顏色實際上是一種個性化的生理感受！每一個人、每一個物種所感受到的世界色彩其實都是獨一無二的！

我這篇文章會很長，我會較為詳細得給大家解讀一下我所瞭解到的相關知識，在回答這個問題之前我先丟擲幾個問題：

1：為何荷葉是綠色但荷花卻是白紅相間呢？

2：為何樹葉能夠由綠轉黃？

3：為何有的人頭髮是黑色有的人頭髮卻是黃色？

4：為何正常人與色盲症患者看到的世界色彩會有如此巨大的差異？

5：為何人眼看到的世界與狗等動物會有不同？

6：為何同樣一張照片你在室外觀看與在室內觀看色彩也會有輕微區別？

7：現如今我們透過電影電視等渠道觀看影像資料相當逼真，它是怎麼實現的？

看完了我這篇文章你應該能夠找到答案！

我們看到的顏色取決於三個系統的共同作用，首先是提供電磁波的光源系統，其次是對光源發出的光進行選擇性反射的有色物體這個視源系統，最後就是由眼睛與大腦相應器官組成的視覺系統，以下我會解讀一下這三個系統的作用原理。

第一：光源系統的一些知識

光源系統的作用在於提供電磁波，例如太陽、電燈等等，不同光源發出的電磁波是不同的，對於我們人類而言我們所說的可見光只是電磁波家族裡一個微不足道的成員而已，另外我們人類目前雖然可以藉助一些儀器“看到”原本人眼不可見的電磁波，例如X射線，伽馬射線等等，但是我們所有技術手段能夠辨識出的電磁波應該也只是電磁波大家族的一部分而已，我們對這個世界的探索非常依賴電磁波，我們能夠識別的電磁波範圍會影響我們對這個世界的認知，因此從這個角度來說我們人類對宇宙的探索還有很長的路要走，曾經我們以為眼睛看到的就是世界的全部，但隨著科技的進步我們能“看到”原來看不到的，這才發現這個世界超出你的想象！

圖1：太Sunny的波譜範圍

圖2：可見光的波譜範圍：

自然界的光源以及人類大多數光源裝置能夠提供的電磁波都有如下特點，首先不僅都是多種波長光波的混合物，其次光波的組成也存在巨大差異，在這些光波里既有我們人眼能夠識別的部分，也有我們人眼識別不了的部分，雖然我們人眼識別不到，但我們藉助儀器可以，有些動物能看到我們人眼識別不了的部分，因此不同光源下以及不同觀察者的視角內感受到的顏色會有差異，我們人眼能夠識別的光集中在380-740nm這個區間，顏色也是從紫到紅逐漸變化。

圖3：同樣的草莓在不同光源下的顏色差異

至於不同的光源為何會產生不同組成、不同強度的電磁波這也是一門非常值得研究的科學，因為在這方面瞭解得並不深入，而且與本篇需要探討的顏色機理關聯並不大因此此文不做闡述，有興趣的可以去讀讀有關書籍，光說到底也是一種能量形式，這種能量也是光源透過產生一些反應進行能量轉化的結果，例如太陽發生核聚變失去一些質量發出一些帶有能量的光等等！

圖4：關於太陽的一些資訊

第二：視源系統的一些知識

一束光從光源發出到達一個物體表面通常會有三種不同的轉換形式，分別是反射、吸收和透射，這個物體以及它對光波進行轉換的機制就構成了一個完整的視源系統，這個系統會影響你對這個物體顏色的感知。

例如據說黑洞存在巨大的吸引力，它能吸收所有人類已知的電磁波，因此我們人類無法直接觀察到黑洞的存在，只能嘗試透過尋找黑洞的邊界來尋找觀測證據，但到目前為止還沒有找到。在自然界中我們通常把一個物體分為有色和無色兩類，無色的物體是發生了光的透射，例如非常清澈的水和空氣，實際上這些物質的透射並不是完全的，只是對於人眼來說它的確透射了絕大多數可見光，有色物體之所以有色就在於這個物體將來自光源的光進行了反射，反射到人眼的光波組成決定了它的顏色屬性，如果它能反射所有可見光，那麼我們看到的是白色，如果它吸收了所有可見光那麼我們看見的是黑色，如果它不僅吸收了一部分還反射了一部分波長的光，那麼我們就能感受到不同的顏色，例如紅綠藍等等，感受的顏色是由反射光的波長決定的。

圖5：你看到的這個圖片之所以是紅色的，是因為這張圖片吸收了大部分入射光，它反射到你眼睛裡的是625-740nm這個波長區間的光，這個區間波長的光進入人的視覺系統經過解析之後帶來的感覺就是紅色的。

