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物理 · 光学

加色混合与减色混合

加性混合结合光,而减性混合则吸收选定的光。请与屏幕上重叠的理想RGB滤光进行比较,与屏幕上重叠的理想CMY滤光进行比较。

相关实验:光与颜色混合 →
光与颜色混合
光与颜色混合实验场景 →

RGB 通过将到达观察者光线相加

加性混合发生于光从多个光源同时到达眼睛或检测器时。当 RGB 模型的红色和绿色分量以适当的方式组合时,会产生黄色;绿色和蓝色组合会产生青色;蓝色和红色组合会产生品红色。如果这三个分量以正确的比例组合,则会产生白色。

这并不一定意味着某事物仅仅因为看起来是黄色,就一定呈现黄色。如果不同的波长会导致人类眼睛中三种视锥细胞产生相似的反应,那么它们可能会呈现相似的颜色。RGB 并不意味着使用三个波长名称,完全地模拟所有光。

在CMY中,产生的光无法穿透。

一种理想的滤光片可以减少红色,品红色可以减少绿色,以及黄色可以减少蓝色。当青色和品红色滤光片叠加在白色上,红色和绿色会被消除,只留下蓝色。如果这三种滤光片完全阻挡所有颜色成分,结果就是黑色。

将添加相同颜色的光,以及在光上叠加滤光,是两种不同的过程。 滤光的效果取决于入射光中存在的特定成分。 滤光并不会创造原本未在光中存在的成分。

为什么屏幕上的数值与实际油漆存在差异?

屏幕的 sRGB 颜色值,并不直接对应物理光线的强度。实验性的 RGB 混合,会产生线性增加的光,然后将其转换为屏幕显示的数值。仅仅通过计算数字的算术平均值,可能会导致不同的亮度结果。

CMY 模式是一种简单的滤波方法,它通过将每个通道的传输速率相乘。然而,实际的颜料远比这复杂,涉及颜料的分散、粒子分散,以及与纸张和光线的相关效应。实验结果——三个理想滤光器产生黑色,不应被解释为对所有实际颜料的准确预测。

关键关系与符号

加性:R + G → 黄色 · 减色:青色 + 品红色滤镜 → 蓝色 · T = (1−C, 1−M, 1−Y)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
R, G, B红色、绿色和蓝色光组件相对强度
C, M, Y青、品红和黄色滤镜的优势0~1
T每个 RGB 频道理想的透光率0~1

工作实例

什么是重叠的红色和绿色光,以及重叠的青色和品红色滤光之间的区别?

在第一个例子中,红色和绿色同时存在,产生黄色。在第二个例子中,红色和绿色从白色中被移除,留下蓝色。一个添加光,另一个则移除光。

常见误解

  • 将绿色和红色光一起加在一起,不会产生像油漆那样更深的颜色。
  • CMY 滤光模型并不能准确地再现所有颜料的实际混合。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理章节 (英文)