TL：DR

在現實世界中真的存在原色嗎？

否。

沒有原色顏色，實際上根本沒有任何顏色（或電磁輻射的任何其他波長）。我們的眼/腦系統對某些波長的EMR的感知中只有顏色。

還是我們選擇了紅色，綠色和藍色，因為它們是人眼的視錐細胞會響應的顏色？

我們使用三色複製系統，因為人的視覺系統是三色，但是我們在我們的原色中使用三色複製系統分別與三種顏色分別不匹配，這三種顏色對人類視網膜中的三種視錐細胞都最敏感。

簡短回答

自然界中沒有“顏色”之類的東西。光只有波長。可見光譜兩端的電磁輻射源也具有波長。可見光與其他形式的電磁輻射（例如無線電波）之間的唯一區別是，我們的眼睛對某些波長的電磁輻射發生化學反應，而對其他波長不發生反應。除此之外，“光”與“無線電波”或“ X射線”之間沒有實質性區別。沒什麼。

我們的視網膜由三種不同類型的視錐細胞組成，它們分別對不同波長的電磁輻射具有最強的響應能力。對於我們的“紅色”和“綠色”錐體，對大多數波長的光的響應幾乎沒有差異。但是，通過比較差異以及響應較高的紅色或綠色圓錐體，我們的大腦可以插值紅色或藍色方向最遠的光源和方向。

顏色是我們的眼睛大腦系統的一種結構，可以比較視網膜中三種不同類型視錐的相對響應，並根據每組視錐對同一光線的響應量來產生對“顏色”的感知。 人類感知到的許多顏色是無法通過單一波長的光創建的。例如，“洋紅色”是大腦在同一時間同時暴露於紅光時大腦所創造的。可見光譜和藍光在可見光譜的另一端。

顏色再現系統具有選擇用作原色的顏色，但是特定的顏色在一個系統與另一個系統之間有所不同，並且這些顏色不一定對應於人類視網膜中三種視錐細胞的峰值敏感度。 “藍色”和“綠色”與人類S-圓錐和M-圓錐的峰值響應相當接近，但“紅色”與我們的L-圓錐的峰值響應相去甚遠。

擴展答案

Bayer蒙版傳感器上的濾色鏡的光譜響應非常類似於人類視網膜中三種不同類型視錐的響應。實際上，與大多數數碼相機相比，我們的眼睛在紅色和綠色之間具有更多的“重疊”。

在我們的眼睛中，三種不同類型的視錐細胞的“響應曲線”：
_{注意：“紅色” L線在565nm（我們稱為“黃綠色”）處達到峰值，而不是在640-650nm（我們稱為“紅色”的顏色處） 。” sub>}

現代數碼相機的典型響應曲線：

_{注意：“紅色”傳感器的濾光部分在600nm處達到峰值，這就是我們所謂的“橙色”，而不是在640nm處達到峰值，我們稱之為“紅色”。}

在大多數數碼相機中，IR和UV波長由堆棧中位於傳感器前面的元素過濾。在光線到達拜耳光罩之前，幾乎所有光線都已被移除。通常，在測試傳感器的光譜響應時，不存在傳感器堆棧中的其他過濾器，並且不會除去IR和UV光。除非在使用相機拍照時將這些濾鏡從照相機上取下，否則每個濾色鏡下像素對870nm的響應都是無關緊要的，因為實際上不允許800nm或更長波長的信號到達拜耳掩模。 / p>

• 在紅色，綠色和藍色之間沒有“重疊”（或更準確地說，沒有重疊的方式），我們視網膜中三種不同類型的視錐細胞的靈敏度曲線被整形為以峰值靈敏度為中心的光在大約565nm，535nm和420nm上），不可能以我們感知許多顏色的方式來再現顏色。
• 我們的眼/腦視覺系統通過不同波長的組合和混合來創建顏色
• 沒有可見光的特定波長固有的顏色。我們的眼睛/大腦只能將顏色分配給特定的波長或光的波長組合。
• 我們感知的許多不同顏色不能由奇異波長的光創建。
• 另一方面，通過組合適當比例的其他波長的光以產生相同的生物學響應，也可以再現人的視覺對導致特定顏色的感知的任何特定單個波長的光的響應在我們的視網膜上。
• 我們使用RGB再現顏色的原因不是因為“紅色”，“綠色”和“藍色”是光的本質所固有的。他們不是。我們之所以使用RGB，是因為三色性¹是我們的眼睛/大腦系統對光的響應方式所固有的。

