每隔一段时刻，就会有那种
「呀科学家制作了一种不存在的色彩？」
「紫色其实并不存在？」
之类的论题传达
这个是洋赤色
为了便利评论这儿面的原因进行电影放映方案，咱们众筹了一台投影仪，探究色彩的隐秘。
原本咱们应该兴致勃勃开端相互沟通观影经历了，可是却遇到很为难的工作……
投影实拍，图片来自网络
01
假如你是 / 曾经是 / 将要是一个好好学习天天向上(good good study，day day up)的社会主义好学生，那么每天上课的时分免不了要举起手机对着教师的幻灯片拍拍拍，生怕错过了什么重要细节。得益于现在手机相机优异的扩大功能，手机许多时分也能给抢不到前排的同学带来福音。
分明想要好好学习，却发现讲义被五颜六色条纹盖了个结结实实…… 实践上，这儿面就藏着咱们人眼能看到，可是天然界中却「不存在」的色彩的隐秘。
教师们的幻灯片在曾经，还不是这姿态。
幻灯片投影仪
那时分的幻灯片，是实践中真的一张一张通明的五颜六色的片。这个论题说起来真的是「露出年纪」。教师们把幻灯片放到载盘上，在载盘下方灯泡宣布的光线穿过幻灯片，调理透镜和平面镜的方位，通过折射和反射，让光线聚集在和地上笔直的投影幕布上，成一个扩大的像。由于灯泡的功率很大，所以通常在灯泡边上还会有一个协助其冷却降温的电扇。一开机，这个电扇也会呼呼呼地吹起来。
光线从透镜的一侧进入后，通过折射平行光会焦于焦平面，再成像。通过调理物距，就能够移动像距，图片来自 ello.co/marcrodriguez
长江后浪推前浪，前浪死在沙滩上……在个人电脑遍及开来今后，就再也见不到上面这种最有「古模范」的幻灯片和投影仪了，取而代之的是演示文稿、工作软件和数码投影仪。幻灯片这个姓名也渐渐地呈现的次数也少了，屁屁踢反而变多。尽管咱们现在叫得多，但这个姓名的诞生，却是在洗澡的时分想出来的。产品负责人 Bob Gaskin 为了防止和市面上的其它产品重名，才取名为PowerPoint，却没想到成果了一个全球通用的名词。
洗澡的名人，除了阿基米德你还能想到谁
02
在开端回答咱们的标题这个问题之前，咱们需求先来唠唠投影仪的开展史——这真的是一部活脱脱的人类「视觉动物」进化史。尽管现在视觉动物听上去是一个……不是很友爱的词，但人类在寻求视觉和色彩的道路上那是真的狂奔不止。
科学史上对光和色彩之间的评论始于亚里士多德，可是真的要说出点门道来，还得比及咱们的牛顿牛爵爷出头。不得不说牛顿真的是狠人——对自己狠的那种，为了研讨不考虑任何结果。比方长期用一只眼睛看太阳，直到把眼睛把一切白色的物体全都当作赤色。此刻再闭上眼睛，重复之后，他发现眼前，会呈现和太阳相同的斑驳，尽管他现在并没有看着太阳。由此他得出结论，他的错觉也能像太阳相同充沛鼓励神经。
牛顿在光学方面奉献颇多，最为人所知的，其实仍是用三棱柱进行分光试验，图片来自 @thesarahshow
当然咱们现在能够测出来神经信号传达的速度大约为 90m/s，通过发作视觉的时刻差，咱们能够判别大脑在组成视觉信号的进程中起到了必定的作用，更何况三原色理论早已久经考验。由于人眼中存在着三种不同的波段灵敏的细胞，就有人奇妙地规划了「色彩匹配试验」。基本原理在于人眼不拿手直接定量，但很拿手比较。假如只用两种色光混合，一直会有色彩组成不出来，可是一旦运用三种色彩，人们就能混合出光谱里边的恣意色彩。摸清楚了这一点，人类真的算是在成为「视觉动物」的前史上迈出了一大步。
挑口赤色彩的进程，就和色彩匹配试验差不多。需求比较的两头别离是参阅的特定波长的光和三原色混合而成的光。图片来自 @jessmac
正是在长辈们的探究下，咱们总算找到了人类色彩感知的「基底」。由于人眼的结构，想要得到各种色彩，咱们并不需求发作特定波长的光线，只需求让红绿蓝三种色彩以恰当的份额混合在一起，进入到人眼里，全能的大脑就能把它们组成起来。尽管这儿是轻描淡写混合两个字，但在人类的前史上为了得到五颜六色，真的不是一件简略的工作。
03
