你被老師教的紅黃藍三原色騙了多少年?

原創： SME SME科技故事

接觸美術，最早認識的便是色彩理論。當時老師就直截了當地告訴我們，三原色就是紅、黃、藍。

用這三種顏色的顏料，就能調出各種各樣不同的顏色。而將這三種顏色同時混合，我們還會得到黑色的顏料。

但後來你還會發現，有人說三原色是紅、綠、藍，也有人說三原色是青、品紅、黃。 所以你說的三原色，究竟是什麼三原色？

其實，三原色分兩種，一種是美術三原色 ，另一種則是色光三原色 。

美術三原色是指青、品紅、黃，顏料越混合顏色越深，被稱為減消型原色；而色光三原色則為紅、綠、藍，顏色越混合卻會越亮，也叫疊加型原色。

美術三原色混合示意，青色（cyan）、品紅色（magenta）、黃色(yellow )

色光三原色混合示意，紅色（red）、綠色（green）、藍色（blue）

但看了這個答案，問題不但沒得到解決，反而讓人更加混亂了。

我們之前學的美術三原色 紅 、 黃 、 藍 是怎麼回事了？難道是教科書寫錯，老師教錯了嗎？ 另外，這美術三原色和色光三原色又是怎麼確定？

為了不造成混亂，我們先來捋一下光的原理，好幫助理解這兩種三原色。從本質上來說，我們能看到東西是因為看到了光。而光是一種電磁波，人眼能感知的大約只有400nm至700nm範圍內的電磁波。這部分電磁波譜也被我們稱為可見光譜。

人類可見光範圍

當可見光入射到我們雙眼的視網膜上，視錐細胞就會被激活，並將信息傳播給大腦。人類視網膜上共有三類視錐細胞，也被稱為三色視覺。

而視錐細胞中的視蛋白能通過探測不同波長的電磁波，感知紅、綠、藍三種顏色。按照吸收光譜不同， 視錐蛋白可以進一步分為 長波敏感視蛋白 （紅）、 中波敏感視蛋白 （綠）和 短波敏感視蛋白 （藍）。 如果進入人眼的是波長較長的650nm的光，那麼大腦就會產生紅色的視覺。

所以說，我們能看到的顏色其實是生物概念的，而非物理概念的。像鳥類就是四色視者，它們眼中的四種視錐細胞。除了紅色、綠色、藍色以外它們還能看到人類看不到的紫外線。

從左往右：人類看到的、只有紫外線視覺看到的、鳥類看到的。圖片來源：Klaus Schmitt, Weinheim, Germany

早在17世紀，23歲的牛頓就有一個革命性的發現了。利用牆上的小孔，他把室外的陽光引入室內，併入射在自製的三稜鏡上。

經過三稜鏡的折射，陽光被分解為一道連續的彩色光譜。而這便是著名的色散現象。

從那時候起，人類就開始尋找色光中的原色了。而所謂原色，正是指不能透過其他顏色混合調配而得出的「基本色」。

當時，牛頓就率先將自然光分成七種單色光。而這也成了約定俗成——彩虹是由赤橙黃綠青藍紫這七色組成的。但從科學的角度來說，我們並不能說一道彩虹就是七色的，它其實是一道連續的光譜。這也是我們親眼見到彩虹時，卻總是數不對顏色的原因之一。

試著數數彩虹有多少種顏色吧

一開始，牛頓是將這道光譜分成11種顏色的。但他很快就把11改成了7，原因可能7剛好對應著7個音階，以及鍊金術中的7種金屬和7個步驟。所以說，這個決定是比較順手拈來的。

其實，只要你能用肉眼能分辨相鄰兩色之間的差異，這個連續的光譜，分成7種單色或是11種單色，又或是幾十種單色都是可行的。

鍊金術中的「7」

在之後，經過多次實驗牛頓還發現了一個重要規律。當混合紅、綠、藍這三種顏色時，就能得到白光。而且，這三種顏色還可以調配出各種顏色，但其他的顏色卻無法調配出這三種顏色。

這與科學家兩百年後探知的人類三種視錐細胞對顏色的敏感度也是一致的。而這也對應著我們所說的光學三原色。

不過，在現實生活中更多的是複合光。與顏料調色類似，我們的視覺系統能綜合這些接受到的各頻段的波長和比例，最後形成對複雜顏色的感知。

那問題來了，顏料中紅、黃、藍三原色又是怎麼來的？ 其實問題就出自於我們雙眼感知事物的方式。我們所存在的世界，可分為兩種物體。一種是 自身可以發光的 ，另一種則 自身不能發光的 。

例如最大的光源便是太陽，另外電腦屏幕、手電筒等通電了也能自行發光。這些光入射到我們眼內，我們便能感知顏色。

我們在電視畫面中看到的五顏六色，就是由光學三原色混合調配而成的。 此外，在電腦裡 我們也一直 用RGB（Red、Green、 Blue）這三個數值的大小來標識顏色。

那麼，我們要怎麼看到那些自身不發光的物體？這就需要依賴物體對光線的反射了。

例如一朵紅花之所以為紅，正是因為它們吸收綠色和藍色範圍內的光譜，並反射紅色的光譜。

同理，一件白色T恤之所以是白色，原因則是它能直接反射太陽的光。而黑色之所以為黑色，則是因為吸收了大部分的太陽光。

理論上來說，只要吸收掉所有的入射光，人類就無法看到該物體的存在了。2014年時，有科學家就研究出了一種可吸收99.956%入射光線的材料，打造出了目前 世界上最黑的材料 。

