感光細(xì)胞
人眼中感光細(xì)胞是我們對(duì)于顏色感知的主要部分。感光細(xì)胞有兩類：桿體細(xì)胞（視桿細(xì)胞）和錐體細(xì)胞（視錐細(xì)胞）。這些細(xì)胞是根據(jù)其形狀命名的，如下圖：
視桿細(xì)胞是暗視覺器官，對(duì)弱光反應(yīng)靈敏，在低照明水平情況下發(fā)生作用，但不能感受顏色【只能感受有沒有光】。
視錐細(xì)胞是明視覺器官，使我們看到彩色和非彩色【可以識(shí)別什么顏色的光】。
而對(duì)于感受到顏色的椎體細(xì)胞有三類：
藍(lán)視錐（S型視錐細(xì)胞）【人眼感光的峰值420nm】
綠視錐（M型視錐細(xì)胞）【人眼感光的峰值530nm】
紅視錐（L型視錐細(xì)胞）【人眼感光的峰值560nm】
下圖展示了不同視錐細(xì)胞的光譜響應(yīng)曲線。三條曲線分別對(duì)應(yīng)三種視錐細(xì)胞。他們的峰值分別出現(xiàn)在短波長(zhǎng)（S），中波長(zhǎng)（M）和長(zhǎng)波長(zhǎng)（L），所以我們也這樣命名：
藍(lán)視錐（S型視錐細(xì)胞）：對(duì)短波（藍(lán)光）的響應(yīng)很高，但對(duì)長(zhǎng)波幾乎沒有響應(yīng)；
紅視錐（L型視錐細(xì)胞）：對(duì)長(zhǎng)波（虹光）的響應(yīng)很高，但對(duì)短波幾乎沒有響應(yīng)；
綠視錐（M型視錐細(xì)胞）：介于藍(lán)視錐和紅視錐之間。
參考閱讀：
08.觀察者：眼睛如何看到顏色《顏色-不是你想象的那樣（第二版）》
色盲
色盲是一種先天性疾病，色盲患者缺失一種或多種色素。約有5%的男性和0.5%的女性缺少紅色感受器或綠色感受器，或者兩種感受器中有一種敏感度較低。（在一個(gè)有500名學(xué)生的班級(jí)中，平均有25個(gè)男生和2.5個(gè)女生有紅綠色盲或色弱。）他們雖然能看到很多顏色，但還是被稱為色盲，因?yàn)樗麄兘?jīng)常無法分辨紅色和綠色。這些人只有兩種感受器（比如藍(lán)色和綠色感受器）是完全沒問題的，而藍(lán)色感受器無法檢測(cè)到紅綠區(qū)域的光。如果只有一個(gè)信號(hào)，而沒有相關(guān)的比例，大腦就無法猜測(cè)光的頻率。
從遺傳學(xué)的角度來分析，男性色盲的比例之所以比女性的高這么多，是因?yàn)樯せ蛟赬染色體上，是隱性的伴性遺傳基因。隱性遺傳的意思是，只要有一個(gè)正常的基因，隱性的基因就會(huì)被掩蓋，因而不會(huì)發(fā)揮作用。因?yàn)榕杂袃蓚€(gè)X染色體，只要有一條基因正常，就會(huì)壓制另一條X染色體攜帶的色盲基因，因而表現(xiàn)出正常色覺。而男性只有一條X染色體，只要這條染色體攜帶色盲基因，男性就會(huì)表現(xiàn)出色盲癥狀。所以，男性色盲的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于女性色盲的比例。
存在色盲的進(jìn)化論基礎(chǔ)
這是因?yàn)樵谶h(yuǎn)古時(shí)代，相對(duì)于鳥類、爬行動(dòng)物（恐龍?。?，哺乳動(dòng)物都比較小，相對(duì)來說都是出于弱勢(shì)，所以哺乳動(dòng)物一般都是晚上出門找食物，白天都躲在山洞里面睡覺【所以我們的“夜貓子”可能有基因的因素影響】。所以在黑夜的弱光中辨別物體更重要，所以眼睛中辨別有無光的視桿細(xì)胞占優(yōu)勢(shì)，而辨認(rèn)顏色的視錐細(xì)胞處于弱勢(shì)，所以一直沒有進(jìn)化出看到更多顏色的視錐細(xì)胞。而鳥類、爬行動(dòng)物（恐龍）通常在白天活動(dòng)，所以視錐細(xì)胞發(fā)展占主要，有4色色覺，但視桿細(xì)胞弱，在弱光中看不見東西，所以它們天黑就不出來。直到恐龍滅絕了，哺乳動(dòng)物才重見光明。
