什么是颜色?

作者：追风剑情发布于：2022-8-18 10:02 分类：Shader

颜色或色彩是人们通过眼部、脑部及生活经验所产生的一种对光的主观感觉效应。人的视网膜上布满了感光细胞，当有光线传入人眼时，这些细胞就会将光线的输入刺激转化为传递给视神经的电信号，最终在大脑得到解释，形成“颜色”这一种意识感觉。

在视网膜上有两类感光细胞：视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞分为S、M和L三种类型，大都集中在视网膜中央，每个视网膜大概有700万个。视锥细胞能在较明亮的环境中辨别颜色和形成精细视觉。每种视锥细胞包含有一种感光色素，分别对红、绿、蓝三种有着不同波长的光敏感。其中，L型视锥细胞对较长波长的光波（红光）敏感，M型视锥细胞对中等波长的光波（绿光）敏感，S型视锥细胞对较短波长的光波（蓝光）敏感，即是不同波长的光线刺激视锥细胞就能让人感觉到不同的颜色。

视杆细胞分散分布在视网膜上，每个视网膜有1亿个以上。这类细胞对光线更为敏感，很微小的光线能量就可以激发它对光的感应。视杆细胞无法根据光线的波长感受到对应的颜色，但在较弱的光照环境下对环境有分辨能力，如在夜里可以看到物体的轮廓。

当一束光线进入人眼后，感光细胞会产生4个不同强度的信号：由视锥细胞产生的3种信号（对应于红、绿、蓝3种颜色）和由视杆细胞产生的信号。只有视锥细胞产生的信号能转化为颜色的感觉。3种视锥细胞对不同波长的光线会有不同的反应，每种细胞对某一段波长的光会更加敏感，下图中，横坐标是光的波长，单位是nm；纵坐标是对波长的反应值，又称刺激值，标准化反应值在区间[0, 1]内。这些信号的组合就是人眼能分辨的颜色总和。

格拉斯曼经过大量的实验，总结出格拉斯曼定律。该定律指出人眼对不同颜色光线混合的刺激反应是线性的。假设有两束不同颜色的光C₁和C₂，某视锥细胞对这两束光的刺激反应分别是r₁和r₂。将它们按照一定比例进行混合，得到第3种颜色C₃，有C₃=αC₁+βC₂，则视锥细胞对颜色C₃的刺激反应值r₃是r₁和r₂的线性叠加，有r₃=αr₁+βr₂。