理論上，常人的肉眼是三色視覺（Trichromacy），通過三種視錐細(xì)胞（也可以說感光色素）來生成藍(lán)色、綠色和紅色的波長。但是，肉眼的不足之處是存在同色異譜色（metamers），也就是說盡管色彩看起來相同，但實際上是由不同光譜組成的。

視錐細(xì)胞與色彩識別

我們眼睛的視網(wǎng)膜視錐細(xì)胞是可以分辨入射光線顏色變化的。常人一般擁有三種類型的視錐細(xì)胞，每種類型的細(xì)胞能夠識別出一種顏色——綠色、紅色，或藍(lán)色，因此我們這樣的普通人也被稱為“三色視者”。每種類型視細(xì)胞經(jīng)過不同波長的光發(fā)生不同的連鎖反應(yīng)，引起視覺。三種視細(xì)胞被激活并往神經(jīng)中樞（大腦）輸送信息。大腦收集聯(lián)合各種信號，并產(chǎn)生色覺，然后言語描述出來我們目及的是哪種顏色。

S型視錐細(xì)胞對可見光譜中的短波長最為敏感。產(chǎn)生S型視錐細(xì)胞視蛋白的基因位于第7號染色體；M型和L型視錐細(xì)胞吸收中等長度和較長波長的光線。產(chǎn)生這兩類視錐細(xì)胞視蛋白分子的基因位于X染色體上，且彼此相鄰。數(shù)百萬的視錐細(xì)胞緊密排列在視網(wǎng)膜內(nèi)。

而大多數(shù)的色盲患者和其他哺乳動物只有兩種視錐細(xì)胞，他們被稱為“雙色視者”(幾乎所有其它哺乳類動物，包括狗和新世界猴，都是雙色視覺的?)。由于每個細(xì)胞可以區(qū)分同一顏色100種左右的色度，那么每多一種視錐細(xì)胞，我們能夠分辨出的顏色數(shù)量也會成倍增加。因此，如果一個色盲患者可以看到大約10000種不同顏色，那常人則可以看到大約100萬種。如果我們有著四種不同的視錐細(xì)胞會怎樣呢？那我們就有可能看到上億種顏色了——甚至你想都想不到的顏色。

單色視覺系統(tǒng)Monochromats：海生哺乳動物一般是單色視覺系統(tǒng)。所以給海豚看電視單色的也就是黑白的就夠了

兩色視覺系統(tǒng)Bichromats：幾乎所有其它(排除人類)哺乳類動物，包括狗和新世界猴，都是雙色視覺的。給貓狗看的電視兩色就夠了

三色視覺Trichromacy：靈長類哺乳動物和人類的視覺系統(tǒng)一般是一樣的，也是三色視覺。

四色視覺Tetrachromats：有袋類和鳥類是。給袋鼠和鸚鵡看的電視需要四色才行.

四色學(xué)說的確立

四色學(xué)說又叫對立學(xué)說。早在1864年Hering就根據(jù)心理物理學(xué)的實驗結(jié)果提出了顏色的對立機(jī)制理論，又叫四色理論。他的理論是根據(jù)以下的觀察得出的：有些顏色看起來是單純的，不是其他顏色的混合色，而另外一些顏色則看起來是由其他顏色混合得來的。一般人認(rèn)為橙色是紅和黃的混合色，紫色是紅和藍(lán)的混合色。而紅、綠、藍(lán)、黃則看起來是純色，它們彼此不相似，也不像是其他顏色的混合色。因此，Hering認(rèn)為才在紅、綠、藍(lán)、黃四種原色。

Hering理論的另一個根據(jù)是我們找不到一種看起來是偏綠的紅或偏黃的藍(lán)，即橙色以及綠藍(lán)色。紅和綠，以及黃和藍(lán)的混合得不出其他顏色，只能得到灰色或白色。這就是，綠刺激可以抵消紅刺激的作用；黃刺激可以抵消藍(lán)刺激的作用。于是Hering假設(shè)在視網(wǎng)膜中有三對視素，白--黑視素、紅--綠視素和黃--藍(lán)視素，這三對視素的代謝作用給出四種顏色感覺和黑白感覺。沒對視素的代謝作用包括分解和合成兩種對立過程，光的刺激使白--黑視素分解，產(chǎn)色神經(jīng)沖動引起白色感覺；無光刺激時，白--黑視素便重新合成黑色感覺，白灰色的物體度所有波長的光都產(chǎn)色分解反應(yīng)。對紅--綠視素來說，紅光作用時，使紅--綠視素分解引起紅色感覺；綠光作用時使紅--綠視素合成產(chǎn)生綠色感覺。對黃--藍(lán)視素來說，黃光刺激使它分解于是產(chǎn)生黃色感覺；藍(lán)光刺激使它合成于是產(chǎn)生藍(lán)色感覺。因為各種顏色都有一定的明度，即含有白色的成分。所以，每一種顏色不僅影響其本身視素的活動，而且也影響白--黑視素的活動。

這些理論，我們可以聯(lián)想到RGB/RGBA，CMY/CMYK。個人覺得這些為四色視打下鋪墊。相關(guān)拓展閱讀《水煮RGB與CMYK色彩模型—色彩與光學(xué)相關(guān)物理理論淺敘》、《色彩空間HSL/HSV/HSB理論，RGB與YUV如何轉(zhuǎn)換》。