色盲的優(yōu)勢(shì)還在于對(duì)黃色到棕黃色區(qū)間的光譜變化更加敏感。在人眼看來，黃色與棕黃色沒什么不同，但哺乳動(dòng)物能很容易地將它們區(qū)分開來，從而幫助它們識(shí)破天敵的偽裝。也就是說，色盲的羚羊能夠輕而易舉地在枯黃的草叢中發(fā)現(xiàn)棕黃色的獅子。只要明白了這一點(diǎn)，你就會(huì)立即明白，為什么哺乳動(dòng)物會(huì)保留色盲性狀，因?yàn)槟鞘巧镭P(guān)的大事。如果它們努力進(jìn)化出了綠色色覺，卻喪失了辨別黃色與棕黃色的本領(lǐng)，就更有可能倒在獅子的利爪之下。因?yàn)樵谠S多環(huán)境中，特別是在非洲稀樹大草原上，枯草期的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，以至于足以遏制三色視覺的進(jìn)化。
紅—綠色盲之所以把紅色和綠色都看成是飽和度比較低的黃色，除了由于紅、綠兩種感色纖維間的聯(lián)結(jié)，使之無論是在紅光或綠光的刺激下，都能同時(shí)產(chǎn)生興奮并在大腦中產(chǎn)生黃色感覺外，還由于刺激來自同一個(gè)能源（紅光或綠光）而降低了感紅纖維和感綠纖維同時(shí)產(chǎn)生興奮的程度，因此，在感覺上降低了顏色的飽和度。
到底是三色視覺好，還是雙色視覺好？它們用實(shí)際行動(dòng)給出了答案。雙色視覺雖然被稱作色盲，卻能讓它們?cè)诳莶輩仓杏行Оl(fā)現(xiàn)隱蔽的目標(biāo)，無論對(duì)于想要躲避獅子的羚羊來說，還是對(duì)于想要獵殺羚羊的獅子來說，都同樣如此。如果是三色視覺，雖然能在青草期輕松發(fā)現(xiàn)其中的棕黃色目標(biāo)，但青草期時(shí)間相對(duì)較短，其所帶來的優(yōu)勢(shì)相對(duì)較弱。而且青草期往往食物豐盛，動(dòng)物在這一時(shí)期的生存壓力明顯小于枯草期。相比之下，當(dāng)然是色盲更有優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)在叢林中同樣存在。哥斯達(dá)黎加有兩種卷尾猴，一種是色盲，一種不是色盲。研究發(fā)現(xiàn)，色盲的卷尾猴每小時(shí)抓到的昆蟲是非色盲卷尾猴的四倍，就算這些昆蟲有保護(hù)色也無濟(jì)于事。
色盲的優(yōu)勢(shì)還不止于此。在黎明或黃昏時(shí)分，光線暗淡、大地朦朧，在擁有三色視覺的動(dòng)物眼里，世界一片模糊。這時(shí)候，擁有雙色視覺的動(dòng)物的視野反而更加清晰，目標(biāo)也更加明確。所以，哺乳動(dòng)物往往在傍晚時(shí)分狩獵，那時(shí)成功的概率更高。獅子就是黃昏狩獵的高手，它們倒逼羚羊也必須在黃昏時(shí)分保持警惕，以便更好地躲避獅子的追殺，所以，羚羊也不會(huì)輕易發(fā)展出三色視覺。
為什么人類有3色視錐細(xì)胞呢？
靈長(zhǎng)類的3色視覺其實(shí)是2條曾經(jīng)是同一條視錐細(xì)胞基因倍增后變異出來，可以感受到綠光。因?yàn)檫@兩條基因序列對(duì)比有98%相同，所以在感受光波的峰值上那么接近，一個(gè)530nm，一個(gè)560nm。
靈長(zhǎng)類動(dòng)物看到綠色的基因之所以能留下來，是因?yàn)橛忻黠@的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殪`長(zhǎng)類靠果實(shí)為食，在白天可以看到紅綠的區(qū)別，就可以辨別果實(shí)的成熟程度，選擇更熟的水果，可以吸收到更多的糖分，糖對(duì)于靈長(zhǎng)類動(dòng)物有不可抵擋的吸引力。但紅綠色盲之所以還存在，是因?yàn)槲覀兩鐣?huì)的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，就算個(gè)體有這一點(diǎn)點(diǎn)缺陷，但不足以威脅到生存。
【就像《吳伯凡認(rèn)知方法論》里面提到的卓越的人和平庸的人的區(qū)別。從生態(tài)位這個(gè)角度來理解“卓越”和“平庸”：越是卓越的人，他越可能有一種特殊的生態(tài)位，而平庸的人往往是生態(tài)位不明晰的人，或者是沒有選擇壓的人——在平庸的人所處的那個(gè)環(huán)境的生態(tài)位里，他具備和不具備某種能力和他的生存沒有太大關(guān)聯(lián)，既然他能夠活下來，那也就活下來了。但是一旦條件變化，這些因?yàn)闆]有選擇壓來鍛煉出特定認(rèn)知的人注定被淘汰，如公司的倒閉后。看到這里，心里一定充滿恐懼，我們習(xí)慣于舒適的生活和工作，在零認(rèn)知的舒適區(qū)里面，我們的能力是否可有可無，是否是隨時(shí)被淘汰的人?？謶忠埠?，這樣才有危機(jī)意識(shí)，就有選擇壓。】