“紅色”視錐細胞的神話和拜耳面具上“紅色”濾鏡的神話。

很多人對“ RGB”是人類視覺系統固有的理解遠非如此認為L錐對640nm左右的紅光最敏感。他們不是。 （大多數拜耳模板上“紅色”像素前面的濾鏡也不是。我們將回到下面的內容。）

我們的S錐（“ S”表示對“短波長”而不是“較小的波長”）對大約420nm最為敏感，這是我們大多數人認為在藍色和紫色之間的光的波長。

我們的M錐（“中等波長” ）對535nm最為敏感，這是我們大多數人認為是淡藍色的綠色。

我們的L錐（“長波長”）對565nm最為敏感，這是我們大多數人認為是黃綠色的光的波長，綠色比黃色多一點。 我們的L錐對640nm“紅”光的敏感度遠不及對565nm“黃綠”光的敏感度！

如上面簡化的第一張圖所示，我們的M型錐和L型錐之間沒有太大區別。但是我們的大腦利用這種差異來感知“顏色”。

從其他用戶的評論到不同的答案：

想像一下一個外星人，他把黃色作為主要顏色。她會發現我們缺少彩色印刷品和絲網。她會認為，如果看不到她所感知的世界與我們的彩色印刷品和屏幕之間的差異，我們將是部分色盲的。

實際上，這是對565nm左右最敏感的視錐細胞的靈敏度的準確描述，而不是將565nm位於“黃色”的“綠色”側的L錐的峰值靈敏度描述為“紅色”。我們稱為“紅色”的顏色位於大約640nm處，位於與“黃色”相對的“橙色”的另一側。系統

要總結一下到目前為止我們所涵蓋的內容：

沒有光源的原色。

人類視覺的三色本質使三色再現系統或多或少準確地模仿了我們用自己的眼睛看世界的方式。我們可以感知大量的顏色。

我們所謂的“原色”不是我們對於每種類型的圓錐體最敏感的三種波長的光所感知的三種顏色。

生殖系統使用的三種顏色（無論可能是哪種顏色）都與人視網膜中每種圓錐體最敏感的三種波長的光不匹配。

例如，如果我們要創建一個為狗提供“色彩準確”圖像的攝像頭系統，則需要創建一個被遮蓋的傳感器，以模仿狗的視錐細胞的響應視網膜，而不是模仿人類視網膜視錐細胞的視網膜。由於在狗視網膜中只有兩種類型的視錐，它們與我們所看到的“可見光譜”不同，因此它們在相似波長的光之間的區別遠不如我們能分辨的多。我們用於狗的色彩複製系統只需要基於我們傳感器遮罩上的兩個而不是三個不同的濾鏡即可。

上面的圖表說明了為什麼我們認為我們的狗因為跑過去剛剛扔在院子裡的那隻嶄新的閃亮紅色玩具而傻瓜：他幾乎看不到我們稱之為“紅色”的光的波長。對狗來說，它看起來像對人非常暗淡的棕色。再加上狗無法像人類那樣專注於近距離的事實-他們會利用它們強大的嗅覺-使他處於明顯的劣勢，因為他從未聞到剛剛拔出的新玩具

回到人類。

“只有紅色”，“只有綠色”和“只有藍色”的神話

如果我們可以創建一個傳感器，使“藍色”濾過的像素僅對 420nm光敏感，則“綠色”濾過的像素則敏感只能檢測到535nm的光，而經過“紅色”濾波的像素只對565nm的光敏感，因此不會產生圖像，我們的眼睛會認出像我們這樣的世界感知它。首先，幾乎所有“白光”能量都將無法到達傳感器，因此，它對光的敏感性要比我們當前的相機低得多。沒有發出或反射上面列出的確切波長之一的光的任何光源都將無法測量。因此，場景的絕大多數將是非常黑暗或黑色的。如果它們在535nm和565nm處反射的光量相同，則不可能區分在490nm和615nm處反射很多光的物體與在615nm處但不能在490nm處反射光的物體之間進行區分。 。不可能分辨出我們感知到的許多不同顏色。

