三原色原理（三原色究竟是哪三个）

撰文 | 矩阵菌 ◈ 配图 | 柯雪妹

今天下午，柯雪妹的美术老师和我的物理老师在学校操场上打起来了，原因是物理老师说三原色是红绿蓝，美术老师则坚持认为三原色是红黄蓝。

两人争得不可开交，直到两支画笔"咻咻"两下 *** 了物理老师的鼻孔之后，他才终于明白美术老师是一个文武双全的全能型选手。

对于这件事，我和柯雪妹都努力劝诫了自己的老师。

我从身后一把抱住物理老师，说：喂，大哥，冷静一下，算了算了。

柯雪妹高举笔袋跑向美术老师，说：老师，画笔不够我这里还有。

然后物理老师就听从了我劝告，飞也似地离开了现场。

emmm……不难看出我的劝诫确实起到了至关重要的作用。然而对于三原色究竟是红黄蓝还是红绿蓝这个问题，两位老师辛辛苦苦大战一番之后，始终还是没有打出个结果。

换言之，我的物理老师白挨了两支画笔。

我相信，机智如我的你一定也心如明镜，知道红黄蓝是美术中的三原色，而光的三原色是红绿蓝，也就是通常所说的RGB，所以两位老师其实都没说错。

可假如非要较一个真儿的话，emmm……那么物理老师就真的白挨了两支画笔。

因为美术老师确实错了，即使柯雪妹正手持画笔冷冷地望着我，我也要大义凛然地讲一句：

真正的颜料三原色，并不是红黄蓝，而是……啊！

首先，我们来撩一撩三原色这个词语的定义。

无论在光学层面，还是美术层面，三原色的定义都是无法被继续分解的基本颜色。将这句话反过来理解，三原色就是无法用其他颜色混合出来的三种最基本的颜色。

这思维应该不难转换吧？——假如某种颜色可以用两种或多种颜色混合出来，就意味着它是可以被分解为两种或多种颜色的，只有无法被混合出来的颜色才是不能被继续分解的。

当然，如果你非要把它们分解成分子、原子或夸克，那我也只能告诉你：

在光学层面，无法用其他颜色的光线混合出来的是红光、绿光和蓝光。这是由于我们的视网膜中，负责辨识颜色的视锥细胞一共就只有三种，分别会被红色、绿色和蓝色的光线激活而产生化学反应。只有在其中一种视锥细胞被单独激活时，我们才能看见红、绿、蓝当中的一种颜色。

因此红绿蓝也就名正言顺地成为了光的三原色。

关于光学三原色（三基色）的原理，我在《既然这种颜色不存在，为什么我们还能看见它？》这篇文章中已经撩得非常通透了，这里就不再过多赘述了。

咱们今儿个要撩的对象是美术中的三原色——

颜料的三原色

传统美术领域一直把红黄蓝定义为最基本的色彩，几乎所有绘画老师都会告诉你红黄蓝是颜料的三原色。

这是由于美术素来就以舒适的视觉感受为核心目的，红色、黄色、蓝色都是非常饱满的色彩，能给人强烈的视觉冲击力，将它们当成基本色彩也比较符合客观实际，因而在美术领域，这样定义三原色自然是无可厚非的。

然而，从科学的层面来说，红黄蓝的定义其实并不精确，真正的颜料三原色应该是“青品黄”。

我们在四色印刷中经常听说的CMY，就是Cyan（青色）、Magenta（品红色）、Yellow（黄色）这三个英文单词的首字母。在这个基础上再额外增加一个Black（黑色）的尾字母，就构成了大家耳熟能详的CMYK。

鬼才知道黑色的英文首字母明明是个B，四色印刷为什么要叫CMYK，而不叫CMYB。我猜大概是为了避免跟RGB中的蓝色（Blue）相混淆吧。

其实从理论上来说，只要把青色、品红色、黄色混合在一起就已经是黑色了，之所以还要单独添加黑色的油墨，其原因有二：

一方面是能够节省成本。

无论美术家手里的颜料，还是印刷油墨中的色料，其颜色都是从矿物、生物、植物等无机或有机物质中提炼出来的，制造成本相对较高；而黑色的颜料或油墨色料，则是利用一种叫碳黑（carbon black）的无定形碳（amorphous carbon）颗粒制造而成的。

