜。许多绿色光甚至一点蓝色光都通过红色滤镜，并且一些红色和绿色光被用蓝色滤过的像素记录。由于原始文件是传感器上每个像素的一组单个亮度值，因此没有原始文件的实际颜色信息。通过将相邻像素的三种颜色中的一种与拜耳掩模进行比较，可以得出颜色。

每个以相应频率振动的“红色”波长通过绿色滤光片的光子，与每个以“绿色”波长的振动频率使其进入同一像素的光子相同。³

就像在拍摄黑白胶片时在镜头前放置红色滤镜一样。它并没有产生单色的红色照片。它也不会产生只有红色物体完全没有亮度的黑白照片。相反，当通过红色滤镜以黑白方式拍摄照片时，红色物体显示的灰度比绿色或蓝色物体的灰度要高，绿色或蓝色物体在场景中的亮度与红色物体相同。

单色像素前面的拜耳掩模也不会产生颜色。它的作用是将不同波长的色调值（记录特定波长的光的亮度值有多亮或多暗）改变不同的量。当比较用拜耳掩模中使用的三种不同滤色器过滤的相邻像素的色调值（灰度强度）时，可以从该信息中插值颜色。这就是我们称为去马赛克的过程。

什么是“颜色”？

将某些波长的光等同于“有色”的人会感觉到特定的波长有点错误的假设。“颜色”是眼睛/大脑系统的一种构造，可以感知到它，并且在电磁辐射范围内我们称之为“可见光”的部分中根本不存在。在这种情况下，我们可能会将仅离散的单个波长的光感知为某种颜色，但同样真实的是，我们感知的某些颜色不可能由仅包含单个波长的光产生。

我们的眼睛看不到的“可见”光与其他形式的EMR之间的唯一区别是，我们的眼睛对某些波长的EMR具有化学反应，而对其他波长没有化学反应。拜耳（Bayer）蒙面相机之所以起作用，是因为它们的传感器模仿了视网膜响应可见光波长的三基色方式，并且当它们将来自传感器的原始数据处理成可见图像时，它们还模仿了我们的大脑处理从视网膜获取的信息的方式。但是我们的色彩还原系统很少（如果有的话）使用三种原色来匹配人类视网膜中三种类型的视锥细胞最敏感的三种相应的光波长。

_{¹很少见的人类，几乎全部是女性，他们是四色体，带有一种额外的视锥细胞，对绿色（540nm）和红色（565nm）波长的光最敏感。大多数这样的个体是功能性三色性。仅有一个这样的人被明确鉴定为功能性四色盲。与其他三色视觉正常的人相比，该受试者可以识别出更多的颜色（根据非常相似的颜色之间的更好区分-“可见光谱”两端的范围没有扩展）。}

_{²请记住，“红色”滤镜通常实际上是橙橙色，比绿蓝色的“绿色”滤镜更接近“红色”，但实际上不是“红色”。这就是为什么我们检查相机传感器时会看到蓝绿色的原因。拜耳面罩的一半是略带蓝色的绿色，四分之一是蓝色的紫色，四分之一是黄橙色。拜耳掩模上没有任何过滤器，实际上是我们称为“红色”的颜色，尽管互联网上的所有图纸都使用“红色”来描绘它们。}

³根据光子振动的波长，光子携带的能量差异很小。但是每个传感器（像素良好）仅测量能量，它无法区分能量稍高或略低的光子，它只是累积所有撞击光子的光子，当它们落在硅片上时，它们释放出来。那感官。

我们之所以选择RGB，是因为它们与我们眼中三种类型的视锥细胞的工作方式合理匹配。但是，对于红色，绿色和蓝色没有特别特权的波长选择集。只要您选择适合一组圆锥体的波长，就可以将它们混合以创建多种颜色。

用于颜色管理的颜色测量方式使用XYZ三刺激值-基本上等同于眼睛的锥体响应。产生相同XYZ值的波长/亮度的任何组合将看起来相同。

挑选一组主要触发一种类型的圆锥体并尽可能少地触发另一种圆锥体的波长组，可以实现最大范围的颜色。稍微改变波长（从而改变锥体响应）将提供可以实现的稍微不同的颜色范围。