四色視概念及四色視者

在1948年，專注于色盲患者研究的荷蘭科學(xué)家Henri Lucien de Vries首次提出了四色視的概念，他在檢查色盲者時發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象。

色盲的男性只有兩種正常的視錐細(xì)胞和一種對綠光和紅光都不敏感的突變體，但與此同時，這個色盲男性的母親和女兒卻有三種正常的視錐細(xì)胞和一種突變體。這就表示他們都有四種視錐細(xì)胞，只不過只有三種正常工作而已。這在當(dāng)時簡直聞所未聞。

擁有兩種正常類型的視錐細(xì)胞和一種突變類型細(xì)胞的男性受試者對顏色并不敏感，并沒能分辨出應(yīng)該區(qū)分的顏色(綠或紅)；而擁有三種正常類型視錐細(xì)胞和一種突變類型細(xì)胞的女性受試者同樣也區(qū)分不出紅和綠。即便這種色盲現(xiàn)象和女性所擁有的額外那種視錐細(xì)胞沒什么直接的聯(lián)系，那也能說明人類視網(wǎng)膜里是可以含有四種視錐細(xì)胞的。

盡管這一發(fā)現(xiàn)意義重大，但在那之后就石沉大海了。

直到80年代末，劍橋大學(xué)的John Mollon教授開始尋找可能擁有四種視錐細(xì)胞的女性。一直到2007年，Mollon教授的前同事、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家Gabriele Jordan決定采用一種稍微不同的測試方式來尋找擁有超級視覺的人類。

她找來了25位擁有第四種視錐細(xì)胞的女性，把她們關(guān)進(jìn)小黑屋。接著讓她們看著一個發(fā)光裝置閃現(xiàn)出的三種彩色光圈。

對于普通的三色視者來說，看到的顏色都是一樣的。但Jordan假設(shè)，一個真正的四色視者是能夠分辨出不同的，因為額外多出的一種視錐細(xì)胞能讓她們看到更多顏色。令人難以置信的是，一個代號為cDa29的女性（英國北部的醫(yī)生）在每一次測試中都能區(qū)分出三種不同的彩色光圈

cDa29，是科學(xué)界中第一位被發(fā)現(xiàn)的四色視覺者。當(dāng)然，這位醫(yī)生決然不是四色視覺者們中僅存的一位。

四色設(shè)備

三色視者與四色視者的感光差異

先來看看一位正常的三色視覺者：

受到590納米波長光線刺激時，正常視錐細(xì)胞最終發(fā)出的信號，和遇到540納米加上670納米的混合光線時是一樣的！大腦接收到相同的信號時無法區(qū)分兩種光線，因此三色視覺者會將它們視為相同。

再來看看擁有變異M型視錐細(xì)胞的異常三色視覺者。比起正常的M型視錐細(xì)胞，他們的M型視錐細(xì)胞的光敏感度略接近于正常的L型視錐細(xì)胞。

請注意，三種視錐細(xì)胞對590納米光線，以及540納米加670納米的混合光線產(chǎn)生的信號非常不同。這意味著異常三色視覺者的大腦能感知到兩種光線的區(qū)別，因而能體會不同的顏色。

但是在色彩識別上，視錐細(xì)胞是必要的工具，但如果其中一個工具同另一個沒有區(qū)別，大腦就會拋棄它，并繼續(xù)沿用已經(jīng)使用習(xí)慣的工具。在這個世界上，有數(shù)以百萬計的女性擁有四種視錐細(xì)胞，但只有很少一部分中了“完美”變異的彩票，得以體驗到四色視覺

人造四色視覺人體視覺感知增強(qiáng)設(shè)備

為了突破人類肉眼的「固有冗余」，來自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員研發(fā)出了針對左右眼使用兩種不同透射率鏡片的設(shè)備，通過分離短波視錐的響應(yīng)，有效引發(fā)了四色視覺（Tetrachromacy），也就是存在四種不同的眼錐細(xì)胞類型。

在戴上眼鏡之后，佩戴者能夠區(qū)分同色異譜色之間的差別，從而讓佩戴者看到此前肉眼無法看到的新顏色。物理學(xué)家 Mikhail Kats 向 New Scientist 透露：「肉眼看起來完全相同的顏色，當(dāng)你戴上眼鏡之后就會發(fā)現(xiàn)兩者是完全不同的顏色?！?/p>

但是，個人感覺這個東西和CT彩色成像系統(tǒng) 差不多。對普通人，沒有什么卵用！

原文：三色視者與四色視者身后的理論基礎(chǔ):色彩原理 - 計算機(jī)視覺與計算機(jī)圖形學(xué)的圖像處理所涉及的基礎(chǔ)理論知識，文有不妥，請源站留言告知，謝謝！

參考文章：

顏色視覺理論：三色學(xué)與四色學(xué)https://blog.csdn.net/mapeng892020/article/details/40074733

尋找色覺女超人：能看到百倍色彩的她究竟在哪里？https://www.guokr.com/article/441352/