即使我們創建了一個傳感器，使“藍色”濾過的像素僅對約480nm以下的光敏感，“綠色”濾過的像素僅對480nm至550nm之間的光敏感，而“紅色”濾過的像素為僅對550nm以上的光敏感，我們將無法捕獲和再現類似於我們用眼睛看到的圖像。儘管比上面描述的僅對 420nm， 535nm和 565nm的光敏感的傳感器要高效，但仍然是比拜耳掩膜傳感器提供的重疊靈敏度低得多。 在人類視網膜中視錐細胞的敏感性具有重疊的性質，這使大腦能夠從每種視錐細胞對相同光的響應差異中感知顏色。如果相機傳感器中沒有這種重疊的靈敏度，我們將無法模仿大腦對來自視網膜的信號的反應。例如，我們將根本無法區分反射490nm光的物體。反射540nm光的東西。 與單色相機無法區分任何波長的光，而只能區分光的強度一樣，我們將無法區分僅發射或反射所有波長的光的顏色。只是三個顏色通道中的一個。

想想當我們在非常有限的光譜紅色照明下觀看時的情況。不可能分辨出紅色襯衫和白色襯衫之間的區別。它們在我們的眼中都呈現出相同的顏色。同樣，在光譜受限的紅光下，藍色的任何事物看起來都非常像黑色，因為它不會反射任何照在其上的紅色光，並且也不會反射任何藍光。 >

“完美”的色彩傳感器將謹慎地測量紅色，綠色和藍色的整個想法是基於對拜耳蒙版相機如何再現色彩的一再重複的誤解（僅綠色濾鏡 允許綠燈通過，紅色濾鏡 允許紅燈通過，等等。這也是基於對“顏色”是什麼的誤解。

拜耳蒙面相機如何重現顏色

原始文件不要真正地在每個像素中存儲任何顏色。它們每個像素只存儲一個亮度值。

的確，每個像素上都有拜耳掩模，光在每個像素上都用“紅色”，“綠色”或“藍色”濾鏡過濾像素好。但是，只有 綠光直射到經過綠色濾波的像素，或者只有紅光直射到經過紅色濾波的像素，這是沒有硬性界限的。 很多重疊。²許多紅色的光和一些藍色的光穿過綠色濾鏡。許多綠色光甚至一點藍色光都通過紅色濾鏡，並且一些紅色和綠色光被用藍色濾過的像素記錄。由於原始文件是傳感器上每個像素的一組單個亮度值，因此原始文件沒有實際的顏色信息。顏色是通過比較相鄰的像素（使用拜耳掩模對三種顏色之一進行過濾）而得出的。

每個光子以相應的頻率振動一個“紅色”波長，使其穿過綠色濾光片，僅對其計數等同於每個光子以“綠色”波長的頻率振動，使其進入同一像素。³

就像在拍攝黑白時在鏡頭前放置紅色濾鏡一樣電影。它不會產生單色的紅色照片。這也不會導致僅 紅色物體完全沒有亮度的B&W照片。 相反，當通過紅色濾鏡在B&W中拍攝時，紅色物體的灰度比綠色或藍色物體的灰度要高，綠色或藍色物體在場景中的亮度與紅色物體相同。

單色像素也不會產生顏色。它的作用是將不同波長的色調值（記錄特定波長的光的亮度值有多亮或多暗）改變不同的量。當比較用拜耳掩模中使用的三種不同濾色器過濾的相鄰像素的色調值（灰度強度）時，可以從該信息內插顏色。這就是我們所說的 demosaicing 。

什麼是“顏色”？

將某些波長的光等同於“顏色”人類所能感知到的特定的波長是一個錯誤的假設。 “顏色”是眼睛/大腦系統的一種結構，可以感知到它，並且在電磁輻射範圍內我們稱之為“可見光”的部分中根本不存在。雖然在這種情況下，我們可能會將僅離散的單個波長的光感知為某種顏色，但同樣真實的是，我們感知到的某些顏色不可能由僅包含單個波長的光產生。 / p>