混合的思路咱们能够有两种，一种是在时刻上混合，一种则是在空间上混合。前者靠脑补，后者……仍是靠脑补。当然脑补的办法仍是有点点差异的，前者生成色彩需求靠前面牛爵爷探究得到的推迟效应，再让大脑脑补，后者是让大脑直接脑补。
所谓脑补，其实便是猪鼻子插大蒜。图片来自网络
前期的投影仪思路十分地简略粗犷，想要放映五颜六色内容的话，需求运用三种光源和三个透镜，叫做「三枪投影仪」，别离投射出红、绿、蓝三种色彩，而咱们想要的印象，就通过这三种色彩的明淡来进行混合。由于放映进程中需求运用的灯泡功率都很高，把三组灯泡和透镜体系组合起来，需求杂乱的电缆。并且还有一点很要命，这个光学体系过分杂乱，需求把三个画面都要投到屏幕上的同一方位，对焦十分不便利。所以在最开端的时分隔展十分受限。
三枪投影仪的姿态，不是红绿灯。图片来自网络
那么咱们能不能够把三种光源组成成一个呢？在「三枪投影仪」面世后，人们开展了被称为「单枪投影仪」。在投影仪这个范畴里边，「炮塔」，也便是光源越多，好像并没有什么用，反而随意添加了体系的巨细和调理的杂乱度。
在「单枪投影仪」里边，依照混合不同色五颜六色光的思路的不同，大约分为 LCD 和 DLP 两个门户。需求阐明一下，这两个门户其完成在开展了许多分支，不过过分专业的东西今日咱们就不触及了。
液晶显现器的基本原理示意图。通过调理电压让液晶分子在空间中的取向发作改变，然后操控不同色彩的光的多少，从而操控发光的色彩。图片来历见右下角
LCD(Liquid Crystal Display)以液晶显现技能作为五颜六色来历根底。液晶显现面板咱们每天都能够看到，人如其名，五颜六色的来历正是液晶。液晶在 1888 年由植物生理学家弗里德里希·莱尼泽发现。关于液晶最奇特的效应，便是它对光线的振荡方向有选择性。液晶分子的形状像一个擀面杖，通过改动电压，让这个擀面杖转起来，就能操控通过的光的强弱。诞生于 1989 年的爱普生 VJP-2000，便是全球榜首台 LCD 投影机，到本年现已有整整三十年的前史。
色轮示意图。投影仪中色轮款式有许多种，上图中是最简略的只要红绿蓝三种色彩的款式。图片来自网络
再后来的技能演进中，呈现了 DLP 这个门户，选用别的一种不同的办法。单片 DLP 投影仪通过色轮来发作色彩，从灯泡上宣布的光通过色轮上不同的透光片，变成了三原色的光，再通过数字信号操控的反射板，把光线反射构成屏幕上对应的图样。色轮上通常被分为四个区域：红区、绿区、蓝区和用来添加亮度的通明区域，为什么不运用只要三种三原色红绿蓝的色轮呢？原因很简略，DLP 投影仪里边只运用了常用汞灯光源 1/3 左右的有用部分，亮度其实大打折扣，最终看到的图片色彩与真实色值存在必定色差。
咱们在点评投影仪的时分，投影仪的亮度其实是一个十分重要的参数，投影仪越亮，意味着投出来的屏幕更明晰，在白日都能看得见。看到投影仪看不清了，榜首反应是去换一个灯泡，可是殊不知在这儿面还存在色彩亮度和白光亮度这个差异。不同的投影技能下，相同的白光亮度其实并不意味着相同的色彩亮度，比方 DLP 的功率就不如 LCD。
LCD 运用的分光器原理示意图。投影仪中常用的光源为汞灯，具有分立的谱线，其蓝色谱线和绿色谱线正好对应 CIE 色彩空间中的两种原色。分光器通过镀膜，能够使得特定波长的光发作反射，而其他的光穿透而过，完成分光原理。光源的利用率更高。图片来自网络
色彩亮度这个概念或许咱们是榜首次传闻，但在咱们的日子中其实有许多运用。比方一张相片，电脑上看起来还好好的，但投影投出来却是灰蒙蒙的，这便是由于输出的五颜六色光不行亮，看起来就和加了个滤镜似的。
不同色彩亮度的比照图。图片来自百度百科
04
为了给咱们真的感触投影仪里边发作了什么，小编厚着脸皮整来了另一个运用不同原理来生成色光的投影仪。由于是借的，怕拆了今后拼装不回去（小编太菜了），特别预备了偏振片，来不损坏地展现不同色彩的组成原理正派玩专栏赋闲正告。
咱们架设好两台投影仪机器今后，让它们都在相同的间隔往墙上投影。举起手机，然后，便是咱们见证奇观的时刻。