因此，对于原色，没有唯一的一组精确波长，而对于减色颜色则没有。

我感到惊讶的是：法国物理学家加布里埃尔·利普曼（Gabriel Lippmann）在1891年发明了一种彩色照相方法，该方法仅使用黑白胶片，不使用滤镜，不使​​用染料，也不使用颜料。他用反面的镜子建造玻璃板，并在玻璃板上涂了一层由超细卤化银晶体组成的透明乳液。光线穿过乳剂，撞击镜子，然后再次进入，再次从背面使印版曝光。第一次转换不足以曝光，第二次转换提供所需的光能。生成的图像是金属银的堆叠。该银的定位根据曝光光的波长进行分层。从后方照亮印版时，现在穿过印版的光只有在与曝光光的频率完全匹配时才能通过。结果是美丽的全彩色图像。由于制作此图像很困难，并且由于制作副本时遇到困难，因此此过程被抛在一边。

宝丽来（Polaroid）声望的爱德温·兰德（Edwin Land）博士在研究即时彩色胶片的过程中，重复了詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clark Maxwell）的方法，该方法制作了1855年的第一张彩色照片。麦克斯韦使用了红色，绿色和蓝色滤镜。Land只能使用红色和白色来重复相同的图像，但是他的宝丽来彩色胶片基于红色，绿色和蓝色过滤。

致力于制造彩色电视系统的科学家能够在普通的黑白电视机上发送彩色图片（但是伪彩色）。他们以不同的速度选拔图像，这刺激了眼睛/大脑看到彩色图像。

奇怪的是：1850年，浸信会大臣，纽约州Westkill的Daguerreotypist的Levi L Hill展示了Daguerreotype彩色版。Daguerreian Journal的编辑看到了这些内容，如果Hill出版，则向Hill提供100,000美元。在1852年，他确实发表了论文，但论文太乱了以至于没有价值。毫无疑问，他成功了。More Code名声大噪的Samuel Morse见证了这一过程。没有样品幸存下来，但是其他Daguerreotyptyists蛤they他们偶然产生了全彩色图像。据我所知，Daguerreotype的色彩再也没有被重复。推测是，这是一个类似于Lippmann完成的干扰过程。

现代彩色打印将青色（绿色+蓝色），品红色（红色+蓝色）和黄色（红色+绿色）这三个减色基色统一在一起。这是因为可以通过附近光源发出的光来查看打印件。该光横穿透明的染料或颜料，击中白色底基，反射回来并再次横穿染料。这是有效的，因为青色是红色阻滞剂，洋红色是绿色阻滞剂，黄色是蓝色阻滞剂。这些减色原色的强度向我们呈现出彩色图像。彩色底片和幻灯片胶片也使用减色原色。这些调制光横穿胶片形成彩色图像。

地球大气层过滤掉了从外太空轰炸我们的大量电能。话虽这么说，我们的大气层在一个狭窄的高度透明的环境中，宽度大约为一个八度，范围为400微米（百万分之一毫米）至700微米。毫无疑问，由于这种透明性，人类的视野得以发展。

色觉的许多理论已被提出并被抛弃。但是，由于进行了无数次实验，结果发现，几乎所有的颜色都可以由红色，绿色和蓝色的合适混合物进行匹配-因此，这些颜色被标记为主要的浅色。

在视觉病理学的研究中，已鉴定出三种对颜色敏感的细胞。由于它们的形状，这些被称为视锥细胞。此外，已经发现这些细胞含有与它们敏感的颜色一致的色素。就在最近，人们发现由于第四种视锥细胞，使12％的女性拥有增强的色觉，从而使她们的色泽范围大大扩大。教训是，这是一门不断发展的科学。

这是一个有趣的问题，可能引起深刻的评论。

有几个方面需要考虑。

• 第一个方面是颜色的物理学。我们可以观察到可见光谱，可以看到R，G和B为1）具有最重要表面的表面，2）彼此之间等距的间隔3）光谱的直线可以看作是一个圆，其中紫色为由蓝色和红色构建而成，在这种情况下2）更完全有效。因此，这里有两种现象：3）所选颜色的重要性，以及4）这3种颜色的表现力以加法表示完整光谱。

