Почему цвета можно смешивать? [дубликат]

«Нормальный, здоровый» человеческий глаз имеет два типа светочувствительных клеток в сетчатке: палочки («дальтоники», но способные воспринимать низкий уровень освещенности) и колбочки: клетки, чувствительные к разным диапазонам. См. этот рисунок для их относительной чувствительности (от http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/colcon.html )

Когда вы смотрите на спектр света, вы можете думать о реакции глаза как о результате интеграла$\int{I(\lambda)* sensitivity(\lambda)*d\lambda}$для каждого из трех типов конусов. Сразу должно быть очевидно, что разные спектры (т.е. разные «цвета») могут восприниматься как «одинаковые» из-за такого способа обработки света. Это еще больше усложняется тем, что у некоторых людей может отсутствовать один или несколько типов колбочек («дальтоники»), поэтому их восприятие некоторых цветов может быть совершенно другим.

Вышеизложенное является причиной того, что сделать «хороший белый свет» сложно. Если вы начнете с яркого (горячего) источника накаливания, вы будете освещать объект каждой длиной волны в видимом спектре; но люминесцентные лампы (и светодиоды) имеют тенденцию излучать свет «полосами». Таким образом, ваше восприятие некоторых цветов будет разным в зависимости от используемого источника света. Обычно это отражается в так называемом «индексе цветопередачи» источника света, где «100» представляет идеальную цветопередачу, а более низкие числа указывают на «неровный» спектр. Глаз может по-прежнему воспринимать это как «белый» (поскольку исходный свет равномерно возбуждает три типа колбочек), но другие «цвета» могут отображаться не очень хорошо, поскольку на самом деле они не освещаются.

Пример различных спектров приведен на http://www.ledsmagazine.com/content/dam/leds/migrated/objects/features/10/2/11/Avnet_Fig2T_22513.jpg

Вы можете видеть, что типичная лампа накаливания смещена в сторону красного (потому что нить накала не такая горячая, как солнце — вот почему цифровые камеры делают «коррекцию баланса белого» и обычно имеют настройку «вольфрамовая нить»). Напротив, люминесцентная лампа, как правило, имеет несколько отчетливых пиков в спектре излучения - это пики излучения люминофоров, используемых для преобразования УФ-излучения, излучаемого газом трубки, в видимый свет. Наконец, современная технология белых светодиодов достигает точки, когда присутствует довольно широкий диапазон длин волн возбуждения, что приводит к более высокой точности цветопередачи.

Глядя на спектр люминесцентной лампы выше, если бы у вас был объект, который был бы «черным», за исключением отражения в узкой полосе на 570 нм, он выглядел бы черным с таким источником, когда он должен выглядеть оранжевым. Однако если бы тот же объект отражал свет на длине волны 545 нм (пик излучения), он выглядел бы ярко-зеленым. Объект, представляющий собой смесь «цветов» в этом узком диапазоне, будет выглядеть в флуоресцентном свете совсем иначе, чем в солнечном свете.

Так что ответ на ваш вопрос действительно - в глазах, а не в мозгу.

Клетки нашей сетчатки, которые обнаруживают по частоте (читай: по цвету), лучше всего обнаруживают в трех слегка различающихся диапазонах, которые мы знаем как красный, зеленый и синий.

Чтобы сделать небольшую поправку, я бы сказал, что лампа накаливания довольно далека от белого цвета , поэтому я лучше продолжу разговор о солнечном свете в ясный день. Причина, по которой солнечный свет кажется таким же белым, как, скажем, белый фонарик, сделанный из светодиодов RGB, заключается в том, что свет от обоих источников стимулирует все ваши клетки сетчатки RGB одинаково и, что более важно, в одинаковой пропорции.

Для сравнения, лампа накаливания очень похожа на солнечный свет в распределении RGB по пропорциям (см. кривую черного тела), за исключением того, что в частотах, которые мы связываем с красным цветом, больше вклада. Свет свечи аналогичен.

Люминесцентные лампы дневного света гораздо более белые , но при ближайшем рассмотрении они на самом деле производят больше синего по сравнению с R/G. Еще одна вещь, которую следует отметить с источниками света не черного тела, такими как эти, заключается в том, что они обманывают , почти не имея светоотдачи на частотах, отличных от RG или B. Ваши глаза не могут заметить разницу, потому что все клетки RGB стимулируются, что именно и происходит, когда естественный свет попадает на эти клетки.

Ни один из этих огней не будет выглядеть одинаково для медоносной пчелы, у которой в глазах есть 4 типа колбочек. Эта дополнительная ячейка, предназначенная для УФ-излучения, вполне может быть тем, что позволяет пчеле очень легко отличать солнечный свет от воссозданного RGB-света, исходящего от светодиодных фонариков.

В моем ответе на этот вопрос: ( Что такое спектральный ряд Солнца? ) я даю очень подробный ответ о том, почему смешивание цветов света дает другие цвета и как это является чисто результатом биологии и эволюции. Я также немного углублюсь в строение человеческого глаза и в то, почему на самом деле необходимо всего три цвета, чтобы воспроизвести все цвета, которые мы можем видеть. Он затрагивает многое из того, что написал Флорис, но в нем больше иллюстраций и написано немного больше для непрофессионального объяснения.