我們的眼睛看不到的“可見”光與其他形式的EMR之間的唯一區別是，我們的眼睛對某些波長的EMR具有化學反應，而對其他波長沒有化學反應。 拜耳蒙版相機之所以起作用，是因為它們的傳感器模仿了我們的視網膜對可見光波長做出響應的三色方式，並且當它們將來自傳感器的原始數據處理成可見圖像時，它們也模仿了我們大腦的方式處理從我們的視網膜獲得的信息。但是我們的色彩還原系統很少（如果有的話）使用與人類視網膜中三種視錐細胞最敏感的三種波長的光匹配的三種原色。

_{¹很少有稀有人，幾乎都是女性，他們是四色體，帶有一種額外的視錐細胞，對“綠色”（535nm）和“紅色”之間的波長的光最敏感。 （565nm）。大多數此類個體是功能性三色性。僅有一個這樣的人被肯定地鑑定為“功能性四色體”。與其他三色視覺正常的人相比，該受試者可以識別出更多的顏色（根據非常相似的顏色之間的更好區分-“可見光譜”兩端的範圍沒有擴展）。 sub>}

_{²請記住，“紅色”濾鏡通常實際上是橙黃色，比綠藍色的“綠色”濾鏡更接近“紅色”，但實際上不是“紅色”。因此，當我們檢查相機傳感器時，它會顯示為藍綠色。拜耳面罩的一半是略帶藍色的綠色，四分之一是紫羅蘭色的藍色，四分之一是黃橙色。 在拜耳面具上沒有任何過濾器實際上是我們稱為“紅色”的顏色，儘管如此，互聯網上所有使用“紅色”來描繪它們的圖紙。 sub>}

³根據光子振動的波長，光子所攜帶的能量存在很小的差異。但是每個感官（像素良好）僅測量能量。它不會區分能量稍高或略低的光子，只是累積了撞擊光子的所有光子落在該傳感器內的矽晶片上時釋放的任何能量。 sub>

我們最終選擇了RGB，因為它們與我們眼中的三種視錐細胞的工作方式完全匹配。但是，對於紅色，綠色和藍色，沒有特別特權的波長選擇集。只要您選擇適合每個圓錐體的波長，就可以將它們混合以創建多種顏色。

顏色管理的顏色測量方法使用XYZ三刺激值-基本上，這相當於眼睛的視錐反應。產生相同XYZ值的任何波長/亮度組合看起來都相同。

選擇一組主要觸發一種視錐並觸發的波長集其他兩種顏色越少越好。稍微改變波長（從而改變錐體響應）將獲得可以實現的顏色範圍稍有不同。

因此，對於原色，沒有唯一的一組精確波長，比對原色有更多的精確波長。減色。

我發現了不起的事情：法國物理學家加布里埃爾·利普曼（Gabriel Lippmann）在1891年發明了一種彩色照相方法，該方法僅使用黑色的&白色膠片，不使用濾光片，不使用染料，也沒有顏料。他用反面的鏡子建造玻璃板，並在玻璃板上塗了一層由超細鹵化銀晶體組成的透明乳液。光線穿過乳劑，撞擊鏡子，然後重新進入，再次從背面使印版曝光。第一次轉換不足以曝光，第二次轉換提供所需的光能。生成的圖像是金屬銀的堆疊。該銀的位置根據曝光光的波長進行分層。從後方照亮印版時，現在穿過印版的光只有在與曝光光的頻率完全匹配時才能通過。結果是美麗的全彩色圖像。由於製作此圖像很困難，並且由於製作副本時遇到困難，因此此過程被拋在一邊。

博士。寶麗來的成名人物埃德溫·蘭德（Edwin Land）是他設計即時彩色膠片的研究的一部分，他重複了詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clark Maxwell）的方法，製作了1855年的第一張彩色照片。麥克斯韋使用了紅色，綠色和藍色濾鏡。 Land只能使用紅色和白色來重複相同的圖像，但是他的寶麗來彩色膠片基於紅色，綠色和藍色過濾。

