黄色和青色颜料混合会产生绿色,还有哪些颜色容易混合?
我们人类能看见彩虹色,赤橙黄绿青蓝紫嘛,一点也不稀奇。我们也可以看到它们的混合色,比如红颜料+绿颜料就是棕色,黄颜料+蓝颜料就是绿色。你可能会觉得,这又有什么呢?没错,你有没有曾经质疑过这个看起来是常识的现象呢?为什么红+绿总是棕色,而不是红的绿色,或绿的红色?黄+蓝总是绿色,而不是黄的蓝色,或蓝的黄色?
你或许会开始笑了,这个问题也太傻了吧,世界上怎么可能有红的绿色,黄的蓝色呢?这些颜色根本不可能存在啊!这就是问题了…为什么它们不可能存在呢?
这并不是一个愚蠢的问题。科学家们认为,红的绿色,黄的蓝色不能够存在是因为它们违反了一个经典的理论,就好像出现了超光速的物质一样是不现实的。一些人还给这些不可能的颜色取了个名字——禁色(forbidden color)。
禁色为什么不可能存在?先从眼睛说起。眼睛里面接收光线的有两类长在视网膜上的细胞,分别叫做视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞的功能主要是看光线的颜色;视杆细胞几乎看不到颜色,主要是用来分辨明暗程度的。视锥细胞也分成3类:红、绿、蓝。
上面的3条曲线对应着3类视锥细胞对不同色光的反应。下面一行是可见光的光谱。我们知道可见光按照波长可以被画成一个光谱,我们看到的彩虹的颜色正好对应着这个光谱。根据这个光谱,每种视锥细胞对某种特定波长的光有特别强的反应,对附近的光反应弱一些,对遥远的光几乎没有反应(红视锥细胞除外)。你可以把这3类视锥细胞想象成红光、绿光和蓝光的粉丝团。绿光的粉丝团最喜欢绿光,绿光来了它们就会疯狂地打call,哭着说“看我啊看我啊,你的小可爱在这里”...
如果蓝光来了,它们的反应就比较冷漠。
所以我们能看到红绿蓝颜色之外的颜色是怎么回事?先以黄色为例。
如果你看到了黄色,实际上有2种可能性,一种情况是你真的看到了黄光;另一种情况是你同时看到了红光和绿光,黄色是被你脑补出来的。
我们的视锥细胞里没有黄光的粉丝团。如果黄光照到了视锥细胞上,那么红光和绿光的粉丝团都会小激动一下,然后大脑就会让我们看见黄色。
黄光可以同时激活红光和绿光的粉丝团,那么如果一束由红光和绿光组成的光线照到眼睛里,激活的不也是它俩吗?那我们看到的不也是黄色吗?的确如此。
绿光+红光变成了黄色,这黄色其实是你脑补的。其实蓝光+绿光的青色,以及蓝光+红光的紫色,也是你脑补的,自然光谱里没有图中的青色和紫色你可能还会表示不服——为什么把红色颜料和绿色颜料混合,看起来是棕色,而不是黄色呢?
这是因为…棕色是一种亮度更低的黄色。红色颜料能反射红光,吸收其他颜色的光线。绿色颜料能反射绿光,吸收其他颜色的光线。它俩合起来以后,红光绿光之外的光线自然基本都被吸收了,而红色颜料会吸收一部分绿光,绿色颜料会吸收一部分红光,所以它俩相当于互相把对方的颜色调暗了。变暗的红光和绿光合在一起,在人眼看来还是黄色,只不过是更暗淡的黄色,你的大脑告诉你这叫做棕色。
还不信?打开电脑的调色板,在RGB格式中输入(255,255,0),你会看到黄色。现在把黄色的亮度降低,比如输入(60,60,0),你就会看到棕色。
RGB(255,255,0)是黄色(左),RGB(60,60,0)是一种亮度更低的黄色,或者说棕色注意到了吗,红,绿,蓝的英文分别是Red、Green、Blue,首字母缩写恰好就是RGB。是的,这不是个巧合,计算机RGB显色系统就是利用人类的RGB视锥细胞可以呈现人能看到的任何颜色的原理。
计算机RGB显色系统中一些颜色是如何被3原色——红绿蓝调出来的。在计算机的RGB色彩系统里,括号里的3个数字分别对应着红、绿、蓝的强度。因此没有蓝色,而红色和绿色强度一样的情况下,你就会看到黄色。如果红色和绿色的强度变弱,你就会看到棕色。如果你再翻出可见光光谱出来,你就会看到,黄光不正好就在绿光和红光之间吗?难道说大脑给做了个平均?
