為什麼會有顏色?

顏色是通過眼、腦和我們的生活經驗所產生的一種對光的視覺效應。人對顏色的感覺不僅僅由光的物理性質所決定，比如人類對顏色的感覺往往受到周圍顏色的影響。有時人們也將物質產生不同顏色的物理特性直接稱為顏色。






目錄[隱藏]

1 物理

1.1 單色和混合色
1.2 顏色與波動方程
2 顏色的感受

2.1 顏色的心理作用
2.2 亮度的效果
2.3 文化的影響
2.4 光源的影響
2.5 動物對顏色的感受
3 色彩模型

3.1 三元色色彩空間
4 顏色的複製

4.1 色素
4.2 紅綠藍三元色 (RGB)
4.3 青紫黃黑四元色 (CMYK)
4.4 色彩、飽和度和亮度系統 (HSB)
5 其他

5.1 結構色彩
5.2 顏色的意義
6 參見
7 站外連結



[編輯] 物理

可見光的光譜




顏色
波長
頻率

紅色
約625—740奈米
約480—405兆赫

橙色
約590—625奈米
約510—480兆赫

黃色
約565—570奈米
約530—510兆赫

綠色
約500—565奈米
約600—530兆赫

青色
約485—500奈米
約620—600兆赫

藍色
約440—485奈米
約680—620兆赫

紫色
約380—440奈米
約790—680兆赫


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/Spectrum441pxWithnm.png

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電磁波的波長和強度可以有很大的區別，在人可以感受的波長範圍內（約380奈米至740奈米），它被稱為可見光，有時也被簡稱為光。假如我們將一個光源各個波長的強度列在一起，我們就可以獲得這個光源的光譜。一個物體的光譜決定這個物體的光學特性，包括它的顏色。不同的光譜可以被人接收為同一個顏色。雖然我們可以將一個顏色定義為所有這些光譜的總和，但是不同的動物所看到的顏色是不同的，不同的人所感受到的顏色也是不同的，因此這個定義是相當主觀的。
一個彌散地反射所有波長的光的表面是白色的，而一個吸收所有波長的光的表面是黑色的。
一個虹所表現的每個顏色只包含一個波長的光。我們稱這樣的顏色為單色的。虹的光譜實際上是連續的，但一般人們將它分為七種顏色：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但每個人的分法總是稍稍不同的。單色光的強度也會影響人對一個波長的光的顏色的感受，比如暗的橙黃被感受為褐色，而暗的黃綠被感受為橄欖綠，等等。

[編輯] 單色和混合色
大多數光源的光譜不是單色的，它們的光是由不同的強度和波長的光混合組成的。人眼將許多這樣的混合光的顏色與單色光源的光的顏色看成同樣的。比如上面表格中的橙色實際上就不是單色的600奈米的光，實際上它是由紅色和綠色的光混合組成的（顯示器無法產生單色的橙色）。出於眼睛的生理原理，我們無法區分這兩種光的顏色。
也有許多顏色是不可能是單色的，因為沒有這樣的單色的顏色。黑色、灰色和白色比如就是這樣的顏色，粉紅色或絳紫色也是這樣的顏色。

[編輯] 顏色與波動方程
波動方程是用來描寫光的方程，因此通過解波動方程我們應該可以得到顏色的信息。在真空中光的波動方程如下：
utt = c2(uxx + uyy + uzz)
c在這裡是光速，x、y和z是空間的坐標，t是時間的坐標，u(x,y,z)是描寫光的函數，下標表示取偏導數。在空間固定的一點（x、y、z固定），u就成為時間的一個函數了。通過傅利葉變換我們可以獲得每個波長的振幅。由此我們可以得到這個光在每個波長的強度。這樣一來我們就可以從波動方程獲得一個光譜。
但實際上要描寫一組光譜到底會產生什麼顏色，我們還的理解視網膜的生理功能才行。