维基百科/可见光谱

• 第二个方面是颜色的生化和生态学。光子具有特定颜色（波长）的电磁场与特定范围的分子现象有关，例如原子-原子振动，束缚角振动，有机分子或有机金属的化学吸收（HOMO-LUMO电子跃迁）分子（这正是如何颜色在自然以及用颜料和染料人类制造），以及它们出现在自然界（出现在达尔文的自然选择学说一个关键的现象），是不是我有特定参数的知识的东西在科学中对此进行了讨论。颜色检测器的出现是另一种可能（可能与）相关的现象。颜色表达的出现。大自然主要是由植物（在进化时间和重要性上）构成的，它们是绿色的，因此区分不同绿色的能力（对于生存）具有重要意义，我们人类对绿色的敏感性仍然高于所有其他颜色。这种变化的结果是人类对眼睛具有一定能力看到颜色的方式，再加上自然界的化学（自然出现的颜色），行为（植物和动物）的结果。具体来说，自然选择了这三种颜色（我们将其命名），但这是质量上的差异，数量上的差异主要发生在绿色和光的强度上（我们看到的光度比实际颜色还多）。

• 人类对原色的制造更多地受物理学，理论尝试和表现力的影响，而不是我们的自然能力。这是有其局限性的，因为传感器和屏幕的表现力要比自然环境低，而果岭的检测能力要比我们低，并且随着技术的进步，果岭的表现力也会提高（以及HDR屏幕的发光度）。即使相机传感器的绿色传感器数量是其他颜色的两倍。如果我们记录的颜色范围超过3种，但说的是6种（例如，在foveon传感器中，可能不在拜耳传感器中），则可能会更好地记录和渲染现实。简而言之，原色在许多方面都比绝对现实更方便。 如果我们能够像看到几种蛇一样看到红外线，则可能需要在屏幕和摄像头传感器上添加第4种原色。

不可以。这在汽车维修方面尤其令人讨厌，因为在阳光下看起来像是完美的配色在多云的天气下可能已经熄灭，在钠蒸气路灯下看起来完全不整齐。

这种情况对于反射性颜色/涂料特别糟糕（更不用说发光颜色以不同于它们接收的波长“反射”，在洗衣粉中通常被称为“增白剂”），因为它们是光源的连续光谱与光源之间的联系。视锥细胞的接受度曲线，但是对于传感器（或照相材料）所拍摄的场景中的彩色光与人眼的敏感性曲线不匹配已经是一个问题。这就是给我们诸如“白平衡”设置和天窗滤镜之类的东西。

各种涂料和颜料（和灯光）的生产商不能只看光谱中的三个点：他们具有基于网格的特殊滤镜，可以更精细地查看色谱。

美术博物馆仍然倾向于使用白炽灯，因为它最适合与太阳光光谱匹配，这就是过去选择和判断原始颜料所使用的光。

如果我们的眼睛中的细胞发出黄色信号（波长约为580nm），那么黄色将是光的主要颜色。

但是我们没有。因此，我们对黄色的感知不同，即同时激活红色和绿色的视锥细胞时。有几种方法可以做到这一点：

• 我们有一个波长约为580nm的光源。假设它是阳光下的一朵黄色的花。我们将其视为黄色，因为我们的色彩感知不精确。当波长不完全正确时，视网膜中的感光细胞也会发出信号。因此，黄光会同时激发红色和绿色。对于受红光刺激的细胞，黄光略微熄灭但不是太多。同样适用于绿色。因此，红色和绿色都发出信号，我们认为这是黄色。

• 我们有两种光源，一种是红色，另一种是绿色。假设这些是计算机屏幕上的像素。如果用放大镜看一个黄色像素，您会发现两个小斑点，一个绿色，一个红色。因此，同时发出绿色和红色信号，因此我们将其视为黄色。

• 也可能是两种光源的混合，例如红色，黄色和绿色这三种光源。或光滑或波浪形的光谱。重要的是，红色和绿色都被刺激产生黄色感。

这些方式非常不同，但我们不加区别地将其视为黄色。

想象一下一个外星人，他以黄色为主要颜色。她会发现我们缺少彩色印刷品和丝网。她会认为，如果看不到她所感知的世界与我们的彩色印刷品和屏幕之间的差异，我们将是部分色盲的。

这意味着光的原色只是我们颜色感知的伪影。