在国中的物理课程中,我们学到光是由光的三原色所组成,分别是红色、绿色和蓝色,这三种颜色的光组成了我们五彩缤纷的世界。但是在 1878 年,由 Ewald Hering 所提出的色彩拮抗论则是提出了四色论的论点,这个论点主张色彩的视觉系统主要是由红、黄、蓝、绿四个颜色所组成的,这个论点获得了许多的支持,例如色彩命名实验中,把各种在可见光谱上出现的颜色呈现给受测者,要求他们以自己认为最精准的词汇说出颜色的名称,过不期然,红、黄、蓝、绿四个颜色果然特别突出,最容易被受测者所判别。这是怎么回事?光只有三原色,可是我们的眼睛却以四个颜色为基础?

光的三原色与视神经的对比传递 颜色解析 色彩知识  ruanjian jiaocheng

我们在「低分辨率的人类视网膜?」讨论过视网膜上的细胞主要分成锥细胞和杆细胞两种,而其中经过实验的证实锥细胞的光谱吸收曲线,主要是在光谱上的 450 nm、540 nm 和 580 nm 三种波长,刚好对应到蓝、绿、红三种颜色的光线。我们可以简单的想象我们的眼睛里面主要有三种细胞,分别负责不同的波长的光线,然后排列组合后变成了我们看到的世界。但这依旧没有办法解释黄色是怎么被我们当成基本色的?

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如果我们更深入的研究视网膜,会知道锥细胞和杆细胞接收到刺激以后,把这些刺激转成讯号交给水平细胞和两极细胞接手,奇迹就在这里发生了,讯号在这里被重新排列组合,达成一种非常类似电子讯号常距离传递的方法,来帮助我们降低色彩讯号的干扰。如下图所示,红色和绿色分别被相加与相减,而被相加的红绿讯号则形成了黄色讯号(就像我们用 RGB 色码一样,FF0000 红色加上 00FF00 绿色则变成了 FFFF00 黄色),最后黄色讯号再与蓝色讯号进行对比。这个神奇的转换把视网膜上接收到的绝对讯号转换成了相对讯号,就像电子讯号一样,相对讯号被送到大脑即使衰减,也可以利用类似放大器的机制来还原感受。

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这似乎解释了我们对色彩后像(Color Afterimage)的成像原因,所谓的色彩后像,是指我们的盯着某个颜色 30 秒,然后将眼球的注意力移动到白色的区域上,原本在视网膜上面的成像会变成非常鲜明的对比色。例如下图的红色正方形,注视 30 秒后看旁边的白墙,会出现非常清楚的绿色。而蓝色的对比则是黄色,这些互补关系都是因为我们已经被刺激到的细胞疲劳,所以误判颜色讯号所导致的。

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我们对于光的感觉本来就具有色彩恒常性,不管我们在黄光还是白光底下,几乎都可以正确的判断出红色、绿色与白色等颜色。一个红色的苹果被拿到其他颜色的光线底下,我们还是可以判断出他是红色的苹果。对于光的强度也有类似的效应,我们在电影院里面看到的海滩阳光,跟真正的海滩阳光的照度有绝对的差距,但我们依旧还是会觉得电影里的阳光很刺眼。就像数位相机需的自动调整白平衡功能,我们的大脑似乎天生就具备了这种机制,帮助我们快速的调整并适应各种环境与光源。

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