这种碳颗粒是煤或者天然气、燃油等含碳物质在空气不足的条件下经不完全燃烧得到的，在你家锅底上抠一抠就能找到了，制造成本可谓非常低廉。因此用青品黄这三种颜色的油墨去混合出黑色，显然不如直接使用黑色油墨来得划算。

另一个原因是色彩提炼工艺不足。

由于制造工艺的限制，导致彩色颜料的纯度不够高，因此用三原色混合而成的黑色往往不够浓郁，通俗来说就是灰得很深很深，却始终不够黑——这也是黑色油墨单独存在的最主要的因素。

那么，为什么说青、品、黄才是科学的色彩三原色呢？

前文已经提到过了，三原色是指无法再分割的基本颜色，假如你手上有一套色彩足够丰富的颜料，那么稍作尝试就会发现，只要将等量的品红色与黄色调配在一起，得到颜色恰好是红色。换言之，红色是可以被继续分割为品红色和黄色的，它当然不是真正的基本颜色。

但是，无论你用任何色彩的颜料做多少次的尝试，都绝不可能调配出品红色来。

当然，如果你善于作弊，非要在红色颜料中混入适量的白色颜料，或许也能调配出一个接近于品红色的颜色。然而白色本身并不算是色彩，它与黑色和灰色并称为"无色系"，所以在红色中添加白色也不算是色彩组合，只是强行将红色颜料的浓度冲淡了而已。

况且，你总不能说品红色可以被分割成红色和白色吧？如果这都算分割，那么世界上就没有原色可言了。

同样的道理，只要将品红色与青色调配在一起，就能得到蓝色，这意味着蓝色也不属于基本色彩。而除了在蓝色中加白色这种 "骚操作"之外，没有任何色彩能混合出青色，所以青色才是正统的原色之一。

正因如此，绝对意义上的色彩三原色其实是青、品、黄；而非红、黄、蓝。

搞清楚这一点非常重要，否则如果将红、黄、蓝作为印刷的基本色彩，那即便在白纸上印刷也不得不在设备中加入白色油墨，这是多么愚蠢的事情，咱人类可干不出这么啼笑皆非的事情来。

话至此处，颜料的三原色基本上已经撩完了，可是我正打算存档欢呼时，突然就摊上了一件大事儿——

为什么色彩三原色和光学三原色会截然不同呢？

通常情况下，遇到这个问题，别人都会告诉你光线是加色法原理，颜色越多就越白；颜料是减色法原理，颜色越多就越黑，所以两者的原理不一样。可是遇到柯雪妹这种死缠烂打的杠精时，这个简单的回答就不起作用了。

“颜色的本质是什么？”她居然酱紫问我。

“颜色本质上就是可见光的波长啊，特定波长的光线进入视网膜后，就会呈现为特定的颜色。”我说。

“OK，”她点点头，说，“那么无论光源发射出来的光线，还是物体反射出来的光线，都必须具有相同的波长，看上去才会是同一种颜色，对么？”

“废话！”

“既然如此，为何屏幕发射出红色光是三原色之一，红色颜料反射出红色光却不是三原色了呢？它们的波长明明是相同的。”

emmm……你看，这是不是一个致命的问题？如果我不能给柯雪妹一个满意的答案，那么……

"那么你就知道什么叫名师出高徒了。"她一边玩儿画笔，一边轻描淡写地说。

所以，我今儿个必须要把这个问题讲通透了。

为了便于叙述和区分，在下面的内容中，我会将光的基本色彩称为"三基色"；颜料的基本色彩称为"三原色"。

来，把这句顺口溜反复念上十遍："三原色"是颜料，"三基色"是光。

三原色和三基色只有一个相同点，那便是它们原则上都是进入视网膜的光色数量最多时为白色，光色数量最小时为黑色。

也就是说，无论靠颜料反光，还是靠屏幕发光，都必须至少有红绿蓝三种光线同时进入视网膜，才会呈现出白色；任何颜色的光都没进入视网膜时，则为黑色。

我们的手机屏幕、电视屏幕、电脑屏幕等，在初始状态都是趋近于黑色的，因为它此时没有发射出任何颜色的光线。

当黑色的屏幕上出现一个明亮的红色的圆形时，意味着这块区域发射出了100%强度的红色光；再出现一个绿色圆形，表示又一块区域发射出了100%强度的绿色光。倘若这两个圆形是叠加在一起的，那么叠加处是什么情况呢？

