三原色原理(三原色是什么)

作者|矩阵菌图|柯薛梅

今天下午，柯的美术老师和我的物理老师在学校操场打架，因为物理老师说三原色是红、绿、蓝，而美术老师坚持三原色是红、黄、蓝。

两人剑拔弩张，直到两把刷子“嗥叫”插进物理老师的鼻孔，他才终于意识到美术老师是一个文武双全的全能选手。

对于这件事，我和柯都试图说服我们的老师。

我从后面抱住物理老师说，嘿，大哥，冷静点，算了。

柯薛梅举起她的铅笔盒，跑向美术老师，说:老师，我这里还有足够的画笔。

然后物理老师听从了我建议，像苍蝇一样离开了现场。

呃...不难看出，我的建议确实起到了至关重要的作用。但是对于三原色是红、黄、蓝还是红、绿、蓝的问题，两位老师努力了很久，还是没有结果。

换句话说，我的物理老师白拿了两把刷子。

相信和我一样机智的你，也一定像一面镜子，知道红、黄、蓝是艺术中的三原色，而光的三原色是红、绿、蓝，也就是通常所说的RGB，所以两位老师都是对的。

但是如果你一定要真实，嗯……那么物理老师真的白拿了两把刷子。

因为美术老师真的错了，即使柯拿着画笔冷冷地看着我，我也不得不大义凛然地说些什么:

颜料真正的三原色不是红、黄、蓝，而是...啊！

首先我们来看看三原色这个词的定义。

无论在光学层面还是艺术层面，三原色的定义都是无法进一步分解的基础色。反过来理解这句话，三原色是最基本的三种颜色，不能和其他颜色混在一起。

这种思维应该不难改变吧？-如果某一种颜色可以和两种或两种以上的颜色混合，就意味着可以分解成两种或两种以上的颜色，只有不能混合的颜色才能进一步分解。

当然，如果你必须把它们分解成分子、原子或夸克，那么我只能告诉你:

在光学层面上，红光、绿光、蓝光不能和其他颜色混合。这是因为在我们的视网膜中，只有三种负责颜色识别的视锥细胞，它们被红、绿、蓝光激活产生化学反应。只有当其中一个锥体细胞被单独激活时，我们才能看到红、绿、蓝三种颜色中的一种。

因此，红色、绿色和蓝色理所当然地是光的三原色。

关于光学三原色(三原色)的原理，我在《既然这种颜色不存在，为什么我们还能看到它》中写道这篇文章已经非常透明了，这里就不赘述了。

我们今天要展示的是艺术中的三原色-

颜料的三原色

传统艺术领域一直将红、黄、蓝定义为最基本的颜色，几乎所有的绘画老师都会告诉你，红、黄、蓝是颜料的三原色。

这是因为美术总是注重舒适的视觉体验。红、黄、蓝都是很饱满的颜色，能给人很强的视觉冲击力。把它们当作基本色来看待，更符合客观实际。所以在美术领域，这样定义三原色是可以理解的。

但从科学的角度来看，红、黄、蓝的定义并不准确，颜料真正的三原色应该是“绿、黄、黄”。

我们在四色印刷中经常听到的CMY是三个英文单词青色、品红色和黄色的首字母。在此基础上，再增加一个Black后缀字母，就构成了大家熟悉的CMYK。

天知道为什么黑色英文首字母明明是个B，为什么四色印刷叫CMYK而不是CMYB。我猜是为了避免和RGB中的Blue混淆。

其实理论上，只要青色、洋红色、黄色混合在一起，就已经是黑色了。黑色墨水应该单独添加的原因有两个:

一方面可以节约成本。

无论是艺术家手中的颜料，还是印刷油墨中的颜料，其颜色都是从矿物、生物、植物等无机或有机物质中提取的，制造成本相对较高。黑色颜料或油墨颜料是由称为炭黑的无定形碳颗粒制成的。