一個物體為何能夠吸收這種波長的光而要反射其它波長的光也是一門非常值得研究的科學，如果大家有興趣可以去讀讀色素化學等相關書籍，一個物體的顏色與該物體的化學組成及物理結構有關，例如紅色顏料與白色顏料通常有著不同的化學結構，有些物體雖然具有同樣的化學組成，如果它存在結晶狀態、顆粒粗細等物理結構上的差異，那麼呈現的顏色也會有所區別。

因為化學組成的不同、物理結構的不同每一個物體都形成了一個有特色的光波篩選系統，因為發生了篩選因此同樣的光源發出的光到達不同物體之後反射的光是不同的，因此我們發現了他們的差別，其中顏色差別就是其中一個重要特徵！樹葉之所以會由綠變黃，很重要的原因是因為葉綠素逐漸減少葉黃素逐漸增多，葉綠素與葉黃素會對光進行完全不同的篩選，楓葉之所以會變紅是因為葉紅素增多，生物體內部實際上就是一座巨大的生物化學工廠！

第三：人體視覺系統的知識

前面我們說過顏色純粹是一種生理感受，視覺系統由眼睛、神經系統、大腦視覺處理單元組成，眼睛是人體非常重要的視覺器官，你就把它想象成一個照相機，視網膜就是膠捲，視網膜這個部分稱為感光系統，眼睛除視網膜之外的角膜、晶狀體、玻璃體等部分組成了一個屈光系統，視網膜這個膠捲接收到屈光系統送進來的光發生感光作用，這個底片經過神經系統沖洗之後送到大腦進行辨識產生視覺。

一個盲人是無法辨別顏色的，另外人與狗所看到的世界是不一樣的，為何同樣的光源經過同樣的物體反射之後在不同生物體之間卻會發生感知上如此巨大的差異呢？為何盲人無法看到這個世界？主要原因是不同生物體的視覺系統不一樣！盲人的視覺系統存在缺陷！

眼睛接受物體表面的反射光並且傳輸到遍佈視網膜之上的視覺細胞上，不同物種這個視覺細胞存在差異，神經系統負責將視覺細胞接受到的光刺激產生的神經衝動傳輸給大腦，這種神經衝動我們也可以理解成生物弱電訊號，大腦負責對這個訊號進行解析產生最終的顏色知覺。

根據研究發現最終影響你對這個物體顏色判斷的主要因素是人體本身視網膜上視覺細胞的組成，人體視網膜上的視覺細胞主要有兩種，一種是椎體細胞，一種是杆體細胞，之所以如此命名應該與它們的長相有關【我猜的】，椎體細胞主要作用在光亮環境下，它影響明視覺，透過它來辨別顏色和細節，杆體細胞主要作用在暗條件下，它只能感受微光的刺激不能分辨顏色和細節，稱為暗視覺。

一個人之所以會成為盲人在於三個重要器官其中有一部分出現了缺少或者嚴重病變，色盲患者往往是因為基因缺陷導致缺少某些視覺椎體細胞或者雖然有這個細胞但細胞功能喪失，導致自己無法處理顏色資訊，色弱患者多數是後天形成，他實際上是因為視覺細胞發生了一些病變削弱了顏色辨識功能。

另外還有研究者發現人眼視網膜上的椎體細胞有三種不同的型別，這三種椎體細胞各自含有一種視色素，他們稱之為親藍、親紅和親綠視色素，當外界的光被人眼中這三種椎體細胞按照各自的吸收特性吸收之後，細胞色素吸收光子發生光化學反應，視色素會分解同時觸發生物能引起神經活動，這些神經活動產生的資訊會由神經節細胞傳到神經中樞最終進入大腦進行解析，不同型別的神經衝動就轉化成了不同顏色的感知，紅、綠、藍也稱為三原色，用這三種顏色可以混合出任意顏色。

當然這裡面的一些機理遠遠還沒有到研究透徹的地步，甚至絕大多數理論目前都只是一種假設，但是這種假設的確有助於我們理解這件事，並且這些假設也能找到大量實驗證據進行支撐，在沒有更好的理論解釋之前姑且信之。

現如今喜歡看各種影片節目的各位不知有沒有想過這個問題？一個自媒體的作者在現場用手機拍攝了一段短影片，並且將這個短影片以影片檔案的形式上傳到了網路上，你登陸這個網站進行觀看，你從電腦或者手機顯示屏上能看到與現場幾乎一模一樣的場景，其中就包括顏色，這是怎麼做到的？