參考閱讀：人們眼中的世界為什么不一樣
虛假的白色
人類只有三種視錐細(xì)胞卻能感受到不同顏色，具體原理參考閱讀
08.觀察者：眼睛如何看到顏色《顏色-不是你想象的那樣（第二版）》
要想欺騙眼睛，最簡(jiǎn)單的方法就是使用色點(diǎn)（color dots）。找到計(jì)算機(jī)屏幕上的一塊白色，然后近距離觀察它。你可以使用放大鏡，如果你近視的話，也可以把眼鏡摘掉緊貼著屏幕看。你會(huì)看到，在近處，白色根本就不是白的，而是由紅色、綠色和藍(lán)色的點(diǎn)組成的。和自然光有所不同，計(jì)算機(jī)屏幕不顯示純黃、橙色、青色，而你的眼睛辨識(shí)不同色彩成分的能力非常有限，它無法分辨三種顏色組成的白色和真正的白色?！菊嬲陌坠?，指的是太陽可見光】計(jì)算機(jī)系統(tǒng)騙了你的眼睛，通過調(diào)整紅綠藍(lán)三色對(duì)你視錐細(xì)胞的刺激量來讓你的大腦以為自己看見的是白光。如果做得恰到好處的話，你的眼睛將無法分辨“虛假”的白色和純白的陽光。當(dāng)然，能夠測(cè)量多種頻率強(qiáng)度的科學(xué)設(shè)備可以輕松看出其中的區(qū)別。
我們最常用的LED燈光，其實(shí)也是利用紅綠藍(lán)三原色實(shí)現(xiàn)的。
04.一文看懂光源色和表面色的混色原理《顏色-不是你想象的那樣（第二版）》
要使LED發(fā)出白光，它的光譜特性應(yīng)包括整個(gè)可見的光譜范圍。但要制造這種性能的LED，在目前的工藝條件下是不可能的。根據(jù)人們對(duì)可見光的研究，人眼睛所能看見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長(zhǎng)發(fā)光（藍(lán)色光+黃色光）或三波長(zhǎng)發(fā)光（藍(lán)色光+綠色光+紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍(lán)色光，所以產(chǎn)生藍(lán)色光已成為制造白光的關(guān)鍵技術(shù)，即當(dāng)前各大LED制造公司追逐的“藍(lán)光技術(shù)”。
對(duì)于一般照明，在工藝結(jié)構(gòu)上，白光 LED 通常采用兩種方法形成：（這兩種方法都已能成功產(chǎn)生白光）
第一種是利用“藍(lán)光技術(shù)”與熒光粉配合形成白光；（LED GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm），它和YAG（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當(dāng)熒光粉受藍(lán)色光激發(fā)后發(fā)出黃色光，結(jié)果藍(lán)色光和黃色光混合形成白光）
第二種是多種單色光混合方法。（第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產(chǎn)生白光。）
我們其實(shí)都是“色盲”
在色彩行業(yè)中，有個(gè)概念叫做同色異譜。
有時(shí)候我們看兩個(gè)物體的顏色，在某種場(chǎng)景下，比如上圖左邊的兩個(gè)物體在室外太陽光底線看起來顏色的一樣的，但是一旦我們拿到室內(nèi)，如上圖右邊，在熒光燈管底線發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這兩個(gè)物體的顏色是相差非常大的。這就是同色異譜現(xiàn)象，同色異譜也叫做條件對(duì)色，顧名思義，這兩個(gè)顏色只有符合一定觀察條件下顏色才能相等，實(shí)際上這兩個(gè)顏色并非完全一樣。