右邊為最黑的材料，吸收了絕大部分的入射光線

而顏料本身也是不發光的，它們顯色的原理也是反射光線。 因此，顏料的三原色也必須可以對應吸收紅、綠、藍這三種光學三原色。事實上，美術的三原色與色光三原色就互為補色。

如果用電腦中的RGB值表示，光學陣營中，紅色的RGB值應該為（255，0，0）。那麼它在美術陣營中對應的原色則為（0，255，255），這顏色正是青色。另外，光學中的綠（0，255，0）和藍（0，0，255）則對應著美術中的品紅（255，0，255）和黃（255，255，0）。

據此，我們最後也得出了美術的三原色為青色、品紅色、黃色。而美術的三原色也被稱為消減型原始，混合這三種顏色的顏料會得到更暗的顏色。

好的，奇怪的事情又發生了。我們從小學的顏料三原色不該是紅黃藍嗎？到這這裡怎麼又變成青品黃了？

這實際上是一個歷史遺留問題，由知識的迭代引起。在過去，研究美術三原色和光學三原色的並非完全是同一批人。而更重要的是，當時人們對光學以及對人眼的生理特徵了解得也不夠深入。

Jacob Christoph Le Blon

還記得牛頓當時做的色散實驗嗎？他在1704年就出版了那道七色光譜。正是受牛頓實驗的啟發，藝術家Jacob Christoph Le Blon根據經驗也開發出了屬於顏料的三原色，也即我們所知的紅、黃、藍三色。他發現這三種顏色，可以調配出絕大多數人們想要的顏色。

而在這之後，紅黃藍便成了美術三原色被世人所認同，甚至流傳至今。

Le Blon在書中描述的三原色模型

但在那個年代，別說是Jacob Christoph Le Blon了，就是牛頓都還未完全搞清楚顏料三原色和光學三原色的真正區別。

而隨著技術的發展，科學家才根據人眼的生理特徵，也即對紅、綠、藍光線敏感的特性，確定了美術的三原色應該為青色、品紅色、黃色，並廣泛應用於印刷業。 例 如 ， 事實 已經證明，品紅加 黃就能調出大紅色， 但用舊的美術三原色，卻無 法調出 品紅 色 ； 青加品紅可以得到藍色，但藍色怎麼混合都無法得到純正的青色等。

只是有些教科書，沒能跟上知識更新的速度，仍採用著過時的紅黃藍美術三原色。

那為什麼這種過時的美術三原色還能流行這麼久？事實上，三原色的選取其實是可以任意的。而不同的三原色選取，也只是能調配出的顏色豐富度的問題。

此外，說三原色可以混合創造出任何色彩也是不對的。因為無論如何謹慎地選擇三原色，都很難創造出所有的色彩。

或許正是這個原因，舊的美術三原色才得以流傳，並難以引起大眾的覺察，畢竟用紅黃藍三色顏料能調配出的顏色就已經不少了。

同樣，在色光三原色選取的歷史上也有一些著名的例子。查看歷史顯示，最早的彩色電視顯像管是英國工程師貝德利在1928年發明的，由紅、綠、藍三種顏色組成。

但在電影史上，最早的彩色影片其實要比1928年還早上20年。第一部用於商業目的的彩色影片，是1908年的8分鐘短篇《A Visit to the Seaside》。 而這些彩色影片都是基於一套名為kinemacolor的雙色電影系統，只有紅色和綠色兩種原色，而不是三色。

kinemacolor雙色成像系統

《A Visit to the Seaside》畫面

另外，1904年法國盧米埃爾兄弟就發明了彩色相機技術，並推出了一款Autochrome膠片。

但在1907年量產時，他們所選的三原色，其實是橙色、綠色和紫色，也沒有紅綠藍這三原色什麼事。

1908年的Autochrome照片

從現代的角度來看，人眼中的三類視錐細胞對應的波長其實也是一個較為寬泛感受範圍。不過，類似這種混亂的原色選取，落實到現實生活中就會出現很多麻煩。所以在1931年CIE（國際照明委員會）就制定了統一的標準，規定光學三原色的特定波長：藍色為438.8nm，綠色為546.1nm，紅色為700nm。

最後做一個小調查，你上學時學到的美術三原色是 【紅黃藍】還是【青品黃】？

丁 紅，周新雅，周行，陳昊然.初中物理各版本教材「三原色」內容分析[J].教學與管理.2019.3.20

饒進，王振英.從物理與美術色彩的呈現原理分析三原色[J].中學物理教學參考.2018.1

MICHELLE KONSTANTINOVSKY.Primary Colors Are Red, Yellow and Blue, Right? Well, Not Exactly.Howstuffworks.2019.07.02

http://stephenwestland.co.uk/youtube/understandingcolour.htm

Primary color；CMYK color model；RGB color model；RYB color model；Jacob Christoph Le Blon.Wikipedia

Jacob Christoph Le Blon's Systems of Three-Color Printing and Weaving.Sarah Lowengard