要解答這個問題實際上需要解答三個問題，第一個問題是攝像機是如何把現場資訊完整記錄下來的？包括顏色！第二個問題就是我們的顯示系統是怎麼把這個計算機儲存的影片檔案轉化成影像輸出的？包括顏色細節的呈現！第三個問題是攝像機記錄下來的一幀一幀圖片是怎麼轉化成計算機能夠識別、儲存與解讀的標準化數字資訊的？因為只有數字訊號才能在網路的世界裡進行傳輸並且遠端解析還原。

由於本人非這個領域的專業人士，因此解答的未必專業，希望更專業的人士能夠批評指正，我寫這些補充資訊的目的是讓大家瞭解顏色相關的事，這三個問題我只簡要介紹一下頭兩個問題，對於第三個問題由於涉及到非常複雜的模擬訊號轉數字訊號及數字訊號轉模擬訊號的問題，我在此文中只簡單說一些概念，有興趣的朋友可以自己去詳細瞭解，這部分需要處理的資訊量是巨大的，如果沒有計算機這些功能無法實現。

第一：關於攝像機的一些知識

在原來膠片電影時代我們的攝像機其實就是個能夠高速拍照的照相機，它透過快門的快開快閉將現場所有物品反射的光按照一定的時間間隔接收到一張又一張底片上進行曝光，由於這個相機底片具有特殊的鹵化銀化學塗層，這些塗層與不同的光會發生不同的化學反應，黑白照片實際上原理比彩色照片簡單的多，彩色照片的膠捲是多層的，每一層會對不同顏色的光產生辨識，最終經過在暗房進行沖洗之後這些照片就記錄下了現場的影像資訊。

送到傳統電影院進行放映的時候實際上這個膠片是透過一個手搖或者電動的轉軸按照特定的速度快速透過光門，經過照片底片過濾之後的光打到幕布上就呈現了一幀一幀有色彩的畫面，由於人眼無法發覺快速切換的片段誤以為是連續的畫面，因此你的觀感與現場觀看是一樣的，在電影術語裡一般用秒幀來表示放映速度，現在的電影通常一秒是24幀，這些畫面之所以有色彩是因為這個底片不同區域透過的光波長不一樣，它幾乎完美還原了當時現場的原色，人類第一次看到彩色電影距今也就一百多年！

如今的攝像機和照相機早就已經進入了數碼時代，現在已經不需要鹵化銀膠片了，數碼時代的照相機和攝像機實際上還是有底片的，只不過它這個底片並不是一次性的，而是由一個能夠產生光電效應的感光元件構成，稱為CCD，這個感光元件會將鏡頭接受到的反射光轉化成電訊號，然後透過A/D轉換器將這個電訊號轉換成數字訊號，最終透過數字影片處理器將這個數字訊號進行編輯儲存，這個A/D轉換目前都是很標準化的東西，至於是基於什麼邏輯轉換的對於一個影片來說涵蓋的資訊量很大其實挺複雜的，有興趣的可以深入瞭解。

進展到這一步一個現場的影像就變成了一段數字化的加密資訊，這個數字化的加密資訊可以在相應的網路裝置上傳輸與解讀。

第二：關於這個影片檔案是怎麼透過顯示器顯示出來的問題

我們透過顯示器看東西感知顏色細節與我之前所說直接觀看大自然感知顏色細節是存在區別的，因為最終這個影片的內容並不是顯示屏反射外部光出現的，顯示屏自己就是個光源，它傳輸到人眼的光是它自己發出的，這個光是後臺計算機先讀取這個影片檔案，並且執行解碼程式將儲存這個影片資訊的數字訊號傳輸給顯示器終端解析成模擬訊號，接受到模擬訊號的顯示屏會透過顯示屏上密密麻麻無數的光點發光的形式進行一幀一幀影像的還原，不同時間不同的點發出的光波長是不一樣的，它是由計算機根據解碼後的資訊進行針對性控制來實現，不同的顯示器這個控制方式有所不同，不管是怎麼控制的，最終的結果是這個顯示屏呈現的影像幾乎已經還原了這個影片所儲存當時現場所有的細節，你就把這個後臺計算機一系列操作想象成一個在高臺上舉著指揮大旗的一個指揮官，每一個色點就是一個手拿色板的人，這個計算機透過揮舞這個旗子告訴每一個色點的人他應該怎麼舉牌，透過變換這個牌子來改變畫面。