結(jié)合上圖，我們從顏色感知三要素（光源、物體和觀察者）分析，在CWF光源下（右邊），色卡都處于相同的光源下，觀察者（都是我）不變，看到的顏色不一樣，也就是物體的性質(zhì)（光譜反射率曲線）不一樣，之所以在D65光源底下顏色看起來一樣，只不過這兩個(gè)顏色在D65光源下的表現(xiàn)恰好相同或者接近?；蛘哒f，我們?nèi)搜厶焐娜毕荩ㄖ挥腥N視錐細(xì)胞）導(dǎo)致。
所以同色異譜（條件等色）的根源在于兩物體的光譜反射率曲線不同，也就是說有不同的顏色色粉配方。同色異譜中的“譜”指的就是光譜反射率曲線。如下圖，就是上面兩個(gè)顏色色卡的光譜反射率曲線，可以看到兩者的差異是非常大的。也可以看到兩個(gè)光譜反射率曲線的交叉點(diǎn)很多。
假設(shè)你的眼睛中有四種不同的視錐細(xì)胞，而非三種，那么一件神奇的事情就會(huì)發(fā)生：過去看來顏色完全相同的東西將會(huì)變得不同——就像非色盲能看到紅與綠之間的不同而色盲卻無法區(qū)分一樣。一張被陽光照亮的紙將變得和計(jì)算機(jī)屏幕上的白色完全不同。因?yàn)槠聊簧系娜N顏色只能欺騙三種視錐細(xì)胞，要想欺騙四種視錐細(xì)胞，屏幕就需要有四種顏色的點(diǎn)。事實(shí)上，確實(shí)存在擁有四種不同類型顏色視錐細(xì)胞的人。
一些照相機(jī)就是為此而生的。這樣的相機(jī)可以有數(shù)十、上百，甚至上千種感色度（color sensitivity）。在我們看來兩個(gè)完全相同的綠色對(duì)于這種相機(jī)來說卻是不同的。它們能用這種多色（敏感）的能力檢測(cè)到我們遺漏的東西，比如農(nóng)作物的疾病，或者鑒別出不同類型的巖石。這些系統(tǒng)被稱為多光譜相機(jī)。衛(wèi)星攜帶的多光譜相機(jī)可以為你拍攝和分析你的農(nóng)場(chǎng)，當(dāng)然你得出錢。加州的葡萄酒廠用多光譜相機(jī)來檢測(cè)草翅葉蟬對(duì)葡萄園造成的影響。隨著我們對(duì)各種多光譜顏色的模式加以了解并鑒別出它們的意義，多光譜相機(jī)在未來甚至?xí)兂梢环N更加重要的技術(shù)。現(xiàn)在，我們?cè)谶@方面并沒有太多建樹，因?yàn)槲覀冇心敲炊嚓P(guān)于顏色的經(jīng)驗(yàn)僅僅是以三種顏色為基礎(chǔ)的。
所以從某種角度上說，我們都是色盲。被稱為色盲的人其實(shí)只是比其他人更色盲了一點(diǎn)。但是如果我們有了四種視錐細(xì)胞——藍(lán)色、綠色、黃色和紅色——我們將會(huì)看到怎樣的世界呢？
檢查顏色可以嘗試用分光測(cè)色儀，而不是僅憑眼睛。
同色異譜的啟發(fā)
除了在色彩上的應(yīng)用，同色異譜現(xiàn)象也可以用來解釋人們對(duì)同一事物的不同看法。比如，對(duì)于一件事情，不同的人可能會(huì)有不同的看法和觀點(diǎn)。這是因?yàn)槊總€(gè)人都有著不同的背景和經(jīng)歷，這些因素會(huì)影響他們對(duì)事物的看法和理解，從而呈現(xiàn)出不同的色彩。
同樣地，同色異譜現(xiàn)象也可以用來解釋不同文化之間的差異。在不同的文化中，同一件事物可能會(huì)被賦予不同的意義和價(jià)值。比如，對(duì)于蛇這個(gè)動(dòng)物，在中國(guó)文化中被視為吉祥物，而在西方文化中則被視為不祥之物。這種文化差異也是同色異譜現(xiàn)象的一種表現(xiàn)。
總之，同色異譜現(xiàn)象是一種普遍存在于我們生活中的現(xiàn)象，它不僅在色彩上有應(yīng)用，也可以解釋人們對(duì)同一事物的不同看法和文化之間的差異。我們應(yīng)該保持開放的心態(tài)和包容的態(tài)度，尊重不同的觀點(diǎn)和文化，欣賞不同的色彩。
同色異譜現(xiàn)象也提醒我們?cè)谒伎紗栴}和做決定時(shí)需要多角度思考和多方面考慮，不能只看到表面現(xiàn)象，而要深入探究事物的內(nèi)在本質(zhì)和含義。
參考閱讀：
[美] 理查德·A.穆勒著,李盼譯.頭條物理學(xué).理想國(guó).2022:392.
曹振華 主編著.LED顯示屏組裝與調(diào)試全攻略（第2版）.電子工業(yè)出版社.2019:7.
史鈞著.生命的色彩 : 我們?yōu)槭裁礇]有綠色的頭發(fā).華章同人.2021:69.
聯(lián)系客服