答案是，叠加处会同时发射出强度100%的红色光和强度100%的绿色光。

这两种光手拉手、肩并肩，一块儿进入了视网膜后，红绿两种视锥细胞都会受到更大程度的化学 *** ，于是我们便会看见比红色和绿色都更加明亮的黄色。

来，重温一下这张图。

这就是三基色原理被称为“加色法原理”的核心缘由，它是完全符合人眼的生理特征的。

可是，如果换成三原色之后，情况就完全不同了。

当我们看见一片纯红色的颜料时，确实可以理解为它只反射出了强度100%的红色光，也只激活了对红色敏感的视锥细胞，这与屏幕只发射出红光时的情况基本上是一样的。

同样，绿色颜料也只反射出了强度100%的绿色光，与屏幕只发射绿光时的情况完全相同。

然而，当红色颜料与绿色的颜料重叠（混合）在一起之后，叠加处就无法反射出强度100%的红色光和绿色光了。因为绿色颜料会吸收掉大部分红色的光线，红光就被削弱了；与此同时，红色颜料又会吸收掉大部分绿色的光线，绿光也被削弱了。

所以红绿两种颜料混合之后，非但没有反射出更多颜色的光线，反而导致进入视网膜的光色种类大幅减少了，我们看见的也就不再是明亮的黄色，而是暗淡的褐色了——这就是三原色属于减色法原理的缘由。当然，这也完全符合人眼的生理特征。

这便是为什么红色的光是三基色之一，而红色颜料却不属于三原色的原因。

其实你应该也想到了——在绝对理想的状态下，红、绿两种颜色的颜料混合起来就应该已经黑透了，因为红色颜料干掉了绿光，绿色颜料干掉了红光，这两种颜料又都会干掉其他色段的光，那不是就没有光线会被反射出来了吗？

没有光，那当然应该是黑色了。

只不过，从自然界的物质中提炼出来的颜料，并不可能真的只反射出一种波段的光，而将其他颜色的光完全吸收殆尽，所以在现实中，即便将三原色全部混合起来也只会让颜色变得很深，而无法变成黑色，两种原色混合则更不必说了。

实际上，三原色和三基色之间最重要、也最奇妙的规律，是下面这个。

你如果仔细观察上图，就会发现一个特别有意思的现象——将三基色放在一起时，任意两种光色叠加出来的新颜色（间色），正好是颜料的三原色之一；而将三原色放在一起时，任意两种颜色混合出来的新颜色，又恰好是光的三基色之一。

这绝非单纯的巧合，而是三原色之所以必须是青品黄的最关键的因素。

由于两种颜料混合之后，反射出来的光线种类会大幅减少，因此作为三原色之一的每种颜料，都必须正好能反射出红绿蓝这三种基色光中的任意两种。如果只能反射一种基色光，那么它与任意色的颜料叠加后都会变得很暗，就无法混合出亮色系的颜色了——前面红绿色颜料混合的案例你也看见了。

此外，三原色中的每种颜料，都只能同时反射出两种基色光——这一点就不用解释了吧？如果同时反射出三种基色光就成白色了，白色颜料的光色构成是最复杂的，显然不可能称为原色。

明白了这两个原则，三基色和三原色之间的这个奇妙的“巧合”，也就顺理成章地变成“必然”了。

既然必须且只能反射出两种基色光，那三原色不就正好是两种基色光混合而成的颜色了吗？所以，三原色恰好是三基色的间色，也就是青色、品红色，和黄色。

再反过来想一下，三基色总共就只有红绿蓝三种光色，而每种原色的颜料都必须能反射出其中两种光色，这也就意味着每种原色的颜料都只能吸收掉一种基色光，两种原色的颜料混在一起，也就只能吸收掉两种基色光，它们混合出来的产物，反射出来的不就是最终剩下的那种基色光了吗？所以任意两种原色的颜料混合而成的颜色，也恰好是三基色之一。

再讲得透彻一点，品红色是由红、蓝光组成的，这意味着品红色颜料会吸收绿色光；黄色是红、绿光组成的，则黄色颜料会吸收蓝色光，于是品红色和黄色这两种颜料搅在一起之后，绿光和蓝光全都 *** 掉了，只有红光能安然无恙地反射出来。那么它们混合而成的颜色，当然就是三基色中的最后一种光色——红色了。

同理，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，所以它们混合出来的就是绿色；而品红色颜料会吸收绿光，青色颜料会吸收红光，它们混合出来的颜色就是蓝色。