下圖是等離子體顯示屏一個獨立光點的結構圖，它實際上是很小很小的，通常我們用畫素來衡量顯示器的清晰度，畫素越高畫質晰度越高也意味著顯示屏上的光點密度越高。

下圖是一個比較完整的影像資源採集、傳輸與遠端放映的大系統，我們每個人每天都在使用這個系統，現如今我們已經離不開它，這個系統的建立不僅僅是一個浩大的工程，而且需要運用大量前沿科學知識及工業製造技術，雖然我們國家已經具有完整搭建這個系統的能力，但在這個系統構建關鍵部件方面我們還受制於人！有些核心技術我們並沒有完全掌握！

人類的眼睛之所以能夠看見大自然的色彩，原因在於人類眼睛裡面的視覺細胞接收到不同頻率的可見光時，感受到的顏色不同，而顏色其實也就相當於不同頻率的光對視覺細胞而產生的刺激而產生的。

當光線沿著一定的角度射入水滴時，所引起的、複雜的、經由折射與反射所造成的色散現象，我要通常都將之稱做“光的色散”，這其實也相當於我們經常見到的彩虹。1666年的英國科學家牛頓第一個對這種色散現象做了深入的研究，他將白光分解為彩色光帶，也就是我們平時所說的光譜。光的色散現象證明了光具有波動性。

光的顏色由光波的頻率而決定，在我們的肉眼可見的光的區域裡面，紅色的光的頻率最小，紫色光的頻率最大。當然各種頻率的光在真空中的傳播速度都基本相同，大概就是3.0x108m/s。只不過在介質裡的傳播時，由於與介質產生相互作用，不同的光在介質中傳播的速度都比在真空中的傳播速度小，而且不同的光的傳播速度也各有不同。

由於紅光的傳播速度比較快，而紫光的速度偏慢，因此介質對於紅光的折射率較小，而對紫光的折射率較大。因此紫光在光譜中的排列也就最靠近實驗用的三稜鏡底邊一端了。

在我們人類的肉眼不見的區域內，白色的光可以分解為七種顏色的光譜，這種光譜叫做彩色光譜，具體是什麼顏色，大夥兒腦補一下七彩的彩虹到底是哪七種顏色就可以了。

這其實也就是我們人類的視覺細胞可以分辨出來的七種顏色，其中的紅、藍、綠三種光可以組合出其它顏色的光，而我們人類的視覺細胞所能識別的顏色，全都是這三種光所組合而來，其中的白光是這三種光以相同的比例組合而成，達到一定強度之後呈現白光，如果這三種光的強度為零，則表現為黑色。

這就是我們人類所能觀察到的大自然的色彩，當然，我們人類受到自身的視覺細胞的約束，無法看見更多更豐富的色彩。自然界中的一些生物，如螳螂蝦，它們的眼中所能看到的色彩比我們人類還要更多更豐富…

說到色彩，話題很大很廣很有趣，而且還有林林總總的故事傳說，更有美麗的童話神話相傳。然而我們現在的時代，是一個講科學的時代，對於一些可以用科學常識解釋的就一定是用科學方法來說明來解釋。然而，那些科學的解釋，在這個網路時代又可以透過百度(手機百度)搜尋到各種科普答案。如：感興趣的朋友們想深入的瞭解有關大自然的色彩的知識，不妨搜一下。

其實對於這個問題也可以簡單的答案，首先大自然的色彩是由光(太Sunny)照射作用下，被我們的眼睛看見，透過我們的“意識”展顯出來的；沒有光的照射作用於物體，就沒有色彩的展顯。其二，光，在地球上主要是太Sunny和人造光，而人造光也是根據太Sunny的特性造就的；而太Sunny的特性是由可見光和不可見光構成的，大自然的色彩則主要是由太Sunny中的可見光部分展現出來的。其三，光是電磁波的一種，分為遠紅外線、紅外線、紅、橙、黃、綠、青、藍、紫、紫外線…伽馬射線…等々，被稱為“光波”，其中我們肉眼可見的就是紅橙黃綠青藍紫則被稱為“七色光波”，當物體在被光照射時，吸收了大部分的光波粒子，只有極少數的光波粒子被反射出來，就展示出了該物體的顏色。其四，當所有的光波粒子完全被物體吸收了，物體展示出的就是黑色，又稱“元色”；當所有的光波粒子完全被物體吸收，全被反射了出來，這時物體就展示出白色。所以黑白灰色在色彩理論中被稱作“無色”，(還包括金銀色)。其五，當七色光合並在一起時，照出來的光就是白色光，作用於物體展示的就是口白色”；反之則沒有光，也沒有色彩了。按此規律，則又有偏色原理也就可以推斷了。

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