致力於製造彩色電視系統的科學家能夠在普通的黑色&白色電視機上發送彩色圖片（但是偽彩色）。他們以不同的速度選拔圖像，這刺激了眼睛/大腦看到彩色圖像。

這有點奇怪：1850年，浸信會大臣，紐約州Westkill的Daguerreotypist的Levi L Hill展示了Daguerreotype彩色版。 Daguerreian Journal的編輯看到了這些內容，如果Hill出版，Hill可獲得10萬美元的報酬。在1852年，他確實發表了論文，但論文太亂了以至於沒有價值。毫無疑問，他成功了。 More Code名聲大噪的Samuel Morse見證了這一過程。沒有樣本倖存下來，但是其他Daguerreotyptyty專家稱他們意外地產生了全彩色圖像。據我所知，Daguerreotype的色彩再也沒有被重複過。可以推測，這是一個類似於Lippmann完成的干擾過程。

現代彩色打印將青色（綠色+藍色），品紅色（紅色+藍色）和黃色（紅色+綠色）的三個減色基色組合在一起。這是因為可以通過附近光源發出的光來查看打印件。該光橫穿透明的染料或顏料，撞擊白色底基，反射回來並再次橫穿染料。這是有效的，因為青色是紅色阻滯劑，洋紅色是綠色阻滯劑，黃色是藍色阻滯劑。這些減色原色的強度呈現給我們的是彩色圖片。彩色底片和幻燈片膠片也使用減色原色。這些光調製了橫穿膠片形成彩色圖像的光。

地球的大氣層過濾掉了從外太空轟炸我們的高比例電能。話雖如此，我們的大氣層在一個狹窄的高度透明的環境中，寬度大約為一個八度，範圍為400微米（百萬分之一毫米）至700微米。毫無疑問，由於這種透明性，人類的視野得以發展。

許多色覺理論已被提出並被拋棄。但是，由於進行了無數次實驗，結果發現，幾乎所有顏色都可以由紅色，綠色和藍色的合適混合物進行匹配-因此，這些顏色被標記為原色。

在視覺病理學研究中，已鑑定出三種對顏色敏感的細胞。由於它們的形狀，這些被稱為視錐細胞。此外，已經發現這些細胞含有與它們敏感的顏色一致的色素。就在最近，人們發現由於第四種視錐細胞而使12％的女性擁有增強的色覺，從而使她們的色澤範圍大大擴大。教訓是，這是一門不斷發展的科學。

這是一個有趣的問題，可能引起深刻的評論。

要考慮幾個方面。

• 第一個方面是顏色的物理原理。我們可以觀察到可見光譜，可以看到R，G和B為1）具有最重要表面的表面，2）彼此之間等距的間隔3）光譜的直線可以看作是一個圓，其中紫色為由藍色和紅色構建而成，在這種情況下2）更完全有效。因此，這裡有兩種現象：3）所選顏色的重要性，以及4）這3種顏色的表現力以通過加法表達全光譜。

維基百科/可見光譜

• 第二個方面是顏色的生物化學和生態學。光子具有特定顏色（波長）的電磁場與特定範圍的分子現像有關，例如原子-原子振動，束縛角振動，化學吸收（ HOMO-LUMO電子躍遷）通過有機分子或有機金屬分子（這正是在自然界以及帶有色素和著色劑的人類中產生顏色的方式）以及它們在自然界中的 em （新興是達爾文的一種主要現象）據我所知，自然選擇理論不是具有特定論點並且已經在科學中討論過的東西。顏色檢測器的出現是與（可能）與顏色表達的出現有關的另一種現象。大自然主要是由植物（在進化時間和重要性上）構成的，而植物是綠色的，因此區分不同綠色的能力（對於生存）具有重要意義，我們人類對綠色的敏感性仍然高於其他所有顏色。人類進化出具有一定能力看到顏色的眼睛的方式，是這種進化的結果，再加上自然（植物和動物）的化學行為（自然出現的顏色）。具體來說，自然選擇了這三種顏色（我們將其命名為），但這是質量上的差異，數量上的差異主要發生在綠色和光的強度上（我們看到的光度比實際顏色還多）。