假如你的手机拍摄参数不太对的话，就会拍成这个姿态。重视咱们比较久的必定知道这张图是个啥，我就不解说了
能够看到，在拍出来的相片里边，上方的电脑桌面还坚持了比较真实的色彩，下方投影仪画面用相片作用现已彻底偏离了真实的色彩了。在手机拍摄的时分，DLP 投影仪还来不及在每个方位都撒上红绿蓝三种色彩，所以就看到这三种色彩分隔，而不是五颜六色的状况。由于 DLP 的投影仪里边的色轮并不是只要红绿蓝三种色彩，而是还留了一块通明的部分，宣布白光，所以还有一部分是是非的。
在换用另一台拍摄的设备今后，能够看到，两种投影仪的不同并不是那么的大。
小时分电视台停播的时分的画面，其实是用来测验屏幕的。能够看出来下面这台投影仪的画面全体都偏暗，比方左下角的色彩都难以辨认分界线了
可是这两者之前细心一点看的话，差异仍是有的，由于咱们选用的投影仪的类型的联系，DLP 类型的白光亮度更高，所以下面的图片白色部分比起上面而言会更亮一些。可是五颜六色部分亮度体现却不如 LCD 原理的投影仪。
由于 LCD 运用液晶操控亮度，所以最终镜头出来的光是偏振光，几个偏振光叠加在一起，构成了最终的五颜六色。正好咱们手头有现成的偏振片，能够一探终究。咱们现已知道 LCD 投影仪中的色轮是三原色，红绿蓝，并且或许具有不同的偏振方向。
偏振片
咱们把偏振片放在投影区域中的白色部分，并缓慢滚动偏振片。能够看到通过偏振片今后，光线的色彩会慢慢从绿色变成洋赤色。在其他不同色彩，也会相应地有不同的偏振方向。
通过偏振片，咱们能够确认投影仪确实是由不同偏振方向的色光组成而成的
可是假如咱们把偏振片移动到 DLP 投影仪投出来的图画上，色彩并不会有改变。
这个并不是偏振光
前面说到，假如拍摄的时刻太短，那么 DLP 投影仪还来不及在每个方位都撒上红绿蓝三种色彩。由于运动是相对的，假如咱们目光扫过屏幕的速度足够快，那么在人眼看来，屏幕便是相对人眼处于高速运动状况，DLP 投影仪就会呈现色光别离，也便是彩虹效应。
彩虹效应示意图……由于咱们真实拍不出来，就在网上找了一张了。实践实践的时分左右来回晃动眼球就能够看到，十分显着。通过测验，这种效应在暗色布景下尤为显着。
05
有了前面那么久的衬托，咱们总算能够回答标题里边的问题……
为了回答这个概念，咱们需求把上面关于色彩的描绘定量化，也就需求运用色彩空间。CIE RGB 色彩空间是一种很常用的色彩空间。其x，y 横纵两个坐标别离表明标准化今后的三原色中赤色和绿色的成分，1-x-y 代表蓝色。由此构成了人类所感知到的一切色彩。
CIE-xyz 色彩空间。图中的三角形代表汞灯的蓝色谱线与绿色谱线，还有 700nm 红光所能制作的一切色彩的规模。
图上上边缘的那条曲线，是指波长从 435.8nm 接连改变到 700nm 的可见光，在色彩空间上的轨道。由于人眼对色彩的感知几乎是线性的，假如咱们随意从色彩空间中选两种色彩 C1 和 C2，那么这两点连成的线段上每一点的色彩都能够用 C1 和 C2 组合而成。选定三种色彩，就能够画一个一切可显现色彩的三角形。由于咱们不或许具有除了天然的可见光波段其它的光源，所以三个旮旯各有一些空白。
在投影仪中，常用的是汞灯，来得到不同的三原色。抱负很饱满，实践很骨感，这句话咱们说了许多遍了，投影仪里边也是相同。咱们实践得到的色彩必定没有上面那个三角形那么大。
洋赤色
关于 CIE RGB 色彩空间中下半部分，人眼能够将蓝色和赤色混组成洋赤色（便是今日封面图的色彩），可是实践上并不存在特定波长的光，在人眼看来是真实的洋赤色。
这便是投影仪组成「不存在」的色彩悉数的本相了。
跋文
通过这么一番折腾，
咱们总算知道啥样的内容更适合
咱们决议从头选择投影仪
但是，实践是
钱包约束了咱们的购买力
甚至连两台借来的投影仪都买不起
* 感谢正派玩小编 Major Tom 供给的拍摄支撑
参阅内容
1. 幻灯片投影仪 - 维基百科
2. Microsoft PowerPoint，wikipedia
3. 现代科学前驱牛顿 By 王金锋
修改：Cloudiiink