这种碳粒是在空气不足的情况下，煤或天然气、燃料油等含碳物质不完全燃烧得到的。你可以在锅底找到，制造成本很低。因此，显然不如直接使用黑色油墨将黑色与青色、品红色和黄色油墨混合使用更具成本效益。

另一个原因是色彩精炼工艺不足。

由于制造工艺的限制，彩色颜料的纯度不够高，所以三原色混合的黑色往往不够丰富。一般来说很黑很灰，但一直不够黑——这也是黑墨水单独存在的主要因素。

那么，为什么绿色、味道和黄色是科学的三原色呢？

如前所述，三原色是指不能再分的基本色。如果你有一套颜色足够丰富的颜料，你会发现如果你混合等量的品红色和黄色，颜色会是红色。换句话说，红色可以进一步分为品红色和黄色，这肯定不是真正的基础色。

然而，无论你用任何颜色的颜料尝试多少次，都不可能混合并产生红色。

当然，如果你擅长作弊，就要在红色颜料中掺入适量的白色颜料，或许还可以掺入一种接近洋红色的颜色。但白色本身并不是一种颜色，与黑色、灰色一起被称为“无色系”，所以在红色中加入白色并不是一种TINT，而只是强行稀释红色颜料的浓度。

另外，你不能说洋红色可以分为红色和白色，是吗？如果这样划分，那么世界上就没有原色了。

同理，只要品红和青色混合在一起，就可以得到蓝色，也就是说蓝色不是基本色。除了蓝加白的“骚操作”之外，没有任何颜色可以混合青色，所以青色是正统的原色之一。

正因如此，绝对意义上的三原色实际上是绿色、粉色和黄色。不是红色、黄色和蓝色。

理解这一点非常重要。否则，如果用红、黄、蓝作为印刷的基本颜色，即使在白纸上印刷，我们也要在设备上加白墨水。多么愚蠢的事情，我们人类不能做这样荒谬的事情。

此时，颜料的三原色已经基本拉起来了，但就在我准备归档加油的时候，一件大事突然发生了——

为什么三原色和光学三原色不一样？

通常遇到这个问题，别人会告诉你光是加法原理，颜色越多越白。这是颜料减色法的原理。颜色越多越暗，所以两者的原理不同。然而，当你遇到跟踪狂柯时，这个简单的答案并不起作用。

“色彩的本质是什么？”我不敢相信她问我。

“颜色本质上是可见光的波长。当特定波长的光进入视网膜时，它会以特定的颜色出现。”我说。

“好吧，”她点点头说，“那么光源发出的光和物体反射的光必须有相同的波长，这样它们才会看起来颜色一样，对吗？”

“胡说！”

“既然如此，为什么屏幕发出的红光是三原色之一，而红色颜料反射的红光却不是三原色呢？它们的波长显然是相同的。”