• 原色的人工製造更多地受到物理，理論嘗試和表現力的影響，而不是我們的自然能力。這是有其局限性的，因為傳感器和屏幕的表現力要比自然環境低，而果嶺的檢測能力要比我們低，並且隨著技術的進步，果嶺的表現力也會提高（以及HDR屏幕的發光度）。即使相機傳感器的綠色傳感器數量是其他顏色的兩倍。如果我們記錄的顏色範圍超過3種，但說的是6種（例如，在foveon傳感器中，可能不在拜耳傳感器中），則可能會更好地記錄和渲染現實。 簡而言之，原色在許多方面都比絕對現實更方便。如果我們能夠像看到很少的蛇一樣看到紅外線，則可能需要在屏幕和攝像頭傳感器上添加第四種原色

不。這在汽車維修方面尤其令人鼓舞，因為在陽光下看起來像是完美的配色在多雲的情況下可能已經消失，並且在鈉蒸氣路燈下看起來完全不整齊。

這種情況對於反射色尤其不利。 /油漆（更不用說發光顏色以與接收的波長不同的波長“反射”，在洗衣粉中通常被稱為“增白劑”），因為它們是光源的連續光譜與視錐的接受曲線之間的聯繫，但是對於來自傳感器（或照相材料）所拍攝場景的彩色光與人眼的靈敏度曲線不匹配已經是一個問題。這就是給我們提供“白平衡”設置和天窗濾鏡之類的東西。

各種油漆和顏料（和燈光）的生產商不能只看光譜中的三個點：它們具有特殊的網格，

美術館仍然傾向於使用白熾燈，因為它最適合與太陽光光譜匹配，而這正是過去原始顏料的光被選中並進行判斷。

如果眼睛中的細胞發出黃色信號（波長約為580nm），那麼黃色將是光的主要顏色。

但是我們沒有。因此，我們對黃色的理解不同，即同時激活紅色和綠色的視錐細胞時。發生這種情況的方法有幾種：

• 我們有一個波長約為580nm的光源。假設它是陽光下的一朵黃色的花。我們將其視為黃色，因為我們的色彩感知不准確。當波長不完全正確時，視網膜中的感光細胞也會發出信號。因此，黃光會同時激發紅色和綠色。對於受紅光刺激的細胞，黃光略微熄滅但不是太多。同樣適用於綠色。因此，紅色和綠色都發出信號，我們將其感知為黃色。

• 我們有兩個光源，一個是紅色，另一個是綠色。假設這些是計算機屏幕上的像素。如果用放大鏡看一個黃色像素，您會發現兩個小斑點，一個綠色，一個紅色。因此，發出綠色和紅色信號，因此我們將其感知為黃色。或光滑或波浪形的光譜。重要的是刺激紅色和綠色都會產生黃色的感覺。

這些方法非常不同，但我們卻不加區別地將它們視為黃色。

想像一個以黃色為主要顏色的外星人。她會發現我們缺少彩色印刷品和絲網。她會認為，如果看不到她所感知的世界與我們的彩色印刷品和屏幕之間的差異，我們將是部分色盲的。

原色真的存在於現實世界中嗎？

它們當然確實存在，就像我們的音階音符確實存在於現實世界中一樣，當聲波到達時我們的耳朵。但是，還有更多的問題，我們沒有類似地映射到我們的感知概念，而是試圖以適合於模仿它的方式進行複制。

考慮一下彩色電視機製造商的噩夢，他們的任務是服務於客戶群螳螂蝦：總而言之，它們具有12種不同的顏色接收通道，不僅包括紫外線光譜中相當可觀的光頻率，還包括各種不同類型的偏振光。創建能夠躲避這些捕食者的偽裝是一項艱鉅的任務。

我們的接收器並非專門針對應答R，G，B信號而進行調整，但它們是3種類型，具有不同的響應曲線，並且響應曲線中最顯著的差異在於與R，G，B概念相關的區域。彩色濾光片陣列的實際響應曲線在製造商之間和部分模型之間有所不同，需要與適當的RGB映射和白平衡算法進行匹配。

這與沒有色彩處理專業知識的膠片時代不同。相機製造商自己的業務（除了避免色差），但膠卷（和相紙）製造商的工作及其許可的實驗室流程，導致更大的專業部門專注於色彩感知和處理。

為什麼我們看到諸如，這樣的波長，為什麼我們不將低波長作為紅色感知呢？我們看到什麼樣的進化壓力與波長和顏色感知相匹配。我是眼科醫生，了解色彩感知的基礎科學