相機是如何記錄顏色的，又是如何被顯示器還原的？ 相機通過記錄RGB數值然后顯示器顯示RGB數值來實現顏色的記錄和呈現。道理是這么個道理，但實際上各廠家生產的相機對光的響應各不相同，并且不同廠家顯示器對三原色的顯示也天差地別，因此要實現顏色的準確的的記錄和還原需要經過一套轉換和統一的過程。

顏色是人的所見所感，在整個顏色的記錄和呈現的過程中，體現著以人為本的思想。

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1. 顏色是什么

一束光中由不同波長的電磁波組成(光譜)，而自然界存在各種各樣的光譜(定義為集合Q)。

自然界中的光譜

人的眼睛中有三種視錐細胞（L，S，M），這三種視錐細胞對不同波長光的響應各不相同。

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人類通過視錐細胞響應比例的差異來識別不同光譜的"顏色"（集合S）。

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但是不同光譜到LSM響應的映射是個多對一的過程(Q->S是滿射非單射)，換言之存在不同的光譜產生一樣顏色的情況(異譜同色)。

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因此顏色可以說是人眼中LMS的一個響應組合。（想象一下三維空間中每個點是一組LMS的響應組合代表一種顏色）

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2. 顏色的三刺激值表示

使用不同的三元色刺激人眼可以產生各種LMS響應組合（顏色），這正是異譜同色的一個應用。而且三原色的刺激值跟LMS的影響組合存在線性一一對應的關系。

CIE從顏色匹配實驗得到人眼的顏色匹配函數，使用XYZ三原色可以匹配不同的單色波長光。由于人眼對顏色感知的線性特性，對復雜的光譜可以看作是不同單波長光的疊加。

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忽略亮度因素，得到CIE XYZ色度圖，每個顏色都可以用一個xyz刺激值來表示，色度圖包含了人類所有可見顏色以及其對應的刺激值。

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因此顏也可以使用XYZ刺激值來表示。（想象一下三維空間中的每個點是XYZ的組合代表一個顏色，它跟上面的LMS空間存在線性對應關系）

3. 相機眼中的顏色

相機在不同的感光元件上放置不同的濾光片來實現sensor對光譜差異響應，因此相機眼中的顏色是一個RGB的響應組合。

相機響應曲線

相機RGB響應跟人眼的LMS響應往往存在較大的區別，為了使其跟人眼中的顏色對應起來，需要建立一個相機RGB響應值到CIE XYZ刺激值的映射；這個過程涉及到相機顏色矯正和標定過程，且存在非線性轉換關系（參見盧瑟條件）。

相機RGB與色彩校正后RGB

4. 顯色呈現和還原

正如秦統一文字，CIE XYZ建立了一個人類世界中顏色的一個統一表示方法。其他一些標準顏色空間的例如sRGB，Rec2020使用了不同的三原色來表示顏色，但他們的RGB三原色刺激值都可以跟XYZ進行線性轉換。

顯示器拿到三原色刺激值以及其對應的色彩空間后，就可以確定這是人類眼中的哪種顏色，然后使用三種不同的光去產生一個光譜，使其可以模擬對應顏色在人眼中的響應。

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至此一束光的"顏色"從記錄再到呈現給人類的過程就結束了。

雜談：

其實人類對顏色的識別是一個大腦高度參與的過程，大腦可能會幫你自動做白平衡操作，例如黑金/藍白裙子心理實驗。

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參考資料：

光線與數學的魔法：相機拍到的照片顏色是怎么和人眼看到的結果吻合的？ - 知乎 (zhihu.com)

CIE 1931 color space - Wikipedia

色彩理論普及 | 從十六進制編碼到RGB色彩呈現 - 25學堂 (25xt.com)