[編輯] 顏色的感受
儘管亞里士多德就已經討論過光和顏色之間的關係，但真正闡明兩者關係的是牛頓。歌德也曾經研究過顏色的成因。托馬斯·楊在1801年第一次提出三元色的理論，後來亥姆霍茲將它完善了。1960年代人們發現了人眼內部感受顏色的色素，從而確定了這個理論的正確性。
人眼中的錐狀細胞和棒狀細胞都能感受顏色，一般人眼中有三種不同的錐狀細胞：第一種主要感受紅色，它的最敏感點在565奈米左右；第二種主要感受綠色，它的最敏感點在535奈米左右；第三種主要感受藍色，其最敏感點在445奈米左右。桿狀細胞只有一種，它的最敏感的顏色波長在藍色和綠色之間。
每種錐狀細胞的敏感曲線大致是鐘形的。因此進入眼睛的光一般相應這三種錐狀細胞和桿狀細胞被分為4個不同強度的信號。
因為每種細胞也對其他的波長有反映，因此並非所有的光譜都能被區分。比如綠光不僅可以被綠錐狀細胞接受，其他錐狀細胞也可以產生一定強度的信號，所有這些信號的組合就是人眼能夠區分的顏色的總和。
如我們的眼睛長時間看一種顏色的話，我們把目光轉開就會在別的地方看到這種顏色的補色。這被稱作顏色的互補原理，簡單說來，當某個細胞受到某種顏色的光刺激時，它同時會釋放出兩種信號：刺激黃色，並同時擬制黃色的補色藍色。
事實上，某個場景的光在視網膜上細胞產生的信號並不是完全被百分之百等於人對這個場景的感受。人的大腦會對這些信號處理，並分析比較周圍的信號。例如，一張用綠色濾鏡拍的白宮照片——白宮的形象事實上是綠色的。但是因為人大腦對白宮的固有印象，加上周圍環境的的綠色色調，人腦的會把綠色的障礙剔除——很多時候依然把白宮感受成白色。這被稱作現象在英文中被稱作「Retinex」——合成了視網膜（retina）和大腦皮層（cortex）兩個單詞。梵谷就曾使用過這個現象作畫。
人眼一共約能區分一千萬種顏色，不過這隻是一個估計，因為每個人眼的構造不同，每個人看到的顏色也少許不同，因此對顏色的區分是相當主觀的。假如一個人的一種或多種錐狀細胞不能正常對入射的光反映，那麼這個人能夠區別的顏色就比較少，這樣的人被稱為色弱。有 時這也被稱為色盲，但實際上這個稱呼並不正確，因為真正只能區分黑白的人是非常少的。

[編輯] 顏色的心理作用
不同的顏色可以產生不同的心理作用。從細節上來說這些感受每個人都各不相同，但總的來說即使是來自不同文化的人也往往有同樣的感受。比如紅色使人心情激動，藍色使人安靜。對藝術家、建築師、服裝設計師和廣告製作者等來說顏色的心理作用是非常重要的。
除此之外人對顏色的感受還有許多特別的效應。一個有趣的現象是假如一個畫家在繪畫時只使用少數幾種顏色，我們的眼睛會試圖將灰色或其他中立的顏色看成是缺乏的顏色。比如假如一幅畫中只有紅黃黑和白色，那麼我們就會把黃和黑的混合色看成一種綠色，把紅和黑的混合色看成一種紫色，而灰色會顯得有點藍。

[編輯] 亮度的效果
同一種顏色在不同的亮度中會產生不同的顏色感。這個現象的原因是我們的眼睛中除了有錐狀細胞外還有可以感光的桿狀細胞。桿狀細胞雖然一般被認為只能分辨黑白，但它們對不同的顏色的靈敏度是略微不同的，因此當光暗下來的時候，桿狀細胞的感光特性就越來越重要了，它可以改變我們對顏色的感覺。

[編輯] 文化的影響
不同的文化對顏色的定義有時會少許不一樣。比如在有些文化中中國的青色被看做是藍色的一種。
有一種理論認為最基本的顏色比如紅色、黃色、綠色、藍色等應該是在所有的文化中都一致萬能的。這個理論從進化論的角度來論證人對基本顏色的感受應該是一致的。

[編輯] 光源的影響
人在看顏色時總是試圖補償光源本身的顏色。因此我們在不同的光源下看到的同一種顏色實際上是不同的。

[編輯] 動物對顏色的感受
不同的動物感受顏色的細胞各不相同。有些動物有更多的感受顏色的細胞種類，比如鳥，有些動物感受顏色的細胞的種類比人少，比如大多數其它哺乳動物。有些動物可以感受到人看不見的顏色，比如蜜蜂可以感受紫外線。
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