呃...听着，这是个致命的问题吗？如果我不能给柯薛梅一个满意的答复，那么…

“那你就知道什么是名师了。”她玩着画笔，轻描淡写地说。

所以，今天我要把这个问题讲透彻。

为了描述和区分，在下面的内容中，我将光的基本颜色称为“三原色”；颜料的基本颜色被称为“三原色”。

来，把这个顺口溜重复十遍:“三原色”是颜料，“三原色”是光。

三原色和三原色之间只有一个共同点，就是原则上进入视网膜的光色数最多时是白色，光色数最少时是黑色。

也就是说，无论是被色素反射还是被屏幕照射，红、绿、蓝三种光至少要同时进入视网膜，这样才会呈现白色；当没有任何颜色的光进入视网膜时，它就是黑色的。

我们的手机屏幕、电视屏幕、电脑屏幕等。在初始状态下都接近黑色，因为此时它不会发出任何颜色的光。

当黑屏上出现一个鲜红色的圆圈，表示这个区域发出100%强度的红光；另一个绿色圆圈出现，表示另一个区域发出100%强度的绿光。如果两个圆叠加在一起，叠加是什么？

答案是叠加后会同时发出100%强度的红光和100%强度的绿光。

当两种光携手并肩一起进入视网膜时，红、绿锥细胞会受到最大程度的刺激，所以我们会看到比红、绿更亮的黄色。

来，复习一下这张图。

这就是三色光原理被称为“加法原理”的核心原因，完全符合人眼的生理特性。

但是如果改成三原色，情况就完全不一样了。

当我们看到一片纯净的红色素时，才真正明白它只反射100%强度的红光，只激活对红光敏感的锥体细胞，与屏幕只发出红光时情况基本相同。

同样，绿色颜料只反射100%强度的绿光，与屏幕只发出绿光时完全一样。

然而，当红色颜料和绿色颜料重叠(混合)在一起时，重叠部分不能反射100%强度的红光和绿光。因为绿色颜料会吸收大部分红光，红光会减弱；同时红色颜料吸收了大部分绿光，绿光也减弱了。

因此，红绿颜料混合后，进入视网膜的光色种类不但没有反射更多颜色的光，反而大大减少，我们看到的不再是明亮的黄色，而是暗淡的棕色——这就是三原色属于减色法原理的原因。当然，这也完全符合人眼的生理特征。

这就是为什么红光是三原色之一，而红色素不属于三原色的原因。

其实你应该已经想到了——在绝对理想的状态下，当红色和绿色颜料混合在一起的时候，应该已经是完全黑色了，因为红色颜料杀死了绿光，绿色颜料杀死了红光，这两种颜料会杀死其他色段的光。那不是没有光会反射吗？

不，当然应该是黑色的。

但是，从天然物质中提取的色素，并不能真正只反射一个波段的光，而完全吸收其他颜色的光，所以在现实中，即使三原色全部混合，也只会使颜色变暗，而不会变成黑色，更不用说两种原色的混合了。

其实三原色和三原色之间最重要最奇妙的规律就是下面这个。

仔细看上图，会发现一个特别有趣的现象——三原色放在一起，任意两种浅色叠加的新色(中间色)只是颜料三原色中的一种；当三原色放在一起时，任何两种颜色混合的新颜色恰好是光的三原色之一。

这绝不是纯粹巧合的，而是三原色为什么一定是绿色和黄色的最关键因素。

由于两种颜料混合后反射光的类型会大大减少，因此每种颜料作为三原色之一，必须能够反射红、绿、蓝三原色中的任何两种。如果只能反射一种原色光，叠加任何颜色的颜料后都会变得很暗，明亮的颜色无法混合——就像你在前面混合红色和绿色颜料的情况下看到的那样。

另外，三原色中的每种颜料只能同时反射两种原色的光——不用解释这一点吗？三原色的光如果同时反射，就会变成白色，而白色颜料的光和颜色组成是最复杂的，所以显然不可能称之为原色。

知道了这两个原理，三原色和三原色之间这种奇妙的“巧合”自然会变成“必然”。

既然只需要反射两种原色，那三原色不就是两种原色的混合色吗？因此，三原色只是三原色的中间色，即青色、品红色和黄色。

另一方面，红、绿、蓝三原色总共只有三种，每种原色的颜料必须能反射其中的两种，也就是说每种原色的颜料只能吸收一种原色光，两种原色的颜料混合在一起只能吸收两种原色光。最后剩下的原色光不是它们的混合产物反射的吗？因此，由任意两种原色的颜料混合而成的颜色恰好是三原色之一。

说得更透彻一点，品红是由红蓝光组成的，也就是说品红颜料会吸收绿光；黄色是由红光和绿光组成的，那么黄色颜料会吸收蓝光，所以品红色和黄色颜料混合在一起后，绿光和蓝光都被杀死了，只有红光才能安全反射。那么它们的混合色当然是三原色中最后一种浅色——红色。

同样，青色颜料会吸收红光，黄色颜料会吸收蓝光，唯一剩下的就是绿光，所以它们和绿光混在一起；品红颜料吸收绿光，青色颜料吸收红光，它们的混合色是蓝色。