那不对啊,蓝光加红光不是紫色么,不可能是它俩的平均值绿色啊?而且彩虹里的紫色是怎么来的呢,紫色不是在光谱的最边上么,它不是只有蓝光的粉丝团稀罕么?没错,在人眼中,蓝光+红光的确是紫色,而比蓝光的波长还短的紫光在我们眼里也是紫色。其实吧,你看到的紫色也有2种,一种是真的紫光,一种是你脑补出来的紫色。
这是怎么回事?实际上,红光的粉丝团其实还偷偷喜欢紫光,它其实也会对光谱中紫色区域的光线有些反应。也就是说,真正的紫光照射到视网膜上以后,不光蓝光的粉丝团会很激动,红光的粉丝团的内心也有波澜。因此你才会看到紫色。这就是为什么,如果把蓝光和红光混在一起,你就会看到紫色,而不是光谱中蓝光和红光中间的任何颜色。但这并不是说你真的看到了紫光,你的眼睛实际上被骗了。
说到这里你应该明白彩虹色都是怎么被我们看见的了。可是最初的问题还是没有解决。教科书里说,人类不可能同时看到红+绿,黄+蓝,或者说禁色,这是因为拮抗理论(opponent-processing model)的存在。拮抗理论说,虽然人的视锥细胞的确能看到红绿蓝,但是从视锥细胞往上,人的大脑里用来看颜色的只有2个表:红/绿,和黄/蓝。你可以把红/绿表想象成一根温度计,红色就是零上,绿色就是零下,又有红又有绿就相互抵消变成0。黄/蓝表也是一样。这两个表一搭配,大脑就能读取所有的可见光。
拮抗理论说大脑里有2个表:红/绿表,和黄/蓝表;人能看到的色彩都可以用这两个表的取值来表示。红/绿表不能同时指示红和绿,就像温度计不能同时显示2个数字一样,因此拮抗理论说不能同时看到又绿又红而不是黄色的颜色(或又黄又蓝而不是绿)。可是拮抗理论还是无法完全解释,为什么绿光+蓝光使人看到自然光谱里没有的青色,而红光+绿光以后,我们非得看到自然光谱里有的黄色,而不是另一种新的颜色呢?一个名叫 Hewitt Crane 的科学家和小伙伴 Thomas Piantanida 开始尝试创造禁色。1983年的时候,他们说他们成功了。他们的方法就是把红和绿,或蓝和黄并排放在一起,然后通过一个复杂的机器,使同样的颜色总是照射在视网膜的同一个地方。
Crane 和 Piantanida 创造禁色时使用的图案,它们被投射在视网膜的固定位置上参与实验的人说他们看见两个颜色之间的分界线消失了,红色和绿色汇合到了一起,但他们看见的不是黄色或棕色,而是一种从未见过的神奇的新颜色。一开始,其他科学家们的反应是受到了惊吓,因为这击碎了他们在教科书上学到的拮抗理论的基本原理。
但是后来一些人重复出了禁色,而且参加实验的不是一般人,而是一群从事视觉研究,对拮抗理论了如指掌的科学家。现在有越来越多的开始人相信,禁色是可能存在的。用了50年的教科书,以后可能要被改写了。想真正看到禁色需要氪金上面提到的复杂的器材。普通玩家的你如果想看到禁色,可以尽量让眼睛斗鸡地盯着下面的图,使左右2个+重合。研究禁色的科学家们表示这种方法可以让一些人看到禁色。
开心点啊斗鸡眼,虽然你平时看东西都乘以2,但是你可以看到我们凡人看不到的颜色啊!